Application Card: Präzise und schnelle NB-IoT-Netzwerkmessungen

NB-IoT-Anwendungen können nur dann reibungslos funktionieren, wenn eine ausreichende Netzabdeckung gegeben ist. Die Abdeckung muss daher geprüft werden, um eine robuste NB-IoT-Verbindung zu gewährleisteten. Rohde & Schwarz Mobile Network Testing stellt eine einzigartige kombinierte Testlösung bereit, die mit Hilfe von Netzwerkscannern eine präzise Bestimmung der Downlink-Abdeckung erlaubt. Diese Lösung prüft die Interaktion von Gerät und Netzwerk, das Uplink-Verhalten, die Signalisierungslast und Energieeffizienz bei der Kommunikation. Dazu werden die NB-IoT-Geräte mit R&S®ROMES verbunden.

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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 der 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
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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
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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.

Beispiel eines Messergebnisses: Scanner-Messungen – NB-IoT und LTE
Beispiel eines Messergebnisses: Scanner-Messungen – NB-IoT und LTE

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