Tests von Kleinfunkzellen

Tests von Kleinfunkzellen

Mit einem Experten sprechen

Effizientes Testen von Small-Cell-Infrastrukturen

Was sind 5G-Kleinzellen?

Kleinzellen sind Funkzugangsknoten (Radio Access Nodes, RAN), die dort eingesetzt werden, wo die Makrozellenabdeckung unzureichend ist. Sie stellen lokalisierte Mobilfunkkonnektivität zur Erweiterung moderner 5G-Netze bereit. Sie können sowohl in Innenräumen als auch im Freien eingesetzt werden – in dicht besiedelten städtischen Gebieten, auf Firmengeländen, in Industrieanlagen, an Verkehrsknotenpunkten und abgelegenen Orten.

Wo die Nutzerdichte hoch oder die Netzauslastung besonders stark ist, können Kleinzellen die Entfernung zwischen Nutzern und Zugangspunkten verringern, die Kapazität erhöhen und die Performance verbessern. Man spricht in diesem Zusammenhang von Netzverdichtung. Ursprünglich wurde das Konzept durch die Anforderungen öffentlicher Mobilfunknetze motiviert. Inzwischen findet die Kleinzellen-Technik jedoch auch in anderen Bereichen Anwendung. Kleinzellen werden heute in privaten, Unternehmens- und einsatzkritischen 5G-Netzen eingesetzt, um eine vorhersehbare Performance, hohe Zuverlässigkeit und operative Flexibilität sicherzustellen.

Kleine Zellen werden nach ihrer Reichweite unterschieden:

  • Femtozellen decken zehn bis dreißig Meter ab
  • Picozellen decken bis zu 300 Meter ab
  • Mikrozellen decken bis zu 1,5 Kilometer ab

Wo Kleinzellen zum Einsatz kommen, hängt von ihrer Reichweite und dem jeweiligen Anwendungsfall ab. Für räumlich begrenzte Bereiche wie Wohnungen und kleine Büros sind Femtozellen ideal. Für größere Innenbereiche wie Firmengebäude, Krankenhäuser und Einkaufszentren sowie Fabriken und Lagerhallen eignen sich Picozellen besser. Mikrozellen werden in der Regel in dicht besiedelten städtischen Außenbereichen (z. B. an Straßen), in größeren Gebäudekomplexen sowie an Verkehrsknotenpunkten eingesetzt, während für Innenräume häufig auf Picozellen oder verteilte Antennensysteme (DAS) zurückgegriffen wird.

Kleinfunkzellen werden heute oft mit privaten Netzen in Verbindung gebracht. Es handelt sich aber um zwei unterschiedliche Begriffe: Ein „privates Netz“ ist ein Betriebsmodell – der Begriff „Kleinfunkzelle“ dagegen beschreibt die eingesetzte Funktechnik. Moderne Small-Cell-Plattformen können sich hinsichtlich Design und Einsatzkonzept unterscheiden, von herkömmlichen integrierten Architekturen bis hin zu Open RAN-basierten Implementierungen.

Die Kleinzellen-Technik entwickelt sich kontinuierlich weiter, um unterschiedliche Betriebsmodelle und Netzarchitekturen zu unterstützen. Weiterhin tragen neue Formen der Frequenznutzung zu einer steigenden Komplexität von Small-Cell-Tests bei. Rohde & Schwarz bietet umfassende Lösungen, die Ende-zu-Ende-Tests (E2E) der Kleinzellen-Technik ermöglichen – von der Forschung und Entwicklung bis zur Großserienfertigung.

Herausforderungen bei Kleinzellen-Tests meistern

Kleinzellen-Tests in FR1, FR2 und FR3

Die zunehmende Vielfalt der Betriebsmodelle, moderne Funktechnologien und neue Formen der Frequenznutzung stellen Ingenieure bei Kleinzellen-Tests vor zahlreiche Herausforderungen.

5G NR unterstützt den Betrieb in zwei Frequenzbereichen: (1) FR1 (unter 7125 MHz) und (2) FR2 (zwischen 24,25 GHz und 52,6 GHz, auch als Millimeterwellen-Bänder bekannt). Die meisten Kleinzellen-Implementierungen nutzen den FR1-Bereich, der Tests für Mehrantennenkonfigurationen sowie die strikte Einhaltung der 3GPP-Vorgaben erfordert.

Traditionelle leitungsgebundene Messungen sind bei FR1-Kleinzellen weiterhin gängig. Allerdings nutzen einige FR1-Implementierungen fortgeschrittene Technologien wie Massive MIMO (M-MIMO) und Beamforming, die Over-the-Air-(OTA)-Tests notwendig machen. FR2-Implementierungen sind wegen der integrierten Antennendesigns und Ausbreitungseigenschaften von Millimeterwellen grundsätzlich auf OTA-Tests angewiesen.

Solche OTA-Tests bringen verschiedene Herausforderungen mit sich – etwa höhere Pfadverluste, eine hohe Empfindlichkeit für die Ausrichtung des Prüflings und die Notwendigkeit einer strengen Systemkalibrierung, um genaue und wiederholbare Ergebnisse sicherzustellen. Im Zuge der Weiterentwicklung der Kleinzellen-Technik zur Unterstützung höherer Frequenzbereiche und fortgeschrittener Architekturen stellen neue Mittelband-Erweiterungen (FR3) zusätzliche Anforderungen an HF-Genauigkeit, Kalibrierstabilität und Testwiederholbarkeit.

Weitere Herausforderungen entstehen, wenn FR1-Kleinzellen im gleichen oder angrenzenden Frequenzspektrum mit anderen Funktechnologien wie Wi-Fi betrieben werden. Solche dichten Netzinfrastrukturen können selbst bei ausgereiften Koexistenzmechanismen zu Störungen und schwankender Performance führen.

Diese Faktoren erhöhen insgesamt die Testkomplexität und machen flexible Testlösungen notwendig, die für verschiedene Frequenzbereiche einsetzbar sind. Rohde & Schwarz bietet Lösungen für FR1 und FR2, die aktuelle Kleinzellen-Implementierungen unterstützen. Unsere Lösungen sind außerdem zukunftssicher und für FR3-Implementierungen vorbereitet.

Finden Sie die optimale Small-Cell-Testlösung für Ihre Anwendung

Leistungsstarke Lösungen für den gesamten Test- und Betriebszyklus von Kleinzellen

Umfassende E2E-Tests sind unerlässlich, um sicherzustellen, dass Kleinfunkzellen zuverlässig arbeiten und die relevanten Normen erfüllen.

Entdecken Sie unsere Testlösungen für die Entwicklung und Komponentenvalidierung von Kleinzellen und erfahren Sie mehr über:

  • Kombination aus Signalgenerator und Signal- und Spektrumanalysator zur Verifizierung der ordnungsgemäßen Implementierung von digitaler Vorverzerrung (DPD) und Verbesserung der Linearität der in einer Kleinzelle eingesetzten Leistungsverstärker
  • Vektornetzwerkanalysatoren (VNA) zur Charakterisierung der Gruppenantennen einer Kleinzelle
  • Hochleistungs- Oszilloskope mit mehreren Kanälen, die die phasenkohärente Erfassung der Ausgangsstreams einer Kleinzelle zur genauen Demodulation und MIMO-Signal-Analyse ermöglichen
  • Eine breite Palette von Tastköpfen als Zubehör für die Oszilloskope zum Testen der Signal- und Leistungsintegrität einer Kleinzelle in der frühen Digitaldesign-Phase
  • Mehrkanal- Netzgeräte mit integrierten Messungen zur Messung des Stromverbrauchs der Module (Unit-Tests) sowie der Kleinzelle als System
  • OTA-Testkammern , die thermische Messungen unterstützen, um beispielsweise die Antenna-in-Package-(AiP)-Module, die in Kleinzellen verwendet werden, in einem breiten Temperaturbereich zu testen – von -40°C bis +85°C

Lösungen für FR1-Kleinzellen-Tests

Der R&S®PVT360A eignet sich ideal für FR1-Kleinzellen-Tests. Der One-Box-Tester verfügt über zwei unabhängige Vektorsignalgeneratoren und -analysatoren. Er unterstützt die standardkonforme 5G NR-Signalerzeugung und -analyse in allen FR1-Bändern und stellt vorkonfigurierte Testroutinen bereit, die auf die 3GPP-Anforderungen abgestimmt sind. Der R&S®PVT360A kann sowohl für FR1-Produktionstests als auch für optimierte F&E-Tests herkömmlicher Small-Cell-Basisstationen verwendet werden.

Für Kleinzellen, die auf einer O-RAN Radio Unit (O-RU) basieren, bieten Rohde & Schwarz und VIAVI Solutions gemeinsam eine vollintegrierte und automatisierte Testlösung für O-RAN WG4-Konformitätstests sowie die 3GPP-konforme HF- und Fronthaul-Schnittstellen-Validierung an. Diese Lösung kann mit dem R&S®PVT360A als kompaktem Single-Box-Tester für die O-RU-Produktion und Forschung & Entwicklung konfiguriert werden.

Lösungen für FR2-Kleinzellen-Tests

Die R&S®CMPQ Kompaktlösung ist unsere Antwort auf die Herausforderungen bei FR2-Kleinzellen-Tests. Der platzsparende und skalierbare OTA-Messaufbau besteht aus:

Die Konfiguration ermöglicht genaue und wiederholbare HF-Messungen für FR2-Kleinzellen sowohl im Labor als auch in Produktionsumgebungen.

Lösungen zur Validierung von Network Energy Saving (NES)

Mit der zunehmenden Verdichtung von Kleinzellen- und O-RU-Installationen gewinnt Network Energy Saving (NES) zunehmend an Bedeutung. Rohde & Schwarz Testlösungen ermöglichen die Validierung eines energieeffizienten Funkbetriebs durch die Messung der HF-Performance und des Leistungsverhaltens in verschiedenen Betriebszuständen. Wir unterstützen Hersteller bei der Verifizierung von Energiesparfunktionen, um die korrekte Funktionalität sicherzustellen, ohne die HF-Performance oder Normenkonformität zu beeinträchtigen.

Vorteile unserer Small-Cell-Testlösungen

Die flexible und skalierbare Architektur des Kleinzellen-Testportfolios von Rohde & Schwarz unterstützt die langfristige Weiterentwicklung von Mobilfunknetzimplementierungen. Unsere Lösungen sind 3GPP-konform und eignen sich für O-RU-Entwicklung, -Integration und -Produktion. Wir unterstützen unsere Kunden dabei, sich an neue Standards und Betriebsmodelle anzupassen.

Entscheiden Sie sich für Rohde & Schwarz und profitieren Sie von:

  • E2E-Abdeckung des gesamten Kleinzellen-Testlebenszyklus, von der Forschung und Entwicklung bis zur Massenproduktion
  • Leistungsstarke Testgeräte, die die 5G NR-Anforderungen erfüllen und aktuelle 3GPP-Spezifikationen unterstützen
  • Flexible, skalierbare Testlösungen, die sich mit den Industriestandards und -erwartungen weiterentwickeln
  • Umfassende Testmöglichkeiten zur Prüfung von 3GPP-Konformität, Interoperabilität und Einsatzbereitschaft
  • Planbare Kostenkontrolle und langfristige Zuverlässigkeit durch professionelle Reparatur-, Kalibrierungs- und Lebenszyklus-Services

Bei weiteren Fragen wenden Sie sich bitte an uns.

Produkte für Small-Cell-Tests

R&S®PVT360A Performance Vector Tester

Umfassendste One-Box-Testlösung für Non-Signaling-5G NR-FR1- und LTE-Small-Cell-Tests in der DVT-Phase (Designverifizierungstest) oder in der Fertigung.

Produktinformationen

R&S®CMP200 Radio Communication Tester

Ideale Lösung für die DVT-Phase (Designverifizierungstest) und die Produktion von Kleinzellen, die den 5G NR-FR2-Frequenzbereich unterstützen.

Produktinformationen

R&S®SMW200A Vektorsignalgenerator

Deckt alle Anforderungen bei Design und Entwicklung von Mobilfunkinfrastrukturen ab, von der Komponentencharakterisierung und Modulprüfung bis hin zur Konformitätsprüfung des fertigen Produkts.

Produktinformationen

R&S®FSW Signal- und Spektrumanalysator

Das Gerät ist skalierbar bis in den Millimeterwellen-Frequenzbereich, bietet eine große interne Analysebandbreite von bis zu 8,3 GHz und ermöglicht so die Erfassung des vollständigen Downlink-Signals sowie die Evaluierung des Gesamtsystems.

Produktinformationen

R&S®FSV3000 Signal- und Spektrumanalysator

Universalanalysator für schnelle Konfiguration und schnelle Messungen mit 200 MHz Analysebandbreite.

Produktinformationen

R&S®NGP800 Netzgeräteserie

Stabile Ausgangsspannung zur Stromversorgung von (O-)RU für hohe Spannung/Stromstärke und mit integrierten Messungen.

Produktinformationen

R&S®ATS1800C 5G NR-Millimeterwellen-Messkammer auf CATR-Basis

Kompakte und flexible CATR-OTA-Messkammer mit bester Schirmwirkung, ideal für die Verifizierung von Millimeterwellen-FR2-Netzwerktechnik wie Kleinzellen und Repeatern.

Produktinformationen

R&S®CMQ200 Schirmkammer

Vollintegrierte Lösung in Kombination mit dem R&S CMP200, die sich durch geringen Platzbedarf auszeichnet; ideal für die Produktion von Infrastrukturtechnik wie RFICs, Kleinzellen und Repeatern.

Produktinformationen

FAQs zu Kleinzellen-Tests

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