Тестирование и управление производительностью 5G

Под 5G NR понимается новый стандарт беспроводной связи с ортогональным мультиплексированием с частотным разделением (OFDM), который заменит собой LTE как де-факто стандарт для 5G. Предварительный стандарт NR был представлен организацией 3^rd Generation Partnership Project (3GPP) в декабре 2017 года. Диапазон NR будет включать частоты от менее 6 ГГц до 100 ГГц. Значительная часть этого широкого спектра будет состоять из частот, освобожденных от стандартов 2G, 3G и служб персональной связи (PCS) на частотах менее 6 ГГц. Первой сферой применения, которая подлежит стандартизации, станет широкополосная сеть мобильной связи. В дальнейшем будут реализованы такие возможности, как массивные межмашинные коммуникации (MMTC) и сверхнадежная связь с низкой задержкой (URLLC).

5G NR способствует развитию новой парадигмы в методологии тестирования 5G. Для проверки отслеживания и захвата луча на более высоких частотах с более сложной агрегацией каналов требуются и более сложные технологии. В гибких архитектурах RAN 5G количество сценариев использования и конфигураций оптоволоконных сетей растет по экспоненте. В то же время, совместная работа с сетями 4G в режиме non-standalone создает проблемы с интерференцией и передачей обслуживания, которые также необходимо имитировать, тестировать и верифицировать, а также за которыми следует наблюдать в рамках инновационных методик тестирования 5G.  

Сверхвысокий частотный спектр, включающий верхнюю границу 100 ГГц, определенный NR, известен как миллиметровые радиоволны. Обширная полоса пропускания в сотни мегагерц на более высоких частотах означает более высокую скорость; миллиметровый диапазон, от 24 до 100 ГГц, становится основополагающим элементом тестирования и развертывания 5G. Но при более высокой скорости волны более высокого диапазона задерживаются такими препятствиями, как здания и стены, в то время как волны на более низких частотах свободно проходят сквозь них. Более высокие частоты и полосы пропускания канала потребовали создания тестовых решений с повышенным динамическим диапазоном и соотношением «сигнал/шум» для более точного демодулирования сигналов на миллиметровых волнах.

Технология многоканального входа / многоканального выхода (MIMO) — это технология антенн, которая может использоваться для повышения скорости передачи данных (пространственное уплотнение) вместо повышения надежности. Система, которая включает в себя существенно большее количество радиоантенн в массивах башен сотовой связи, получила название Massive MIMO. При высоких частотах длины волн столь малы, что для работы Massive MIMO можно интегрировать множество антенн в значительно более компактный форм-фактор.

Massive MIMO поможет преодолеть некоторые недостатки, связанные с миллиметровыми волнами, передавая параллельно потоки данных, которые будут собираться в единое сообщение на устройстве-получателе. Плотность массивов Massive MIMO и отказ от портов разъемов не допускает традиционного тестирования с подключением кабелей и требует внедрения новых стандартов тестирования «по воздуху» (ОТА).

Из-за такой расширенной функциональности требования к тестированию синхронизации массивов 5G MIMO относятся к самой строгой категории (А+). Тестирование транспортного узла магистральной fronthaul-сети с использованием MTS-5800-100G обеспечивает эффективную проверку требований к синхронизации за счет выполнения измерений пропускной способности, задержки и джиттера пакетов.

Еще одна технология, незаменимая для успеха тестирования и развертывания 5G — это формирование лучей. Это метод, при котором сигнал беспроводной сети фокусируется в направленный луч по определенному алгоритму. Такой подход позволяет преодолеть препятствия, мешающие передаче на высоких частотах, а также обеспечивает передачу стратегически важной информации конечному пользователю.

Использование Massive MIMO расширит возможности персонализации благодаря распространению динамических массивов, состоящих из 256 и более отдельных антенн. Для проверки таких активных конфигураций антенн наряду с производительностью каналов требуется инновационное решение для тестирования базовых станций 5G. CellAdvisor 5G позволяет проверять и отслеживать стабильность каналов, качество модуляции и параметр Cell ID — от ограниченных полевых испытаний до масштабного внедрения 5G.

Концепция сегментирования сети — это интеллектуальное разделение элементов спектра на основе конкретных потребностей отдельного устройства или сферы применения. Например, автономному автомобилю для безопасной работы нужна минимальная задержка, а приложения IoT могут работать с большим количеством устройств с минимальным требованием к пропускной способности. Мобильная сеть будет настраиваться соответствующим образом так, чтобы оптимизировать использование трафика и ресурсов.

Процесс верификации производительности многочисленных виртуальных элементов сети 5G может дополняться тестированием и проверкой различных сценариев сегментирования сети в лабораторных условиях. Комплексные решения для тестирования и проверки систем RAN-базовая сеть способны имитировать базовую сеть 5G и проверять отбор и функциональность узлов сегмента сети.

Основным фактором, предшествующим успешному развертыванию сети 5G, является тщательная верификация и валидация (V&V). Она включает в себя проверку функций и служб виртуальной сети, гарантирующих обеспечение качества и надежности сразу после начала ее работы.

После начала развертывания 5G необходим комплекс средств тестирования этапов активации и масштабирования. Важным центральным элементом этого этапа являются анализаторы базовых станций, способные анализировать спектр и интерференцию сигналов 5G в миллиметровом диапазоне. Этот этап дополняет ПО для наблюдения за работой сети и гарантии выполнения соглашений об уровне обслуживания (SLA), помогая следить за активацией, наблюдением за производительностью и выявлением неисправностей в сети 5G.

Возможности монетизации связи стандарта 5G поистине безграничны. Более того, суть 5G заключается не столько в трансформации сети, сколько в масштабной трансформации бизнеса. Абонентская плата за сверхбыстрый мобильный Интернет, HD-контент и видео, игры с использованием виртуальной реальности, потоковая передача и повсеместное распространение IoT-приложений — вот лишь несколько очевидных сценариев использования.