RF/RRM-Trägerakzeptanz-Toolset Umfassende 5G-RF- und RRM-Testabdeckung

Der Carrier Acceptance Test (CAT) ist eine entscheidende Phase im Geräteentwicklungsprozess und schließt die Lücke zwischen Konformitätsprüfung und Fertigung. Ziel des CAT ist es, sicherzustellen, dass die Geräte die Erwartungen der Nutzer hinsichtlich Funktionalität und Leistung erfüllen. 5G-Geräte müssen die wichtigsten Leistungsindikatoren (KPIs) der jeweiligen Mobilfunknetze erfüllen, um dieses Ziel zu erreichen.

Die Abnahmeprogramme für Bedienergeräte können verschiedene Aspekte umfassen, darunter:

• Die Interoperabilität von Netzwerkanbietern ermöglicht es Geräten, auf Infrastrukturgeräten verschiedener Hersteller zu laufen.
• Es werden Feldversuche durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Geräte an verschiedenen Standorten und in unterschiedlichen Anwendungsszenarien funktionieren.
• Konformität, um die Einhaltung der 3GPP-Anforderungen und -Vorschriften hinsichtlich Emissionen und Sicherheit durch das Gerät sicherzustellen.
• Netzwerksimulation zur Beurteilung der Geräteperformance und Interoperabilität.

Alle Netzbetreiber führen Interoperabilitätstests und Feldversuche mit Netzanbietern durch. Viele führen mittlerweile auch Konformitätstests und Netzwerksimulationen durch. Darüber hinaus konzentrieren sich CAT-Programme auf die spezifischen Merkmale und Funktionen des jeweiligen Netzbetreibers.

5G steht für ein breites Spektrum neuer Dienste und Paradigmen. Es erfordert die Erprobung einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungsfälle. Zudem sind technische Weiterentwicklungen notwendig, um mehr Flexibilität und Skalierbarkeit für diese zahlreichen neuen Anwendungsfälle zu gewährleisten. Diese Veränderungen erhöhen die Bedeutung der Validierung der Nutzererfahrung (QoE) und der Leistung von Endgeräten in Netzwerken.

Geräteentwickler stehen unter erheblichem Druck, höhere Leistung zu liefern und gleichzeitig die Konformitätsprüfung und die CAT-Tests zu beschleunigen, um die Kommerzialisierung voranzutreiben. Vertraulichkeit ist eine weitere Hürde, der sie sich stellen müssen, um eine erfolgreiche Geräteabnahmeprüfung beim ersten Versuch zu gewährleisten. Es gibt jedoch Lösungen, wie beispielsweise die Verwendung von Konformitäts- und CAT-Toolsets für Vorabtests. Generische Testsuiten, die HF-Eigenschaften, Funkressourcenmanagement (RRM) und Protokoll abdecken, bilden die wahrscheinlichsten Netzwerkkonfigurationen ab und sind für einige Anwendungsfälle ausreichend. Flexible Konformitätstestlösungen ermöglichen zudem die Anpassung von Testfällen über die Zertifizierungsanforderungen hinaus, sodass Geräteentwickler Konfigurationen und Anwendungsfälle testen können, die spezifisch für ein bestimmtes Netzwerk sind. Die Netzwerkemulationsfunktion ermöglicht es Entwicklern, Geräte unter verschiedenen Szenarien in einer Laborumgebung zu verifizieren.

Netzbetreiber müssen Geräte Stresstests unterziehen, um sicherzustellen, dass sie die Kundenerwartungen erfüllen. Für Gerätehersteller ist die Durchführung von CAT (Concept-as-a-Test) im 5G-Zeitalter daher wichtiger geworden als im 4G-Zeitalter. Sie müssen ihre Geräte in ihren Laboren proaktiv über die 3GPP-Konformitätstests und -Vorschriften hinaus testen, um CAT zu beschleunigen. Dies bedeutet zwar, dass sie nun Aufgaben übernehmen, die zuvor ausschließlich von Netzbetreibern erledigt wurden, doch diese zusätzlichen Schritte sind notwendig, um im 5G-Wettbewerb erfolgreich zu sein.

Die Einführung von Geräteakzeptanztests im Labor ist leichter gesagt als getan. Es gibt jedoch Lösungen, die die Herausforderungen von Geräteentwicklern bewältigen.

Nicht-terrestrische Netze (NTN) sind drahtlose Kommunikationssysteme, deren Komponenten in der Erdatmosphäre oder im Weltraum um die Erde herum und nicht auf dem Land eingesetzt werden.

NTN-Technologien nutzen Satellitensysteme oder luftgestützte Plattformen, um Telekommunikationsdienste in abgelegenen Gebieten bereitzustellen, die für herkömmliche terrestrische Netze unpraktisch sind.

Ein Nachteil aktueller terrestrischer Mobilfunknetze (NTNs) besteht darin, dass sie nicht mit herkömmlichen terrestrischen Netzen kompatibel sind. SpaceX' Starlink beispielsweise ist ein NTN, das Millionen von Nutzern weltweit über seine Satellitenkonstellation Internetzugang bietet. Doch selbst wenn Nutzer Smartphones und Tablets mit kompatiblen Funkgeräten besitzen, benötigen sie für den Starlink-Internetzugang ein zusätzliches Gateway-Gerät.

Glücklicherweise arbeitet das 3rd Generation Partnership Project (3GPP), die Organisation, die Standards für mobile Kommunikation entwickelt, an dieser Inkompatibilität, indem es das NTN-Ökosystem in die 5G-Standards integriert. Dadurch können 5G-fähige nicht-terrestrische Netze nahtlos mit terrestrischen Mobilfunknetzen zusammenarbeiten und Nutzern direkten Zugriff auf Satelliten-Mobilfunkdienste über ihre Smartphones und Tablets ermöglichen. 5G-NTNs stehen kurz davor, die globale Konnektivität deutlich zu verbessern.

Ein nicht-terrestrisches 5G-Netzwerk besteht aus:

• Benutzergeräte (UE): Unter Benutzergeräten versteht man Geräte, die mit einem 5G-Netzwerk kommunizieren, wie z. B. Smartphones oder 5G-WLAN-Router.

• Funkzugangsnetz (RAN): Um Anrufe oder Daten zu empfangen, kommunizieren die Endgeräte (UEs) mit einem 5G-RAN, einem drahtlosen Netzwerk von Funktransceivern (Basisstationen, gNodeBs oder gNBs), die auf Mobilfunkmasten in Gebieten mit gewünschter 5G-Abdeckung installiert sind. Der 5G New Radio (5G NR)-Standard legt die nutzbaren Funkfrequenzen fest: entweder unter 6 GHz (FR1) oder im Bereich von 28–60 GHz (mmWave oder FR2). RANs unterstützen in der Regel auch ältere Standards wie 4G LTE und 3G.

• 5G-Kernnetz: Es ist das Herzstück eines 5G-Netzes. RANs leiten Sprach- und Datenverkehr von den Endgeräten (UEs) zum 5G-Kernnetz und zurück. Das Kernnetz besteht aus Netzwerkgeräten und Softwaresystemen, die alle wichtigen Mobilfunknetzfunktionen unterstützen, darunter Sprachanrufe, SMS, Internetzugang und vieles mehr.

Eine gNB hat eine begrenzte Kapazität zur gleichzeitigen Bedienung mehrerer Nutzer. Daher installieren Netzbetreiber sie in dicht besiedelten Gebieten alle 300–800 Meter und in anderen Gebieten alle 2–3 Kilometer. Offensichtlich ist es unpraktisch und kostspielig, jeden Winkel eines Landes, geschweige denn den gesamten Planeten, abzudecken.

Nicht-terrestrische 5G-Netze, wie sie im 3GPP 5G NR Release 17-Standard spezifiziert sind, überwinden diese Nachteile durch den Einsatz von Satelliten oder Fluggeräten als Funksender und -empfänger in ihren RANs. Dadurch wird die Abdeckung von 5G-Netzen erheblich erweitert und erreicht fast alle Teile der Erde.