​Cómo funciona la prueba 5G: Construir dispositivos rápidos y confiables

Información general

​​​La nota técnica proporciona una descripción detallada del proceso y la importancia de las pruebas de dispositivos 5G para garantizar el rendimiento, la fiabilidad, la seguridad y el cumplimiento de los dispositivos habilitados por 5G. Cubre el alcance de la prueba de tecnología 5G, incluyendo la validación de RF, la validación por aire de onda milimétrica (OTA) y la importancia de cumplir con las expectativas del consumidor y los estándares regulatorios. Compartimos información sobre diferentes tecnologías 5G (5G LTE, 5G TF y 5G NR) y sus roles en el ecosistema de las telecomunicaciones. Además, describe los tipos específicos de pruebas de dispositivos y el equipo y el software especializados que se utilizan en las pruebas, como emuladores de red y canales. Conozca el papel de NI en la simplificación del proceso de pruebas y validación. ​

Contenido

NI pone la tecnología inalámbrica bajo el microscopio

La prueba de dispositivos 5G es un proceso para verificar el rendimiento, la funcionalidad y la seguridad de los dispositivos habilitados por 5G, como teléfonos inteligentes, tabletas y dispositivos del IoT. Implica probar los dispositivos en diferentes condiciones de red para garantizar que cumplan con los estándares y especificaciones requeridos. La tecnología 5G impacta significativamente en varias industrias, incluyendo la administración de redes en telecomunicaciones, transmisión de datos en tiempo real para conducción autónoma en automotriz, mayor automatización y eficiencia en la fabricación, y muchas otras. Por lo tanto, la prueba es fundamental al desarrollar nuevos productos conectados porque garantiza que los productos sean seguros, confiables y cumplan con las reglas y regulaciones.

​La prueba proporciona una verificación meticulosa de la funcionalidad, el rendimiento y la fiabilidad de los dispositivos y redes 5G. La prueba 5G abarca una variedad de pruebas que incluyen activación de características, pruebas funcionales, pruebas negativas, pruebas de regresión, pruebas de KPI, prueba de rendimiento de datos y evaluación general del rendimiento del dispositivo.

​Las pruebas de dispositivos 5G dependen de varios factores clave:

  1. ​Rendimiento—La promesa de la tecnología 5G radica en su capacidad para ofrecer velocidades de transferencia de datos más rápidas, latencia reducida y mayor capacidad de red. Para aprovechar este potencial, los dispositivos se someten a pruebas rigurosas.
  2. ​Fiabilidad—Es fundamental que los dispositivos 5G se conecten constantemente a la red y brinden un rendimiento óptimo. Las pruebas exhaustivas garantizan esta fiabilidad.
  3. ​Seguridad y cumplimiento—Garantizar que los dispositivos 5G cumplan con los estándares de seguridad y los requisitos reglamentarios son otro aspecto crítico de las pruebas.
  4. ​Expectativas del consumidor—Los consumidores de hoy en día exigen dispositivos 5G que no solo sean más rápidos sino también sean más confiables. Las pruebas juegan un papel vital para cumplir con estas expectativas al detectar y resolver problemas antes de que los dispositivos estén disponibles para el público.

​NI ofrece soluciones integrales para pruebas de dispositivos 5G, que se enfocan en varios aspectos como validación y caracterización de RF, validación del diseño de RF de banda ancha y validación de onda milimétrica por aire (OTA). Nuestro software orientado en medidas es experto en controlar instrumentos de prueba de RF de banda ancha, digitales, analógicos y DC multicanal, lo que simplifica las secuencias de validación de diseño interactivas y automatizadas para dispositivos 5G. Las soluciones están especialmente diseñadas para ingenieros que trabajan en diseños de dispositivos 5G de banda ancha, lo que les permite validar el rendimiento en un amplio espectro de bandas de frecuencia. Esto incluye rangos de frecuencia celular tradicionales por debajo de 6 GHz (rango de frecuencia 1, FR1) y las condiciones de onda milimétrica más desafiantes por encima de 24 GHz (rango de frecuencia 2, FR2).  

​Comprender los estándares de frecuencia 5G

​5G LTE, 5G TF y 5G NR son diferentes tecnologías que componen el ecosistema 5G.

  • 5G LTE es una evolución de la tecnología 4G LTE existente. Utiliza la misma infraestructura que 4G LTE y proporciona velocidades de transferencia de datos más rápidas, menor latencia y mayor fiabilidad. 5G LTE utiliza los estándares 3GPP Versión 15, está actualmente en uso y es compatible con pruebas
  • 5G TF, el Foro Técnico 5G de Verizon, es una versión pre-estándar de 5G desarrollada por Verizon. Utiliza frecuencias de onda milimétrica para proporcionar velocidades de transferencia de datos más rápidas y menor latencia. 5G TF es una versión pre-estándar de 5G desarrollada por Verizon, no está en uso y no es compatible con la prueba.
  • 5G NR, 5G New Radio, es el estándar 5G oficial desarrollado por 3GPP (proyecto de asociación de tercera generación). Utiliza frecuencias de onda sub-6 GHz y milimétricas para proporcionar velocidades de transferencia de datos más rápidas, menor latencia y mayor fiabilidad. 5G NR está actualmente en uso y es compatible con pruebas. 5G NR utiliza los estándares 3GPP Versión 15, actualmente está en uso y es compatible con las pruebas.

11 tipos de pruebas de dispositivos 5G

​La prueba es clave en el ciclo de vida del desarrollo del dispositivo, desde el desarrollo inicial del chipset, la integración del dispositivo y la optimización hasta las pruebas de conformidad, regulatorias y de aceptación del dispositivo. Las diferentes pruebas a continuación ayudan a identificar y rectificar cualquier problema potencial para garantizar que los dispositivos 5G cumplan con los estándares necesarios y funcionen de manera óptima en diversas condiciones.  

  1. ​5G UE—Esencial para garantizar que los dispositivos 5G puedan comunicarse de manera efectiva con la red, implica emular un equipo de usuario (UE) 5G. Esto proporciona información de rendimiento en tiempo real cuando se conecta a un gNodeB. La prueba es totalmente compatible con 3GPP Versión 15 y puede probar componentes, subsistemas y/o equipos completos de estaciones base en cada banda 5G. Esto ayuda a los fabricantes a garantizar que sus dispositivos sean compatibles con las redes 5G y puedan ofrecer el rendimiento esperado.
  2. ​Pérdida de trayectoria—La pérdida de trayectoria se refiere a la reducción en la densidad de potencia (atenuación) de una onda electromagnética a medida que se propaga a través del espacio desde el transmisor hasta el receptor. Probar la pérdida de trayectoria implica medir esta reducción en la intensidad de la señal durante la transmisión. Es importante para comprender qué tan bien un dispositivo puede mantener una conexión fuerte y confiable en varios entornos.
  3. ​Antena—Las antenas son un componente crítico de cualquier dispositivo inalámbrico. Probarlos mide varios atributos, como patrones de radiación, eficiencia de la antena y ganancia de la antena. Estas pruebas garantizan que las antenas proporcionen una recepción y transmisión de señal óptimas.
  4. ​Por aire (OTA)—OTA se utiliza para medir el rendimiento inalámbrico y la fiabilidad de los dispositivos inalámbricos que incluyen antenas embebidas. Simula casos de uso en condiciones de la vida real, lo que garantiza mejores conexiones inalámbricas para dispositivos inalámbricos.
  5. ​Validación de potencia—La validación de potencia implica verificar si la potencia entregada al dispositivo está dentro del rango especificado. Esto ayuda a identificar y rectificar cualquier problema relacionado con la alimentación en el dispositivo, lo que garantiza que el dispositivo funcione de manera eficiente y segura.
  6. ​Validación de estándares inalámbricos—Esta prueba garantiza que el dispositivo cumpla con los estándares inalámbricos apropiados, verificando si el dispositivo puede funcionar de manera efectiva bajo ellos. Esto garantiza la interoperabilidad con otros dispositivos y redes.
  7. ​Protocolo—Las pruebas de protocolo verifican la estructura de los paquetes enviados a través de una red. Garantiza que el dispositivo pueda comunicarse de manera efectiva utilizando los protocolos especificados. Esto crea una transmisión de datos confiable y eficiente.
  8. ​Análisis de espectro en tiempo real—Esto implica usar FFTs superpuestas en un flujo continuo de datos de entrada para producir una representación en tiempo real de un espectro de frecuencia activo. Esto permite la detección y el procesamiento efectivos de las técnicas de comunicación modernas más complicadas, lo que ayuda a optimizar el rendimiento y la fiabilidad de la red.
  9. ​Acceso inalámbrico fijo (FWA)—FWA es una tecnología de rápido crecimiento que proporciona conexiones de datos rápidas a áreas que anteriormente no tenían servicio de banda ancha. Muchos dispositivos de ubicación fija utilizan 5G y WLAN para conectividad.
  10. ​Capacidades de 5G New Radio (NR)—Agregar capacidades de 5G NR a los sistemas de pruebas existentes para LTE y estándares heredados proporciona una evolución perfecta hacia la nueva tecnología. Esto ayuda a los fabricantes a garantizar que sus dispositivos estén listos para las últimas tecnologías 5G.
  11. ​Conformidad con el protocolo—Esta prueba requiere acceso a los últimos casos de prueba de 5G definidos por 3GPP, evolución a largo plazo (LTE) y vehículo celular para todo (C-V2X). También necesita soporte para el rango de frecuencia 1 (FR1, sub-6 GHz) y el rango de frecuencia 2 (FR2, onda milimétrica) para los modos 5G no autónomo (NSA) y autónomo (SA). La prueba de conformidad del protocolo facilita que los dispositivos se ajusten a los últimos protocolos de comunicación y puedan operar de manera efectiva en varias configuraciones de la red.

Equipo de pruebas y software

​Las herramientas especializadas de hardware y software permiten a los ingenieros verificar el cumplimiento de los estándares y optimizar el rendimiento. Estas herramientas evalúan funciones críticas como administración de potencia, eficiencia de la antena, adherencia al protocolo y análisis de espectro. Utilizando estos recursos, los ingenieros pueden detectar y resolver problemas potenciales.

​Emuladores de red

​Los emuladores de red simulan las condiciones de la red del mundo real dentro de un entorno controlado. Son fundamentales para la validación, el rendimiento y las pruebas de interoperabilidad de los dispositivos 5G. Este hardware permite realizar pruebas exhaustivas al ofrecer una configuración de perfil robusta para la captura de paquetes de velocidad de línea y la reproducción precisa de los problemas que pueden surgir en campo. Los emuladores de red replican con precisión las condiciones de la red que se encuentran en las redes LAN/WAN en vivo, lo que facilita un conjunto completo de pruebas, que incluyen pruebas funcionales, negativas y de regresión, así como KPI, rendimiento de datos y evaluaciones generales de rendimiento del dispositivo, en un entorno de laboratorio. Esto garantiza que los nuevos dispositivos, protocolos y aplicaciones se evalúen rigurosamente antes de la implementación.

Emulador de canal

​Un emulador de canal es una herramienta indispensable para simular condiciones de radiofrecuencia (RF) del mundo real. Evalúan el rendimiento de los dispositivos inalámbricos en un entorno de laboratorio. Esta herramienta prueba una amplia variedad de dispositivos, desde equipos de infraestructura de red hasta puntos de acceso WLAN. Sus capacidades incluyen pruebas de rendimiento avanzadas, emulación de numerosas deformaciones como retraso, efectos Doppler, atenuación y desvanecimiento de múltiples trayectorias, así como escenarios de propagación dinámica y bloqueo.

​El emulador de canal destaca en la industria con su amplio ancho de banda de señal y un número sustancial de canales de desvanecimiento. Es compatible con varias tecnologías, incluyendo 5G NR, LTE Advanced y los últimos estándares WLAN. En la esfera de las pruebas de dispositivos 5G, el emulador de canal es fundamental, ya que permite secuencias de pruebas, como activación de características y pruebas funcionales, negativas, de regresión, KPI, rendimiento de datos y rendimiento general del dispositivo. Desempeña un papel clave en imitar con precisión las condiciones de la red que se encuentran en las redes en vivo, lo que permite la validación y las pruebas exhaustivas del nuevo hardware, protocolos y aplicaciones 5G antes de que ingresen al mercado.

​Escáner de red

​Un escáner de red agiliza el proceso de escaneo en las redes al automatizar la detección de dispositivos, mejorando así la transparencia de la red. Es excelente para descubrir servicios UDP y TCP en dispositivos en red. Los escáneres de red identifican los sistemas operativos que ejecutan, reconocen cualquier sistema de filtrado y realizan inventarios detallados de la red. Además, pueden identificar vulnerabilidades y configuraciones erróneas necesarias para mantener la integridad de la red.

​Con características como notificaciones y reportes, un escáner de red mejora significativamente los procesos de monitoreo. Su papel se vuelve cada vez más importante en las pruebas de dispositivos 5G, donde es esencial para validar y probar el rendimiento de nuevos hardware y aplicaciones. Al identificar los dispositivos que llevan los últimos chipsets 5G, un escáner de red facilita una variedad de pruebas necesarias para la preparación del dispositivo 5G, incluyendo activación de características, pruebas funcionales, negativas, de regresión, KPI y de rendimiento de datos, garantizando que el rendimiento de los dispositivos es óptimo antes del lanzamiento al mercado.

​Entornos de pruebas basados en navegador

​Un entorno de pruebas basado en navegador es una plataforma que utiliza tecnologías web para agilizar el proceso de pruebas. Ofrece un enfoque intuitivo e interactivo, particularmente beneficioso para las pruebas de dispositivos 5G, ya que proporciona un modo interactivo para pruebas manuales y prácticas que permite a los ingenieros realizar ajustes sobre la marcha. También facilita las pruebas automatizadas con escenarios controlados por secuenciador, optimizando la eficiencia del tiempo y la consistencia de las pruebas. La interfaz está diseñada para soportar una variedad de pruebas, como medidas de parámetros de RF, pruebas de protocolo, análisis de rendimiento y validación extensa. 

Simplificar la prueba y validación de dispositivos con NI

​NI ofrece una variedad de soluciones para pruebas y validación de dispositivos 5G. Para el diseño de dispositivos 5G de banda ancha, NI permite a los ingenieros validar el rendimiento del dispositivo en un amplio espectro, incluyendo el rango de frecuencia sub-6 GHz (FR1) y el espectro de onda milimétrica por encima de 24 GHz (FR2). Dichos dispositivos están diseñados para manejar requisitos complejos como agregar dispositivos, modulación densa, configuraciones dúplex de división de tiempo y beamforming de alta precisión.

​Para mantener el ritmo con el alcance y la complejidad de los casos de prueba 5G, NI crea sistemas de pruebas conectados por software que permiten una mayor eficiencia de ingeniería. Este método integra software de medidas rápido, preciso y flexible con un conjunto de instrumentos sincronizados capaces de cubrir desde DC de precisión hasta RF de banda ancha. Además, NI ha lanzado una versión autónoma de su equipo de usuario de pruebas (UE) 5G New Radio (NR) para ayudar a los proveedores y operadores de infraestructura a probar y evaluar el rendimiento en condiciones del mundo real. Además, el transductor vectorial de señales (VST) PXI de onda milimétrica de NI es el núcleo de la validación por aire (OTA), esencial para evaluar los patrones de radiación y las características del haz de los dispositivos.

​Las contribuciones de NI en las pruebas de dispositivos 5G ayudan a acelerar el progreso y la implementación de las tecnologías 5G para permitir redes más rápidas y dispositivos mejor conectados.