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加速5G基础设施部署的测试解决方案

时间:2022-01-13 06:09:45 作者:Maurizio Di Paolo Emilio 阅读:
目前,第五代移动网络(5G)正在全球范围内不断推进部署,各种新业务可用性越来越高,不仅提升了用户体验,并且支持多种极具挑战性的应用。不过重要的是要认识到,5G网络不仅仅是对4G技术的性能提升(在上传和下载速度方面),也不是对现有标准和协议的简单升级。
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目前,第五代移动网络(5G)正在全球范围内不断推进部署,各种新业务可用性越来越高,不仅提升了用户体验,并且支持多种极具挑战性的应用。

不过重要的是要认识到,5G网络不仅仅是对4G技术的性能提升(在上传和下载速度方面),也不是对现有标准和协议的简单升级。除了典型的手机应用外,5G技术还能够支持更高级别的服务和应用,例如自动驾驶汽车、车与车和车与万物通信(V2V和V2X)、虚拟现实(VR)和增强现实(AR)、高清视频流和物联网应用。5G网络提供的新特性可以归类如下:

  • eMBB(增强型移动宽带):5G所具备的更大带宽将允许用户流畅高效地使用增强现实、视频流和视频会议等应用;
  • mMTC(大规模机器类型通信):5G将能够管理大规模连接(数千个并发连接的设备和数百万个连接)而不会使网络过载,从而允许对复杂的物联网应用进行有效管理,例如智能家居、智能城市、智能电网等;
  • URLLC(超可靠低延迟通信):该服务将为所有需要实时行为和极低延时的应用程序提供支持,例如工厂自动化、工业控制系统、自动驾驶汽车、智能电网和手术机器人。

5G测试关键阶段

鉴于快速进步的技术以及5G对网络基础设施提出的更高要求,迫切需要从实验室到现场、从无线接入网到核心网的全面测试解决方案。此外,运营商和设备供应商们正在采用包括O-RAN联盟标准在内的开放无线接入网络(RAN)技术,来最大限度地降低基础设施开发成本,并减少影响新产品创新的阻碍。

从图1中可以发现,5G网络测试包括如下三个主要阶段:

  • 确认阶段:新技术在部署之前需要在实验室进行确认;
  • 验证阶段:网络及其服务需要通过适当的现场试验开展现场验证;
  • 可见性阶段:此阶段旨在确保、优化和货币化网络。

图1:5G测试的三个关键阶段。(图片来源:VIAVI Solutions)

5G测试解决方案

随着5G网络和解决方案的快速部署,迫切需要测试与测量公司来帮助供应商和运营商测试5G电信设备。这不仅涉及无线通信测试,还涉及光纤测量、使用频谱分析仪等仪器进行的现场测量等。

目前,业界已有公司开发出5G全面测试套件,其中包含了多个用于实验室确认、现场部署和服务保证的模块,例如VIAVI Solutions公司的5G测试套件。该公司无线解决方案经理Owen O'Donnell在接受“电子工程专辑(欧洲)采访时介绍道,该公司的测试套件在电信测试方面,已经实现3G、4G和5G网络测试全覆盖,包括开放无线接入网络。

不过,需要澄清的一件事是实验室测试和现场测试之间的区别。实验室是开发新基站或5G核心网络的供应商想要测试已开发内容的地方,确保其真正按照要求或适用标准工作。包括3GPP制定的标准在内的电信标准发展非常迅速,以及需要不断开发新的产品来满足新的标准需求。

供应商需要验证他们是否已经完全正确的理解和实现了标准,这正是测试解决方案的用武之地。完善的测试解决方案会帮助工程师走进实验室,通过模拟供应商缺失的那些设备部分来帮助工程师进行开发测试。”

举例来说,如果供应商想要测试一个基站,如果没有核心网和大量的用户设备,要完成标准合规性测试几乎是不可能的。这时,测试套件就可以提供解决方案。测试套件模拟数千个用户设备(如手机)行为,将相关消息发送到基站并测试基站是否能够正确处理这些用户设备消息。而在基站的另一侧,测试套件模拟一个核心网,以便基站将呼叫建立请求转发给核心网,并验证基站能否从核心网得到正确的返回应答。这样,可以利用两套测试套件,即一个用户设备仿真器和一个核心网仿真器,完成被测基站的合规性测试。从标准合规性的角度来看,这将有助于基站制造商确保研发的基站能够正常工作。

这类测试大都可以在实验室中完成,而且实验室中还允许失败,而不会对现实网络中的任何人的正常应用产生影响。不过,当设备进入现场的实际真实网络时,还需要进行一些其他测试,例如波束成形测试。

5G网络应该可以为用户提供更大的吞吐量、更多的连接和更多的物联网设备。虽然运营商有他们自己的特定KPI,但在去现场测量实际吞吐量和到终端基站的连接数之前,通常并不知道他们的具体指标。

5G核心网与4G核心网完全不同。5G对核心网络进行了彻底的重新开发和重新设计,并添加了新的单元。重要的是,5G核心网络中的那些独立单元现在可以由不同的供应商提供。

这就需要确保所有来自不同供应商的这些单元能够在一起协同工作,并且能够协同处理实际业务,这正是基于VIAVI实验室的工具之一——TeraVM的用武之地。TeraVM是一种应用程序仿真和安全性能解决方案,可为应用服务、有线和无线网络提供全面的测试覆盖。图2显示了TeraVM和其他VIAVI工具是如何用于检验5G SBA(基于服务的架构)虚拟移动核心及其组件的。

图2:使用TeraVM进行5G测试。(图片来源:VIAVI Solutions)

另外,VIAVI测试套件还可以将其系统测试解决方案置于云端,用户登录Amazon网络服务后,可以选择和预留一些实例,将测试方案上传到这些实例,然后即可支持工程师们将测试转移到云端,实现在云平台上进行测试。该功能在人们不能轻易进出实验室时(在疾病大流行时期尤其如此,比如当前发生的新冠疫情),显得特别实用。这样,工程师们就可以在家里或从拥有IP连接的任何位置访问测试系统。因此,用户只要有功能测试需求,该测试解决方案就能支持随时随地的远程系统测试。

(参考原文:Testing Solutions to Accelerate the Roll-Out of 5G Infrastructure

本文为《电子工程专辑》2021年12月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。点击申请免费杂志订阅 

责编: Amy Wu

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