Тестирование 5G

С появлением сетей второго поколения (2G) в 1990-х годах появилась возможность передавать текстовые сообщения, а последующий переход к 3G обеспечил передачу данных. Платформа 4G LTE создавалась на базе этих возможностей и отличалась улучшенной полосой пропускания, скоростью и надежностью.

Такие нововведения, как автономные транспортные средства, Интернет вещей (IoT) и виртуальная реальность ведут к перевороту в стандарте связи, и для поддержки этих нововведений 5G обеспечит дальнейшее увеличение полосы пропускания и снижение задержки в геометрической прогрессии.

Когда скорости в 5G превысят скорости в существующих сотовых сетях более чем в 100 раз, а задержка будет в районе 1 миллисекунды, 5G превзойдет даже существующие возможности физического оптоволокна. Для обеспечения успешного перехода к новому стандарту и его стабильной работы, столь нужной пользователям, в настоящее время прорабатываются методики тестирования 5G. К ним относится весь спектр инструментов, ПО, протоколов и подходов, необходимых на всех этапах развертывания 5G.

Почему тестирование 5G важно

Поскольку 5G — не просто частичная модернизация существующих стандартов связи, методики тестирования 5G обусловлены самой сложностью новой технологии. Ожидаемые расширения будут результатом слаженной работы целого комплекса элементов. Отказ на любом уровне может немедленно привести к прекращению обслуживания пользователей и их недовольству. Прогнозирование и сохранение оптимальной производительности может быть обеспечено только при использовании инновационных и полноценных методик тестирования 5G. 

  • New Radio (NR)
    5G New Radio

    Под 5G NR понимается новый стандарт беспроводной связи с ортогональным мультиплексированием с частотным разделением (OFDM), который заменит собой LTE как стандарт 5G де-факто. Предварительный стандарт NR был представлен организацией 3rd 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).

  • Миллиметровые радиоволны

    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, станет 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.

  • Massive MIMO

    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.

  • Формирование лучей

    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 интегрированных массивов, состоящих из 100 и более отдельных антенн.

  • Сегментирование сети

    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.


    Network Slicing

Задачи тестирования сетей 5G

Сочетание возможностей волн миллиметрового диапазона, функций MIMO и формирования лучей оформит инфраструктуру 5G и проложит путь к достижению невероятного увеличения производительности. Сложность инфраструктуры, привносимая этими инновациями, также может затруднять процессы тестирования 5G. MIMO — это существенный (многократный) рост количества антенн, что делает проверку работоспособности особо непростой задачей, так как нужно убедиться, что все интегрированные антенны полностью функциональны. Из-за компактности и плотности архитектуры 5G разъемов для подключения к каждой антенне больше не будет.

Использование миллиметровых волн и функциональность формирования лучей на сверхвысоких частотах представляют собой дополнительные проблемы. Поскольку волны на этих частотах значительно хуже распространяются из-за природных условий, тестирование «по воздуху» (ОТА) может быть менее стабильным и более сложным. В то же время, поскольку испытания с непосредственным подключением станут невозможными из-за отсутствия отдельных точек подключения, ОТА будет более востребованным.

В 5G усложняется и имитация каналов, так как количество необходимых радиоканалов увеличится в геометрической прогрессии (в сравнении с их линейным ростом в стандартах 3G и 4G). Чтобы тестовое оборудование 5G справлялось с возложенными на него задачами, технологии электроники должны стремительно развиваться, компенсируя сложность. Все больше внимания должно уделяться нестандартным решениям, позволяющим минимизировать изолированное тестирование и прочие дорогостоящие этапы испытаний, не ставя под угрозу масштабы и точность тестирования.

Фазы развертывания 5G

Развертывание 5G — непростая процедура, требующая грамотного планирования и реализации с учетом мельчайших деталей. В каждой отдельной фазе развертывания следует разумно пользоваться оптимизированным комплексом средств тестирования 5G — только так можно гарантировать успех. Во многих случаях фазы развертывания накладываются друг на друга, а времени совсем немного.

  • Первая фаза развертывания 5G: верификация и валидация технологии

    Основным фактором, предшествующим успешному развертыванию 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.

    Для измерения производительности сети и имитации поведения реальных пользователей в полевых условиях нужны масштабируемые системы тестирования 5G со встроенными службами передачи данных. Еще одним незаменимым элементом этапа V&V 5G является ПО, способное имитировать миллионы уникальных потоков данных, что позволит проверить работу сети под нагрузкой и ее предельные параметры производительности.
    5G Pain Points

  • Вторая фаза развертывания 5G: развертывание, активация и масштабирование

    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.

    С приходом 5G полномасштабное тестирование оптоволокна не потеряло актуальности. Например, кабельная прокладка обеспечивает в централизованной сети радиодоступа (С-RAN) размещение блока формирования модулирующих сигналов вдали от мест размещения антенн. Архитектура С-RAN также помогает упростить координацию радиочастотных ресурсов в реальном времени.

  • Третья фаза развертывания 5G: гарантия обслуживания, оптимизация, монетизация

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

    И чтобы пользователи были довольны каждым из них, нужно обеспечить высокое качество услуг. Аналитическая платформа реального времени, подключенная к виртуальным агентам на всем протяжении существования сети, — эффективный способ работы с плотным 5G-трафиком, который постоянно гарантирует и оптимизирует качество услуг.

5G Deployment Challenges

Передовые методики тестирования 5G

Несмотря на то, что 3GPP выпустила предварительную спецификацию стандарта 5G, многие области еще требуют дальнейшего уточнения. В версии 2017 года описывается режим "Non-standalone" (NSA), а подробное описание выделенного (standalone, SA) режима 5G, существующего без базового LTE-покрытия, пока еще не представлено.

В конечном счете, точные тестовые модели 5G появятся в результате стандартизации, что в свою очередь позволит разработать унифицированные методики тестирования. С повсеместным принятием стандарта LTE стоит ожидать аналогичной эволюции методик тестирования 5G.

Учитывая огромный диапазон частот и услуги, требующие большой пропускной способности, присущие технологии 5G, стандартизация передовых методик будет развиваться с дальнейшим развитием технологий, инструментария и сфер применения.

Подготовка к 5G-революции

Технологические достижения на базе 5G сделают возможным то, что некогда считалось фантастикой. Автономные машины, игры в виртуальной реальности, «умные города» и IoT — вот лишь несколько первых футуристических инноваций, которые станут возможными в связи с расширением полосы пропускания и уменьшением задержки в 5G. Как и с любыми другими достижениями в сфере функциональности, неограниченный потенциал 5G позволит открывать все новые и новые сферы применения.

В связи с тем, что в 5G используются высокие частоты, первоначальное развертывание может начаться в тех областях, где отсутствуют физические препятствия в виде стен или зданий. Передатчики 5G будут располагаться ближе к земле, чем ранее, а значит, на уровне земли будет больше оборудования для гарантии качества передачи данных.

С дальнейшим распространением 5G-сетей и оформлением требований к режиму standalone будет расти и потребность в инновационных и экономически эффективных средствах тестирования 5G. Эти полнофункциональные и гибкие инструменты будут и далее незаметно поддерживать крупнейшую технологическую революцию XXI века.


Подробнее о тестировании 5G

Узнайте подробнее о тестировании 5G VIAVI!

Хотите продолжить знакомство с нашими продуктами или решениями для тестирования 5G?
Заполните одну из следующих форм:

 

Bringing 5G Field Testing into the Lab

Bringing 5G Field Testing into the Lab

Learn how performing comprehensive verification during lab validation ensures a smooth and efficient launch of a 5G network.

Preparing Transport Networks for 5G

Preparing Transport Networks for 5G

Learn the new requirements and challenges of current transport technologies, as well as the split options and related service level agreements.

5G White Paper

5G White Paper

The Path to 5G:
Learn about various network enhancements and how they complement each other to deliver a comprehensive solution.

Lighting the Path to 5G Video

Lighting the Path to 5G Video

Listen as our CTO explains how VIAVI is lighting the path to 5G.

5G Poster

5G Poster

Learn about the ongoing and updated standards related to 5G network development and deployment.

The State of 5G Deployments: Infographic

The State of 5G Deployments: Infographic

Access the free infographic and see what’s relevant surrounding 5G now.

Timing and Synchronization Standards in Wireless Networks

Timing and Synchronization Standards in Wireless Networks

As networks evolve to LTE-Advanced and 5G networks, the timing and sync procedures you’ve used in the past may not be enough.

5G Network Architecture Webinar

5G Network Architecture Webinar

Explore higher-level 5G applications and their respective SLA requirements, Alternative RAN network architectures, and more.

5G Webinar

5G Webinar

The Rise of 5G: Rethinking the Cellular Network