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​5Gテスト仕組み:高速信頼高いデバイス構築

概要

​​​このホワイトペーパーには、5G対応デバイスの性能、信頼性、安全性、コンプライアンスを確認するための5Gデバイステストのプロセスと重要性についての詳細な概要が書かれています。RF検証、ミリ波無線 (OTA) 検証、消費者の期待と規制基準を満たすことの重要性など、5Gテクノロジテストの内容を説明しています。さまざまな5Gテクノロジ (5G LTE、5G TF、5G NR) と、通信エコシステムにおけるそれらの役割についての情報をお知らせします。さらに、特定のタイプのデバイステスト、ネットワークエミュレータ、チャンネルエミュレータなど、テストに使用する特殊なデバイスとソフトウェアについても説明します。テストと検証プロセスの簡素化におけるNIの役割について学びます。

内容

NIワイヤレステクノ詳細分析

5Gデバイステストは、スマートフォン、タブレット、IoTデバイスなどの5G対応デバイスの性能、機能、安全性を検証するプロセスです。これには、さまざまなネットワーク状態下でデバイスをテストして、必要な標準と仕様を満たしていることを確認することが含まれています。5Gテクノロジは、電気通信のネットワーク管理、自動車の自動運転のためのリアルタイムデータ転送、製造における自動化および効率化など、さまざまな業界に大きな影響を与えています。したがって、新しい接続された製品を開発する際には、製品が安全で信頼性が高く、規則や規制に準拠するために、テストが極めて重要です。

​テストでは、5Gデバイスとネットワークの機能、性能、信頼性を詳細に検証します。5Gテストには、機能呼び出しテスト、機能テスト、ネガティブテスト、回帰テスト、KPIテスト、データスループットテスト、デバイス全体の性能評価など、さまざまなテストが含まれます。

​5Gデバイスのテストは、いくつかの重要な要素に左右されます。

  1. ​性能―5Gテクノロジでは、より高速なデータ転送速度、レイテンシの削減、ネットワーク容量の増加が期待されています。この可能性を実現するために、デバイスでは厳格なテストが行われます。
  2. ​信頼性―5Gデバイスが常にネットワークに接続され、最適な性能を提供することは極めて重要です。包括的テストにより、この信頼性が確保されます。
  3. ​安全性と準拠―5Gデバイスが安全基準と規制要件に準拠していることを確認することも、テストの重要な側面です。
  4. ​消費者の期待―今日の消費者は、より高速で信頼性の高い5Gデバイスを求めています。テストは、デバイスが一般に公開される前に問題を検出して解決することで、これらの期待を満たす上で重要な役割を果たします。

​NIは、RF検証と特性評価、広帯域RF設計検証、ミリ波OTA検証などのさまざまな側面を調べる、5Gデバイステスト用の包括的なソリューションを提供しています。当社の測定指向のソフトウェアは、マルチチャンネルDC、デジタル、アナログ、広帯域RFテスト計測器の制御に優れており、5Gデバイスのインタラクティブで自動化設計の検証シーケンスを簡素化します。ソリューションは、広帯域5Gデバイスの設計を行うエンジニア向けに特別に調整されており、広範囲の周波数帯域で性能を検証できます。これには、6 GHz未満の従来のセルラー周波数帯 (周波数帯1、FR1) と、24 GHzを超えるより難しいミリ波条件 (周波数帯2、FR2) の両方が含まれます。 

​5G周波数規格理解

​5G LTE、5G TF、5G NRは、5Gエコシステムを構成する異なるテクノロジです。

  • 5G LTEは、既存の4G LTEテクノロジが進化したものです。これは4G LTEと同じインフラストラクチャを使用し、より高速なデータ転送速度、より低いレイテンシ、より高い信頼性を提供します。5G LTEは3GPPリリース15規格を使用し、現在利用中であり、テストでサポートされています。
  • ​Verizonの5Gテクニカルフォーラム (5G TF) は、Verizonが開発した5Gの先行規格バージョンです。ミリ波周波数を使用して、より高速なデータ転送速度と、低レイテンシを実現します。5G TFは、Verizonによって開発された5Gの先行規格バージョンであり、使用されておらず、テストではサポートされていません。
  • ​5G New Radio (5G NR) は、第3世代パートナーシッププロジェクト (3GPP) によって開発された正式な5G規格です。サブ6 GHzとミリ波の両方の周波数を使用して、より高速なデータ転送速度、低レイテンシ、より高い信頼性を実現します。5G NRは現在利用されており、テストでサポートされています。5G NRは3GPPリリース15規格を使用し、現在利用中であり、テストでサポートされています。

11種類5Gデバイステスト

​テストは、初期のチップセット開発、デバイス統合、最適化から、適合性、規制、キャリア受け入れテストに至るまで、デバイス開発ライフサイクルの重要な要素です。以下のさまざまなテストは、5Gデバイスが必要な基準を満たし、さまざまな条件下で最適に動作することを確認するために、潜在的な問題を特定して修正するのに役立ちます。  

  1. ​5G UE―5Gデバイスがネットワークと効率的に通信するためには、5Gユーザ機器 (UE) をエミュレートすることが不可欠です。gNodeBに接続すると、リアルタイムパフォーマンス情報を取得できます。このテストは3GPPリリース15に完全に準拠しており、すべての5G帯域でコンポーネント、サブシステム、完全な基地局装置をテストできます。これにより、製造メーカーはデバイスが5Gネットワークと互換性を持ち、期待される性能を提供できることを確認できます。
  2. ​伝搬損失―伝搬損失は、電磁波が送信機から受信機へ空間を伝播する際の電力密度 (減衰) の低下を指します。伝搬損失テストでは、伝送中の信号強度の低下を測定します。さまざまな環境でデバイスがどの程度強力で信頼性の高い接続を維持できるかを理解することが重要です。
  3. ​アンテナ―アンテナは、ワイヤレスデバイスの重要なコンポーネントです。これらをテストすると、放射パターン、アンテナ効率、アンテナ利得などのさまざまな属性が測定されます。これらのテストは、アンテナが最適な信号の受信と送信を行うことを確認します。
  4. ​無線 (OTA)―OTAは、アンテナが組み込まれたワイヤレスデバイスのワイヤレス性能と信頼性を測定するために使用されます。これは実際の状況でのユースケースをシミュレーションし、ワイヤレスデバイスの優れたワイヤレス接続を実現します。
  5. ​電力検証―電力検証では、デバイスに供給される電力が指定された範囲内であるかどうかを確認します。これにより、デバイスの電力関連の問題を特定して修正し、デバイスが効率的かつ安全に動作することを確認します。
  6. ​ワイヤレス規格の検証―このテストでは、デバイスが適切なワイヤレス規格に準拠しているかどうかを確認し、その規格の下でデバイスが効果的に動作するかどうかを確認します。これにより、他のデバイスやネットワークとの相互運用性が確保されます。
  7. ​プロトコル―プロトコルテストは、ネットワークを経由して送信されるパケットの構造を確認します。デバイスが指定されたプロトコルを使用して効率的に通信できることを確認します。信頼性が高く、効率的なデータ伝送が可能になります。
  8. ​リアルタイムスペクトル解析―入力データの連続ストリームに対してオーバーラップするFFTを使用して、アクティブな周波数スペクトルのリアルタイム表現を生成します。これにより、最も複雑な最新の通信技術の効果的な検出と処理が可能になり、ネットワークの性能と信頼性が最適化されます。
  9. ​固定ワイヤレスアクセス (FWA)―FWAは、これまでブロードバンドサービスが利用できなかった地域に高速データ接続を提供する、急速に発展している技術です。多くの位置固定デバイスは、接続に5GおよびWLANを使用します。
  10. ​5G New Radio (NR) 機能―LTEおよびレガシー規格用の既存のテストシステムに5G NR機能を追加することで、新しいテクノロジをシームレスに進化させることができます。これにより、製造メーカーはデバイスが最新の5Gテクノロジに対応できます。
  11. ​プロトコル適合性―このテストでは、3GPPで定義された最新の5G、Long Term Evolution (LTE)、Cellular Vehicle-to-Everything (C-V2X) テストケースにアクセスする必要があります。また、5G非スタンドアロン (NSA) およびスタンドアロン (SA) モードの両方に対する、周波数帯1 (FR1、サブ6 GHz) および周波数帯2 (FR2、ミリ波) のサポートが必要です。プロトコル適合性テストは、デバイスが最新の通信プロトコルに準拠することを促し、さまざまなネットワーク構成で効率的に動作できるようになります。

テスト装置ソフトウェア

​専用のハードウェアとソフトウェアツールを使用して、エンジニアは規格への準拠を検証し、性能を最適化できます。これらのツールは、電力管理、アンテナ効率、プロトコル遵守、スペクトルの解析など、重要な機能を評価します。これらのリソースを活用することで、エンジニアは潜在的な問題を検出し、解決することができます。

​ネットワークエミュレータ

​ネットワークエミュレータは、制御された環境内で現実世界のネットワーク状態をシミュレーションします。これらは5Gデバイスの検証、性能、相互運用性テストに必須です。このハードウェアは、ラインレートのパケットキャプチャ用の堅牢なプロファイル構成を提供し、現場で発生する可能性のある問題を正確に再現することにより、徹底的なテストを可能にします。ネットワークエミュレータは、ライブLAN/WANネットワークで見つかったネットワーク状態を正確に再現し、機能呼び出しテスト、機能テスト、ネガティブテスト、回帰テスト、KPIテスト、データスループット、デバイス全体の性能評価を含む包括的なテストパッケージをラボ環境で容易に実行できます。これにより、新しいデバイス、プロトコル、アプリケーションがデプロイ前に厳密に評価できます。

チャンネルエミュレータ

​チャンネルエミュレータは、現実世界の無線周波数 (RF) 条件をシミュレーションするための必須ツールです。ラボ環境でワイヤレスデバイスの性能を評価します。このツールは、ネットワークインフラストラクチャ機器からWLANアクセスポイントまで、広範なデバイスをテストします。その機能には、高度な性能テスト、遅延、ドップラー効果、減衰、マルチパスフェーディングなどの多数の障害エミュレーション、ダイナミック伝播およびブロックシナリオが含まれます。

​このチャンネルエミュレータは、広い信号帯域幅と多数のフェージングチャンネルにより業界で良い評判を得ています。これは5G NR、LTE Advanced、最新のWLAN規格など、さまざまな技術をサポートしています。5Gデバイステストの分野では、チャンネルエミュレータは極めて重要であり、機能呼び出しテスト、機能テスト、ネガティブテスト、回帰テスト、KPIテスト、データスループット、デバイス全体の性能テストなどの包括的なテストシーケンスを可能にします。ライブネットワークで発生するネットワーク状態を正確にエミュレートする上で重要な役割を果たし、新しい5Gハードウェア、プロトコル、アプリケーションを市場に投入する前に徹底的に検証およびテストすることを可能にします。

​ネットワークスキャナ

​ネットワークスキャナは、デバイスの検出を自動化することでネットワーク全体のスキャンプロセスを合理化し、ネットワークの透過性を高めます。これはネットワークデバイスでUDPとTCPサービスの両方を検出するのに優れています。ネットワークスキャナは、実行されているオペレーティングシステムを識別し、導入されているフィルタ処理システムを認識し、詳細なネットワークインベントリを取得します。さらに、ネットワークの整合性を維持するために必要な、脆弱性および設定ミスを正確に特定できます。

​通知やレポートなどの機能を備えたネットワークスキャナは、監視プロセスを大幅に改善します。その役割は5Gデバイステストでますます重要になっており、新しいハードウェアやアプリケーションの性能を検証およびテストするために必須です。ネットワークスキャナは、最新の5Gチップセットを搭載したデバイスを識別することで、機能呼び出しテスト、機能テスト、ネガティブテスト、回帰テスト、KPIテスト、データスループットテストなど、5Gデバイスの準備に必要なさまざまなテストを容易にし、市場リリース前にデバイスの性能が最適化されていることを確認します。

​ブラウザベーステスト環境

​ブラウザベースのテスト環境は、Web技術を使用してテストプロセスを合理化するプラットフォームです。これは直感的でインタラクティブなアプローチを提供し、エンジニアがその場で調整できる手動の実践テスト用のインタラクティブモードを提供するため、特に5Gデバイスのテストに有効です。また、シーケンサ駆動シナリオによる自動テストを容易にして、時間効率とテストの一貫性を最適化します。このインタフェースは、RFパラメータ測定、プロトコルテスト、性能解析、広範な検証などのさまざまなテストをサポートするように調整されています。 

NI活用て、デバイステスト検証簡素化

​NIは、5Gデバイスのテストと検証のために、さまざまなソリューション提供しています。NIを活用することで、広帯域5Gデバイスの設計において、サブ6 GHz周波数帯 (FR1) と24 GHzを超えるミリ波スペクトル (FR2) の両方を含む、広範なスペクトルでデバイス性能の検証を可能にします。このようなデバイスは、キャリアアグリゲーション、高密度変調、高精度時分割二重構成、高精度ビームフォーミングなど、複雑な要件に対応するように設計されています。

5Gテストケースの拡大する範囲と複雑さに対応するため、NIはエンジニアリングの効率を向上させるソフトウェア接続テストシステムを開発しています。この方法では、高速、正確、柔軟な測定ソフトウェアを、高精度DCから広帯域RFまでをカバーする一連の同期計測器と統合します。さらに、NIは、インフラストラクチャプロバイダーやオペレータによる現実世界条件下での性能テストと評価を支援するために、スタンドアロンバージョンの5G New Radio (NR) テストユーザ装置 (UE) をリリースしました。 さらに、NIのミリ波PXIベクトル信号トランスデューサ (VST) は、無線 (OTA) 検証の中核であり、デバイスの放射パターンとビーム特性の評価に必須です。

​NIは、5Gデバイステストにおいて、5Gテクノロジの進歩と実装を促進し、より高速なネットワークとより優れた接続性を実現に貢献しています。