​5G 테스트 작동 방식: 빠르고 안정적인 디바이스 빌드하기

개요

​​​이 백서는 5G 지원 디바이스의 성능, 신뢰성, 안전성, 규정 준수를 확인할 수 있는 5G 디바이스 테스트의 프로세스와 그 중요성을 설명하는 심층적인 개요입니다. RF 검증, mmWave OTA (Over-the-Air) 검증, 소비자의 기대치, 규제 기준 충족의 중요성 등 5G 기술 테스트의 범위를 다룹니다. 다양한 5G 기술(5G LTE, 5G TF, 5G NR)과 통신 에코시스템의 역할과 관련된 정보를 전달합니다. 또한 특정 유형의 디바이스 테스트와 네트워크 및 채널 에뮬레이터와 같이 테스트에 사용되는 특수 장비와 소프트웨어에 대해 설명합니다. 테스트와 검증 프로세스를 단순화하는 NI의 역할에 대해 알아보십시오. ​

내용

NI로 현미경으로 보듯 자세히 무선 기술 테스트하기

5G 디바이스 테스트는 스마트폰, 태블릿, IoT 디바이스와 같은 5G 지원 디바이스의 성능, 기능, 안전성을 검증하는 프로세스입니다. 여기에는 다양한 네트워크 조건에서 디바이스를 테스트하여 요구되는 기준과 스펙을 충족하는지 확인하는 것이 포함됩니다. 5G 기술은 통신 분야의 네트워크 관리, 자동차 분야의 자율 주행을 위한 실시간 데이터 전송, 제조 분야의 자동화와 효율성 향상 등 다양한 산업에 큰 영향을 미치고 있습니다. 따라서 테스트는 새로운 연결 제품을 개발할 때 매우 중요합니다. 테스트를 통해 제품이 안전하고 믿을 수 있으며 규칙과 규정을 준수하는지 확인할 수 있기 때문입니다.

​테스트로 5G 디바이스와 네트워크의 기능, 성능, 신뢰성을 세심하게 검증할 수 있습니다. 5G 테스트는 기능 가동 테스트, 기능 테스트, 음성 테스트, 회귀 테스트, KPI 테스트, 데이터 처리량 테스트는 물론 전반적인 디바이스 성능 평가 테스트 등 다양한 테스트를 아우릅니다.

​5G 디바이스 테스트의 성공은 다음과 같은 몇 가지 주요 요소에 따라 결정됩니다.

  1. ​성능—5G 기술의 장점은 데이터 전송 속도를 높이고 지연 시간을 줄이며 네트워크 용량을 늘릴 수 있다는 점입니다. 이러한 잠재력을 실현하기 위해 엄격한 테스트를 거칩니다.
  2. ​신뢰성—5G 디바이스가 항상 네트워크에 연결되어 있고 최적의 성능을 발휘하는 것은 매우 중요합니다. 포괄적인 테스트를 통해 이러한 신뢰성을 확보합니다.
  3. ​안전 및 규정 준수—5G 디바이스가 안전 표준과 규제 요건을 준수하는지 확인하는 것도 테스트의 또 다른 중요한 측면입니다.
  4. ​소비자의 기대—오늘날의 소비자들은 더 빠르고 더 안정적인 5G 디바이스를 원합니다. 테스트는 디바이스가 출시되기 전에 문제를 감지하고 해결하여 이러한 기대를 충족시키는 데 중요한 역할을 합니다.

​NI는 RF 검증과 특성화, 광대역 RF 설계 검증, mmWave OTA (Over-the-Air) 검증 등 다양한 측면에 초점을 맞춘 포괄적인 5G 디바이스 테스트 솔루션을 제공합니다. 측정에 최적화된 당사의 소프트웨어는 멀티채널 DC, 디지털, 아날로그, 광대역 RF 테스트 계측기를 제어하기에 매우 좋으며, 5G 디바이스의 대화식 시퀀스와 자동화된 설계 검증 시퀀스 모두를 단순화합니다. 이 솔루션은 광대역 5G 디바이스를 설계하는 엔지니어에게 꼭 맞으며, 이를 통해 광범위한 주파수 대역에서 성능을 검증할 수 있습니다. 여기에는 6 GHz 미만의 기존 셀룰러 주파수 범위 (주파수 범위 1, FR1)와 24 GHz 이상의 다루기 어려운 밀리미터파 조건 (주파수 범위 2, FR2)이 모두 포함됩니다.  

​5G 주파수 표준 이해하기

​5G LTE, 5G TF, 5G NR은 5G 에코시스템을 구성하는 각기 다른 기술입니다.

  • 5G LTE는 기존의 4G LTE 기술을 발전시킨 것입니다. 4G LTE와 같은 인프라를 사용하며 데이터 전송 속도는 높이고 지연 시간은 낮췄으며 안정성을 개선했습니다. 5G LTE는 3GPP Release 15 표준을 사용하며 현재 상용화되었습니다. 또한 테스트가 지원됩니다.
  • 5G TF는 Verizon의 5G 기술 포럼으로, Verizon에서 개발한 표준 5G의 이전 버전입니다. 밀리미터파 주파수를 사용하여 데이터 전송 속도는 높이고 지연 시간은 낮췄습니다. 5G TF는 Verizon이 개발한 표준 5G의 이전 버전으로, 상용화되지 않았습니다. 또한 테스트가 지원되지 않습니다.
  • 5G NR은 5G New Radio로 3GPP (3rd Generation Partnership Project)에서 개발한 5G 공식 표준입니다. 6 GHz 이하 주파수와 밀리미터파 주파수를 모두 사용하여 데이터 전송 속도는 높이고 지연 시간은 낮췄습니다. 신뢰성 또한 높습니다. 5G NR은 현재 상용화되었으며, 테스트가 지원됩니다. 5G LTE는 3GPP Release 15 표준을 사용하며 현재 상용화되었습니다. 또한 테스트가 지원됩니다.

5G 디바이스 테스트의 11가지 유형

​테스트는 초기 칩셋 개발, 디바이스 통합, 최적화에서 적합성, 규제, 사업자 인증 테스트에 이르기까지 디바이스 개발 수명 주기에서 핵심입니다. 다양한 아래와 같은 테스트를 통해 5G 디바이스가 표준을 충족하고 다양한 조건에서 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 잠재적인 문제를 파악하고 수정할 수 있습니다.  

  1. ​5G UE—5G 디바이스가 네트워크와 효과적으로 통신하게 만드는 필수 요소로, 5G UE (User Equipment) 에뮬레이션이 포함됩니다. 이를 통해 gNodeB에 연결하여 리얼타임 성능 정보를 얻을 수 있습니다. 이 테스트는 3GPP Release 15를 완벽히 준수하며 모든 5G 대역에서 구성요소, 서브시스템 및/또는 전체 기지국 장비를 테스트할 수 있습니다. 또한 제조업체는 디바이스가 5G 네트워크와 호환되고 예상한 성능을 발휘할 수 있는지 확인할 수 있습니다.
  2. ​경로 손실—경로 손실은 전자기파가 공간을 통해 송신기에서 수신기로 전파될 때 전력 밀도의 감소 (감쇠)를 나타냅니다. 경로 손실을 테스트하려면 전송 중에 신호 강도가 감소하는지 측정해야 합니다. 이 테스트는 다양한 환경에서 디바이스가 얼마나 강력하고 안정적으로 연결을 유지할 수 있는지 파악할 수 있기 때문에 중요합니다.
  3. ​안테나—안테나는 모든 무선 디바이스의 중요한 구성요소입니다. 이를 테스트하면 방사 패턴, 안테나 효율, 안테나 게인과 같은 다양한 속성을 측정할 수 있습니다. 이러한 테스트를 통해 안테나가 최적의 신호를 송수신할 수 있는지 확인할 수 있습니다.
  4. ​OTA (Over-the-Air)—OTA로 임베디드 안테나가 포함된 무선 디바이스의 무선 성능과 신뢰성을 측정할 수 있습니다. 실제 조건에서 사용 사례를 시뮬레이션하여 무선 디바이스의 무선 연결성을 향상시킵니다.
  5. ​전력 검증—전력 검증은 디바이스에 전달되는 전력이 지정된 범위 내인지 확인하는 것이 포함됩합니다. 이를 통해 디바이스의 전력 관련 문제를 파악하고 수정하여 디바이스가 효율적이고 안전하게 작동하도록 만들 수 있습니다.
  6. ​무선 표준 검증—이 테스트는 디바이스가 적절한 무선 표준을 준수하는지 확인하고, 디바이스가 해당 무선 표준에서 효과적으로 작동하는지 확인합니다. 이를 통해 다른 디바이스 및 네트워크와의 상호 운용성을 실현할 수 있습니다.
  7. ​프로토콜—프로토콜 테스트는 네트워크를 통해 전송된 패킷의 구조를 확인합니다. 이를 통해 디바이스가 지정된 프로토콜을 사용하여 효과적으로 통신할 수 있는지 알 수 있고, 안정적이고 효율적인 데이터 전송이 가능해집니다.
  8. ​리얼타임 스펙트럼 분석—연속적인 입력 데이터 스트림에서 중첩 FFT를 사용하여 활성 주파수 스펙트럼의 표현을 리얼타임으로 생성하는 것이 포함됩니다. 이를 통해 가장 복잡한 최신 통신 기술을 효과적으로 감지하고 처리하여 네트워크 성능과 안정성을 최적화할 수 있습니다.
  9. ​고정 무선 액세스 (FWA)—FWA는 이전에 광대역 서비스가 없었던 영역에 신속하게 데이터를 연결하는 기술로, 빠르게 전파되고 있습니다. 많은 고정 위치 디바이스가 연결에 5G와 WLAN을 사용합니다.
  10. ​5G NR (New Radio) 기능—LTE 및 레거시 표준을 만족시키기 위해 기존 테스트 시스템에 5G NR 기능을 추가하면 새로운 기술로 원활하게 발전시킬 수 있습니다. 이를 통해 제조업체는 디바이스가 최신 5G 기술에 대응하도록 만들 수 있습니다.
  11. ​프로토콜 적합성—이 테스트를 수행하려면 최신 3GPP 정의 5G, LTE (Long Term Evolution), C-V2X (차량, 사물 셀룰러 통신) 테스트 사례를 이용해야 합니다. 또한 5G NSA (Non-Standalone)과 SA (Standalone) 모드 모두에 주파수 범위 1 (FR1, sub-6 GHz)과 주파수 범위 2 (FR2, 밀리미터파 또는 mmWave) 지원이 필요합니다. 프로토콜 적합성 테스트는 최신 통신 프로토콜을 준수하는 디바이스를 지원하며 다양한 네트워크 설정에서 효과적으로 작동합니다.

테스트 장비 및 소프트웨어

​엔지니어는 특수 하드웨어와 소프트웨어 도구를 사용하여 표준을 준수하는지 확인하고 성능을 최적화할 수 있습니다. 이러한 도구는 전원 관리, 안테나 효율성, 프로토콜 준수, 스펙트럼 분석과 같은 중요한 기능을 평가합니다. 엔지니어는 이러한 리소스를 활용하여 잠재적인 문제를 감지하고 해결할 수 있습니다.

​네트워크 에뮬레이터

​네트워크 에뮬레이터는 통제된 환경 내에서 실제 네트워크 조건을 시뮬레이션합니다. 5G 디바이스의 유효성, 성능, 상호 운용성 테스트에 매우 중요합니다. 이 하드웨어는 강력한 프로파일 설정으로 라인 속도 패킷을 캡처할 수 있고 현장에서 발생할 수 있는 문제를 정확히 재현할 수 있어 철저한 테스트가 가능합니다. 네트워크 에뮬레이터를 사용하면 LAN/WAN 네트워크의 실제 상태를 정확히 복제하여 랩 환경에서 KPI와 데이터 처리량은 물론 디바이스 성능을 전반적으로 평가할 수 있을 뿐만 아니라 기능 가동 테스트, 기능 테스트, 음성 테스트, 회귀 테스트 등을 포함하여 손쉽게 포괄적으로 테스트할 수 있습니다. 이를 통해 새로운 디바이스, 프로토콜, 어플리케이션을 배포하기 전에 엄격하게 평가할 수 있습니다.

채널 에뮬레이터

​채널 에뮬레이터는 실제 무선 주파수 (RF) 조건을 시뮬레이션하는 데 반드시 필요한 도구입니다. 랩 환경에서 무선 디바이스의 성능을 평가하는 데 사용되며 네트워크 인프라 장비에서 WLAN 액세스 포인트에 이르기까지 광범위한 디바이스를 테스트할 수 있습니다. 고급 성능 테스트는 물론 지연, 도플러 효과, 감쇠, 다중 경로 페이딩과 같은 다양한 손상 에뮬레이션뿐만 아니라 동적 전파와 차단 시나리오가 포함되어 있습니다.

​채널 에뮬레이터는 광범위한 신호 대역폭과 상당 수의 페이딩 채널로 업계에서 두각을 나타내고 있습니다. 5G NR, LTE Advanced, 최신 WLAN 표준 등 다양한 기술을 지원합니다. 채널 에뮬레이터는 5G 디바이스 테스트 분야에서 중추적인 역할을 하며, 기능 가동 테스트, 기능 테스트, 음성 테스트, 회귀 테스트는 물론 KPI테스트, 데이터 처리량 테스트, 전반적인 디바이스 성능 테스트 등 포괄적인 테스트 시퀀스를 지원합니다. 네트워크의 실제 상태를 정확하게 모방하기 때문에 새로운 5G 하드웨어, 프로토콜, 어플리케이션을 시장에 출시하기 전에 철저하게 검증하고 테스트하는 데 있어 중요한 역할을 합니다.

​네트워크 스캐너

​네트워크 스캐너는 디바이스 감지 자동화로 네트워크의 스캔 프로세스를 간소화하기 때문에 네트워크 상태를 더 잘 파악할 수 있습니다. 네트워크로 연결된 디바이스에서 UDP와 TCP 서비스를 모두 스캔하는 데 유용합니다. 네트워크 스캐너는 실행되는 OS를 식별하고 필터링 시스템을 인식하며 상세한 네트워크 인벤토리를 수집합니다. 또한 네트워크 무결성 유지에 필요한 취약점과 잘못된 설정을 찾아낼 수 있습니다.

​네트워크 스캐너는 알림과 보고 등의 기능을 통해 모니터링 프로세스를 크게 개선합니다. 새로운 하드웨어와 어플리케이션의 성능을 검증하고 테스트하는 데 반드시 필요한 5G 디바이스 테스트 분야에서 그 역할이 점점 더 중요해지고 있습니다. 네트워크 스캐너는 최신 5G 칩셋이 탑재된 디바이스를 식별하여 기능 가동 테스트, 기능 테스트, 음성 테스트, 회귀 테스트에 더해 KPI와 데이터 처리량 테스트 등 시장에 출시하기 전에 5G 디바이스를 준비하는 데 필요한 다양한 테스트를 지원하여 성능을 최적화합니다.

​브라우저 기반 테스트 환경

​브라우저 기반 테스트 환경은 웹 기술을 사용하여 테스트 프로세스를 간소화하는 플랫폼입니다. 직관적인 대화식 접근이 가능합니다. 이는 특히 5G 디바이스 테스트에 유용한데, 그 이유는 수동 실습 테스트를 위한 대화식 모드가 있어 엔지니어가 즉석에서 조정할 수 있기 때문입니다. 또한 시퀀서 기반 시나리오로 자동화된 테스트를 지원하여 시간이 적게 들고 일관되게 테스트할 수 있습니다. 이 인터페이스는 RF 파라미터 측정, 프로토콜 테스트, 성능 분석, 광범위한 검증 등 다양한 테스트를 지원합니다. 

NI로 디바이스 테스트와 검증 단순화하기

​NI는 5G 디바이스 테스트와 검증을 위한 다양한 솔루션을 제공합니다. 광대역 5G 디바이스를 설계하는 경우, NI는 엔지니어가 sub-6 GHz 주파수 범위 (FR1)와 24 GHz 이상의 밀리미터파 스펙트럼 (FR2)이 포함된 광범위한 스펙트럼에서 디바이스 성능을 검증할 수 있도록 지원합니다. 이러한 디바이스는 캐리어 어그리게이션, 고밀도 변조, 엄격한 시분할 이중 설정, 고정밀 빔포밍과 같은 복잡한 요건을 처리합니다.

​NI는 점점 커지는 5G 테스트 범위와 복잡성에 발맞추어 엔지니어링 효율성을 높이는 소프트웨어 연결 테스트 시스템을 개발하고 있습니다. 이 메소드는 빠르고 정확하며 유연한 측정 소프트웨어를 정밀 DC에서 광대역 RF까지 포괄할 수 있는 동기화된 계측기 제품군과 통합합니다. 또한 NI는 인프라 제공자와 운영자가 실제 환경에서 성능을 테스트하고 평가할 수 있도록 지원하기 위해 5G NR (New Radio) 테스트 UE (User Equipment)의 독립형 버전을 출시했습니다. 또한 NI의 mmWave PXI VST (벡터 신호 트랜스듀서)는 디바이스의 방사 패턴과 빔 특성을 평가하는 데 필수인 OTA (Over-the-Air) 검증의 핵심입니다.

​NI는 5G 디바이스 테스트를 지원하여 5G 기술의 발전과 구현 속도를 높여 더 빠른 네트워크와 더 잘 연결되는 디바이스가 세상에 나올 수 있도록 최선을 다하고 있습니다.