6G-FR3-Tests

Status von 5G und 5G-Advanced

Während 5G bedeutende Fortschritte wie Network Slicing und die Integration von KI/ML zur Optimierung der Datenverarbeitung eingeführt hat, haben die meisten Netzbetreiber bislang noch nicht auf den Standalone-(SA)-Modus umgestellt – eine wesentliche Voraussetzung für die direkte Anbindung von Endgeräten an das 5G-Kernnetz. Infolgedessen ähneln die angebotenen 5G-Dienste weiterhin denen von 4G. Zudem hat sich bislang keine eindeutige „Killeranwendung“ für 5G herausgebildet, wenngleich Smart Factories und autonome Fahrzeuge vielversprechende Einsatzfelder darstellen.

Fixed Wireless Access (FWA) entwickelt sich zu einem zentralen Anwendungsfall, getragen von Investitionen in das FR2-Spektrum. Herausforderungen bei FWA sind (1) die Koexistenz im Spektrum sowie (2) hohe Ausbreitungsverluste und große Distanzen zwischen Endgerät und Basisstation. FR2 ermöglicht Beamforming durch Antennenarchitekturen mit starker Richtwirkung und hohem Gewinn.

Darüber hinaus bietet 5G derzeit keine vollständige Unterstützung immersiver Anwendungen, die extrem hohe Datenraten, niedrige Latenzen und eine robuste Echtzeit-Synchronisation erfordern. Netze der nächsten Generation (NG) sind erforderlich, um adaptive Scheduling-Verfahren, prädiktive Datenpufferung und prioritätsbasierte Paketverarbeitung zu realisieren, die die Wahrnehmungsschwellen des Menschen in räumlichen Computing-Szenarien berücksichtigen.

Die Branche begegnet diesen Herausforderungen mit einem dreistufigen, von 3GPP definierten Ansatz:

• Beschreibung des Gesamtdiensts aus Endbenutzersicht
• Strukturierung der Netzfunktionen zur Abbildung der Dienstanforderungen auf die Netzfähigkeiten
• Definition von Signalisierungsfunktionen zur Unterstützung der in Stufe 1 identifizierten Dienste auf Basis der in Stufe 2 definierten Architektur

Mit der Umsetzung der Releases 18 und 19 wird 5G immersive Anwendungen unterstützen. Eine umfassende Unterstützung sowie die dafür erforderlichen Netzfähigkeiten werden jedoch voraussichtlich erst mit der Einführung von 6G und der Integration von FR3 vollständig realisiert.

FR3-Testherausforderungen

Ende-zu-Ende-Tests in FR3 sind anspruchsvoll, aber unerlässlich für die Bewertung neuer 6G-Technologien.

Zu den zentralen Herausforderungen zählen:

• Die Phasen- und Zeitkohärenz über mehrere Kanäle erfordert hochentwickelte Messtechnik und eine präzise Kalibrierung.
• Die realitätsnahe Simulation von Hardwareimperfektionen wie Phasenrauschen und Interferenzen ohne Einführung unrealistischer Artefakte macht hochpräzise und flexible Emulationslösungen notwendig.
• Die gleichzeitige Verarbeitung großer Bandbreiten und mehrerer Kanäle erhöht die Komplexität und stellt hohe Anforderungen an Rechenleistung und Testsysteme.
• Skalierbare Testumgebungen zur Bewältigung steigender Komplexität und höherer Performance-Anforderungen im Zuge der 6G-Weiterentwicklung stellen eine Herausforderung dar, die durch fortschrittliche KI-gestützte Lösungen adressiert werden kann.
• Die Unterstützung von NTN erfordert erweiterte Testfunktionen, die die speziellen Ausbreitungsbedingungen unterschiedlicher Satellitenkonstellationen berücksichtigen. Im Gegensatz zu terrestrischen Netzen arbeiten NTN im FDD-Gegenbetrieb.
• GigaMIMO integriert eine deutlich höhere Anzahl von Antennenelementen in Antennenarrays und ermöglicht damit wesentlich mehr gleichzeitige Strahlen mit geringerer Strahlbreite. Dies stellt neue Anforderungen an Over-the-Air-(OTA)-Tests und erfordert neue Testmethoden.
• Multi-Radio Spectrum Sharing (MRSS) wird voraussichtlich die gleichzeitige Nutzung derselben Frequenzbänder durch 5G und 6G ermöglichen. Es müssen daher neue Mechanismen für eine faire Spektrumkoexistenz definiert werden.
• Die Abbildung einer Vielzahl von Ausbreitungsumgebungen in einer kontrollierten Laborumgebung stellt aufgrund der speziellen Eigenschaften und unterschiedlichen Bedingungen der einzelnen Szenarien eine weitere Herausforderung dar.

Unsere Lösungen für 6G-FR3-Tests

Für FR3-Tests müssen Ingenieure Parameter anpassen und testen, die über die derzeit im 5G-Standard zulässigen Einstellungen hinausgehen. Mit unseren „Beyond 5G“-Lösungen zur Signalerzeugung und -analyse ermöglichen wir die Erstellung maßgeschneiderter Signale für FR3-Tests. Dadurch können Parameter wie Bandbreite und Modulationsformat gezielt variiert werden, um neue Aspekte der Bitübertragungsschicht für Anwendungen in der 6G-Forschung und -Entwicklung zu untersuchen. Unsere Lösungen unterstützen zudem Fading-Emulation zur Abdeckung von NTN-Szenarien.

Der CMX500 Radio Communication Tester ist bereits FR3-fähig und bietet Netzemulation für FR1, FR2 und FR3 in einem einzigen Gerät. Diese One-Box-Lösung erzeugt eine vollständige Signalisierungsumgebung durch die Aussendung eines FR3-Zellensignals, ohne dass zusätzliche Hardware erforderlich ist. Gleichzeitig werden reale Einsatzbedingungen simuliert und umfassende Analysen durchgeführt, um die Eignung eines Geräts für maximale Datenraten zu verifizieren – damit ist der CMX500 die ideale Wahl für die FR3-Forschung und -Entwicklung.

Darüber hinaus bietet der CMX500 zahlreiche Funktionen für NTN-Tests. Er emuliert den Funkkanal sowohl auf Netzwerk- als auch auf Geräteebene, integriert Erweiterungen des NTN-Protokollstapels, bietet umfassende Mobilitäts- und Handover-Testoptionen und unterstützt Interoperabilitätstests.