Application Card: Präzise und schnelle NB-IoT-Netzwerkmessungen

Ihre Anforderung

Die LTE-Netze von heute sind für hohe Datenraten für Multimediadienste mit hohem Bandbreitenbedarf optimiert. Die Anforderungen der verschiedenen IoT-Anwendungsfälle unterscheiden sich jedoch. Die künftigen LTE-Netze für IoT-Anwendungen werden für maximale Verfügbarkeit (gute Erreichbarkeit innerhalb von Gebäuden) und minimalen Energieverbrauch optimiert. Anders als Personen können IoT-Einrichtungen wie intelligente Zähler in Gebäudekellern nicht ihre Position ändern, um ein besseres Signal zu erreichen. Deswegen ist eine gute Netzabdeckung notwendig, die eine robuste NB-IoT-Verbindung für die verschiedenen NB-IoT-Anwendungen gewährleistet.

Auch wenn NB-IoT eine 3GPP-Standarderweiterung für LTE ist, handelt es sich doch um ein komplett neues Funksystem mit seiner eigenen Abdeckungscharakteristik. Bei der Planung und Installation der neuen NB-IoT-Netze sind deswegen die folgenden Aspekte wichtig:

• Verifizierung der NB-IoT-HF-Abdeckung
• Gewährleistung der NB-IoT-Dienstgüte (QoS)
• Prüfung der Koexistenz mit anderen Technologien (NB-IoT und LTE/GSM)
• Fehlersuche bei schlechter Performance (QoS, QoE)
• Benchmarking zum Vergleich von NB-IoT-Netzabdeckung und anderen Kennzahlen

Für diese Aufgaben ist eine leistungsfähige NB-IoT-Netzwerk-Testlösung unerlässlich.

Zusätzliche Messungen empfehlen sich, um die Interaktion von Gerät und Netzwerk, das Uplink-Verhalten und Protokoll sowie die Signalisierungslast und Energieeffizienz bei der NB-IoT-Kommunikation zu analysieren.

Messtechnische Lösung

Präzise NB-IoT-Versorgungsmessungen lassen sich am besten mit einem Netzwerkscanner mit ausreichender HF-Performance im Zusammenspiel mit leistungsfähiger Analysesoftware durchführen. Man könnte zwar annehmen, dass auch Messungen alleine mit NB-IoT-Geräten zum Erfolg führen. Jedoch unterstützen NB-IoT-Geräte nur Zellwechselmessungen im Idle-Modus – Phasen des diskontinuierlichen Empfangs (DRX) und Stromsparmodus (Power Saving Mode, PSM) lassen sich nicht beurteilen. Ein NB-IoT-Gerät führt nur dann Messungen für benachbarte Zellen durch, wenn diese im Netzwerk konfiguriert sind und in den Rundsendenachrichten des Systems signalisiert werden (SIB-NB 4 & 5). Folglich wird für belastbare NB-IoT-Versorgungsmessungen am besten ein Netzwerkscanner eingesetzt. Wie wir im Folgenden sehen werden, lassen sich jedoch auch mit Hilfe von NB-IoT-Geräten einige hilfreiche Messungen durchführen.

NB-IoT-Netzwerk-Messungen anhand von NB-IoT-Geräten helfen dabei, ein Verständnis für die Interaktion von Gerät und Netzwerk, das Uplink-Verhalten und Protokoll sowie die Signalisierungslast und Energieeffizienz bei der NB-IoT-Kommunikation zu gewinnen.

• Unsere Lösung für eine zuverlässige Bestimmung der NB-IoT-Abdeckung besteht aus Rohde & Schwarz-Netzwerkscannern (R&S^®TSMW, R&S^®TSMA, R&S^®TSME) und der R&S^®ROMES4 Drive Test Software für die Netzwerkoptimierung und Fehlersuche.
• Die ergänzende Lösung aus R&S^®ROMES4 Software und NB-IoT-Geräten (basierend auf NB-IoT-/eMTC-Chipsätzen führender Chipsatzanbieter) liefert tiefe Einblicke in die Interaktion der Geräte mit dem Netzwerk und die Effizienz der IoT-Kommunikation.
• Die R&S^®ROMES4NPA Problemanalysesoftware analysiert sowohl Scanner- als auch UE-Daten.

Ergebnisse und wesentliche Vorteile

Rohde & Schwarz bietet die einzige kombinierte NB-IoT-Testlösung aus einer Hand, bei der die Netzwerkscanner und NB-IoT-Geräte an die Analysesoftware angebunden sind.

Die Hauptvorteile sind:

• Prüfung der Koexistenz verschiedener Technologien durch Scanner mit Multistandard-Fähigkeiten: GSM, LTE, NB-IoT, Spektrum, HF-Leistungsscan usw. Bewertung des Einflusses von NB-IoT auf benachbarte Träger/Frequenzbänder
• Genaue Informationen zur Downlink-HF-Abdeckung, die nur ein Netzwerkscanner liefern kann
• Messung der Servicequalität mittels mit R&S^®ROMES4 verbundener NB-IoT-Geräte
  • Leistungskennzahlen für die Anwendungsschicht wie Erfolgsquote, Verbindungsaufbauzeit, Übertragungszeit, Benutzerdatenrate und Latenz
  • Kennzahlen zur Netzwerk-Performance wie spektrale Effizienz, Latenz, Energieeffizienz, Ressourcenauslastung und Abdeckung (DL und UL)
• Unterstützung einer breiten Palette von NB-IoT-Chipsätzen und Modulanbietern
• Kostenvorteile durch die Weiterverwendung der bestehenden R&S^®TSMx Scanner-Hardware (mit erprobten Algorithmen und nachgewiesener Scanner-Performance). Aktivierung der NB-IoT-Funktion durch ein Software-Upgrade
• Schnellere Drive-/Walk-Tests durch höchste LTE/GSM- (Multitechnologie-) Scangeschwindigkeiten (mit R&S^®TSMx) zur Beurteilung der Auswirkungen der NB-IoT-Träger auf LTE/GSM (und damit mehr Messungen in der gleichen Zeit und geringere Kosten)
• Größere Flexibilität in der Anwendung (Walk-Tests möglich) dank leichter Scanner-Hardware (▷ Bewertung von NB-IoT-Trägern in Gebäudekellern (intelligente Stromzähler) und in dicht bebauten UE-Umgebungen (z. B. Parkuhren)
  • Schultertasche mit R&S^®TSMA und R&S^®ROMES4 und Bedienung über ein Tablet (kleine und leichte Walk-Test-Lösung für den Einsatz in Gebäuden und im Freien)
• Zukunftssichere Testlösung: Die aktuellen und künftigen Scanner-Produkte (R&S^®TSME, R&S^®TSMA, R&S^®TSMW) unterstützen NB-IoT-Scans über Softwareoptionen für die jeweiligen Technologien.
• Frequenzbereich: NB-IoT-Messungen in allen Bändern bis 6 GHz
• Gestaltung und Bedienung wie gewohnt: Für NB-IoT werden die gleichen einzigartigen Funktionen wie für LTE und andere Technologien angeboten, z. B. die automatische Kanalerkennung (ACD), und zur Erleichterung der Bedienung ähnliche Benutzeroberflächen verwendet

Wesentliche Merkmale

Wichtige Funktionen unserer Scanner in Kombination mit dem R&S^®ROMES4 Analysewerkzeug sind die Messung der Abdeckung (Empfangsleistung des Referenzsignals, RSRP) und der Signalqualität (Träger-Interferenz- und Rauschleistungsverhältnis, CINR). Im Vergleich zu einem handelsüblichen Smartphone oder einem NB-IoT-Gerät misst ein Scanner mit einer deutlich höheren HF-Genauigkeit. Ein Scanner kann die RSRP-Werte aller sichtbaren Zellen innerhalb der Grenzen der Empfindlichkeit und des Dynamikbereichs messen und ermöglicht außerdem einen tieferen Einblick in alle verfügbaren NB-IoT-Zellen (sowie eine genaue Beurteilung der Abdeckung).

Die Netzwerkscanner arbeiten immer passiv oder im Hintergrund, d. h. der laufende Netzbetrieb wird während der Messungen nicht beeinträchtigt.

Die R&S^®ROMES4 Software ist auch zur Analyse der Daten der verbundenen NB-IoT-Geräte in der Lage. Die NPA-Funktion (Problemstellenanalyse für Scanner und Gerät) gibt Ihnen einen tiefen Einblick in den Datenaustausch von NB-IoT-Netzwerk und Endgerät.