Solutions de développement de protocoles Solutions de test de protocoles 5G pour l'ensemble du cycle de vie du développement des appareils

Les outils de développement de protocoles offrent des plateformes logicielles spécialisées conçues pour émuler, tester et analyser les protocoles de communication sans fil, en particulier dans le contexte de normes en évolution telles que la 5G New Radio (NR) et le LTE. Ces outils permettent aux chercheurs et aux développeurs de simuler des environnements réseau complexes, de valider la mise en œuvre des protocoles et d'accélérer le cycle de développement des chipsets, des appareils et des composants d'infrastructure dans les systèmes sans fil de nouvelle génération. Les principales fonctionnalités de ces outils sont les suivantes :

1. Prototypage et émulation de protocoles :

Ces outils permettent le prototypage pré-silicium des protocoles de signalisation, ce qui permet aux développeurs de modéliser et de simuler des piles de protocoles (par exemple, pour la 5G NR en mode autonome ou non autonome) avant que le matériel physique ne soit disponible. Cela est essentiel pour la recherche de nouvelle génération, car cela permet d'expérimenter des fonctionnalités sophistiquées telles que les communications ultra-fiables à faible latence (URLLC), les communications massives de type machine (mMTC) et le haut débit mobile amélioré (eMBB) dans des scénarios simulés du monde réel, y compris les bandes de fréquences inférieures à 6 GHz (FR1) et mmWave (FR2).

2. Tests de conformité et de robustesse :  

Elles facilitent la réalisation de tests complets afin de garantir la conformité aux normes industrielles (par exemple, les spécifications 3GPP pour la 5G). En introduisant des erreurs de protocole intentionnelles, des cas limites ou des défaillances, ces solutions vérifient la robustesse des implémentations des appareils face à des anomalies réelles du réseau, telles que l'interopérabilité avec des réseaux non 3GPP ou la gestion de scénarios à forte mobilité.

3. Analyse des performances et débogage :  

Des fonctionnalités sophistiquées de journalisation et d'analyse permettent un débogage rapide des échecs de test en reproduisant les flux d'appels de protocole enregistrés sur le terrain dans des cas de test en laboratoire. Cela s'avère particulièrement utile pour la R&D de nouvelle génération, où des outils peuvent automatiser la transformation de données réelles (par exemple, issues d'essais sur le terrain) en tests reproductibles, réduisant ainsi le temps d'analyse et améliorant l'efficacité.

4. Intégration et évolutivité dans les flux de travail de développement :  

Ces outils s'intègrent à du matériel et des logiciels complémentaires, tels que des émulateurs réseau ou des suites de tests de conformité, afin de prendre en charge la vérification de bout en bout, depuis le développement initial du modem jusqu'à la certification de l'appareil.

Dans l'ensemble, les outils de ce type rationalisent le processus de R&D en offrant des environnements flexibles et hautement contrôlés qui dépassent les exigences de base du secteur, ce qui permet une mise sur le marché plus rapide des technologies sans fil innovantes tout en maintenant un niveau élevé de qualité et de fiabilité.

Dans les tests des appareils 5G, les modes NSA et SA représentent deux architectures de déploiement fondamentales, chacune ayant des implications distinctes sur le comportement des protocoles, les performances du réseau et les exigences en matière de tests.

Le mode NSA relie l'appareil à un eNodeB 4G LTE existant pour la signalisation de contrôle tout en utilisant le gNodeB 5G New Radio (NR) pour la transmission de données en plan utilisateur via la double connectivité (EN-DC). Cette architecture exploite le 4G EPC (Evolved Packet Core) et a été largement adoptée lors des premiers déploiements de la 5G afin d'accélérer la mise sur le marché en réutilisant l'infrastructure LTE existante. Les tests NSA mettent l'accent sur l'interopérabilité LTE-NR, la signalisation à double connectivité, les procédures de mobilité et les mesures de performance, notamment le débit, la latence et les taux de réussite des transferts. Les défis liés aux tests comprennent la synchronisation entre les RAT, les transferts inter-RAT et la coordination liaison montante-liaison descendante dans des conditions réseau variables.

En revanche, le mode SA fonctionne de manière indépendante à l'aide d'une architecture 5G NR complète, comprenant le cœur 5G (5GC) et les gNodeB pour les fonctions de contrôle et de plan d'utilisateur. Cela permet une prise en charge complète des fonctionnalités 5G natives, telles que le découpage du réseau, les communications ultra-fiables à faible latence (URLLC) et les communications massives de type machine (mMTC), ce qui permet des cas d'utilisation tels que l'IoT industriel, les villes intelligentes et les véhicules autonomes. Les tests SA valident la pile de protocoles NR complète, y compris les interactions avec les fonctions centrales telles que la fonction de gestion de l'accès et de la mobilité (AMF) et la fonction de gestion de session (SMF). Ils mesurent également les performances sur les bandes de fréquences FR1 et FR2, en se concentrant sur la latence de bout en bout, la mobilité, la fonctionnalité de découpage et l'orchestration des services.

Les méthodologies de test diffèrent en fonction des dépendances architecturales :

• Les tests de la NSA se concentrent sur l'intégration LTE-NR, la complexité de la double connectivité et la mobilité inter-RAT.

• Les tests SA valident les performances de la 5G pure, notamment le découpage, l'application de la qualité de service (QoS) et les procédures de base autonomes.

Des outils de test de pointe émulent les configurations réseau NSA et SA, simulent des flux d'appels conformes à la norme 3GPP et introduisent des défaillances réelles (par exemple, transferts, pics de latence ou pannes gNodeB). Ces outils offrent une journalisation complète des protocoles et une analyse de trace, permettant aux ingénieurs de déboguer les problèmes du plan de contrôle, d'optimiser les performances et de garantir la conformité des appareils aux critères de certification et d'acceptation des opérateurs.

Des stratégies de test sur mesure sont essentielles pour garantir la fiabilité des appareils 5G dans différents modes de déploiement et architectures réseau en constante évolution.

Le 3GPP prend en charge les appareils IoT depuis la version 13 utilisant les technologies LTE ou basées sur LTE, avec des améliorations dans les versions suivantes. La version 17 a introduit la prise en charge des appareils IoT avec la 5G NR via RedCap, qui répond aux exigences en matière de coût et de consommation d'énergie et offre une capacité supérieure à celle de ses homologues basés sur LTE. 

La version 18 améliore encore cette fonctionnalité avec eRedCap pour les appareils encore moins complexes. RedCap et eRedCap constituent donc un choix judicieux pour les appareils dont les besoins en capacité dépassent ceux des technologies IoT spécifiques existantes, telles que NB-IoT et LTE Cat-M. Grâce à RedCap et eRedCap, les réseaux s'adaptent pour prendre en charge les appareils destinés à l'IoT industriel, aux appareils portables et aux applications de sécurité et de surveillance. La capacité à prendre en charge divers types d'appareils sur un seul réseau apporte des avantages supplémentaires aux opérateurs de réseau et aux fournisseurs de services, qui peuvent contribuer au succès des nouvelles entreprises basées sur l'IoT. 

Les appareils lancés aujourd'hui prenant en charge les technologies LTE et 5G NR RedCap/eRedCap, la croissance rapide des déploiements 5G et du nombre d'abonnés dans le monde accélère la transition vers des appareils utilisant exclusivement RedCap/eRedCap.