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5G技術挑戰持續 測試架構需延伸並適應
最具挑戰的技術

【作者: 王岫晨】   2021年10月08日 星期五

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大家都準備好迎接5G了,但5G的挑戰解決了嗎?隨著未來十年5G的願景即將實現,網路設備製造商和運營商都將在測試其硬體、軟體和端到端佈建等層面所面臨的新挑戰。5G技術與4G/LTE完全不同,它匯集現有通訊方法中一些最具挑戰性的技術。


面對這樣的狀況,測試架構也必須延伸並適應5G技術,有效驗證增強型行動寬頻(eMBB)、巨量多機器型態通訊(mMTC)和超可靠低延遲通信(URLLC)等應用情境。並明白哪種應用可提供最多的ARPU(每使用者平均收入),是eMBB、URLCC或mMTC。另外也必須瞭解5G如何與4G網路交互並疊加使用。


滿足5G測試需求


圖一 : 對於5G測試,需求將隨著網路和服務生命週期而變化。
圖一 : 對於5G測試,需求將隨著網路和服務生命週期而變化。

對於5G測試,需求將隨著網路和服務生命週期而變化。但常見的因素包括需要模擬真實環境以及早瞭解問題、開發並更新測試系統的速度、多功能測試能力,以及在每個階段提供可追溯、可重複的結果一致性。


高品質的用戶體驗主要來自於不間斷的高速連接,因此5G非獨立(NSA)架構需要強大的4G支援。此外,5G核心網路也引進了許多創新技術,包括新協議、基於服務的架構、虛擬化和網路切片等。5G核心網路的彈性,往往在許多層面都會帶來新的測試挑戰。因此,我們需要一種新的5G測試架構方法,以幫助運營商和設備供應商驗證其硬體、軟體和配置,以確保它們能夠按預期運行並提供良好的客戶體驗。


測試架構的演進

測試架構也必須跟著5G一起演進,並適應5G的彈性,有效處理3GPP所確定的三個主要應用情境。3GPP負責背後的技術演進,並與代表運營商的GSMA協會持續合作。


這三個應用情境包括:


1.增強型行動寬頻(eMBB)


這是今天4G應用(串流視頻、會議和基本頻寬連接)的演變版本,但更加強調上行鏈路的容量。下行速度則將增加一個數量級,每個單元約10~20Gbps。在某些情況下,5G將可望取代固定寬頻連接。事實上,這將是第一個5G佈建的實際應用情境。


2.巨量多機器型態通訊(mMTC)


這是今天物聯網應用(IoT)的演變版本,但具有數量級更多的附加端點。這裡的解決方案將會著重於電源效率,以及支援更高節點密度的能力。


3.超可靠低延遲通訊(URLLC)


這是一種全新的應用程序,透過低延遲、高可靠性以及高頻寬而實現。這種應用包括了虛擬實境和擴增實境、遠程即時手術和自動駕駛汽車。其連接必須是安全並保持高速率。


5G的影響

GSMA列出了5G的一系列目標,由於技術或更現實的商業限制,所有這些目標都無法立即實現。我們可以發現1Gbps持續頻寬和1毫秒的超低延遲,這只是5G的開始。


5G的理想目標包括了要實現99.999%的可用性和100%的覆蓋率,以及將網路能源使用量減少10倍,還有低功耗設備長達10年的電池壽命。所有這些目標,都必須在單位面積有效頻寬1000倍的情況下達成,換句話說,基地台必須可以達到支援目前容量的1000倍的目標。這樣的代價就是必須採用更高頻率的訊號,這些更高頻率的訊號,同時也代表了必須更高密度的小區域佈建,然後也需要更高密度的基礎設施。


用戶對於可用性的感受,也將受到漫遊體驗的影響,由於這樣的網路需求而變得更加困難。事實上,這些狀況使得漫遊可能只適合用於增強型行動寬頻,而使用者也可能因此選擇走上回頭路,走回4G/LTE的懷抱。



圖二 : 5G的目標由於技術或現實的商業限制,所有這些目標都無法立即實現。
圖二 : 5G的目標由於技術或現實的商業限制,所有這些目標都無法立即實現。

5G佈建的另一個最困難的挑戰則是低延遲。頻寬和可用性都可以透過已知的工程解決方案,包括佈建額外的硬體或分配額外的頻率。但是我們無法改變光速,5G的應用情境中,例如虛擬現實(VR)和分散式控制,需要即時響應。目前LTE的延遲時間可能超過40ms,這大大影響了應用效能與用戶體驗。對於 5G來說,將延遲降低,意味著一些伺服器和智能設備必須設置在基地台附近。


結論

很明顯,5G不會是一種單一技術的佈建,任何測試架構都證實了這一點。根據應用情境,在頻寬、密度、延遲、無線電特性、能源使用和行動性等方面,5G都有非常不同的要求。有鑑於必須分階段佈建,以及複雜的目標應用市場,5G 實際上非常可能最終成為一種並行佈建與服務的產品,以共享其技術。


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