Émulateurs UE, RAN et Core

Le test des systèmes MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) massifs présente des défis uniques en raison du nombre important d'antennes et des capacités complexes de formation de faisceaux. Pour être efficaces, les tests nécessitent des solutions capables d'émuler avec précision des scénarios réels et de caractériser les performances.

La solution de test PROPSIM Massive MIMO permet de tester et d'analyser efficacement :

• Performances utilisateur et signal avec multiplexage spatial MIMO jusqu'à 8x8
• jusqu'à 64 canaux MIMO massif et configurations de formation de faisceaux
• Unités radio ouvertes RAN (O-RU) et performances RF MIMO complètes des stations de base

Les réseaux 5G reposent sur une architecture évolutive qui comprend à la fois des éléments RAN (réseau d'accès radio) traditionnels et de nouveaux déploiements Open RAN (O-RAN). Afin d'offrir une couverture et une capacité variées, les réseaux se composent de différentes architectures et types de radio :

• Architectures réseau : 
  • Non autonome (NSA) : exploite les réseaux centraux 4G LTE existants tout en ajoutant des capacités radio 5G. 
  • Autonome (SA) : réseau 5G pur doté de son propre cœur 5G dédié. 
• Types de radios (en fonction de la couverture et de la capacité) :
  • Femtocellules, picocellules, microcellules : radios plus petites et moins puissantes pour une couverture localisée (par exemple, à l'intérieur des bâtiments, dans les zones urbaines densément peuplées).
  • Macrocellules : sites cellulaires traditionnels, plus grands, offrant une couverture étendue. 
  • Radios numériques à formation de faisceaux MIMO massives : utilisent un grand nombre d'antennes pour diriger les signaux avec précision, améliorant ainsi la capacité et l'efficacité. 
  • Radios hybrides à formation de faisceaux mmWave : fonctionnent à des fréquences millimétriques très élevées, offrant des vitesses extrêmement élevées sur des distances plus courtes, nécessitant souvent une combinaison de formation de faisceaux numériques et analogiques.

Un réseau 5G peut être émulé en créant un environnement de test contrôlé qui reproduit le comportement des éléments et des conditions réels du réseau.

Cela implique de simuler les interactions entre des composants tels que :

• réseau d'accès radio
• réseau central
• équipement utilisateur
• modèles de trafic
• scénarios de mobilité

Ce faisant, les ingénieurs peuvent valider les performances du système, résoudre les problèmes et évaluer l'interopérabilité avant le déploiement.

L'émulation réseau permet également de tester des conditions extrêmes ou difficiles à reproduire, telles que des charges élevées, des interférences ou des transferts rapides, afin de garantir que les stations de base et les appareils fonctionnent de manière fiable dans diverses situations.

Les indicateurs clés de performance (KPI) sont des mesures essentielles utilisées pour évaluer l'efficacité, la qualité et la fiabilité des stations de base 5G (gNB). La surveillance de ces KPI permet de garantir des performances réseau et une expérience utilisateur optimales. Les KPI courants comprennent :

• Débit : débit de transfert de données réel (par exemple, en Mbps ou Gbps) atteint à la fois en liaison descendante (gNB vers UE) et en liaison montante (UE vers gNB). 
• Latence : délai nécessaire aux données pour voyager de leur source à leur destination, élément essentiel pour des applications telles que la conduite autonome et l'automatisation industrielle.
• Efficacité spectrale : efficacité avec laquelle le spectre radioélectrique disponible est utilisé pour transmettre des données, souvent mesurée en bits/Hz. 
• Amplitude du vecteur d'erreur (EVM) : mesure de la qualité du signal, indiquant dans quelle mesure le signal transmis s'écarte de l'idéal, ce qui a un impact sur l'intégrité des données. 
• Taux de fuite entre canaux adjacents (ACLR) : mesure la fuite de puissance d'un canal souhaité vers les canaux adjacents, indiquant les niveaux d'interférence. 
• Taux de réussite d'établissement d'appel (CSSR) : pourcentage de tentatives d'établissement d'une connexion qui aboutissent. 
• Taux de réussite des transferts (HOSR) : pourcentage de transferts réussis d'une connexion mobile d'une cellule à une autre. 
• Consommation électrique : l'efficacité énergétique de la station de base, de plus en plus importante pour les réseaux durables.

Les tests Over-the-Air (OTA) sont absolument essentiels pour les stations de base 5G à ondes millimétriques (mmWave) (gNB) en raison des caractéristiques uniques de ces signaux à haute fréquence et de la technologie d'antenne utilisée. Voici pourquoi : 

Hautes fréquences et perte de signal : les signaux mmWave (par exemple, 24 GHz et plus) subissent une perte de signal importante lorsqu'ils transitent par des câbles. Cela rend les tests « conduits » traditionnels (où les instruments sont directement connectés par des câbles) peu pratiques et imprécis.

Antennes intégrées et formation de faisceaux : les gNB mmWave sont souvent équipés d'antennes actives hautement intégrées qui utilisent une technologie avancée de formation de faisceaux pour diriger les signaux. Ces antennes ne peuvent pas être facilement déconnectées pour effectuer des tests par câble. Les tests OTA permettent de tester l'ensemble du système d'antennes, y compris ses capacités de formation de faisceaux, comme une unité complète.

Environnement réaliste : les tests OTA dans une chambre anéchoïque simulent un environnement sans fil plus réaliste, capturant les performances réelles du gNB, ce qui est crucial pour un déploiement dans le monde réel.

Keysight propose des solutions de test OTA spécialisées, notamment des têtes radio distantes (RRH) qui peuvent être placées directement dans la chambre OTA, ce qui minimise les pertes de câble et améliore la précision des mesures pour les paramètres critiques tels que l'EVM et l'ACLR.

Le test des réseaux RF est une méthode permettant de valider les appareils et les réseaux sans fil dans des conditions RF réelles, telles que la mobilité, l'évanouissement, les interférences, les transferts et les variations géographiques. Il évalue les performances des appareils et des réseaux dans des environnements réels ou modélisés de manière réaliste, plutôt que dans des configurations de laboratoire statiques et contrôlées.

Lors des tests de réseau RF, les performances sont évaluées sur des itinéraires ou dans des environnements réseau réels, en capturant les variations des conditions RF en fonction du temps et du lieu. Cela permet aux ingénieurs de mesurer des indicateurs de performance clés (KPI) tels que le débit, la latence, la réussite des transferts, la qualité RF et l'expérience utilisateur dans des conditions d'exploitation réalistes.

Des tests de réseau RF peuvent être effectués :

• Sur le terrain, à l'aide de réseaux en direct et d'itinéraires routiers
• En laboratoire, en rejouant ou en modélisant des données réelles issues de tests de conduite afin de créer des scénarios de test reproductibles.

Cette approche est couramment utilisée pour :

• Évaluer les performances d'un appareil ou d'un réseau
• Valider la mobilité et le comportement de transfert
• Corrélation entre les résultats de laboratoire et les performances sur le terrain
• Réduire la dépendance aux essais répétés sur le terrain en permettant la réutilisation des données d'essai du terrain au laboratoire.

À mesure que les technologies sans fil évoluent, en particulier avec la 5G et au-delà, les tests de performances des réseaux RF jouent un rôle essentiel en complétant l'émulation UE, RAN et cœur de réseau, en garantissant que la validation en laboratoire correspond au comportement réel du réseau.

Vous devez utiliser l'émulation de test de conduite cellulaire virtuelle lorsque vous devez recréer les conditions réelles de mobilité et de RF en laboratoire afin de valider, déboguer et optimiser les performances du réseau ou des appareils dans un environnement reproductible et contrôlé. Elle est particulièrement adaptée aux workflows de développement et de pré-déploiement dans lesquels les ingénieurs doivent évaluer les transferts, la gestion des faisceaux, le débit et l'expérience utilisateur dans des scénarios identiques, sans le coût et la variabilité des tests sur le terrain. L'émulation de test de conduite virtuelle permet également de rejouer les données capturées sur le terrain afin d'accélérer l'analyse des causes profondes et les tests de régression en laboratoire.

Vous devez utiliser les solutions RF Network Drive Test lorsque vous devez mesurer les performances réelles sur des réseaux commerciaux en service. Ces solutions sont conçues pour les tests sur le terrain, permettant aux opérateurs et aux équipes d'optimisation d'évaluer l'expérience utilisateur réelle, la couverture, la mobilité et les indicateurs clés de performance du réseau pendant le déploiement, l'acceptation, l'analyse comparative et l'optimisation continue. Comme elles fonctionnent dans des environnements réels, les résultats reflètent les conditions réelles du réseau, mais ne sont pas entièrement reproductibles.

Dans la pratique, les deux sont complémentaires :

• Les solutions de test de réseau RF montrent ce qui se passe dans le réseau en temps réel.
• L'émulation de test de conduite virtuelle cellulaire vous aide à comprendre pourquoi cela se produit et à résoudre efficacement les problèmes en laboratoire.

Ensemble, ils créent un flux de travail en boucle fermée qui relie les informations recueillies sur le terrain à la validation en laboratoire, réduisant ainsi le temps nécessaire à la résolution des problèmes et améliorant les performances du réseau avant et après le déploiement.