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5G RAN 測試,最全面的資訊包!

2021-12-29 313

1.  5G 還有很長的路要走。


今年是5G大規模商用的第一年,也是5G時代(2020-2030年)的第一年。 5G的商用發展才剛起步,前路漫漫,預計將經歷以下三個主要階段。


① 今年上半年,5G網路和終端以NSA為主,並開始向SA演進。目前,5G網路覆蓋尚不充分(主要涵蓋大都會區和普通城市的主要城區以及部分商業需求場景),5G終端和5G模組價格相對較高,5G業務主要集中在eMBB大頻寬業務,例如視訊和遊戲應用。


② 從今年下半年到2021年,5G SA將實現大規模商用,URLLC將開始升級,邊緣運算將按需有序部署,5G產業鏈將逐步成熟。 5G網路已在城市地區實現持續覆蓋,並逐步擴展到農村商業需求場景。 5G終端和5G模組的價格已經下降,5G業務開始朝低時延方向發展。


③ 2021年下半年及以後,5G網路覆蓋範圍將持續擴大,覆蓋深度和覆蓋密度將逐步提升,頻寬更大、延遲更低、安全性更高,充分滿足高速、高可靠性、低延遲的應用需求,為數千個行業的數位化網路智慧化奠定基礎。 5G產業應用將呈現爆發式成長,5G將真正大規模融入各行各業。

2.  5G技術需要不斷發展


目前看來,上述第一階段目標已基本達成。回顧過去,在工業與資訊化部的指導下,IMT-2020(5G)推進組自2016年1月起進行了5G技術研發測試(分為關鍵技術驗證、技術方案驗證和系統聯網驗證三個階段)。華為、中興、愛立信、大唐等主要係統設備廠商深度參與,共同製定設備技術要求及測試規範,全面進行測試驗證工作,加速5G產業成熟;高通等晶片公司及是德科技等儀器公司積極參與,與系統設備廠商進行互聯測試,加速Rel-15的建設,建構完整的5G NR NR產業鏈。


在上述第二和第三階段,為了實現推動 5G 真正融入各行各業、服務大眾,甚至「5G 改變社會」的目標,迫切需要加快 5G 關鍵核心技術的研究。


作為5G的完整版本,Rel-16引進了許多增強的系統特性和功能,進一步提升了eMBB和URLLC業務應用的效能。具體而言,首先,透過多天線增強、免許可、更高頻段、中繼、固移融合等方式提升網路承載能力;其次,透過SON/MDT、定位、終端節能、語音、切片增強、自動化運行等方式提升基礎功能;第三,透過低時延、高可靠性增強、車聯網、工業互聯網、垂直區域網路等方式提升基礎功能;第三,透過低時延、高可靠性增強、車聯網、工業互聯網、垂直局域網路等方式拓展垂直應用。


5G技術和標準仍在不斷發展演進。即將推出的標準化版本Rel-17將面向更多與5G相關的垂直產業領域。它將使Rel-15和Rel-16未能實現和完善的系統功能更加全面和精細化,從而更接近5G行動通訊「全頻譜、全覆蓋、全應用」的萬物互聯願景。具體而言,Rel-17的第一類將涵蓋低延遲、高可靠性、工業互聯網、網路輔助終端節能、多天線技術增強、定位、車聯網、中繼技術、更高頻譜通訊、免許可解決方案、衛星通訊、服務導向的架構增強、網路切片、網路自動化、SON邊緣運算等延遲技術。 Rel-17 的第二類將是多播廣播、終端直接通訊(用於緊急通訊和商業應用)、多 SIM 卡終端優化、互動式服務、小數據傳輸優化解決方案、覆蓋範圍增強、中速和區域覆蓋的大連接應用等新項目,從而實現新的應用和新的功能。


3.  強力支援:5G 測試與測量


業內權威專家預測,2021-2022 年將是基於 Rel-16 的完整 5G 網路建設階段,2023-2025 年將見證基於 Rel-17 的 5G 網路能力的提升。


可以看出,面對 Rel-16 和 Rel-17,端到端 5G 產業將進入一個全新且更大的創新發展階段。


整個5G產業涉及晶片、終端、基地台、5G網路、晶片設計工具軟體、晶片代工生產線、儀器(測試和測量)、作業系統、應用程式等。其中,測試技術貫穿5G基地台、晶片和終端的後續研發、生產和驗收,並將直接影響整個5G產業鏈的後續產業化進程。


因此可以說,通訊測試和測量的發展潛力與5G的發展潛力相當。可以預見,隨著5G行動寬頻網路和物聯網的進一步發展,尤其是在工業、醫療、機器人控制、車聯網等領域實現萬物互聯的新應用,對基地台模擬器、終端模擬器、射頻一致性測試系統、RRM一致性測試系統、大規模MIMO訊號分析儀和大規模MIMO通道模擬器等測試設備的需求將日益增長。例如:


① 系統樣機驗證迫切需要終端模擬器。後續的5G通訊技術系統級研發與原型驗證迫切需要5G終端模擬器的支援。此模擬器需滿足5G多場景的技術要求,完成5G終端的物理層與高層協定模擬。它能夠靈活地實現終端側的空口技術方案,並與系統設備廠商合作完成各種5G新技術測試。


② 目前迫切需要5G訊號模擬分析儀器。在設備研發生產過程中,需要對加工零件和半成品的各項參數進行定性或定量測試或監督。整機製造完成後,需要對其功能、性能和可靠性進行全面測試。測試後,對資料進行整理、分析和評估,並將結果與研發生產過程中遇到的現象和問題進行比較。只有透過上述複雜而精確的測試操作,才能確保能夠以更低的價格生產更多、更快、更好的5G新產品,供應市場。


例如,毫米波是5G的關鍵技術之一。國內毫米波頻段可能包括24.75-27.5GHz和37-42.5GHz。其應用前景極為廣闊,但尤其對功率放大器(PA)等射頻元件而言,面臨嚴峻的挑戰。國內正努力開發支援上述頻段和800MHz頻寬的PA產品。傳統的CMOS製程PA無法提供足夠高的輸出功率,而GaAs和GaN製程PA則可以在毫米波頻段支援更高的發射功率和更大的調變頻寬。對於128通道、256通道甚至未來1024通道的測試,通道數量的急劇增加將導致測試設備成本的急劇上升,同時也會因通道間一致性的校準和校正而降低測試效率。因此,迫切需要快速、經濟的微波和毫米波測試解決方案。據報道,Keysight Technology等國際領先的測試測量公司早在2015年就開始打造5G毫米波和超寬頻無線通訊的原型測試平台。基於SystemVue模擬軟體,他們當時進行了業界最早的超高速資料吞吐率測試,並累積了深厚的技術累積。


③ 迫切需要5G頻道模擬器來模擬複雜的頻道環境。例如,後續大規模MIMO及相關技術(如訊號處理、編碼解碼、調變解調、資源管理、正交導頻設計、三維波束成形等)的理論與應用研究,都必須基於合理的無線通道模型。為了基於通道測量方法研究新頻段的5G通道模型,從而了解5G通道在實際環境中的變化規律,需要建立高效能的通道測量平台,並根據應用場景的需求選擇合適的測量場景來進行通道測量活動。複雜頻道的傳播環境惡劣,具有強烈的動態隨機性。因此,迫切需要高品質的5G頻道模擬器來支援5G系統基頻和射頻晶片、基地台和終端系統的快速開發和部署,並為後續更大規模的5G網路建設和維護提供支援。


5G NR從Rel-15到Rel-16再到Rel-17的演進,本質上是逐步實現ITU提出的5G三大應用場景和八項關鍵效能指標的過程。超寬頻、超高速、多頻道、全頻譜、真實場景模擬乃至模擬都對測試和測量提出了嚴峻的挑戰。


5G產業的快速穩定發展對高品質的測試測量提供了強有力的保障。根據5G微信公眾號(ID:angmobile)訊息,測試測量市場中具有領先優勢的巨頭企業已建構起品類齊全、性能全球領先的5G測試測量產品體系。現推出一套非常全面的5G NR無線存取網(RAN)測試資訊包,供業界參考,內容涵蓋5G技術基礎知識、行動通訊網路營運商5G部署測試及空口測試、5G訊號產生與分析、5G天線及組件測試、5G部署路測、5G基地台製造測試以及5G品質保證站製造測試(5G NR一致性測試/O-RAN射頻測試教程/5G核心網路驗證最佳實務/UEE終端模擬器教學/基於相控陣天線的5G空口現場測試系統/頻道模擬解決方案)等。

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