Il 5G dallo spazio: implicazioni per misure e collaudi NTN
Autore: Reiner Stuhlfauth, Technology Manager
Autore: Reiner Stuhlfauth, Technology Manager
Stiamo vivendo un cambiamento paradigmatico: il termine "stazione base" non si addice alle reti non terrestri (NTN). I nodi della rete, invece, sono integrati nei satellitie si muovono rispetto alla superficie terrestre. Nel lungo termine - cioè per il 6G - le reti multi-orbitalisaranno una realtà, con nodi di rete tridimensionalia tutte le altitudini LEO, MEO e GEO.
Esistono diversi approcci architettonici attualmente in fase di standardizzazione:
Attualmente esistono due documenti che suggeriscono requisiti di standardizzazione che saranno importanti per i futuri test SAN:
La Figura 1 mostra un breve schema degli scenari di test e una configurazione simbolica per una SAN che opera in modalità NTN transparent payload. Il dispositivo in esame (DUT) è costituito da tre blocchi funzionali: il satellite (descritto come payload RF NTN), il gateway e le funzioni di rete non NTN (gNB).
Figura 1: Scenari di test per la modalità trasparente NTN
I test di interfaccia RF possono essere suddivisi grossomodo in:
I test sul trasmettitore hanno un approccio analogo a quello del caso terrestre, con metriche quali la potenza di trasmissione (potenza TX, controllo della potenza TX), la qualità della modulazione (EVM) e le caratteristiche spettrali di trasmissione (ACLR, emissioni spurie, SEM). Un analizzatore di segnaleè lo strumento di test ideale. A seconda della categoria del nodo satellitare, la connessione allo strumento di test può avvenire tramite una connessione via cavo o via etere (OTA). I test OTA consentono di verificare le antenne direzionali, che vengono utilizzate per il beamforming. Questo tipo di test richiede camere anecoiche (FAC) e sistemi di posizionamento.
Esistono due approcci diversi ai test sui ricevitori:
In linea di principio, le apparecchiature terminali per le comunicazioni satellitari 5G hanno gli stessi requisiti di trasmettitori e ricevitori delle reti terrestri. Tuttavia, il diavolo si nasconde nei dettagli: ci saranno diverse configurazioni e metodologie di test a seconda della capacità NTN dell'apparecchiatura utente (UE) e del caso d'uso. A titolo di esempio, la categoria di dispositivi NTN-IoT utilizzerà un'architettura a bassa complessità.
Inoltre, i casi d'uso come la messaggistica o le piccole serie di dati in genere non richiedono particolari profili QoS e sono molto tolleranti ai ritardi. Apparecchiature utenti NTN future, come le tipologie di terminali ad apertura molto piccola (VSAT), incorporeranno metodi più sofisticati come il beamforming, frequenze più elevate e una maggiore larghezza di banda. Ciò richiederà test approfonditi. Lo spettro di frequenzaè fondamentale per le NTN, poiché esistono numerose possibilità di disposizione: le bande NTN possono sovrapporsi a quelle terrestri, essere adiacenti o avere un margine di sicurezza sufficiente. Per questo motivo, la campagna di test dovrebbe prendere in considerazione anche alcuni scenari di coesistenza.
Il progetto 3GPP sta lavorando all'estensione dei requisiti UE nelle comunicazioni satellitari con la specifica TS 38.101-5. Questo documento estende la serie di specifiche dei requisiti UE TS 38.101-x per includervi gli aspetti NTN e copre le metriche pertinenti:
Un test UE adeguato richiede un simulatore di sistema in grado di gestire una connessione che includa lostack intero di protocolli e consenta metodi di test RFnonché test di protocollo. La Figura 2 in basso fornisce una panoramica di questo tipo di configurazione. L'apparecchiatura utente è il DUT collegato al simulatore di sistema via cavo o in una camera OTA. Questo simulatore di sistema esegue sia test RF che test di protocollo, dove i test di protocollo sono particolarmente importanti per verificare gli scenari di connessione e mobilità.
Figura 2: Simulatore di sistema che supporta i test di protocollo
Un requisito dei terminali NTN è la definizione della posizione terrestre. Pertanto, il posizionamento basato su segnali GNSSè una funzionalità obbligatoria dell'apparecchiatura utente NTN. La stazione satellitare trasmette i propri dati orbitali tramite le informazioni di sistema e supporta l'UE nella correzione dell'offset temporale e dello spostamento Doppler.
In un sistema di test NTN per la verifica della conformità, un generatore di segnale può simulare il segnale GNSS per consentire la definizione della posizione dell'UE. Inoltre, l'omologazione e i test normativi richiedono misure spettrali approfondite, come i test sulle emissioni spurie e sulle prestazioni RX. Il simulatore di sistema 5Gpuò comprendere strumenti di misura aggiuntivi, come generatori e analizzatori di segnale, per supportare queste esigenze di scenari di interferenza addizionalioppure analisi approfondite dello spettro.
Il tester radio mobile R&S®CMX500supporta le opzioni di misura e segnalazione RF LTE/FR1 e FR2 completamente indipendenti,nonché tutte le combinazioni di bande 3GPP attuali e future, con un throughput di dati fino a 20 Gbps a livello IP. Segue la strategia monopiattaformadi Rohde & Schwarz, che offre larghezze di banda totali fino a 10 GHz e prepara gli utenti ad affrontare le sfide di test attuali e future. Con la sua intuitiva interfaccia grafica R&S®CMsquares basata sul Web, questo tester one-box definisce il nuovo standard per testare il 5G dallo spazio.
Caratteristiche principali:
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Riassunto
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