​Navegar por las complejidades de la prueba de unidad de radio (RU) en redes inalámbricas RAN

​La red de acceso por radio (RAN) describe la infraestructura de comunicaciones para conectar teléfonos móviles a la red principal. Coordina los recursos y los datos de la red, permitiendo conexiones a otros teléfonos celulares, dispositivos y conectividad de datos y es la columna vertebral de la forma en que nos comunicamos globalmente hoy en día.

​Existen muchas variaciones en la RAN y, dependiendo de la generación celular (3G, 4G, 4G LTE, 5G NR), la región, la frecuencia de operación y muchos otros factores; la composición exacta y los componentes de la RAN pueden variar mucho.

​Uno de estos componentes de RAN, la unidad de radio (RU), es un componente crucial para la comunicación inalámbrica a través de RAN, ya que es responsable de transmitir y recibir señales de RF desde el equipo de usuario (UE) y transmitirlas a otros componentes de la estación base. Al igual que la propia RAN, varía de manera similar según el contexto de la aplicación. En esta nota técnica, cubriremos algunas permutaciones diferentes de la RAN, cómo esto afecta la operación y la composición de la RU, y cómo se ve afectada la prueba de la RU como resultado.

​La RAN y la infraestructura de red inalámbrica han evolucionado mucho a lo largo de las décadas desde su creación. Comenzando con las primeras etapas de 5G, la infraestructura celular ha pasado de una sola estación base (a menudo llamada monolítica) a varios componentes de estación base con funciones divididas.  

​El papel de la O-RAN en las redes celulares modernas

​Una de esas permutaciones de la estación base dividida es la arquitectura O-RAN. La división de fronthaul O-RAN (7.2x), como se define en 3GPP Rel-15, separa la RAN en tres componentes principales, la unidad de radio (RU), la unidad centralizada (CU) y la unidad distribuida (DU). Este diseño permite flexibilidad en la implementación, administración de carga, mejoras de rendimiento y la capacidad de utilizar componentes de varios proveedores, ya que las interfaces son más abiertas y accesibles. En la Figura 1 se puede ver un diagrama de la arquitectura O-RAN.

^{​Figura 1: Arquitectura de referencia de O-RAN Alliance (Fuente: nota técnica de O-RAN)}

​Aprenda más sobre la arquitectura O-RAN

​Si bien la O-RAN es nueva y está ganando terreno a nivel regional con muchos beneficios de las RAN tradicionales, no será el único tipo de implementación de infraestructura celular en las próximas décadas. Al considerar la infraestructura existente, la demanda de conectividad celular, el costo de implementación y las restricciones regulatorias, entre otras cosas, la infraestructura celular implementada dependerá de la región específica y el caso de uso.

​Como resultado, se requerirán diferentes RU dependiendo de la variación exacta de la estación base de un escenario en particular. Esta variabilidad significa que las RU con diferentes arquitecturas, divisiones funcionales e IP patentada o abierta seguirán teniendo que fabricarse y probarse.

​*La división funcional 7-2x puede variar

^{​Tabla 1: Seleccionar divisiones funcionales RAN RU}

​Cómo las divisiones funcionales influyen en las pruebas de RU

​Si bien la división RAN exacta puede variar, hay ocho formas principales en que la RU se conecta a componentes de nivel superior en la estación base. El tipo de división funcional implementada dicta qué funciones están contenidas en la RU. Esta decisión, a su vez, determina qué debe probarse durante el proceso de desarrollo.

^{​Figura 2: Divisiones funcionales de RAN}

​La RU es un componente crucial en cualquier estación base de red celular. Responsable de recibir señales moduladas de los UEs, la RU conecta el resto de la estación base y la red principal a los usuarios finales. También conecta muchos UEs simultáneamente a una sola estación base. Esta función significa que tiene la mayoría de los componentes junto con un número considerable de puntos de prueba, ya que muchas RU tienen múltiples antenas.

^{​Figura 3: Diagrama de RU con múltiples puertos de prueba}

​Desafíos en la prueba de producción de RU

​La consecuencia de estas funciones significa que la RU a menudo presenta desafíos únicos en la prueba de producción:

• ​Configurabilidad—Las RUs pueden venir en muchas configuraciones diferentes, con múltiples antenas, canales y diseños dúplex. Además, existen diferentes divisiones funcionales de RAN que pueden requerir diferentes requisitos de prueba.
• ​Costo—Las funciones de la RU significan que los sistemas de pruebas requeridos son a menudo complejos y, por lo tanto, más costosos que los equipos de pruebas para otros tipos de DUTs. Minimizar el costo total de las pruebas a través de factores como escalabilidad, densidad de canales y tiempo de desarrollo es crucial para el éxito.
• ​Tiempo de prueba—Ser los componentes más numerosos con la mayoría de los puertos de prueba significa que incluso un pequeño aumento en el tiempo de prueba tiene un efecto combinado con la cantidad de pruebas que se requieren.

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Estrategias de prueba eficientes para unidades de radio

​La conmutación, la secuencia de pruebas y el paralelismo adecuados, y un enfoque en software escalable y reutilizable, son necesarios para garantizar casos de prueba eficientes y fácilmente configurables y pueden ayudar a minimizar los desafíos mencionados anteriormente.

​Quizás la mayor variación en los requisitos de prueba de una RU implica la división funcional. Dado que la división funcional determina qué funciones están en la RU a diferencia de otros componentes de la estación base, algunas funciones de prueba fundamentales como el control del DUT, la emulación de DU y la interfaz digital varían mucho y pueden influir en el costo y el tiempo de la prueba tanto para el desarrollo como para la prueba.

​La clave para tener en cuenta estos cambios fundamentales en las pruebas es una plataforma de pruebas abierta y versátil. Es difícil encontrar un sistema de pruebas capaz de adaptarse a diferentes configuraciones de RAN, especialmente porque las diferentes regiones progresarán hacia nuevos tipos de infraestructura inalámbrica en diferentes momentos y a diferentes velocidades. Construidas sobre una plataforma PXI y con software en su núcleo, las soluciones de pruebas y medidas de NI para RUs de estaciones base están bien posicionadas para cumplir con estas demandas. 

​La combinación de hardware y software versátil puede ayudar a ofrecer soluciones efectivas de pruebas de producción de RU. Al establecer un punto de partida de alto nivel para configurar las soluciones de pruebas personalizadas, la plataforma de pruebas de NI equilibra los requisitos de pruebas personalizados con tiempos rápidos de desarrollo y preparación para una solución que es escalable, personalizable y rentable con una integración y desarrollo mínimos.

​Las soluciones de hardware de NI para pruebas RU se basan en la plataforma modular PXI, que presenta el transceptor vectorial de señales (VST) PXI. Los VSTs combinan un analizador vectorial de señales (VSA), un generador vectorial de señales (VSG), FPGA programable por el usuario e interfaces digitales de alta velocidad, lo que los hace ideales para aplicaciones integrales de pruebas de RF. Los modelos notables incluyen el PXIe-5842, que ofrece cobertura de frecuencia de hasta 26.5 GHz y 2 GHz de ancho de banda instantáneo, y el PXIe-5841, una opción rentable con cobertura de frecuencia de hasta 6 GHz. Estos VST están diseñados para manejar los exigentes requisitos de la prueba de producción de RU, ofreciendo escalabilidad, alto rendimiento y la capacidad de adaptarse a varios estándares celulares, desde legado hasta 5G.

​Para software, RFmx proporciona una interfaz poderosa e intuitiva para medidas y automatización de RF. RFmx soporta una amplia variedad de aplicaciones, desde medidas de RF de uso general hasta configuraciones específicas de estándares para 5G NR, Wi-Fi 7 y más. Ofrece características como paneles frontales interactivos para configuraciones de medidas rápidas, APIs de programación avanzada para pruebas automatizadas y compatibilidad con el software InstrumentStudio™ de NI para una experiencia integral en el banco de pruebas. RFmx garantiza una ejecución eficiente del plan de pruebas con capacidades de medidas paralelas de hilos múltiples, lo que la convierte en una opción ideal para optimizar la velocidad, la precisión y el tiempo de desarrollo de las pruebas en entornos de producción de RU.