​RAN 무선 네트워크 내 라디오 유닛(RU) 테스트 시 고려사항 살펴보기

​​라디오 액세스 네트워크(RAN)는 휴대폰을 코어 네트워크에 연결하기 위한 통신 인프라를 설명합니다. 네트워크의 리소스와 데이터를 조정하여 다른 휴대폰, 디바이스 및 데이터에 연결할 수 있으며 오늘날 전 세계적으로 통신하는 방식의 중추입니다.

​RAN에는 많은 변형이 있으며 셀룰러 생성(3G, 4G, 4G LTE, 5G NR), 지역, 작업 주파수 및 기타 여러 요소에 따라 다릅니다. RAN의 정확한 구성과 구성요소는 크게 다를 수 있습니다.

​이러한 RAN 구성요소 중 하나인 라디오 유닛(RU)은 사용자 장비(UE)에서 RF 신호를 송수신하고 이를 기지국의 다른 구성요소로 중계하는 역할을 하기 때문에 RAN을 통한 무선 통신의 중요한 구성요소입니다. RAN 자체와 마찬가지로 어플리케이션의 내용에 따라 달라집니다. 이 백서에서는 RAN의 몇 가지 다른 순열, 이것이 RU의 작업 및 구성에 미치는 영향, RU의 테스트가 그 결과에 미치는 영향에 대해 설명합니다.

​RAN 및 무선 네트워크 인프라는 처음 시작된 이래 수십 년 동안 크게 발전했습니다. 5G의 초기 단계부터, 셀룰러 인프라는 단일(종종 모놀리식이라고도 함) 기지국에서 분리된 기능을 가진 다양한 기지국 구성요소로 전환되었습니다.  

​일반 셀룰러 네트워크에서의 O-RAN의 역할

​이러한 분리된 기지국의 치환 중 하나는 O-RAN 아키텍처입니다. 3GPP Rel-15에 정의된 대로 O-RAN(7.2x) 프런트홀 분리는 RAN을 라디오 유닛(RU), 집중 유닛(CU) 및 분산 유닛(DU) 등 세 가지 주요 구성요소로 분리합니다. 이렇게 디자인하면 구현, 로드 관리, 성능 향상 및 다양한 공급업체의 구성요소를 사용할 수 있습니다. 이는 인터페이스가 보다 개방적이고 접근 가능하기 때문입니다. O-RAN 아키텍처의 다이어그램은 그림 1과 같습니다.

^{​그림 1: O-RAN 얼라이언스 참조 아키텍처(소스: O-RAN 백서)}

​O-RAN 아키텍처에 대해 자세히 알아보기

​O-RAN은 새롭고 지역적으로 주목을 받고 있으며 기존 RAN의 많은 이점을 갖췄지만 향후 수십 년 간 유일하게 배포될 셀룰러 인프라 유형은 아닐 것입니다. 기존 인프라, 셀룰러 연결에 대한 수요, 구현 비용, 규제 제약 등을 고려할 때, 배포될 셀룰러 인프라는 특정 지역과 사용 사례에 따라 달라집니다.

​따라서 특정 시나리오의 정확한 기지국 변동에 따라 다른 RU가 필요합니다. 이러한 변동 때문에 서로 다른 아키텍처, 기능적 분리, 독점 또는 개방형 IP를 사용하는 RU는 계속해서 제조되고 테스트되어야 합니다.

​*7-2x 기능적 분리는 다를 수 있음

^{​표 1: RAN RU 기능적 분할 선택}

​기능적 분리가 RU 테스트에 미치는 영향

​정확한 RAN 분리는 다양할 수 있지만, RU가 기지국의 상위 레벨 구성요소에 연결하는 주요 방법에는 8가지가 있습니다. 구현된 기능적 분리의 타입에 따라 RU에 포함되는 기능이 결정됩니다. 이 결정에 따라 또한 개발 프로세스에서 반드시 테스트해야 할 사항이 결정됩니다.

^{​그림 2: RAN 기능적 분할}

​RU는 모든 셀룰러 네트워크 기지국에서 중요한 구성요소입니다. UE로부터 변조된 신호를 수신하는 RU는 나머지 기지국과 코어 네트워크를 최종 사용자와 연결합니다. 또한 여러 UE를 동시에 단일 기지국에 연결합니다. 이 기능은 많은 RU에 여러 안테나가 있기 때문에 구성요소가 가장 많고 테스트 포인트도 상당히 많은 것을 의미합니다.

^{​그림 3: 여러 테스트 포트가 있는 RU의 다이어그램}

​RU 생산 테스트의 과제

​이러한 기능으로 인해 RU의 생산 테스트 시 종종 독특한 과제가 발생하는데, 다음과 같습니다.

• ​설정 가능성—RU는 여러 안테나, 채널 및 이중 레이아웃을 사용하여 다양한 설정으로 제공될 수 있습니다. 또한 다양한 RAN 기능적 분할은 다양한 테스트 요구 사항이 필요할 수 있습니다.
• ​비용—RU의 기능에 필요한 테스트 시스템이 복잡하여 다른 종류의 DUT 테스트 장비보다 비용이 많이 듭니다. 확장성, 채널 밀도 및 개발 시간과 같은 요소를 통해 전체 테스트 비용을 최소화하는 것이 성공에 매우 중요합니다.
• ​테스트 시간—가장 많은 테스트 포트를 가진 가장 많은 구성요소가 된다는 것은 테스트 시간이 조금만 증가해도 필요한 테스트의 양에 복합적인 영향을 미친다는 것을 의미합니다.

​

라디오 유닛의 효율적인 테스트 전략

​적절한 스위칭, 테스트 시퀀싱 및 병렬 처리, 확장 가능하고 재사용 가능한 소프트웨어에 중점을 두는 것은 효율적이고 쉽게 설정 가능한 테스트 케이스를 보장하고 이전에 강조된 문제를 최소화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

​RU의 테스트 요구 사항에서 가장 큰 변화는 기능적 분리입니다. 기능적 분리는 다른 기지국 구성요소와 달리 RU에 어떤 기능이 있는지 결정하기 때문에 DUT 컨트롤, DU 에뮬레이션 및 디지털 인터페이스와 같은 일부 기본 테스트 기능은 차이가 크며 개발 및 테스트의 비용과 시간에 영향을 미칠 수 있습니다.

​테스트에서의 이러한 근본적인 변화에 대응하는 핵심은 개방적이고 다기능적인 테스트 플랫폼입니다. 다양한 RAN 설정에 적응할 수 있는 테스트 시스템을 찾기는 어렵습니다. 특히 지역마다 다른 시간 및 다른 속도로 새로운 종류의 무선 인프라로 발전하기 때문입니다. PXI 플랫폼을 기반으로 구축되고 소프트웨어를 코어로 사용하는 NI의 기지국 RU용 테스트 및 측정 솔루션은 이러한 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 

​NI는 다양한 하드웨어와 소프트웨어를 결합하여 효과적인 RU 생산 테스트 솔루션을 제공할 수 있습니다. NI 테스트 플랫폼은 맞춤형 테스트 솔루션을 설정하기 위한 상위 레벨의 시작점을 설정함으로써, 최소한의 통합 및 개발로 확장 가능하고 맞춤 구성이 가능하며 비용 효율적인 솔루션을 위해 맞춤형 테스트 요구 사항과 빠른 개발 및 가동 시간 사이의 균형을 유지합니다.

​NI의 RU 테스트용 하드웨어 솔루션은 PXI 벡터 신호 트랜시버(VST)를 특징으로 하는 모듈형 PXI 플랫폼을 기반으로 합니다. VST는 벡터 신호 분석기(VSA), 벡터 신호 생성기(VSG), 사용자 프로그래밍 가능 FPGA 및 고속 디지털 인터페이스를 결합하여 포괄적인 RF 테스트 어플리케이션에 아주 적합합니다. 주목할만한 모델로는 주파수 범위 최대 26.5 GHz, 순시 대역폭 2 GHz인 PXIe-5842와 경제적이며 최대 주파수 범위가 6 GHz인 PXIe-5841이 있습니다. 이 VST는 RU 생산 테스트의 까다로운 요건을 처리할 수 있으며, 확장성과 고성능은 물론 레거시부터 5G까지 다양한 셀룰러 표준에 맞출 수 있는 기능을 갖췄습니다.

​소프트웨어의 경우, RFmx는 RF 측정 및 자동화를 위한 강력하고 직관적인 인터페이스를 제공합니다. RFmx는 범용 RF 측정부터 5G NR과 Wi-Fi 7 등을 위한 표준별 구성에 이르기까지 광범위한 어플리케이션을 지원합니다. 신속한 측정 설정을 위한 대화식 소프트 프런트패널, 자동화 테스트를 위한 고급 프로그래밍 API, 포괄적인 테스트 벤치 경험을 위한 NI의 InstrumentStudio™ 소프트웨어와의 호환성 등의 기능을 제공합니다. RFmx에는 멀티 스레드 병렬 측정 기능이 있어 테스트 계획을 효율적으로 실행할 수 있기 때문에 RU 생산 환경에서 테스트 속도, 정확도, 개발 시간을 최적화하기에 가장 좋은 선택입니다.