Test 5G RAN – najpełniejszy pakiet informacji!

1.  5G ma jeszcze długą drogę przed sobą

Ten rok jest pierwszym rokiem komercyjnego wykorzystania technologii 5G na dużą skalę, a zarazem pierwszym rokiem ery 5G (2020-2030). Komercyjny rozwój technologii 5G dopiero się rozpoczął. Droga przed nami jest wciąż bardzo szeroka i długa. Oczekuje się, że będzie ona obejmować trzy główne etapy.

① W pierwszej połowie tego roku sieci i terminale 5G były zdominowane przez NSA i zaczęły ewoluować w kierunku RPA. Obecnie zasięg sieci 5G jest niewystarczający (koncentruje się na pokryciu dużych obszarów miejskich i głównych obszarów miejskich zwykłych miast oraz niektórych scenariuszy zapotrzebowania biznesowego), ceny terminali i modułów 5G są stosunkowo wysokie, a usługi 5G koncentrują się na usługach eMBB o dużej przepustowości, takich jak aplikacje wideo i gry.

② Od drugiej połowy bieżącego roku do 2021 roku sieć 5G SA osiągnie komercyjny charakter na dużą skalę, rozpocznie się modernizacja URLLC, przetwarzanie brzegowe będzie wdrażane w sposób uporządkowany na żądanie, a łańcuch branżowy 5G będzie stopniowo dojrzewał. Sieci 5G osiągnęły ciągły zasięg w obszarach miejskich i stopniowo rozszerzają się na scenariusze zapotrzebowania biznesowego na obszarach wiejskich. Ceny terminali i modułów 5G spadły, a usługi 5G zaczęły rozwijać się w kierunku niskich opóźnień.

③ W drugiej połowie 2021 roku i później zasięg sieci 5G będzie się nadal rozszerzał, a głębokość i grubość sieci będą stopniowo rosły. Sieć będzie charakteryzować się większą przepustowością, niższymi opóźnieniami i wyższym poziomem bezpieczeństwa, w pełni zaspokajając potrzeby aplikacji w zakresie wysokiej prędkości, niezawodności i niskich opóźnień. Stworzy ona podwaliny pod cyfrową inteligencję sieciową tysięcy branż. Zastosowania 5G w branży będą dynamicznie rosły, a technologia ta zostanie w pełni zintegrowana ze wszystkimi dziedzinami życia na dużą skalę.

2.  Technologia 5G musi się nadal rozwijać

Obecnie wydaje się, że wspomniane cele pierwszego etapu zostały osiągnięte. Z perspektywy czasu, pod kierownictwem Ministerstwa Przemysłu i Technologii Informacyjnych, Grupa Promocyjna IMT-2020 (5G) prowadzi badania i testy rozwojowe technologii 5G (podzielone na etapy weryfikacji kluczowych technologii, weryfikacji rozwiązań technicznych i weryfikacji sieci systemowych) od stycznia 2016 roku. Główni producenci sprzętu systemowego, tacy jak Huawei, ZTE, Ericsson i Datang, są głęboko zaangażowani we wspólne formułowanie wymagań technicznych i specyfikacji testowych sprzętu, kompleksowe przeprowadzanie testów i weryfikacji oraz przyspieszanie rozwoju branży 5G; firmy produkujące układy scalone, takie jak Qualcomm, oraz firmy produkujące instrumenty, takie jak Keysight Technology, aktywnie uczestniczą w przyspieszaniu budowy Rel-15 poprzez przeprowadzanie testów połączeń z producentami sprzętu systemowego. 5G NR – kompletny łańcuch branżowy.

Na drugim i trzecim etapie, o których mowa powyżej, aby osiągnąć cel, jakim jest prawdziwa integracja technologii 5G ze wszystkimi branżami, służenie społeczeństwu, a nawet „5G zmienia społeczeństwo”, konieczne jest pilne przyspieszenie badań nad kluczowymi technologiami 5G.

Jako kompletna wersja 5G, Rel-16 wprowadza wiele ulepszonych funkcji i rozwiązań systemowych, które dodatkowo zwiększają wydajność aplikacji biznesowych eMBB i URLLC. W szczególności, pierwsza z nich to zwiększenie przepustowości sieci poprzez rozszerzenie obsługi wielu anten, brak konieczności wydawania licencji, wyższe pasmo częstotliwości, przekaźniki, integrację sieci stacjonarnych i mobilnych itp.; druga to rozszerzenie podstawowych funkcji poprzez SON/MDT, pozycjonowanie, oszczędzanie energii w terminalach, obsługę głosu, ulepszenie segmentacji, automatyzację itp.; trzecia to rozszerzenie zastosowań wertykalnych poprzez udoskonalenie w zakresie niskich opóźnień i wysokiej niezawodności, takich jak Internet Pojazdów (IoT), Internet Przemysłowy (IP), pionowe sieci LAN (IP) itp.

Technologia i standardy 5G wciąż się rozwijają i ewoluują. Znormalizowany dokument Rel-17 ma zostać wkrótce wydany, aby objąć bardziej wertykalne obszary branżowe związane z 5G. Uczyni on funkcje systemu, których nie udało się osiągnąć i uzupełnić w Rel-15 i Rel-16, bardziej kompleksowymi i dopracowanymi, aby zbliżyć się do wizji mobilnej komunikacji 5G, która zakłada połączenie wszystkich elementów w ramach „pełnego spektrum, pełnego zasięgu i pełnej aplikacji”. W szczególności, pierwsza kategoria Rel-17 będzie obejmować: niskie opóźnienia i wysoką niezawodność, przemysłowy Internet, energooszczędność terminali wspomaganych sieciowo, udoskonalenie technologii wieloantenowej, pozycjonowanie, Internet Pojazdów (IoT), technologię przekaźnikową, komunikację w wyższym spektrum, rozwiązania bez licencji, komunikację satelitarną, udoskonalenie architektury zorientowanej na usługi, segmentację sieci (network slicing), automatyzację sieci, przetwarzanie brzegowe SON (Son Edge Computing) i inne technologie opóźnień. Projekty ciągłości: drugą kategorię Rel-17 stanowić będą nowe projekty, takie jak nadawanie wielokierunkowe, bezpośrednia komunikacja terminali (do celów łączności alarmowej i zastosowań komercyjnych), optymalizacja terminali multi-SIM, usługi interaktywne, rozwiązania optymalizacji transmisji małych ilości danych, zwiększanie zasięgu, duże aplikacje połączeniowe o średniej prędkości i zasięgu regionalnym, umożliwiające nowe zastosowania i nowe możliwości.

3.  Silne wsparcie: testy i pomiary 5G

Wiarygodni eksperci w branży przewidują, że lata 2021–2022 będą okresem budowy kompletnej sieci 5G opartej na Rel-16, a lata 2023–2025 będą okresem udoskonalania możliwości sieci 5G w oparciu o Rel-17.

Można zauważyć, że w obliczu Rel-16 i Rel-17 branża kompleksowej sieci 5G wejdzie w nową i bardziej innowacyjną fazę rozwoju.

Cała branża 5G obejmuje układy scalone, terminale, stacje bazowe, sieci 5G, oprogramowanie narzędzi do projektowania układów scalonych, linie odlewnicze układów scalonych, aparaturę (testową i pomiarową), systemy operacyjne, aplikacje itp. Technologia testowania jest częścią kolejnych etapów prac badawczo-rozwojowych, produkcji i akceptacji stacji bazowych, układów scalonych i terminali 5G, a także będzie miała bezpośredni wpływ na późniejszy proces industrializacji całego łańcucha przemysłowego 5G.

Można zatem powiedzieć, że jeśli chodzi o testy i pomiary komunikacji, 5G również może się rozwijać. Można przewidywać, że wraz z dalszym rozwojem mobilnych sieci szerokopasmowych 5G i Internetu Rzeczy, zwłaszcza w nowych zastosowaniach w przemyśle, medycynie i sterowaniu robotami, komunikacji międzypojazdowej i innych dziedzinach, w celu osiągnięcia Internetu Wszystkiego, wzrośnie zapotrzebowanie na sprzęt testowy, taki jak symulatory stacji bazowych, symulatory terminali, systemy testowania zgodności RF, systemy testowania zgodności RRM, analizatory sygnałów Massive MIMO i symulatory kanałów Massive MIMO. Na przykład:

① Emulator terminala jest pilnie potrzebny do weryfikacji prototypu systemu. Dalsze prace badawczo-rozwojowe na poziomie systemu oraz weryfikacja prototypu technologii komunikacji 5G pilnie wymagają wsparcia symulatorów terminali 5G. Symulator musi spełniać wymagania techniczne wieloscenariuszy 5G, aby umożliwić symulację warstwy fizycznej i protokołów wysokiego poziomu terminali 5G. Umożliwia on elastyczną implementację rozwiązań technologii interfejsu radiowego po stronie terminala i współpracę z producentami sprzętu systemowego w celu przeprowadzenia różnych testów nowej technologii 5G.

② Istnieje pilna potrzeba opracowania instrumentów do symulacji i analizy sygnału 5G. Podczas rozwoju i produkcji sprzętu wymagane są testy jakościowe i ilościowe oraz nadzór nad różnymi parametrami przetworzonych komponentów i półproduktów. Po wyprodukowaniu całej maszyny konieczne jest kompleksowe przetestowanie jej funkcji, wydajności i niezawodności. Po przeprowadzeniu testów dane są sortowane, analizowane i oceniane, a wyniki porównywane ze zjawiskami i problemami występującymi w procesie rozwoju i produkcji. Tylko dzięki wspomnianym wyżej złożonym i precyzyjnym operacjom testowym możemy zapewnić, że więcej, szybciej i lepiej, w niższych cenach, będzie produkowanych nowych produktów 5G, które trafią na rynek.

Na przykład, fala milimetrowa jest jedną z kluczowych technologii 5G. Krajowe pasma częstotliwości fal milimetrowych mogą obejmować 24.75-27.5 GHz i 37-42.5 GHz. Perspektywy zastosowań są niezwykle szerokie, ale szczególnie urządzenia częstotliwości radiowej, takie jak wzmacniacze mocy (PA), stoją przed poważnymi wyzwaniami. Krajowe wysiłki są podejmowane w celu opracowania produktów PA, które obsługują powyższe pasma częstotliwości i pasmo 800 MHz. Tradycyjne procesory PA CMOS nie są w stanie zapewnić wystarczająco wysokiej mocy wyjściowej, podczas gdy procesory PA GaAs i GaN mogą obsługiwać wyższą moc nadawania i większą szerokość pasma modulacji w paśmie częstotliwości fal milimetrowych. W przypadku testowania 128 i 256 kanałów, a nawet testowania 1024 kanałów w przyszłości, gwałtowny wzrost liczby kanałów spowoduje gwałtowny wzrost kosztów sprzętu testowego, a także spadek wydajności testu spowodowany kalibracją i korektą spójności między kanałami. Istnieje pilna potrzeba szybkich i ekonomicznych rozwiązań testowych w zakresie mikrofal i fal milimetrowych. Doniesiono, że wiodące międzynarodowe firmy zajmujące się testowaniem i pomiarami, takie jak Keysight Technology, rozpoczęły tworzenie prototypu platformy testowej dla milimetrowej fali 5G i bezprzewodowej komunikacji ultraszerokopasmowej już w 2015 roku. Przeprowadzili wówczas, w oparciu o oprogramowanie symulacyjne SystemVue, najwcześniejszy w branży test przepustowości danych o bardzo dużej prędkości i do tej pory zgromadzili obszerne dane techniczne.

③ Istnieje pilna potrzeba symulatorów kanałów 5G do symulacji złożonych środowisk kanałowych. Na przykład, późniejsze badania teoretyczne i aplikacyjne nad Massive MIMO i pokrewnymi technologiami, takimi jak przetwarzanie sygnału, kodowanie i dekodowanie, modulacja i demodulacja, zarządzanie zasobami, projektowanie ortogonalnych pilotów i trójwymiarowe formowanie wiązki, muszą opierać się na rozsądnym modelu kanału bezprzewodowego. Aby zbadać model kanału 5G nowego pasma częstotliwości w oparciu o metodę pomiaru kanału, aby zrozumieć zmieniające się zasady kanału 5G w rzeczywistym środowisku, konieczne jest zbudowanie wydajnej platformy pomiaru kanału i wybranie scenariuszy pomiarowych do przeprowadzenia działań pomiarowych zgodnie z potrzebami scenariusza zastosowania. Środowisko propagacji złożonych kanałów jest trudne i charakteryzuje się dużą losowością dynamiczną. Istnieje pilna potrzeba wysokiej jakości symulatorów kanałów 5G, aby wspierać szybki rozwój i wdrażanie układów pasma podstawowego i częstotliwości radiowej systemu 5G, stacji bazowych i systemów terminali, a także wspierać późniejszą budowę i konserwację sieci 5G na większą skalę.

Ewolucja NR 5G od Rel-15 do Rel-16 i Rel-17 to w zasadzie proces stopniowej realizacji trzech głównych scenariuszy zastosowań i ośmiu kluczowych wskaźników wydajności 5G, zaproponowanych przez ITU. Ultraszerokopasmowe, ultraszybkie, wielokanałowe, pełnopasmowe, symulacje rzeczywistych scenariuszy, a nawet symulacje, stanowią poważne wyzwanie dla testów i pomiarów.

Następny szybki i stały rozwój branży 5G wymaga silnej gwarancji wysokiej jakości testów i pomiarów. Zgodnie z publiczną platformą 5G WeChat (ID: angmobile), gigantyczne firmy z czołowymi przewagami na rynku testów i pomiarów utworzyły system produktów testowych i pomiarowych 5G z pełnym zakresem kategorii i najwyższą wydajnością na świecie. Teraz łączą 5G NR Bardzo kompletny pakiet informacyjny na temat testowania RAN dla odniesienia branżowego, obejmujący podstawową wiedzę o technologii 5G, testowanie wdrożeń 5G operatorów sieci komunikacji mobilnej i testowanie interfejsu radiowego, generowanie i analiza sygnału 5G, testowanie anten i komponentów 5G, testowanie napędów wdrożeniowych 5G, testowanie produkcji stacji bazowych 5G i testowanie w celu zapewnienia jakości 5G (test zgodności 5G NR / samouczek dotyczący testu częstotliwości radiowej O-RAN / najlepsze praktyki weryfikacji sieci szkieletowej 5G / samouczek emulatora terminala UEE / system testowania terenowego interfejsu radiowego 5G z anteną z fazowanym układem / rozwiązanie symulacji kanału) itp.

Niniejszy artykuł jest przedrukowany z „Keysight Technologies RF Baihuatan„Wspieramy ochronę praw własności intelektualnej. Prosimy o podanie oryginalnego źródła i autora przy przedruku. W przypadku naruszenia prosimy o kontakt w celu usunięcia.