Tests von Mobilgeräten

5G-Tests sind entscheidend, um sicherzustellen, dass 5G-Geräte den Industriestandards entsprechen, in verschiedenen Netzwerkumgebungen optimal funktionieren und regulatorische Anforderungen erfüllen. Dies gewährleistet Produktqualität und Zuverlässigkeit. Um das volle Potenzial von 5G auszuschöpfen, müssen mehrere Bereiche berücksichtigt werden:

• Jede neue Version des 5G-Standards führt neue Funktionen ein, die neue Technologien erfordern. Daher ist es notwendig, sicherzustellen, dass die Geräte die Standards des 3rd Generation Partnership Project (3GPP) sowie alle relevanten Branchenvorschriften und Netzwerkanforderungen erfüllen. Konformitätsprüfungen gewährleisten, dass die Geräte diese sich weiterentwickelnden Spezifikationen erfüllen und Funktionen wie verbessertes mobiles Breitband und massive maschinelle Kommunikation unterstützen.

• Netzbetreiber müssen die Leistungsfähigkeit von Endgeräten und die Übergabe zwischen Funknetzen im realen Einsatz bewerten. Diese Bewertung umfasst häufig den Einsatz von Endgeräten in Pilotumgebungen, beispielsweise in Smart Cities, um Kennzahlen wie Durchsatz, Latenz und Zuverlässigkeit unter realen Nutzungsbedingungen zu messen. Dazu gehört auch die nahtlose Übergabe von 4G an 5G, um einen unterbrechungsfreien Betrieb während der Mobilität zu gewährleisten. Der Einsatz von Automatisierungstools auf realen Endgeräten ermöglicht zudem die Simulation verschiedener Szenarien, um Leistungslücken zu identifizieren, die über Laborbedingungen hinausgehen.

• Die Validierung der Geräteinteroperabilität und -leistung anhand erwarteter Nutzungsszenarien ist für eine reibungslose Interaktion unerlässlich. Dieser Prozess nutzt typischerweise Kanalemulation und Massive-MIMO-Tests, um die Kompatibilität mit O-RAN-Basisstationen und in Multi-Vendor-Umgebungen zu bestätigen und so die zuverlässige Funktion der Geräte in Anwendungsfällen wie dem industriellen IoT oder der Fahrzeugkommunikation sicherzustellen. Testframeworks beinhalten zudem KPIs, Umgebungen und Methoden, um Einschränkungen zu beheben und die durchgängige Architekturkonformität zu überprüfen.

• Stresstests des Netzwerks mit 5G-Nutzergeräte-Datenverkehr (UE) unter verschiedenen Anwendungsszenarien sind entscheidend, um sicherzustellen, dass es wichtige Leistungskennzahlen wie hohen Datendurchsatz, Zuverlässigkeit und geringe Latenz erfüllt. Tools hierfür können umfangreichen UE-Datenverkehr simulieren, um die Auswirkungen auf Netzwerkfunktionen zu bewerten, einschließlich Ressourcenbeschränkungen während Registrierung und Datensitzungen, und gleichzeitig zusätzliche KPIs wie Akkulaufzeit, Blockfehlerrate, Empfindlichkeit und Netzwerkeffizienz zu messen. Standardisierte Messungen gemäß den 3GPP-Spezifikationen erleichtern die Simulation von Szenarien wie extrem zuverlässiger Kommunikation mit geringer Latenz oder massiver Konnektivität und helfen so, potenzielle Engpässe aufzudecken.

5G bringt durch die Nutzung von Millimeterwellen (mmWave) und Beam-Management neue Herausforderungen mit sich und erfordert die Validierung komplexer, integrierter Geräte der nächsten Generation in Over-the-Air-Testumgebungen (OTA). Auch die Anwendungsfälle für 5G entwickeln sich stetig weiter, weshalb 5G-Geräte charakterisiert und validiert werden müssen, um den sich entwickelnden 3GPP New Radio (NR)-Spezifikationen und den Abnahmerichtlinien der Mobilfunkbetreiber zu entsprechen.

Die Herausforderungen im Entwicklungsprozess von 5G-Geräten variieren. Ingenieure müssen in jeder Phase die folgenden Aspekte berücksichtigen:

• Geräteentwicklung : Eine Reihe von Tools, die verschiedene Bereiche abdecken, kann dazu beitragen, den Entwicklungszyklus von der Entwicklung von Vorsiliziumprotokollen über die Inbetriebnahme von Modem und Hochfrequenztechnik (HF), mobile Testplattformen und Geräteintegration bis hin zur Leistungsoptimierung zu beschleunigen.

• Gerätekonformität : Das Bestehen von Konformitäts- und Geräteabnahmetests stellt eine erhebliche Herausforderung für Hersteller von 5G-Geräten und Basisstationen dar. Die Vorbereitung auf Konformitätstests durch Vorabtests ist entscheidend für eine schnellere Markteinführung.

• Geräteakzeptanz : Die 5G-Technologie muss ein breites Spektrum an Anwendungsfällen abdecken. Um die Gerätezertifizierung und -akzeptanz zu beschleunigen, ist ein frühzeitiger und kontinuierlicher Zugriff auf die neuesten 3GPP-Konformitätstests erforderlich, einschließlich derjenigen, die von den Zertifizierungsstellen, Regulierungsbehörden und Mobilfunknetzbetreibern validiert wurden.

Der 5G-Konformitätsprüfungsprozess involviert mehrere Parteien, darunter:

• 3rd Generation Partnership Project (3GPP) zur Festlegung der Standards für mobile zellulare Kommunikation

• Das Global Certification Forum (GCF) und das PCS Type Certification Review Board (PTCRB) schreiben 3GPP-Testfälle für die Gerätezertifizierung vor.

• Regierungsbehörden, die Vorschriften zur Gewährleistung der öffentlichen Sicherheit erlassen 

Die 3GPP-Konformitätsspezifikationen umfassen außerdem drei Hauptklassen von Testfällen, um sicherzustellen, dass neue 5G-Geräte ordnungsgemäß mit dem Funkzugangsnetz (RAN) funktionieren:

• Protokoll

• RF

• Funkressourcenmanagement (RRM)

Die Zertifizierungsstellen GCF und PTCRB schreiben eine Auswahl an 3GPP-Testfällen vor, die Chiphersteller und Gerätehersteller erfüllen müssen, um eine Zertifizierung zu erhalten. Sobald die Testfälle ausgewählt sind, implementieren die Testanbieter die entsprechenden Testspezifikationen in ihre Konformitätsprüfungslösungen.

Geräte- und Chiphersteller nutzen diese Lösungen anschließend für Vorab-Konformitätsprüfungen. Danach senden sie ihre Geräte an unabhängige Testlabore, die ebenfalls Konformitätsprüfungslösungen einsetzen, um die Einhaltung der Normenanforderungen zu bestätigen.