5G 测试

5G 测试

5G NR 测试——准备好迎接 5G 挑战了吗?

5G NR 部署正在快速展开,挖掘出新的使用场景和各种应用领域,为新设备和基础设施制造了大量机遇

5G 颠覆了通信方式。5G 推动向以用户和应用为中心的技术框架的转变,旨在增强系统效率、实现优越的灵活性,并支持三种重要用例:

  • 增强型移动宽带 (eMBB) 满足不断增长的对更快、更大容量的数据访问的需求,让连接无处不在。
  • 大规模物联网 (mMTC) 重点关注为海量设备之间的通信提供支持,这些设备通常是物联网 (IoT) 传感器,它们会传输少量数据,不需要实时通信。
  • 超可靠低延迟通信 (URLLC) 支持数据交换以提供可靠、重要的通信服务,例如工业物联网、汽车安全和健康监测,需要保证低延迟和出色的网络恢复能力。

5G NR 是首个旨在支持各种消费类和工业应用的通信标准,最大程度地提高了系统效率。

5G 核心网采用基于服务的架构,实现了卓越的系统灵活性、分解式部署、独立于无线接入技术 (RAT) 的接入、支持云化和虚拟化策略的基于软件的方法、新的垂直用例。和以前的无线通信技术不同的是,5G 历经独特的技术演进过程,而不是完全用 3GPP 规范来划定时间顺序。5G 演进的一个特点是将新功能划分成不同的技术子组或垂直用例场景,这些子组或场景在不同版本的规范中不断发展,并且相互关联。

  • 3GPP R15 规范引入灵活的新参数集、高级通道编码和调制方法,为 5G NR 作为 RAT 构建了基础。对于 5G 核心网 (5GC),3GPP 为相关核心网功能引入了基于服务的架构模型。作为核心技术的 5G NR 和 5GC 共同推动未来各版规范的发展。这版规范主要针对的是 eMBB 用例,它支持更宽的通道带宽和扩展的载波聚合方案,同时将频率扩展到毫米波范围,提高了无线电资源的可用性。R15 规范的功能性冻结于 2019 年 6 月完成。
  • 5G R16 基于 R15 中引入的功能(例如移动宽带),以增强技术并优化功能集。不过,R16 主要受到两个垂直市场的影响:汽车电子和工业 4.0。这两个垂直用例需要低延迟以及可靠安全的通信。因此,R16 引入了 V2X 直通链路、5G 定位、未授权 5G (NR-U)、DSS、网络切片、支持 5G 专网等新功能。R16 规范的功能性冻结于 2020 年 6 月完成。
  • 5G R17 的功能性冻结于 2022 年 6 月完成,进一步巩固、增强并改进了 R15 和 R16 中引入的功能,同时还加入了新功能,例如通过非地面网络接入卫星、增强电池性能、扩展 FR2 频段、引入 RedCap。R17 首次利用卫星网络完善了传统地面网络,使其超越 2D 网络的局限性,涵盖了非地面网络 (NTN)
    地面网络向统一的 3D 网络扩展,为未来 6G 技术的发展奠定了基础。R17 引入的 RedCap 功能降低了复杂性,为支持新的设备类别和服务做好准备,弥合了 eMBB、mMTC 甚至 R19 中的环境 IoT 功能之间的差异。此外,5G 还扩展了服务,以便覆盖新频谱和附加频谱,包括将 FR2 扩展到 71 GHz
  • R18 是首个 5G-Advanced 规范,代表 5G 技术的重大进步。此版本增强了传统技术,并优化了现有技术。在目前的人工智能和扩展现实 (XR) 背景下,该规范也引入了更多的革新技术,为 6G 奠定了基础。例如,它在不同级别的网络中融入了机器学习技术,增强了波束赋形/MIMO,并改进了位置估计和网络功率效率。为了支持新用例,一些重点新增功能包括增强了 RedCap扩展现实 (XR) 应用。XR 不要求采用新技术,但需要优化现有的 5G 技术,以确保为此类开创性用例提供最佳的体验质量。利用增强的 RedCap 功能和基于 R18 的全新 RedCap UE 类别将降低功耗和设备成本,并为新用例提供支持,例如 5G 任务关键型 (MCX) 应用或未来铁路通信系统 (FRMCS)。此外,引入 FR2 以支持 NTN 应用是一项关键功能,不仅可以通过 5G 实现卫星连接,还为需要更高数据速率的 NTN 服务和新的 NTN 用户设备类别(例如机载、船载或车载 VSAT)提供支持。R18 规范的功能性冻结于 2024 年 6 月完成。
  • R19 计划于 2025 年底完成,主要侧重于优化性能,满足商业 5G 部署的关键需求。它将支持更大天线阵列上的大规模 MIMO,改善链路和网络性能,并探索将“FR3”频段(7 GHz 至 24 GHz)用于 5G 应用的潜力。由于该频谱已被现有应用占用,因此使用要求非常严格。为了确保公平的邻域传输,5G NR 需要引入新机制,例如地理位置数据库功率限制或动态频谱共享概念以及抗干扰接收机架构。此版本还将研究新架构,以为 5G-Advanced 系统中的环境 IoT 设备(即不使用电池,而是采用能量收集方法的设备)提供支持。5G 技术还将支持语音和视频等传统用例,并提供更高的语音编解码器速率以为 VoNR 中的新型语音编解码器和协议场景优化语音质量,同时还引入了复杂性较低的音频编解码器以用于机器类基本音频消息传输应用。这将开拓全新服务以支持 XR 或 AR 应用,在未来可能会成为突破性的创新领域。
  • R20 计划于 2026 年初启动,将针对新用例来优化和增强现有的 5G-Advanced 功能集。但 R20 也将从 6G 研究项目开始,为 R21 系列规范预计开展的 6G 标准化工作做好准备。

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5G NR 主要功能

非地面网络 (NTN)

非地面网络 (NTN) 可以在全球范围内提供移动数据、语音通话和消息传输等服务,不受地理位置或地形的影响。

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5G RedCap

使用精简版 R&S®CMX500 OBT 测试 5G RedCap。

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测试扩展现实 (XR)

探索适用于 VR、AR 和 MR 应用与设备的尖端 XR 测试服务。和罗德与施瓦茨一起创造身临其境的体验

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5G 空口和大规模 MIMO 测试

详细了解空口 (OTA) 测试,为毫米波和大规模 MIMO 天线测试作好准备。

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5G NR 测试挑战

5G 新空口 (NR) 技术非常复杂,而且支持广泛的应用领域,因此相关测试充满了挑战。其中一些挑战包括:

  • 频率范围:5G NR 可在广泛的频率范围内运行,包括 Sub-8 GHz 频率和毫米波频段。
  • 复杂信号:5G NR 支持更复杂的调制方法以及多输入多输出 (MIMO) 和波束赋形技术,增加了测试难度,要求使用顶尖的空口测试解决方案。
  • 高数据速率:在应用层测试 10 Gbps 范围内的峰值数据速率更具挑战性。测试设备必须能够处理高数据速率,并支持最终用户应用的端到端测试。
  • 大规模物联网 (mMTC):大规模部署 IoT 应用,需要连接大量的设备。这些设备通常比较简单,需要简易的测试解决方案即可。由于此类 IoT 设备数量庞大,并且部署在难以进入的区域,因此发生故障的风险非常大,需要提前进行测试。新用例包括支持 IoT-NTN 或 RedCap 的设备。
  • eMBB 测试:eMBB 旨在提供更高的数据速度和更低的延迟,而这需要通过测试进行准确验证。虽然这种测试非常复杂而且充满挑战,但必须确保网络和移动设备能够满足高性能要求。在一项突破性的测试结果中,CMX500 展示了达到 10 Gbps 的 IP 层吞吐量

从组件和芯片组到装配式用户设备和基站,都存在各种 5G NR 测试与测量挑战,激励着我们提供创新解决方案去助您实现成功。借助罗德与施瓦茨的 5G 测试解决方案,加快产品开发,让产品更加可靠。罗德与施瓦茨将 5G 技术演进带来的广泛应用和用例视为机遇和挑战。我们不断增强测试解决方案,以涵盖最新的功能和要求。举例而言,考虑到“基站”这一传统术语不再盛行,我们推出了新颖的 NTN 测试概念,代表一种范式转变。除此之外,系统模拟器现在还需要模拟出现衰落、多普勒频移或时变延迟等射频伪影的移动卫星。

借助 CMX-lite,我们专注于对低复杂度、高质量的测试系统的需求,非常适合在所有射频和协议测试中使用轻量化的 RedCap 设备。该模块化平台可以轻松升级为功能齐全的 5G 测试系统。系统模拟器支持多种技术,单机即可执行 5G 和 Wi-Fi 互通测试。模块化特性还支持通过其他测试设备扩展测试平台,例如结合使用音频测试仪以执行复杂的音频和语音质量测量。

作为射频和微波测试与测量设备领域中的全球佼佼者,我们在整个移动技术生命周期内提供支持,开发出各种适合实验室、生产和现场测量的解决方案。

我们的测试解决方案专门用于复杂用例,并融入了最新的架构技术。

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2023 年慕尼黑移动测试峰会

视频系列:探索互联互通的未来

聆听行业领袖和罗德与施瓦茨技术专家的深刻见解

年度移动测试峰会深度剖析移动设备和基础设施测试。

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5G NR 在线计算器

您可以选择感兴趣的 5G 频段,此工具将为所选通道计算正确的下行链路和上行链路频率等信息。探索这个全新的在线工具,或为您的移动设备下载应用。

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OTA 计算器

探索我们专为通信工程师设计的这款通用工具,它可以在链路预算和场强模式下快速准确地完成计算。

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5G NR 测试解决方案:客户感言

Aircom International expands 5G NR & LTE device testing capabilities with Rohde & Schwarz

Teoco Aircom

Aircom International Inc. 是一家广泛公认的无线设备测试实验室,借助用于 5G 和 LTE 测试的 R&S®CMX500 和 R&S®CMW500 无线通信测试仪扩展测试服务范围

PCTEST Selects R&S®CMX500 for 5G and LTE testing

PCTEST

PCTEST 测试实验室借助用于 5G 和 LTE 测试的罗德与施瓦茨无线通信测试仪 R&S®CMX500 扩展测试能力

5G NR 常见问答

什么是 5G NR?

5G NR 又称为 5G 新空口,是最新一代的无线通信技术。2018 年的 3GPP R15 规范定义了 5G NR,并引入了新参数集、高级通道编码和调制方法以及采用基于服务的架构的灵活核心网。

5G 标志着转向以用户和应用为中心的技术框架,旨在提高系统效率,实现更好的灵活性。LTE 优先考虑无线链路效率,而 5G 则专注于提高整体系统效率。5G 的主要目标是提供更快的数据速度、更低的延迟和更大的容量。它旨在支持各种消费类和工业应用,包括物联网 (IoT)、虚拟现实、灵活架构、汽车电子应用等。

此外,5G 还涵盖三种重要用例:增强型移动宽带 (eMBB)、大规模物联网 (mMTC) 和超可靠低延迟通信 (URLLC)。

什么是 5G NR 频段?

5G NR 频段是指专门分配用于 5G 技术的特定频率范围。这些频段会受到各种物理传播特性的影响,例如路径衰减、衍射、衰落和阻塞。这样能够更加灵活地利用不同频段来支持各种用例。例如,较低的 FR1 频率可以增强覆盖范围,中频可以提供更高的容量,而较高的频率则能提供更高的峰值数据速率。

5G 指定了两个频率范围:

  • o FR 1:0.41 GHz 至 7.125 GHz
  • o 毫米波频率
    • FR 2-1:24.25 GHz 至 52.6 GHz
    • FR 2-2:52.6 GHz 至 71 GHz

5G NR 频段可能因地区而异,但一些常见频段包括:

  • FR1 频段:600 MHz;2.5 GHz;3.5 GHz
  • 毫米波频段:24-29.5 GHz;37-40 GHz;64-71 GHz
5G 与 6G——5G 和 6G 有何不同?

随着无线通信的不断发展,5G 和 6G 彻底改变了通信方式。5G 目前已在全球范围内展开部署,但 6G 的相关事宜尚未确定。我们认为从 5G 到 6G 是一场技术演进,而不是技术革命。此外,由 eMBB、mMTC 和 URLLC 组成的三角形 5G 用例格局演变成了六边形结构,通过三种新场景扩展了 5G 服务:集成式 AI 和通信、通信感知一体化、无处不在的通信。5G 和 6G 之间的其他主要区别包括以下几个方面:

  • 频谱使用:6G 将与 5G 支持相同的频率,但预计还将扩展到(亚)太赫兹范围,以实现更高的数据速率,开拓新的用例。6G 将利用 30 GHz 至 3000 GHz 范围内的频谱,提供更大的带宽,并允许更多用户同时访问网络。7 GHz 至 24 GHz 的“FR3”是潜在的新频段,5G 和 6G 同样研究了这个频谱范围的使用情况。
  • 更快的速度:6G 网络的速度预计将比 5G 网络快 100 倍。
  • 延迟:延迟是指信号通过网络连接从一个点传输到另一个点所需的时间。5G 和 6G 的延迟都低于 4G LTE,但由于 6G 使用的频段更高,因此其响应时间预计还会更短。这将加快设备之间的传输速度。
5G 应用有哪些?

5G 为不同行业领域创造了各种新应用。一些重要的应用场景包括:

  • 增强型移动宽带 (eMBB):5G 提高了数据速度,提供流畅的流媒体体验。
  • 物联网 (IoT):5G 连接支持大量的 IoT 设备互连,有益于智慧城市、工业自动化和联网汽车等应用。
  • 远程手术:低延迟为实时手术和医疗咨询提供支持,保证能够以最小的延迟精确完成远程手术。
  • 智慧城市:5G 支持智能交通管理、废物管理、智能照明等,有助于提高城市地区的生活质量。
  • 自动驾驶:车辆可以通过 5G 网络相互通信或与交通基础设施通信,为自动驾驶汽车技术的发展铺平了道路。
  • 虚拟现实 (VR) 和增强现实 (AR):5G 支持高数据速率和低延迟,增强了 VR 和 AR 环境中的沉浸式体验。
  • 游戏:5G 支持基于云的游戏,能够在各种设备上提供高质量的游戏体验。
  • 汽车连接:5G 支持未来的高级驾驶服务。
  • 工业 IoT:5G 支持在工业环境中使用非公共网络。
  • 无处不在的连接:使用卫星站进行 NTN 通信。
5G 如何为未来的 6G 网络奠定基础?

6G 仍是一项未来技术,目前的观点认为它更像是一场技术演进,而非技术革命。IMT-2030 计划旨在将众所周知的三角形 5G 服务格局(eMBB、URLLC、mMTC)扩展为六边形结构,其中包括三项新服务:结合雷达和通信技术的通信感知一体化 (ISAC);基于 3D 非地面网络架构的无处不在的通信;原生纳入 AI/ML 方法。其中的许多技术已被囊括进 5G-Advanced 规范,将为朝向 6G 的技术演进奠定基础。

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