Test dei dispositivi cellulari

I test sul 5G sono fondamentali per garantire che i dispositivi 5G soddisfino gli standard industriali, funzionino in modo ottimale in vari ambienti di rete e siano conformi ai requisiti normativi, garantendo la qualità e l'affidabilità dei prodotti. Per realizzare il pieno potenziale del 5G, è necessario prendere in considerazione diversi aspetti:

• Ogni versione dello standard 5G introduce nuove funzionalità che richiedono nuove tecnologie. È quindi necessario garantire che i dispositivi siano conformi agli standard 3GPP (3rd Generation Partnership Project), nonché a tutte le normative di settore e ai requisiti di rete pertinenti. I test di conformità garantiscono che i dispositivi soddisfino queste specifiche in continua evoluzione, supportando funzionalità quali la banda larga mobile potenziata e le comunicazioni di tipo machine-type su larga scala.

• Gli operatori devono valutare le prestazioni reali dei dispositivi e dei passaggi tra reti radio. Questa valutazione spesso include l'implementazione di dispositivi in ambienti pilota, come le città intelligenti, per misurare parametri quali throughput, latenza e affidabilità in condizioni di utilizzo reali, compresi i passaggi senza interruzioni dal 4G al 5G per mantenere un servizio ininterrotto durante la mobilità. L'utilizzo di strumenti di automazione su dispositivi reali può simulare ulteriormente diversi scenari per identificare lacune prestazionali che vanno oltre le impostazioni di laboratorio.

• La convalida dell'interoperabilità e delle prestazioni dei dispositivi rispetto ai modelli di utilizzo previsti è fondamentale per garantire un'interazione senza soluzione di continuità. Questo processo utilizza tipicamente l'emulazione dei canali e test MIMO su larga scala per confermare la compatibilità con le stazioni base O-RAN e con configurazioni multi-vendor, garantendo che i dispositivi funzionino in modo affidabile in casi d'uso come l'IoT industriale o le comunicazioni veicolari. I framework di test incorporano anche KPI, ambienti e metodologie per affrontare le limitazioni e verificare la conformità dell'architettura end-to-end.

• Sottoporre la rete a stress test con traffico di apparecchiature utente (UE) 5G in vari scenari di utilizzo è fondamentale per garantire che soddisfi i parametri prestazionali chiave, quali elevata velocità di trasmissione dati, affidabilità e bassa latenza. Gli strumenti a tale scopo possono emulare il traffico UE su larga scala per valutare gli impatti sulle funzioni di rete, comprese le limitazioni delle risorse durante la registrazione e le sessioni di dati, misurando al contempo ulteriori KPI quali la durata della batteria, il tasso di errore di blocco, la sensibilità e l'efficienza della rete. Le misurazioni standardizzate delle specifiche 3GPP facilitano la simulazione di scenari quali comunicazioni ultra affidabili a bassa latenza o connettività massiva, contribuendo a individuare potenziali colli di bottiglia.

Il 5G introduce nuove sfide con l'uso delle frequenze delle onde millimetriche (mmWave) e la gestione dei fasci, rendendo necessaria la convalida di dispositivi complessi e integrati di nuova generazione in ambienti di test over-the-air (OTA). Anche i casi d'uso del 5G continuano ad evolversi, il che significa che i dispositivi 5G devono essere caratterizzati e convalidati per conformarsi alle specifiche 3GPP New Radio (NR) in fase di sviluppo e ai piani di accettazione degli operatori mobili.

Le sfide variano durante il flusso di lavoro dei dispositivi 5G. Gli ingegneri devono considerare i seguenti aspetti durante ogni fase:

• Sviluppo dei dispositivi: una suite di strumenti che abbraccia diversi ambiti può contribuire ad accelerare il ciclo di sviluppo, dallo sviluppo del protocollo pre-silicio, all'avvio del modem e della radiofrequenza (RF), alla piattaforma di test mobile e all'integrazione dei dispositivi, fino all'ottimizzazione delle prestazioni.

• Conformità dei dispositivi: superare i test di conformità e di accettazione dei dispositivi rappresenta una sfida significativa per le aziende produttrici di dispositivi e stazioni base 5G. Prepararsi ai test di conformità eseguendo test preliminari è fondamentale per accelerare il time-to-market.

• Accettazione dei dispositivi: la tecnologia 5G deve rispondere a un'ampia gamma di casi d'uso. Per accelerare la certificazione e l'accettazione dei dispositivi è necessario un accesso tempestivo e continuo ai più recenti casi di test di conformità 3GPP, compresi quelli convalidati dagli organismi di certificazione, dalle autorità di regolamentazione e dagli operatori di reti mobili (MNO).

Il processo di verifica della conformità al 5G coinvolge più parti, tra cui:

• Progetto di partnership di terza generazione (3GPP) per la definizione degli standard per le comunicazioni mobili cellulari

• Il Global Certification Forum (GCF) e il PCS Type Certification Review Board (PTCRB) richiedono casi di test 3GPP per la certificazione dei dispositivi.

• agenzie governative che emanano regolamenti per garantire la sicurezza pubblica 

Le specifiche di conformità 3GPP coprono anche tre classi principali di casi di test per garantire che i nuovi dispositivi 5G funzionino correttamente con la rete di accesso radio (RAN):

• Protocollo

• RF

• Gestione delle risorse radio (RRM)

Gli organismi di certificazione GCF e PTCRB impongono una selezione di casi di test 3GPP che i produttori di chipset e dispositivi devono rispettare per ottenere la certificazione. Una volta selezionati i casi di test, i fornitori di test implementano le specifiche di test corrispondenti nelle loro soluzioni di test di conformità.

I produttori di dispositivi e chipset utilizzano quindi queste soluzioni per eseguire test di pre-conformità. Successivamente inviano i propri dispositivi a laboratori di prova indipendenti, che utilizzano anch'essi soluzioni di test di conformità per verificare la conformità dei dispositivi ai requisiti standard.