Tests de la 5G

Le terme 5G NR fait référence à la nouvelle norme sans fil basée sur OFDM, qui succédera au LTE au titre de norme de facto pour l’exploitation de la 5G. Le 3^rd Generation Partnership Project (3GPP) a présenté sa norme NR préliminaire en décembre 2017. Le spectre New Radio inclura des fréquences allant de moins de 6 GHz à 100 GHz. Une bonne partie de ce large spectre comprendra l’espace libéré par la désactivation des bandes de fréquence 2G, 3G et PCS pour la bande inférieure à 6 GHz. La première application à être prise en charge et standardisée sera le haut débit mobile. Les capacités supplémentaires telles que les communications massives de type machine (massive machine type communications, (MMTC) et les communications à faible latence et à haute fiabilité (ultra-reliable low latency communications, (URLLC) seront déployées plus tard.

La 5G NR est en train de créer un nouveau paradigme au sein de la méthodologie de test de la 5G. Un haut niveau de sophistication est requis afin de vérifier le suivi du beam (faisceau directif) et l’acquisition à des fréquences plus hautes, avec une agrégation des canaux plus complexe. L’architecture de réseau d’accès sans fil (RAN) 5G flexible entraîne la création d’un ensemble de cas de tests et de configurations de réseaux optiques diverses dont la quantité s’accroît de façon exponentielle. Parallèlement, la coexistence avec la 4G en mode non autonome crée des problèmes d’interférence et de mobilité qui doivent également être émulés, testés et vérifiés, puis surveillés grâce à des pratiques de test de la 5G innovantes.  

Le spectre à très haute fréquence qui inclut la limite supérieure de 100 GHz définie par le NR est nommé onde millimétrique. Les grands volumes de bande passante disponible, comptés en centaines de MHz à haute fréquence, résultent en une plus grande rapidité. La plage millimétrique, située entre 24 GHz et 100 GHz, constitue un élément essentiel des processus de test et de déploiement de la 5G. Bien que la vitesse soit supérieure, la portée est beaucoup plus courte, et les obstacles tels que les bâtiments et les murs atténueront le signal, tandis que les fréquences plus basses peuvent traverser sans encombre ces mêmes obstacles. Ces fréquences plus élevées et ces bandes passantes de canal plus larges exigeaient des solutions de test offrant une plage dynamique et des rapports signal/bruit (SNR) améliorés afin de démoduler les signaux d’ondes millimétriques avec précision.

L’expression « entrées multiples, sorties multiples », ou MIMO (pour « multiple-input, multiple-output »), fait référence aux antennes pouvant être utilisées pour augmenter le débit de données (multiplexage spatial) au lieu d’améliorer la robustesse. On parle de MIMO massif (Massive MIMO) pour un système intégrant un nombre beaucoup plus élevé d’antennes radio sur les antennes-relais. À hautes fréquences, les longueurs d’onde radio sont si faibles qu’un large groupe d’antennes peut être intégré dans un facteur de forme beaucoup plus petit pour permettre une exploitation en MIMO massif (Massive MIMO).

Les MIMO massifs (Massive MIMO) peuvent résoudre certains des inconvénients associés aux ondes millimétriques en transmettant des flux de données en parallèle et en permettant au dispositif de les reconstituer en un message unique. La densité du réseau MIMO massif (Massive MIMO) et l’élimination des ports de connexion ont rendu impossibles les tests câblés traditionnels, marquant ainsi l’arrivée de nouvelles normes pour les tests radio (over-the-air, OTA).

Cette fonctionnalité avancée a fait apparaître des exigences en ce qui concerne la synchronisation des tests pour les réseaux MIMO 5G dans la catégorie des tests les plus rigoureux (A+). Les tests de nœud de réseau de transport fronthaul (FTN) réalisés avec le MTS-5800-100G peuvent valider efficacement ces exigences de synchronisation en effectuant des mesures de débit, de délai et de gigue des paquets.

Une autre technologie avancée essentielle au succès des tests et du déploiement de la 5G : le beamforming. Il s’agit d’une méthode au moyen de laquelle un algorithme est utilisé pour concentrer les signaux sans fil dans un faisceau dirigé. Cette approche offre un moyen d’éviter les obstacles pouvant interférer avec les transmissions à haute fréquence, et peut également concentrer les transmissions de manière stratégique, directement vers l’utilisateur final.

L’utilisation de MIMO massif (Massive MIMO) permettra cette personnalisation à travers la propagation de réseaux dynamiques intégrant 256 antennes individuelles ou plus. La validation de ces configurations d’antennes actives et des performances des canaux exige une solution de test d’antenne-relais 5G innovante. Le OneAdvisor 800 vérifie et contrôle la stabilité des canaux, la qualité de modulation et l’ID de cellule à partir de tests de terrain contrôlés sur des déploiements 5G à grande échelle.

Le concept de découpage réseau se réfère à l’utilisation intelligente de portions du spectre basée sur les besoins spécifiques de l’appareil ou de l’application individuelle. Un véhicule autonome, par exemple, peut exiger une latence extrêmement faible pour pouvoir fonctionner de manière sûre, tandis que les applications IdO peuvent inclure un grand nombre d’appareils à très faible demande de débit. Le réseau mobile configurera habilement les ressources afin d’optimiser leur utilisation et le flux de trafic.

La vérification des performances d’un réseau 5G à partir de multiples éléments virtuels dans le monde réel peut être améliorée en testant et validant divers cas de découpage réseau en tranche (Network Slicing) en laboratoire. Les solutions de bout en bout pour les tests et la validation des réseaux d’accès sans fil (RAN) jusqu’aux backbones peuvent émuler entièrement les réseaux 5G principaux, tout en vérifiant la sélection et la fonctionnalité du nœud de découpage réseau en tranche.

Une vérification et une validation (V&V) solides constituent des éléments préalables essentiels au déploiement réussi d’un réseau 5G. Cette phase inclut la vérification des fonctions de test de réseau virtualisé et des services de réseau afin de garantir une qualité et une fiabilité immédiates une fois le réseau déployé.

Des systèmes de test de 5G évolutifs dotés de services de données intégrés sont requis pour mesurer la performance globale du réseau et simuler le comportement d’un utilisateur réel lors des essais 5G de terrain. Un logiciel capable d’émulation et apte à mesurer des millions de flux de données uniques constitue un autre élément indispensable à la phase V&V de la 5G. Un tel logiciel peut améliorer les capacités/la charge des tests ainsi que les capacités de benchmarking.

Une fois le déploiement de la 5G lancé, il est impératif de disposer d’une suite d’outils de test appropriés, propres à la 5G et dédiés à l’activation et à l’évolutivité. Des analyseurs de station de base améliorés pour analyser le spectre et les interférences des signaux 5G de l’ordre de l’onde millimétrique constituent un élément clé de cette phase de déploiement. Un logiciel qui surveille et garantit la performance du réseau tout en vérifiant les accords de niveau de service (Service Level Agreements, SLA) peut renforcer les activités d’activation, de surveillance des performances et de dépannage de la 5G.

Les tests de fibre optique avancés ne perdent rien de leur utilité avec la 5G. Par exemple, grâce aux câbles en fibre optique, les réseaux d’accès radio centralisés (Centralized Radio Access Networks, ou C-RAN) peuvent co-localiser des unités de bande de base en dehors de sites d’antennes trop chargés. L’architecture C-RAN peut également aider à faciliter la coordination des ressources radio en temps réel.

Les opportunités de monétisation via la connectivité 5G sont illimitées. D’autant que la 5G est davantage qu’une transformation du réseau, c’est une transformation commerciale majeure. Frais d’abonnement pour un haut débit mobile ultra rapide, contenus et vidéos mobiles en HD, jeux de réalité virtuelle, streaming multimédia et applications IdO diverses et variées ne représentent qu’une petite partie de ces opportunités.

Chacun de ces domaines devra fournir une qualité d’expérience irréprochable (quality of experience, QoE) pour rester dans la course. Une plateforme intelligente en temps réel connectée à des agents virtuels tout au long du cycle de vie du réseau constitue un moyen efficace de faire face aux défis que posera la densité de trafic de la 5G, garantissant et optimisant ainsi la QoE de manière continue.

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