想像一下,花了幾個月的時間在實驗室中使用頂級的測試儀器設計一個新的基地台,它應該能在真實世界中正常工作,不是嗎?可實際上它卻表現不佳。在過去的二十年間,無線網路迅速發展,波束成形(Beamforming)、大規模多重輸入多重輸出(massive-MIMO)、毫米波(mmWave)頻譜,以及新的更靈活的空中介面,這些5G關鍵技術將網路複雜性提升到了一個全新的水準。執行網路測試對於成功的5G商業部署變得至關重要,聽聽工程師們的意見吧,不要讓路測搞砸了公司在5G領域的市場主導地位。

5G網路試運作已經開始,2019年更將增長。全球的服務提供者都渴望抓住5G機會,在每用戶平均收入(ARPU)下降的局面下助力推動成長和盈利。然而,能否佔據5G服務的主導地位取決於服務商能否推出有效運行的網路,而這個責任最終落在安裝5G網路的網路設備製造商(NEM)肩上,他們必須向營運商證明,即使面臨嚴峻技術挑戰,他們仍然能夠符合營運商的標準。現場測試對於驗證網路覆蓋性必不可少,對於5G網路,工程師們還必須瞭解其網路特性,從而引發各種新的考慮,以便從行動網路測試中獲取最大益處。

基於波束的覆蓋範圍測量

基於波束的覆蓋範圍測量和參考訊號的豐富性需要更高性能的測試設備。採用不同形式的MIMO和波束成形提高了網路性能,但由於5G新空中介面(NR)取消了無線長程演進計畫(LTE)中的單元級參考通道,因此測量單元級覆蓋範圍已不可能。取而代之的,工程師們必須進行基於波束的覆蓋測量,而關鍵績效指標(KPI)的計算方法也必須隨之改變

20190812TA31P1 5G現場測試的新挑戰。

而且,每個單元有多個同步訊號塊(SSB),根據頻率,波束的最大數量範圍從4~64。由於SSB波束在不同時間發送,不存在內部干擾。因此,5G NR網路中的參考訊號數量也呈指數增長。

SSB波束可以是靜態或半靜態波束。它們總是指向相同的方向並形成覆蓋整個單元區域的光束網格。使用者設備(UE)搜索並測量波束,它們維護一組可能來自多個單元的候選波束。若一個掃描器或測試UE在LTE網路中覆蓋不良的地方可以檢測來自六個單元的參考訊號,那麼在5G NR網路中可以檢測到每個單元的六個波束。

20190812TA31P2 SSB的時隙結構映射為靜態或半靜態SSB波束網格。

上述這些因素增加了對現場測試的需求,同時,工程師們還需要重新考慮他們的掃描器和測試UE設置,以確保它們能夠達到所需的KPI。在每個波束上收集的關鍵指標包括參考訊號接收功率(SS-RSRP)、參考訊號接收品質(SS-RSRQ)和訊號與干擾加雜訊比(SS-SINR)。

massive-MIMO

由於massive-MIMO對系統容量產生巨大影響,營運商將在選擇、調變和驗收過程中仔細審查網路設備的massive-MIMO性能。徹底驗證massive-MIMO能夠實現的現場性能對於獲取容量增益十分必要。

許多變數都會影響massive-MIMO提供的實際增益,最明顯的因素是UE的空間分佈。當多個UE同時生成下行鏈路業務時,會產生massive-MIMO容量增益。但如果所有用戶都在同一位置,則無法將用戶隔離到不同的非重疊波束。UE之間的最小可接受水準和垂直空間間隔取決於水準和垂直維度中gNodeB(gNB)天線面板中的物理天線元件數量。每個用戶的訊噪比(SNR)和多徑傳播曲線也會影響massive-MIMO的實際性能,gNB做出調度並決定每1ms的多用戶MIMO(MU-MIMO)用量。

因此,工程師們應在測試容量增益時分配跨區的各個測試UE,並同時針對測試伺服器執行主動批量資料傳輸測試。別忘記還要檢查核心網路和後端伺服器頻寬以確認無線介面是否是測試中的頻寬瓶頸。透過在測試中使用多執行緒資料下載,可以消除傳輸控制協定(TCP)流量控制帶來的負面影響。

5G現場測試中應用的掃描器和UE

與WCDMA和LTE這類傳統技術不同,掃描器不再接收5G NR的完整系統資訊。例如,他們無法讀取一些有用的參數,例如全球單元ID、行動網路程式碼(MNC)和行動國家程式碼(MCC)等。公共物理廣播通道(PBCH)僅用於廣播最小化的簡單資訊,以避免常用的、始終線上的單元級資訊傳輸,從而最小化網路能耗,UE在建立連接時依需求接收剩餘資訊。

另外,掃描器天線不同於實際設備的天線,而且粗波束成形的實現同時增加了天線增益和MIMO性能對設備的重要性。儘管專注於網路性能、對設備無關測試的需求一直存在,但天線增益和MIMO性能卻越來越依賴具有5G NR的設備,比LTE設備更甚。

這些因素使得在5G行動網路測試中同時使用掃描器和UE成為必然。掃描器被用來擷取SSB參考波束覆蓋範圍並提供不確定性覆蓋範圍測量。而UE則被用來驗證雙連接和UE行動性的性能,包括波束切換和單元之間的切換。

20190812TA31P3 與UE相比,掃描器看到了什麼。

網路切片(Network slicing)

在5G NR中,出現了一種新的網路架構概念,即網路切片。它利用固定網路中採用的軟體定義網路(SDN)和網路功能虛擬化(NFV)原理,在共用的物理基礎設施上創建多個虛擬網路。單個物理網路可以切分為多個虛擬網路,這些虛擬網路支援不同的無線接入網(RAN)或特定RAN上的不同服務類型。網路切片要求採用實際over-the-top(OTT)應用程式來進行主動測試,以確定真正的測試品質(QoE)。

與上一代蜂巢技術相比,採用網路切片技術的5G NR網路可自動檢測應用類型,並可為每個OTT應用設置不同的服務品質(QoS)。例如,若網路檢測到WhatsApp呼叫是基於IP的語音傳輸(VoIP)服務,則在最佳化後的低延遲、保證低位元速率流量的網路切片上中繼該流量。這種新的網路架構概念同時也影響了RAN的低級參數集,比如子載波間隔和持續時間等。

因此,採用網路切片技術的5G NR網路根據使用者使用的應用程式以不同的方式運作,透過主動方法和真實OTT應用程式測試QoE,這比使用傳統技術更重要。在5G中,請忘記諸如採用FTP或speedtest.net進行批量資料傳輸的方法,因為這些方法不足以確定5G的真實QoE,反而成為不能滿足營運商期望的重大風險因素...

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