5G-advanced到来 安立知超前部署全系列测试解决方案
- 孙昌华／台北
-
安立知(Anritsu)移动通讯在线技术论坛于2022年3月22日以「From 5G To 5G-advanced and toward to 6G」为主题，涵盖VoNR、低轨道卫星与一致性认证解决方案的议题，为接续到来的5G-advanced与6G标准的时代，预做部署。
该在线研讨会由安立知技术暨市场部协理薛伊良(Petrushka Hsueh)先生做开场主讲，他从目前的3GPP制定的5G标准的进度破题，5G产业的推动逐步进入第二阶段，R16与R17的标准接续改善5G效能而担当大任。R17规格的技术会议因为COVID-19(新冠肺炎)疫情，改采在线讨论的方式进行，但是时效因此不如预期，导致整体标准的进度延后，预计要2022年中左右才会完成，至于R18的规格，则更要等到2023年才会陆续到位。
众所瞩目的纯5G架构的独立组网(SA)架构，专为更能完整发挥5G效能而来，将是电信营运商布建的重头戏，市场上看好在2022下半年开始起飞，而FR2频谱的毫米波市场普及，将随着FR2装置与基站的到位，也将在2023、2024开始放量。
R16的规格中看到许多新的应用亮点，如低延迟系统、工业物联网(IIoT)、V2X的NR3规格等车联网的数据传送应用，尤其是URLLC的加强功能上，透过短延迟、高稳定度、低功耗、移动能力改善，以及诸如MIMO技术持续增强，使定位技术更精准，还有与局端网络的高速整合上，都代表着更臻完美的消费者体验，持续进步，R16的规格可以说是一个划时代的垫脚石。
再者，为了扩大工业物联网的应用，以工厂自动化、智能电网等关键诉求，R16支持TSN(Time Sensitive Networking，时间敏感网络)，整合R16 Time-sensitive network与Network Slicing把网络做成不同的切片，分别满足更多样化的应用上。而关于R16的非公共网络(NPN)的应用，则看到用O-RAN技术来切割不同的新兴应用，对于高敏感性信息安全的考量下，广泛的利用加密机制而在公用网络上做到重要的信息保护议题的改善，
至于R17规格，薛伊良提到关于非地面网络(Non-terrestrial Network；NTN)的重头戏，这将带动未来卫星通讯的高速发展，引发业界一连串的讨论风潮，预计也将带动新兴商机与产业发展。当中新的频谱使用备受关注，尤其是NTN低轨道卫星应用，做为5G网络的重要的备援之用，举凡位于丛林、山边等非都会区网络的数据传输之用，这还牵涉到5G NR与mMTC之间的NR-Light与工业物联网的整合，而车用市场上做为更先进的车队连线管理、数据回传、沙漠或战场的通讯等需求，NTN提供全新的视野。
关于R17的另一个焦点则是Redcap规格，关注穿戴装置等以低数据量传输为诉求与成本为考量的应用为核心，提供20Mb的带宽，可以使用FR1频谱，另外R17在Network Slicing功能上加码扩展到更大的移动通讯的用途，称为RAN Slicing。薛伊良的最后段落，看到R18与未来6G规格的浮光掠影与惊鸿一瞥，R18又称为5G-Advanced规格，值得关注重点是AI与ML机制的运用，另外Terahertz频谱更是迈向6G的重要关键技术。
针对这新些新兴的规格，安立知的设备聚焦于Anritsu MT8000A开发的新模块，诸如新的RF模块(033)来因应R18的规格，提供八个RF(射频)输出，针对客户的需求提供完整的支持与测试应用。
5G语音通讯VoNR的测试
安立知技术副理李冠佑(Eric Lee)先生讲述「Voice Over New Radio (VoNR)」，5G NR标准提供创新数据服务，当中关于语音/视讯通讯服务至关重要，因此支持VoNR的网络与应用正是5G的SA组网部署的关键推动力。全球SA网络布建速度以国内拔得头筹，2021年已经开始布建实验网络来试VoNR服务，第二名是北美地区，第三名则是日本，其预计从2022年第3季才会开始提供VoNR的语音服务。
谈VoNR的议题时，需要同步关注EPS Fallback间的差别，EPS Fallback的使用者体验早在4G/LTE的CSFB体验就起始，其作用在于一打电话，语音数据都会重新导到4G LTE网络上传输，在5G SA网络模式下，一般采用两种语音通讯方法，一者是仅连接到一个5G NR基站的VoNR 语音方案；另一种是使用EPS Fallback 的 VoLTE语音方案。在使用SA模式的服务的初始阶段，由于服务区域受限以及网络端部署情况，大多数的语音通讯都将透过使用EPS Fallback 的 VoLTE语音技术进行。
另外，值得一提的，李冠佑强调在北美地区非常重视RTT(Real Time Text)的服务，因为是用在救灾方面的重要用途，这个测试中一定要做，因为语音如果收讯不良时，文字信息的传输就是一个重要的替代，这类似于SMS的测试，使用紧急电话测试并附加语音服务，这在早期2G/3G年代就有的服务，在5G NR的网络下也要能够支持。
安立知所准备的验证测试，从VoLTE与VoNR测试项目中看来是大同小异，由于电信营运商使用多媒体子系统(IMS)提供语音通讯等各种服务，所以安立知提供的SmartStudio / SSNR IMS测试解决方案，并提供Server与Script两种测试模式，用Script模式可以协助研发产品时细部分析与检测，对于特殊的封包的模拟有重要的贡献，也可以使用HEAD acoustics这家协力合作厂商的模拟器来做进一步的测试。
使用时透过控制安立知MT8000A无线通讯综合测试平台，搭配安立知在PC上执行的控制软件，再连Ethernet网络闸道器，并串接到HEAD acoustics的labCore，以及5G的UE装置、人工耳与人工嘴的装置，以验证送出与收到的语音信号是否有失真等语音品质相关的测试。
5G NTN FIELD TEST提供低轨道卫星装置的测试方法
低轨道卫星通讯是一个很夯的诉求，技术副理程昭团(Jonathan Cheng)特别专章介绍在5G NTN网络的实际场域测试(FIELD TEST)，从3GPP的R17规范中就开始利用卫星或航空器机载装置来连结通讯设备，提供涵盖符合特殊应用情境需求下的通讯备援的重要效益，尤其处理手持式装置与卫星通讯的连接的议题，一直是业界关注的焦点，早期在铱计划的年代就尝试让装置直接连到卫星，但是因为信号品质不良而失败，目前的改善计划逐渐出炉，最引人注目的就是StarLink计划。
StarLink使用小基站的技术，先让手持装置先连接到User Terminal基站的Wi-Fi热点上，然后让基站的天线连接低轨道卫星，基站上同步提供Wi-Fi的网络，让手机等大量移动设备可以一起连结，但是通讯品质随着小基站与卫星间的角度而会有品质良莠的问题，卫星与基站通讯信号频道使用KA与KU频道联系，小基站接收端的UE装置的测试，只要能够解析卫星的广播信号，理论上就可以完成数据Down-Link的连接。
目前5G NTN网络全球有三个主要的低轨道卫星系统，除了上述的StarLink之外，还有OneWeb与Telesat等另外两个主要卫星服务，以目前发射到太空的卫星数量仍以Starlink最多，已经有4425颗，提供20Gbps的传输带宽，OneWeb紧跟在后。
由于每一颗卫星在当地天上只有约90分钟左右的周期，所以小基站的天线都是使用阵列天线，以产生多个辐射波束以追踪与连接多个接续而来的卫星，所以阵列天线测试就成为关键，测试场域就需要特殊设计，由于需要快速变换卫星连接的情景，所以安立知使用轻巧型频谱分析仪MS276xA，支持9 KHz到170 GHz的频率扫描，可以测试装置上的阵列天线的发射功率，比起传统用角天线与频谱分析仪的测试，来的轻巧有效率多了。
如果测试的待测物需要与天线罩有关的话，则可以使用安立知的ShockLine ME7868A的2埠矢量网络分析仪(VNA)，用来测试天线罩所产生的信号衰减所造成的影响，也可以整合到OTA测试，利用机械手臂来完成广域测试情境。
另外，程昭团介绍Field Master Pro IQ MS2090A手持式分析仪，推出IQ撷取与IQ串流录制的功能，做为实时频谱分析仪(RTSA)撷取如Starlink调变的数据，在透过MX280005A Vector信号分析软件来检查解调信号的分析。
影响卫星传输品质的两个重要芯片，就是Up-down converters与ADC/DAC芯片，对于设计芯片的工程团队，为了验证芯片的效能，安立知推出Rubidium信号产生器，最高可以提供43.5GHz的高精准度的信号源，根据欧洲的一篇2017年论文上所示，一般开发RF元件的基础模拟需要做到450 GHz才能确实掌握装置的真实特性，所以安立知提供多样化高频矢量网络分析仪(up to 220 GHz VNA)的配置，以满足个别不同工程设计团队的需要。
商用5G的射频与通讯协定一致性认证测试解决方案
最后的压轴由安立知的英国分公司的市场部经理Adrian Persaud先生主讲，探讨5G测试趋势议题中的一致性测试(Conformance test)，聚焦于5G的射频(RF)与通讯协定(Protocol)测试，首先，依据不同地区来做认证的工作，是由两个国际认证组织来分工完成，就是GCF和PTCRB，安立知做为重要的测试解决方案商，积极的提供GCF与PTCRB针对产品认证的测项，经过这两个组织的确认与认可之后，才能进入验证测试，并准备测试环境与测试解决方案，再由测试实验依据测项与安立知测试解决方案，执行这些指定的测项，获得测试结果后，经过发照单位的核可后，才能宣告产品的合格认证。
安立知在商用5G的RF与Protocol的一致性认证测试设备有两大主要的解决方案，首先是射频一致性测试系统 ME7873NR，ME7873NR是使用3GPP的TS 38.521/TS 38.533 5G NR RF 和 RRM 测试的自动化系统。其主要支持 5G NR的SA组网与NSA组网模式的系统，搭配安立知用于 5G CATR chamber MA8172A，可涵盖5G FR2毫米波(mmWave)频段。并提供灵活系统配置完成定制化的要求，以配合各种实验室的测量条件需求。ME7873NR已经于2021年4月获得 GCF 认证后，紧接着在同年6月的PTCRB会议上获得了全球首个5G NR FR2 NSA模式RRM测试认证。
第二个系统是通讯协定一致性认证测试解决方案ME7834NR，ME7834NR获得GCF和PTCRB 均注册为测试平台251 (Test Platform 251)。支持符合3GPP协定一致性测试(PCT)，以及包含多种无线电接取技术(RAT)的移动设备营运商验收测试(CAT)，并可以搭配安立知OTA chamber MA8171A，同步涵盖了FR1与FR2频段的测试。
这些系统已经部署在全球重要的测试实验室，安立知的测试和测量解决方案对5G装置的产品效能验证和加快产品上市速度有相当大的帮助，也获得实验室业者的推崇与良好口碑。
