5G新空口测试注意事项
白皮书
5G 新空口的测试注意事项
随着 5G 网络在未来 10 年的全面实施，网络设备制造商（NEM）和设备制造商在测试硬件、软件和端到端部署过程中都面临着新的挑战。根据目前的设想，5G技术与4G/ 长期演进技术（LTE）有很大不同，除了会遇到现有方法中一些最具挑战性的问题，还会带来新的挑战，本文将对此作进一步说明。若能克服这些挑战，那么该技术将带来许多可能造成翻天覆地改变的应用，如图 1 中的蓝色部分所示。是德科技公司正在引领市场推出创新的 5G 解决方案。其提供的各种软硬件解决方案为客户从 4G/LTE 测试体系结构过渡到名副其实的下一代 5G 测试体系结构铺平了道路。新测试体系结构将会帮助运营商及其设备供应商验证自己的设计和网络配置，确保设备和网络正常运行。
5G 用例
测试体系结构必须演进并适应 5G，有效地处理第三代合作伙伴计划（3GPP）确定的三个主要用例。3GPP 负责推动技术的演进，并与代表运营商的著名行业组织 GSM 协会（GSMA）合作。这三个用例为 ：
- 增强移动宽带（eMBB） - 这是当今 4G 用例的演进结果——数据流视频、会议和基本的宽带连通性，但更重视上行链路容量。下行链路的速度将增加一个数量级——每信元 10-20 Gbps。在某些情况下，5G 也有望取代固定宽带连接。事实上，此用例将是首个 5G 部署。
- 大规模机器类通信（mMTC） - 这是当今物联网（IoT）的演进结果，但端点数量要比现在多几个数量级。这类解决方案专注于功率效率和支持极高节点密度的能力。
- 超高可靠性和低时延通信（URLLC）- 这是一系列全新的应用，要求低时延、高可靠性，在许多情况下还要求高带宽。它们包括虚拟和增强现实、远程实时手术（感知互联网）和无人驾驶汽车。连接必须是安全的，并且保持高速。 幸运的是，所有这些用例并不会同时出现，使测试体系结构的演进超出 5G 实施时间表。
3GPP 发展路线图
根据 GSMA 所描述和运营商所接受的要求，一个基本的原则是，该技术将支持每信元10-20 Gbps 的传输速率，向用户提供的实际（或感知）下行链路带宽可能达到 1 Gbps，时延小于 1 ms。这是一个重要的区别，因为 LTE 宣称具有很高的峰值数据速率，但最终用户很少（如果有的话）体验到这一速率。甚至固定宽带网络也必须升级以应对这一挑战，提供这些速率，进而提供所需的新体系结构。这表示网络必须 ：
- 能够支持更庞大的数据量
- 安全
- 灵活有弹性，能够支持数以万亿计的设备（即物联网）
- 适应应用而非排斥
要理解这些要求和所需的网络演进，最好是将其对应到 3GPP 的 2020 年国际移动通信系统要求（IMT-2020）的各个阶段。其中包括两个阶段。第 1 阶段主要关注现有 LTE 部署的早期应用和演进，并与3GPP 第15 版保持一致。第15 版最初定义了一种非独立模式（NSA），其中 5G 通过 4G LTE 核心网络来实施。3GPP 于 2017 年 12 月制定了相应的标准。独立模式预计将于 2018 年晚些时候最终发布的 3GPP 第 15 版中定义。
第 2 阶段最晚将在2019 年定义。一些运营商声称，将在 2018 年底至 2019 年初实现 5G 的首次商业部署。是否有测试体系结构可以支持这一技术迁移？回答这个问题的一种方法是通过用例而不是技术本身。例如，为 10 个主要用户场景建模，并确定所需的体系结构。这一点很重要，因为开发这些功能来验证（物联网）传感器、自动驾驶汽车、高清（HD）流媒体电影或者远程手术有很大差异。端点快速出现和消失，蜂窝基站随着网络共享的增多而变得日益复杂，甚至部署的无线系统和可视性通信本身所需的带宽也需要从全新的角度考虑。
5G 的影响
GSMA 列出了 5G 的一系列目标，由于技术或商业上的限制，所有这些目标不可能同时实现。如上所述，想要实现 10 Gbps 数据速率和 1 ms 时延的高目标将会遇到重重挑战，但这只是开始。其他雄心勃勃的目标还包括 99.999% 的可用性和 100% 的覆盖率，以及网络能耗减至1/10，低功耗设备的电池使用寿命达到 10 年。所有这些目标都是在单位面积内的有效带宽增加到 1000 倍的条件下实现，换句话说，就是基站可以支持的容量是当前基站容量的1000 倍。想要实现这些目标，必须使用更高的频率，因为它们可以支持更大带宽的信道。
更高的频率意味着更高的信元部署密度（例如微信元），这就需要更高密度的回程基础设施。用户对可用性的感知也受到漫游的影响，而上述网络要求使其变得更加困难。但是，从这三个用例来看，漫游也许只适用于增强型移动宽带应用，在这种应用中，用户也可能退回到使用 4G/LTE 网络。
5G 部署的主要挑战之一将是时延。无论带宽还是覆盖范围都有现成的工程解决方案，包括部署额外的硬件或分配额外的频率。但是，对于虚拟现实（VR）和分布式控制等需要实时响应的用例来说，实现接近即时、防止故障的时延将极具挑战性。目前，LTE 的时延可能达到 40 毫秒或更长，这对应用性能和用户感知都有明显影响。对于 5G 来说，将时延减小一个数量级意味着部分服务器和智能需要靠近蜂窝基站，而驱动因素将是交付业务的成本与净收益的比较。蜂窝网络提供商需要按照这些要求开展工作，其中部分工作涉及到建设边缘数据中心和架设光纤，以支持分布云。不同的网络建设者和内容提供者，其到达边缘和“靠近边缘”的方法可能也不同。
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