5G網路部署將改寫汽車路測方式

作者 : Richard Martin,Electro Rent產品經理

5G NR的出現將極大地改變無線接入網(RAN)的組合方式。本文將探討5G技術要求強制執行的新路測策略,涵蓋新策略與以往的不同之處,以及由此引入的先進測試設備,以及現有的各種設備採購選項...

5G新無線電(New Radio;NR)的出現將大幅改變無線接取網路(RAN)的組合方式。由於採用了毫米波(mmWave)頻段和正交頻分多工(OFDM)波形,再加上新興的先進傳輸方法,空中介面將與以往幾代的行動通訊完全不同。

因此,資料速率、網路容量和頻譜效率等性能參數將大幅超出以往可能的範圍,並終將對縮短延遲時間(低於1ms)產生巨大影響。然而,所有這一切都將註定對於測試工程師帶來前所未有的挑戰,而道路測試就是其中一個深受影響的工作環節。

本文接下來將探討5G技術要求強制執行的道路測試新策略。內容將涵蓋新策略與以往的不同之處,以及由此導入的先進測試設備,並將詳細說明現有的各種設備採購選項。

5G的中短期前景

新冠肺炎疫情(COVID-19)的爆發對於原本將於2020年期間推出的5G網路計畫造成了很大的干擾。但是,現在又有了成長的動力。

儘管GSMA已修訂其對於5G初始部署速度的預測,但該組織似乎仍然相信,到2025年,5G技術將佔所有蜂巢式連接的20%。隨著5G基礎設施開始得到更廣泛的部署,關於網路覆蓋能力的資料收集將變得至關重要。

路測基本原理

路測是透過安裝在某種車輛形式的設備,從網路中的各個點獲取即時資料。這些設備通常包括連接到一系列蜂巢式手機的資料記錄/分析硬體,以及一個GPS接收器,用於在任何給定時間準確記錄車輛位置。通常,這些設備都內建在一個多通道掃描器,以方便使用。路測所使用的車輛可以是貨車或小汽車。

但在某些情況下,摩托車將會是首選,因為在擁擠的城市街道中,它不失為一種非常有效的方法,可以在更短的時間內完成測試工作。也可以採用掌上型測試設備步行測試,以覆蓋那些汽車或摩托車無法到達的建築物或某些區域範圍。

透過路測獲取的資料可用於檢查系統是否確實滿足預定的關鍵性能指標(KPI),例如包含語音和資料的業務。透過保證這些KPI的達標,行動網路營運商可以避免那些導致用戶抓狂的問題,例如訊號差、資料速率低、通話中斷、視訊卡頓、覆蓋盲點、潛在干擾源等等。然後可以採取相應的措施來解決發現的問題。所有這些措施的目的都在於確保服務品質(QoS)和用戶體驗品質(QoE),並且可以避免客戶流失的風險。

 

5G網路下的路測。

 

4G5G基礎設施過渡的測試意義

儘管路測的基本原理很簡單,但5G的到來意味著遊戲規則已被完全顛覆。網路中每個基地台的覆蓋範圍都必須進行精確的評估,5G所採用的方法與4G時代完全不同。

首先,分配給5G的頻段從sub-6GHz一路飆升到了mmWave (即24GHz及更高)。不過,這還不是需要克服的最大障礙;從傳統的、均勻分佈的社區式覆蓋,轉向波束成形和更複雜的多天線配置覆蓋,這種轉換將帶來更大的挑戰。

在佈署5G網路設施之前,基地台必項同時向所有方向傳輸。為了提升性能、擴展容量並降低功耗指標,5G處理的則是大量波束。而且多用戶MIMO(MU-MIMO)將帶來所謂的多路徑傳播。相較於我們目前所熟悉的社區覆蓋拓撲,這些創新技術將使網路更具營運效率和能源效率。這意味著,可以支援更多頻寬密集型業務,而且可以降低日常運行成本。

波束成形為手機覆蓋增加了一個全新的維度,它在基地台和使用者裝置之間建立了定向資料連結。路測將針對同步訊號模組(SSB)參考進行,待測基地台將產生多個SSB波束,使用者裝置/掃描器將連接至其附近訊號最強的波束。

在使用者裝置密集的場景下,有必要確定是否可以保持足夠的空間間隔,從而使波束之間不會相互干擾。

KPI的衡量將根據基地台波束的以下參數進行測量:

  • 同步訊號參考訊號接收功率(SS-RSRP):可用於估算從基地台發出的OFDM調變SSB波束之輸出功率。
  • 同步訊號參考訊號接收品質(SS-RSRQ):可用於衡量整個系統頻寬上的波束訊號品質(同時考慮雜訊)。如果在給定位置該參數值較低,則需要切換到相鄰蜂巢式單元。
  • 同步訊號的訊號到參考加雜訊比(SS-SINR):波束的輸出訊號功率與接收到的干擾訊號(雜訊和任何入射干擾)之間的強度比值。

將地面路測與空中無人機進行的測試相結合,可以匯整水平資料和垂直資料,從而實現每個基地台波束覆蓋範圍的3D展示。在對給定社區網站的覆蓋範圍進行最佳化時,這些參數將極具價值。

結論

5G基礎設施的潛力極具誘惑。但是,隨著部署加快,商業上的成功則取決於是否能確保優質的體驗(QoE)和服務品質(QoS)。隨著各種新方案不斷湧入市場,以測試即時網路的各個方面,在一系列複雜的解決方案中找到合適的方案將是一大挑戰,獲取所需的新舊設備及軟體也可能很困難,尤其是在資金有限或預算緊張的情況下。

但透過與測試設備和方案供應商(如Electro Rent等公司)合作,電信營運商及其工程合作夥伴則即足以因應這些挑戰。Infovista、PCTEL、羅德史瓦茲(R&S)、是德科技(Keysight)和Viavi等一流測試設備供應商可提供最新的硬體和套裝軟體,以及客製化支援,從而提供一系列靈活的5G測試設備解決方案。電信營運商們可以利用最新的路測技術,對其專案和網路進行路測,以滿足最具挑戰的交付要求。

*本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2021年3月號

(參考原文:How the 5G Roll-out is Set to Shape New Drive Testing Strategies)

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