Test RAN 5G, il pacchetto informativo più completo!

1.  Il 5G ha ancora molta strada da fare.

Quest'anno segna il primo anno di utilizzo commerciale su larga scala del 5G, nonché l'inizio dell'era del 5G (2020-2030). Lo sviluppo commerciale del 5G è appena agli inizi. La strada da percorrere è ancora lunga e complessa e si prevede che si articolerà nelle seguenti tre fasi principali.

① Nella prima metà di quest'anno, le reti e i terminali 5G erano dominati dalla tecnologia NSA e hanno iniziato a evolversi verso la tecnologia SA. Attualmente, la copertura della rete 5G non è sufficiente (l'attenzione è rivolta alla copertura delle principali aree urbane e delle aree urbane principali delle città ordinarie e ad alcuni scenari di domanda aziendale), i prezzi dei terminali e dei moduli 5G sono relativamente elevati e i servizi 5G sono concentrati sui servizi a banda larga eMBB, come le applicazioni video e di gioco.

② Dalla seconda metà di quest'anno al 2021, il 5G SA raggiungerà un utilizzo commerciale su larga scala, inizierà l'aggiornamento dell'URLLC, l'edge computing verrà implementato in modo ordinato su richiesta e la filiera industriale del 5G maturerà gradualmente. Le reti 5G hanno raggiunto una copertura continua nelle aree urbane e si stanno espandendo gradualmente verso gli scenari di domanda aziendale nelle aree rurali. I prezzi dei terminali e dei moduli 5G sono diminuiti e i servizi 5G hanno iniziato a svilupparsi verso la bassa latenza.

③ Nella seconda metà del 2021 e oltre, la copertura della rete 5G continuerà ad espandersi, con un graduale aumento della profondità e della densità della copertura. Offrirà una maggiore larghezza di banda, una latenza inferiore e una maggiore sicurezza, soddisfacendo pienamente le esigenze applicative di alta velocità, elevata affidabilità e bassa latenza. Getterà le basi per l'intelligenza di rete digitale di migliaia di settori. Le applicazioni industriali del 5G cresceranno in modo esponenziale e il 5G sarà realmente integrato in ogni ambito della vita su larga scala.

2.  La tecnologia 5G deve continuare ad evolversi

Al momento, sembra che gli obiettivi della prima fase sopra menzionati siano stati raggiunti. In retrospettiva, sotto la guida del Ministero dell'Industria e dell'Informatica, il Gruppo di Promozione IMT-2020 (5G) ha condotto test di ricerca e sviluppo sulla tecnologia 5G (suddivisi in fasi di verifica della tecnologia chiave, verifica della soluzione tecnica e verifica della rete di sistema) a partire da gennaio 2016. I principali produttori di apparecchiature di sistema come Huawei, ZTE, Ericsson e Datang sono profondamente coinvolti nella formulazione congiunta dei requisiti tecnici delle apparecchiature e delle specifiche di test, nell'esecuzione completa di test e verifiche e nell'accelerazione della maturazione del settore 5G; aziende di chip come Qualcomm e aziende di strumentazione come Keysight Technology partecipano attivamente all'accelerazione della costruzione della Rel-15 conducendo test di interconnessione con i produttori di apparecchiature di sistema. Questo completa la catena industriale del 5G NR.

Nella seconda e terza fase sopra menzionate, al fine di raggiungere l'obiettivo di promuovere una reale integrazione del 5G in tutti i settori, al servizio del pubblico e persino di far sì che "il 5G cambi la società", è urgente accelerare la ricerca sulle tecnologie chiave del 5G.

In quanto versione completa del 5G, la Release 16 introduce numerose funzionalità e caratteristiche di sistema avanzate per migliorare ulteriormente le prestazioni delle applicazioni aziendali eMBB e URLLC. Nello specifico, la prima consiste nell'aumentare la capacità di trasmissione della rete attraverso il potenziamento multi-antenna, l'assenza di licenza, le bande di frequenza più elevate, il relay, l'integrazione fisso-mobile, ecc.; la seconda consiste nel potenziare le funzionalità di base attraverso SON/MDT, posizionamento, risparmio energetico del terminale, voce, potenziamento dello slicing, funzionamento automatizzato, ecc.; la terza consiste nell'espandere le applicazioni per l'industria verticale attraverso il miglioramento della bassa latenza e dell'alta affidabilità, Internet dei veicoli, Internet industriale, LAN verticale, ecc.

La tecnologia e gli standard 5G sono ancora in fase di sviluppo ed evoluzione. La versione standardizzata Rel-17 sta per essere lanciata per raggiungere un maggior numero di settori verticali dell'industria legati al 5G. Renderà più complete e raffinate le funzioni di sistema che le versioni Rel-15 e Rel-16 non sono riuscite a realizzare, avvicinandosi così alla visione della comunicazione mobile 5G di "spettro completo, copertura completa, applicazione completa" e interconnessione di ogni cosa. Nello specifico, la prima categoria di Rel-17 comprenderà tecnologie a bassa latenza e alta affidabilità, Internet industriale, risparmio energetico dei terminali assistito dalla rete, potenziamento della tecnologia multi-antenna, posizionamento, Internet dei veicoli, tecnologia di relay, comunicazioni a spettro più elevato, soluzioni senza licenza, comunicazioni satellitari, potenziamento dell'architettura orientata ai servizi, network slicing, automazione di rete, edge computing SON e altri progetti di continuità. La seconda categoria della Rel-17 comprenderà nuovi progetti come la trasmissione multicast, la comunicazione diretta con i terminali (per comunicazioni di emergenza e applicazioni commerciali), l'ottimizzazione dei terminali multi-SIM, i servizi interattivi, le soluzioni di ottimizzazione della trasmissione di piccoli dati, il miglioramento della copertura, le applicazioni di connessione di grandi dimensioni per velocità medie e copertura regionale, che consentiranno nuove applicazioni e nuove funzionalità.

3.  Supporto solido: test e misurazione 5G

Esperti autorevoli del settore prevedono che il periodo 2021-2022 sarà caratterizzato dalla fase di costruzione di una rete 5G completa basata sulla Release 16, mentre il periodo 2023-2025 vedrà il miglioramento delle capacità della rete 5G grazie alla Release 17.

È evidente che, con l'avvento delle release 16 e 17, l'intero settore del 5G entrerà in una nuova e più importante fase di sviluppo innovativo.

L'intero settore del 5G comprende chip, terminali, stazioni base, reti 5G, software per la progettazione di chip, linee di produzione per fonderie di chip, strumentazione (test e misurazione), sistemi operativi, app, ecc. Tra questi, la tecnologia di test permea le successive fasi di ricerca e sviluppo, produzione e collaudo di stazioni base, chip e terminali 5G, e influenzerà direttamente il successivo processo di industrializzazione dell'intera filiera del 5G.

Si può quindi affermare che, per quanto riguarda i test e le misurazioni delle comunicazioni, il 5G non ha limiti. Si può prevedere che con l'ulteriore sviluppo delle reti a banda larga mobile 5G e dell'Internet delle cose, soprattutto per le nuove applicazioni in ambito industriale, medico e di controllo robotico, comunicazioni tra veicoli e altri settori per realizzare l'Internet di ogni cosa, ci sarà una crescente domanda di apparecchiature di test come simulatori di stazioni base, simulatori di terminali, sistemi di test di conformità RF, sistemi di test di conformità RRM, analizzatori di segnale Massive MIMO e simulatori di canale Massive MIMO. Ad esempio:

① Per la verifica del prototipo di sistema è urgentemente necessario un emulatore di terminale. La successiva ricerca e sviluppo a livello di sistema e la verifica del prototipo della tecnologia di comunicazione 5G richiedono urgentemente il supporto di simulatori di terminali 5G. Il simulatore deve soddisfare i requisiti tecnici dei molteplici scenari 5G per completare la simulazione del livello fisico e del protocollo di alto livello dei terminali 5G. Deve essere in grado di implementare in modo flessibile soluzioni tecnologiche di interfaccia radio sul lato terminale e collaborare con i produttori di apparecchiature di sistema per completare vari test sulle nuove tecnologie 5G.

② Esiste un'urgente necessità di strumenti per la simulazione e l'analisi del segnale 5G. Durante lo sviluppo e la produzione delle apparecchiature, è necessario eseguire test qualitativi o quantitativi o supervisionare vari parametri dei componenti e dei semilavorati. Dopo la fabbricazione dell'intera macchina, è necessario testarne in modo completo la funzionalità, le prestazioni e l'affidabilità. Dopo i test, i dati vengono ordinati, analizzati e valutati, e i risultati vengono confrontati con i fenomeni e i problemi riscontrati nel processo di sviluppo e produzione. Solo attraverso le suddette operazioni di test complesse e precise possiamo garantire che si possano produrre, in quantità maggiore, prodotti 5G nuovi, migliori e a prezzi più bassi per rifornire il mercato.

Ad esempio, le onde millimetriche sono una delle tecnologie chiave del 5G. Le bande di frequenza nazionali per le onde millimetriche possono includere 24.75-27.5 GHz e 37-42.5 GHz. Le prospettive di applicazione sono estremamente ampie, ma soprattutto i dispositivi a radiofrequenza come gli amplificatori di potenza (PA) si trovano ad affrontare sfide significative. A livello nazionale si stanno compiendo sforzi per sviluppare prodotti PA che supportino le suddette bande di frequenza e una larghezza di banda di 800 MHz. I PA tradizionali basati su processi CMOS non sono in grado di fornire una potenza di uscita sufficientemente elevata, mentre i PA basati su processi GaAs e GaN possono supportare una maggiore potenza di trasmissione e una maggiore larghezza di banda di modulazione nella banda di frequenza delle onde millimetriche. Per il test di 128 e 256 canali, e persino per il test di 1024 canali in futuro, il forte aumento del numero di canali comporterà un forte aumento dei costi delle apparecchiature di test, nonché una riduzione dell'efficienza del test dovuta alla calibrazione e alla correzione della coerenza tra i canali. Vi è quindi un'urgente necessità di soluzioni di test per microonde e onde millimetriche rapide ed economiche. Secondo alcune fonti, aziende leader a livello internazionale nel settore dei test e delle misurazioni, come Keysight Technology, hanno iniziato a sviluppare un prototipo di piattaforma di test per le comunicazioni wireless a onde millimetriche e a banda ultralarga 5G già nel 2015. Basandosi sul software di simulazione SystemVue, hanno condotto i primi test di velocità di trasmissione dati ad altissima velocità del settore, accumulando nel tempo una profonda esperienza tecnica.

③ Esiste un'urgente necessità di simulatori di canali 5G per simulare ambienti di canale complessi. Ad esempio, la successiva ricerca teorica e applicativa su Massive MIMO e tecnologie correlate, come l'elaborazione del segnale, la codifica e decodifica, la modulazione e demodulazione, la gestione delle risorse, la progettazione di pilot ortogonali e la formazione di fasci tridimensionali, deve basarsi su un modello di canale wireless ragionevole. Per studiare il modello di canale 5G della nuova banda di frequenza basandosi sul metodo di misurazione del canale, in modo da comprendere le regole di cambiamento del canale 5G nell'ambiente reale, è necessario costruire una piattaforma di misurazione del canale ad alte prestazioni e selezionare scenari di misurazione per svolgere attività di misurazione del canale in base alle esigenze dello scenario applicativo. L'ambiente di propagazione dei canali complessi è ostile e presenta una grande casualità dinamica. Esiste un'urgente necessità di simulatori di canali 5G di alta qualità per supportare il rapido sviluppo e l'implementazione di chip di banda base e a radiofrequenza del sistema 5G, stazioni base e sistemi terminali, e per supportare la successiva costruzione e manutenzione di reti 5G su larga scala.

L'evoluzione del 5G NR dalla Release 15 alla Release 16 e alla Release 17 è essenzialmente il processo di graduale realizzazione dei tre principali scenari applicativi e degli otto indicatori chiave di prestazione del 5G proposti dall'ITU. Banda ultralarga, velocità ultraelevata, multicanale, spettro completo, simulazione di scenari reali e persino la simulazione pongono sfide significative per i test e le misurazioni.

Il rapido e costante sviluppo del settore 5G richiede la solida garanzia di test e misurazioni di alta qualità. Secondo la piattaforma pubblica 5G WeChat (ID: angmobile), le aziende leader nel mercato dei test e delle misurazioni hanno creato un sistema di prodotti per test e misurazioni 5G con una gamma completa di categorie e prestazioni di altissimo livello. Ora mettono a disposizione del settore un pacchetto informativo completo sui test RAN per il 5G NR, che copre le nozioni di base della tecnologia 5G, i test di implementazione 5G e i test dell'interfaccia radio per gli operatori di rete mobile, la generazione e l'analisi del segnale 5G, i test di antenne e componenti 5G, i test di implementazione 5G, i test di produzione delle stazioni base 5G e i test per la garanzia di qualità del 5G (test di conformità 5G NR/tutorial sui test di radiofrequenza O-RAN/migliori pratiche di verifica della rete core 5G/tutorial sull'emulatore di terminale UEE/sistema di test sul campo dell'interfaccia radio 5G con antenna phased array/soluzione di simulazione di canale), ecc.

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