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5G技术挑战持续 测试架构需延伸并适应
最具挑战的技术

【作者: 王岫晨】2021年10月08日 星期五

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大家都准备好迎接5G了,但5G的挑战解决了吗?随着未来十年5G的愿景即将实现,网路设备制造商和运营商都将在测试其硬体、软体和端到端布建等层面所面临的新挑战。5G技术与4G/LTE完全不同,它汇集现有通讯方法中一些最具挑战性的技术。


面对这样的状况,测试架构也必须延伸并适应5G技术,有效验证增强型行动宽频(eMBB)、巨量多机器型态通讯(mMTC)和超可靠低延迟通信(URLLC)等应用情境。并明白哪种应用可提供最多的ARPU(每使用者平均收入),是eMBB、URLCC或mMTC。另外也必须了解5G如何与4G网路交互并叠加使用。


满足5G测试需求


图一 : 对於5G测试,需求将随着网路和服务生命周期而变化。
图一 : 对於5G测试,需求将随着网路和服务生命周期而变化。

对於5G测试,需求将随着网路和服务生命周期而变化。但常见的因素包括需要模拟真实环境以及早了解问题、开发并更新测试系统的速度、多功能测试能力,以及在每个阶段提供可追溯、可重复的结果一致性。


高品质的用户体验主要来自於不间断的高速连接,因此5G非独立(NSA)架构需要强大的4G支援。此外,5G核心网路也引进了许多创新技术,包括新协议、基於服务的架构、虚拟化和网路切片等。5G核心网路的弹性,往往在许多层面都会带来新的测试挑战。因此,我们需要一种新的5G测试架构方法,以帮助运营商和设备供应商验证其硬体、软体和配置,以确保它们能够按预期运行并提供良好的客户体验。


测试架构的演进

测试架构也必须跟着5G一起演进,并适应5G的弹性,有效处理3GPP所确定的三个主要应用情境。3GPP负责背後的技术演进,并与代表运营商的GSMA协会持续合作。


这三个应用情境包括:


1.增强型行动宽频(eMBB)


这是今天4G应用(串流视频、会议和基本频宽连接)的演变版本,但更加强调上行链路的容量。下行速度则将增加一个数量级,每个单元约10~20Gbps。在某些情况下,5G将可??取代固定宽频连接。事实上,这将是第一个5G布建的实际应用情境。


2.巨量多机器型态通讯(mMTC)


这是今天物联网应用(IoT)的演变版本,但具有数量级更多的附加端点。这里的解决方案将会着重於电源效率,以及支援更高节点密度的能力。


3.超可靠低延迟通讯(URLLC)


这是一种全新的应用程序,透过低延迟、高可靠性以及高频宽而实现。这种应用包括了虚拟实境和扩增实境、远程即时手术和自动驾驶汽车。其连接必须是安全并保持高速率。


5G的影响

GSMA列出了5G的一系列目标,由於技术或更现实的商业限制,所有这些目标都无法立即实现。我们可以发现1Gbps持续频宽和1毫秒的超低延迟,这只是5G的开始。


5G的理想目标包括了要实现99.999%的可用性和100%的覆盖率,以及将网路能源使用量减少10倍,还有低功耗设备长达10年的电池寿命。所有这些目标,都必须在单位面积有效频宽1000倍的情况下达成,换句话说,基地台必须可以达到支援目前容量的1000倍的目标。这样的代价就是必须采用更高频率的讯号,这些更高频率的讯号,同时也代表了必须更高密度的小区域布建,然後也需要更高密度的基础设施。


用户对於可用性的感受,也将受到漫游体验的影响,由於这样的网路需求而变得更加困难。事实上,这些状况使得漫游可能只适合用於增强型行动宽频,而使用者也可能因此选择走上回头路,走回4G/LTE的怀抱。



图二 : 5G的目标由於技术或现实的商业限制,所有这些目标都无法立即实现。
图二 : 5G的目标由於技术或现实的商业限制,所有这些目标都无法立即实现。

5G布建的另一个最困难的挑战则是低延迟。频宽和可用性都可以透过已知的工程解决方案,包括布建额外的硬体或分配额外的频率。但是我们无法改变光速,5G的应用情境中,例如虚拟现实(VR)和分散式控制,需要即时响应。目前LTE的延迟时间可能超过40ms,这大大影响了应用效能与用户体验。对於 5G来说,将延迟降低,意味着一些伺服器和智能设备必须设置在基地台附近。


结论

很明显,5G不会是一种单一技术的布建,任何测试架构都证实了这一点。根据应用情境,在频宽、密度、延迟、无线电特性、能源使用和行动性等方面,5G都有非常不同的要求。有监於必须分阶段布建,以及复杂的目标应用市场,5G 实际上非常可能最终成为一种并行布建与服务的产品,以共享其技术。


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