5G应用层吞吐量测试配置和实现

2021-12-29 617

概述

3GPP 定义了从 R15 协议开始的新一代 5G NR 无线通信技术。通过引入新的空中接口和架构，带宽更大，频谱效率更高，从而大幅提升无线通信体验率，满足移动互联网日益增长的流量需求。根据国际电信联盟 (ITU) 的定义，峰值数据速率是指在理想条件下可达到的最大数据速率。速率，可以理解为系统的最大容量。承载能力的体现。对于 5G eMBB 场景，下行链路峰值速率可达 20 Gbps；上行链路峰值速率可达 10 Gbps。

在实际的5G链路场景中，应用层速率和物理层速率之间通常存在一定的差距，这与我们的经验直接相关。实际测试环境的配置和参数设置都会影响应用层速率。随着越来越多的厂商开始关注应用层吞吐量测试，安立公司面向模块厂商推出了一套完整的5G NR应用吞吐量测量解决方案。本文将介绍测试环境的搭建和设置过程。

接线图

如下图所示，基于物理层测量，5G NR模拟基站（MT8000A）通过光纤扩展到外部服务器PC（支持Linux或Windows系统）。5G模块通过USB网络共享扩展到客户端PC。最后，在服务器PC和客户端PC上安装并运行Iperf程序，以实现应用层的数据填充和测量。

服务器电脑的IP地址：192.168.20.200DUT IP 地址：192.168.20.11（MT8821C 默认客户端 IP 地址 1）
客户端PC的IP地址：通过USB共享网络连接，并获取与被测设备相同的IP地址（192.168.20.11）。在外部服务器 PC 上安装光网卡后，通过光纤将其连接到 MT8000A 上的光纤接口，将 NR 服务器扩展到服务器 PC（详细接线如下图所示）。

设置详细说明

MT8000A 的控制软件界面设置如下（上图显示 ipdata 测量模式设置，下图显示 NR 服务器 IP 地址设置）。

服务器 PC 设置如下（上图为 Windows 系统，下图为 Linux 系统），子网掩码设置为 255.255.0.0（用户可根据服务器的操作系统类型选择设置）。

MT8821C 的设置如下（上图显示 ipdata 测量模式设置，下图显示 LTE 服务器 IP 地址和 DUT 分配地址设置），子网掩码设置为 255.255.0.0。

客户端PC的IP地址设置如下。通过APN，可以自动获取MT8821C分配的指定IP地址。

物理层调试

接上一篇文章（技术文章 | 5G NR峰值速率的影响因素及实现），以以下框架结构为例：

5ms单周期：DDDDDD DDSUU

D:GP:U（13:1:0）

在Sub-6GHz频段条件下，μ=1，带宽100MHz，调制方式为256QAM，空域资源为4×4MIMO，扩展系数为0.8，下行开销为0.14，可计算出5G NR的理论峰值速率为1.86 Gbps。如下图所示，某模块的5G NR下行物理层吞吐量实测数据为： 1809.117 Mbps。

添加 APN

调整物理层后，通过 USB 将 DUT 网络共享给客户端 PC，添加 APN 并连接。具体设置如下（之后即可进行数据包填充和测量）：“网络和互联网设置”-->“蜂窝网络”-->“高级选项”-->“添加接入点”-->在配置文件名称和接入点输入框中都输入www.anritsu.com，然后保存设置。

穿孔填充和测量

客户端电脑执行以下指令来监听数据包：iperf3 -s -p 5007服务器PC执行以下指令以进行UDP数据包注入：iperf3 -c 192.168.20.11 -u -i 1 -t 50 -p 5007 -b 2000M -w 8M

服务器PC数据包填充结果如下（以Linux系统为例）：

客户PC端监听结果如下：

结论：物理层吞吐量为 1809.117 Mbps，UDP 应用层的测量速率为 1.77G bps。

应用层最大吞吐量的实际测量值

接上一篇文章（技术文章 | 5G NR峰值速率的影响因素及实现）最近，某芯片支持 95% 占空比功能，预期吞吐量为 2.02 Gbps。通过与该芯片联合调试，帧结构可设置为 DDDDDDDDSU，其中 S(D:GP:U) 为 11:1:2（该帧结构并未在 3GPP TS38.306 中定义的扩展系数中明确体现）。在此帧结构下，在 Anritsu MT8000A 上测试得到的最大物理层下行链路吞吐量为 2.002 Gbps，如下图所示：