Testes de 5G

Enquanto o advento do 2G na década de 1990 tornou possível o envio de mensagens de texto, o salto subsequente para 3G permitiu a transmissão de dados. A plataforma 4G LTE foi desenvolvida com base nesses recursos, com maior largura de banda, velocidade e confiabilidade.

Inovações recentes como carros autônomos, “Internet das Coisas” (IoT) e realidade virtual estão orientando a próxima mudança de paradigma, e o 5G vai proporcionar uma melhoria exponencial na largura de banda e na redução de latência para alimentar esses avanços.

Com velocidades até 100 vezes superiores às das conexões móveis existentes e latência na range de 1 milissegundo, o 5G vai superar até mesmo a capacidade física atual das fibras ópticas. Para apoiar uma transição bem-sucedida, práticas de teste de 5G estão sendo desenvolvidas e refinadas com o objetivo de garantir o desempenho consistente que os usuários finais exigem. O conjunto de ferramentas, software, protocolos e práticas necessário a todas as fases de implementação de 5G formam a essência do campo emergente dos testes de 5G.

Por que os testes de 5G são importantes

Como o 5G não é apenas uma atualização adicional aos padrões de comunicação existentes, as práticas de teste de 5G são ditadas pela complexidade inerente à nova tecnologia. Os aprimoramentos esperados serão o resultado da execução simultânea de diversos elementos em conjunto. Uma falha em qualquer nível poderá levar à imediata insatisfação dos usuários. A previsão e a manutenção desse desempenho ideal só podem ser alcançadas utilizando-se as inovadoras e robustas práticas de testes de 5G. 

  • Novo Rádio (NR)
    5G New Radio

    5G NR refere-se ao novo padrão wireless baseado em OFDM que substituirá o LTE, passando a ser o padrão de fato para a operação em 5G. O 3rd Generation Partnership Project (3GPP) lançou o padrão NR preliminar em dezembro de 2017. O espectro do New Radio incluirá frequências inferiores a 6 GHz até 100 GHz. Grande parte desse amplo espectro consistirá no espaço desocupado pelas bandas de frequência 2G, 3G e PCS desativadas para a banda sub 6 GHz. A primeira aplicação a ser tratada e padronizada será a banda larga móvel. Recursos adicionais, como comunicações massivas entre máquinas (MMTC) e comunicações ultraconfiáveis e de baixa latência (URLLC), serão lançados no futuro.

  • Onda milimétrica

    O espectro de frequência superelevada que inclui o limite superior de 100 GHz definido pelo NR é conhecido como onda milimétrica. Grandes quantidades de largura de banda disponíveis em centenas de MHz a frequências mais altas significam maior velocidade; o range milimétrico, definido como 24 GHz a 100 GHz, será um elemento essencial do teste e da implantação de 5G. Embora a velocidade seja maior, o range é muito mais curto, e obstáculos como prédios e paredes enfraquecerão o sinal, enquanto frequências mais baixas podem simplesmente passar por esses objetos.

  • MIMO massivo

    MIMO, ou múltiplas entradas e múltiplas saídas, refere-se à tecnologia de antena que pode ser usada para aumentar a taxa de dados (multiplexação espacial) em vez de melhorar a robustez. Um sistema que incorpora um número muito maior de antenas de rádio em matrizes em torres de celular é chamado de MIMO massivo. Em altas frequências, os comprimentos de onda de rádio são tão pequenos que uma grande variedade de antenas pode ser integrada a um fator de forma muito menor para permitir a operação de MIMO massivo. O MIMO massivo pode superar algumas das desvantagens associadas à onda milimétrica, transmitindo fluxos de dados em paralelo e permitindo que o dispositivo os reconstitua em uma única mensagem.

  • Beamforming

    Outra tecnologia de ponta, essencial para o sucesso dos testes e da implementação de 5G, é o Beamforming. Esse é o método pelo qual um algoritmo é usado para concentrar os sinais wireless em um feixe direcionado. Esse método apresenta uma maneira de evitar obstáculos que podem interferir nas transmissões de alta frequência, e também pode direcionar estrategicamente as transmissões diretamente para o usuário final. O uso do MIMO massivo permitirá ainda mais essa personalização por meio da propagação de matrizes integradas de 100 ou mais antenas individuais.

  • Fatiamento da rede

    O conceito de fatiamento de rede diz respeito à utilização inteligente de partes do espectro com base em necessidades específicas do dispositivo ou da aplicação individual. Por exemplo, um carro autônomo pode exigir latência extremamente baixa para uma operação segura, enquanto aplicações de IoT podem abranger um grande número de dispositivos com demandas de throughput muito baixas. A rede móvel configura recursos de maneira hábil para otimizar o fluxo de tráfego e a utilização de recursos.


    Network Slicing

Desafios no teste de redes 5G

A combinação do uso de ondas milimétricas, MIMO e beamforming proporciona uma infraestrutura de 5G e é o caminho para aprimoramentos de desempenho incríveis. A complexidade adicional que acompanha essas inovações também pode apresentar desafios para o processo de teste do 5G. Essencialmente, MIMO significa (muito) mais antenas, o que representa uma carga maior de teste para garantir que todas as antenas integradas estejam totalmente operacionais. Não será mais viável usar conectores de medição para cada antena com base na arquitetura e densidade compacta do 5G.

A utilização de onda milimétrica e do beamforming em frequências superelevadas apresenta obstáculos adicionais. Como essas frequências são muito mais suscetíveis à perda de propagação devido a condições ambientais, os testes OTA (over-the-air) podem ser menos consistentes e mais complexos. No entanto, como o teste de modo conduzido não pode ser realizado sem pontos de conexão discretos, o OTA será necessário com mais frequência.

A emulação de canal torna-se mais complexa com o 5G, já que o número necessário de canais de RF aumentará exponencialmente, ao contrário da expansão linear experimentada com as versões 3G e 4G. Para que o equipamento de teste do 5G seja prático, a tecnologia eletrônica deve avançar rapidamente para compensar sua complexidade. Soluções criativas que minimizam o teste de câmara e outros elementos de teste caros, sem comprometer a cobertura e a precisão do teste, devem continuar sendo exploradas.

Fases de implantação do 5G

A implantação do 5G é um empreendimento complexo e desafiador, exigindo planejamento cuidadoso e execução competente. Dentro de cada fase de implantação individual, a aplicação prudente de um kit de ferramentas de teste 5G otimizado é a melhor maneira de garantir o sucesso. Em muitos casos, essas fases serão compactadas e sobrepostas.

  • 1ª fase de implantação do 5G – Verificação e validação da tecnologia

    Um precursor essencial da implementação bem-sucedida do 5G é uma verificação e validação (V&V) robusta. Essa fase inclui a verificação de funções de rede virtual e serviços de rede para garantir qualidade e confiabilidade imediatas uma vez que a rede for implantada.

    Sistemas escalonáveis de teste de 5G com serviços de dados integrados são necessários para medir o desempenho completo da rede e simular o comportamento do usuário no mundo real em testes de campo do 5G. Um software capaz de emular e medir milhões de fluxos de dados exclusivos é outro elemento indispensável de V&V de 5G, que pode aprimorar os testes de carga/capacidade e os recursos de benchmarking.
    5G Pain Points

  • 2ª fase de implantação do 5G – Implantar, Ativar e &Crescer gradualmente

    Assim que a implementação de 5G estiver concluída, é fundamental ter um conjunto apropriado de ferramentas de teste do 5G para a ativação e o crescimento gradual. Analisadores de estação base aumentados para analisar o espectro e a interferência dos sinais 5G na faixa de ondas milimétricas são equipamentos centrais importantes para a fase de implementação. O software para monitorar e garantir o desempenho da rede e verificar os acordos de nível de serviço pode aumentar as atividades de ativação, monitoramento de desempenho e troubleshooting de 5G.

    Os testes de fibra avançados não perderam sua relevância com a chegada do 5G. Por exemplo, através de cabo de fibra óptica, as redes de acesso por rádio centralizadas (C-RAN) podem compartilhar locais da unidade de banda base longe dos locais de antena ocupados. A arquitetura C-RAN também pode ajudar a facilitar a coordenação dos recursos por rádio em tempo real.

  • 3ª fase de implantação do 5G – Garantir, otimizar, monetizar

    As oportunidades de monetização com a conectividade 5G são ilimitadas. Mais ainda, o 5G representa uma transformação comercial, e não apenas transformação na rede. As taxas de assinatura para banda larga móvel ultrarrápida, vídeos HD móveis, jogos de realidade virtual e aplicações populares de IoT são apenas alguns dos caminhos óbvios.

    Cada um exigirá uma QoE (qualidade da experiência) do cliente excelente para manter a viabilidade. Uma plataforma de inteligência em tempo real conectada a agentes virtuais durante todo o ciclo de vida da rede é uma maneira eficaz de resolver os problemas de densidade do tráfego de 5G frontal, garantindo e otimizando a QoE continuamente.

Boas práticas para teste do 5G

Embora a 3GPP tenha lançado a norma preliminar para 5G NR, ainda há muitas áreas que precisam de maior refinamento. O modo não autônomo (NSA) foi levado em consideração na versão de 2017, embora os detalhes sobre as especificações do modo 5G autônomo (SA), ausente na convenção de cobertura LTE como uma tecnologia de base, ainda não tenham sido estabelecidos.

Em última análise, a padronização é a chave para o desenvolvimento de modelos de teste precisos para o 5G, que, por sua vez, levam a práticas de teste mais harmonizadas. Com o padrão LTE agora adotado em todo o mundo, temos todos os motivos para prever uma evolução semelhante para as boas práticas de teste do 5G.

Considerando-se o enorme range de frequências e serviços de alta largura de banda inerente à tecnologia 5G, a padronização das boas práticas continuará progredindo conforme o desenvolvimento da tecnologia, das ferramentas e das aplicações.

Preparando-se para a Revolução 5G

Os avanços tecnológicos que o 5G possibilitará eram, no passado, assunto de ficção científica. Carros autônomos, jogos de realidade virtual, “cidades inteligentes” e a IoT são apenas algumas das inovações futuristas com uma grande vantagem inicial, enquanto se preparam para as melhorias de largura de banda e latência que o 5G virá, em breve, a oferecer. Assim como acontece com qualquer avanço na capacidade funcional, o potencial ilimitado do 5G gerará mais criatividade e um fluxo contínuo de novas aplicações.

Devido às altas frequências inerentes ao 5G, a implantação inicial pode ocorrer em locais em que obstruções sólidas podem ser evitadas. Os transmissores de 5G estarão localizados mais próximos do solo do que as gerações anteriores, o que significa mais hardware no nível do solo para garantir a qualidade dos dados.

Conforme a implantação de redes de 5G aumentar e os requisitos para o modo autônomo começarem a tomar forma, a demanda por ferramentas inovadoras e econômicas de teste de 5G continuará inabalável. Essas ferramentas poderosas, porém versáteis, apoiarão tacitamente a maior revolução tecnológica do século XXI.


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