​5G测试的工作原理：打造快速可靠的设备

5G设备测试过程是指对支持5G的设备（如智能手机、平板电脑和物联网设备）的性能、功能和安全性进行验证。该过程包括在不同的网络条件下对设备进行测试，以确保设备符合相应的标准和规范。5G技术对各个行业都产生了重大影响，包括电信网络管理、汽车自动驾驶的实时数据传输、制造业的自动化和效率提升等等。因此，测试对于开发新互联产品至关重要，能够为产品的安全性、可靠性与合规性提供保障。

​测试可对5G设备和网络的功能、性能和可靠性进行细致验证。5G测试包括功能启动、功能测试、负面测试、回归测试、KPI测试、数据吞吐量测试和整体设备性能评估等多种测试。

​5G设备测试取决于几个关键因素：

1. ​性能－5G技术的前景在于其能够提供更快的数据传输速度、更低的延迟和更高的网络容量。为发挥这种潜能，各种设备都要经过严格的测试。
2. ​可靠性－5G设备始终保持网络连接并发挥最佳性能至关重要。全面的测试为可靠性提供了保障。
3. ​安全与合规－测试的另一个关键方面在于确保5G设备符合安全标准和法规要求。
   
4. ​消费者期望－当今消费者要求5G设备能够更快速可靠。测试的重要性在于，生产厂商能够在设备上市前发现并解决问题，从而使消费者获得满意的产品。

​NI提供了全面的5G设备测试解决方案，重点关注RF验证与特性分析、宽带RF设计验证和毫米波空口(OTA)验证等多个方面。我们面向测量的软件适用于控制多信道直流、数字、模拟和宽带RF测试仪器，从而简化5G设备的交互式和自动化设计验证序列。解决方案专为从事宽带5G设备设计的工程师量身定制，助力他们在广泛的频段范围内验证设备性能。频段范围既包括低于6 GHz（频率范围1，FR1）的传统蜂窝频率范围，也包括高于24 GHz（频率范围2，FR2）的更具挑战性的毫米波条件。 

​了解5G频率标准

​5G生态系统包含3种不同的技术：5G LTE、5G TF和5G NR。

• ​5G LTE是现有4G LTE技术的演进版本。该技术使用与4G LTE相同的基础设施，但其数据传输速率更快、延迟更低且可靠性更高。5G LTE使用3GPP R15标准，该技术目前已投入使用，并且已具备相应的测试支持。
  
• ​5G TF，即Verizon的5G技术论坛，是由Verizon开发的一种5G预标准版本。该技术以毫米波频率提供更快的数据传输速率和更低的延迟。5G TF是Verizon开发的5G预标准版本，该技术目前尚未投入使用，也无相应测试支持。
  
• ​5G NR，即5G新空口，是3GPP（第三代合作伙伴计划）制定的5G官方标准。该技术同时以sub-6 GHz和毫米波频率提供更快的数据传输速率、更低的延迟以及更高的可靠性。5G NR目前已投入使用，并且具备相应的测试支持。5G NR使用3GPP R15标准，该技术目前已投入使用，并且具备相应的测试支持。
  

​测试是设备开发生命周期中的关键，存在于从早期的芯片组开发、设备集成和优化，到一致性、法规和运营商验收测试等一系列过程中。以下列出的多种测试类型有助于识别和纠正任何潜在问题，从而确保5G设备符合必要的标准，并在各种条件下均能发挥最佳性能。  

1. ​5G UE－对于确保5G设备能够与网络进行有效通信至关重要，并包括仿真5G用户设备(UE)。可以在UE连接至gNodeB时提供实时性能信息。测试完全符合3GPP R15标准，可在每个5G频段上测试组件、子系统和/或完整的基站设备。这有助于制造商确保其设备与5G网络兼容，并能够实现预期性能。
   
2. ​路径损耗－路径损耗是指电磁波在空间中从发射器传播至接收器时功率密度的降低（衰减）。测试路径损耗包括测量传输过程中信号强度的降低情况。了解如何使设备在各种环境中保持强大可靠的连接非常重要。
   
3. ​天线－天线是每个无线设备的关键组件。测试天线可测量各种属性，例如辐射方向图、天线效率和天线增益。这些测试可确保天线提供最佳的信号接收与传输功能。
   
4. ​空口(OTA)－OTA用于测量包含嵌入式天线的无线设备的无线性能和可靠性。这可以仿真真实条件下的用例，从而确保无线设备实现更优质的无线连接。
   
5. ​电源验证－电源验证可检查输入至设备的功率是否符合规定的范围要求。这有助于确定和解决设备中任何与电源相关的问题，从而确保设备高效、安全地运行。
   
6. ​无线标准验证－该测试可确保设备符合相应的无线标准，检查设备能否根据标准有效运行。从而确与其他设备和网络的互操作性。
   
7. ​协议－协议测试用于检查通过网络发送的数据包结构。可确保设备使用指定协议进行有效通信。从而实现可靠高效的数据传输。
   
8. ​实时频谱分析－该测试涉及在连续输入数据流上使用重叠FFT，以生成有效频谱的实时表示。用户通过该测试可有效地感知和处理最复杂的现代通信技术，有助于优化网络性能和可靠性。
   
9. ​固定无线接入(FWA)－FWA是一项快速发展的技术，可为先前无宽带服务的地区提供快速的数据连接。许多固定位置设备使用5G和WLAN进行连接。
   
10. ​5G新空口(NR)功能－将5G NR功能添加至现有的LTE和传统标准测试系统中，从而无缝过渡至新技术。这有助于制造商确保其设备可尽快使用最新的5G技术。
    
11. ​协议一致性－该测试需要使用最新3GPP定义的5G、长期演进(LTE)和车用无线通信(C-V2X)的测试用例。还要求频率范围1（FR1，sub-6 GHz）和频率范围2（FR2，毫米波）可同时支持5G非独立组网(NSA)和独立组网(SA)模式。协议一致性测试有助于设备符合最新的通信协议，并可在各种网络配置中有效运行。
    

​专业的硬件和软件工具可帮助工程师验证设备是否符合标准并优化其性能。这些工具可用于评估电源管理、天线效率、协议一致性和频谱分析等关键功能。工程师可利用这些资源可发现并解决潜在问题。

​网络仿真器

​网络仿真器可在受控环境中仿真真实网络条件。其对于5G设备的验证、性能和互操作性测试至关重要。该硬件通过提供强大的配置文件，可用于线速数据包捕获和精确再现现场可能出现的问题，从而实现全面测试。网络仿真器可准确复制实时LAN/WAN网络中的网络条件，从而在实验室环境中进行全面测试，包括功能启动、功能测试、负面测试和回归测试，以及KPI、数据吞吐量和整体设备性能评估。使用网络仿真器可确保新设备、协议和应用在部署前都经过严格的评估。

​信道仿真器

​信道仿真器是仿真真实射频(RF)条件不可或缺的工具，可在实验室环境中评估无线设备的性能。该工具可测试各种设备，包括网络基础设施设备以及WLAN接入点。其功能包括高级性能测试，仿真延迟、多普勒效应、衰减和多径衰落等多种损伤，以及动态传播和阻塞场景。

​信道仿真器因支持多种信号带宽和大量衰落信道在行业中脱颖而出。其支持范围包括5G NR、LTE Advanced和最新WLAN标准在内的多种技术。在5G设备测试领域，信道仿真器的作用举足轻重，它支持全面的测试序列，例如功能启动和功能测试、负面测试、回归测试、KPI测试、数据吞吐量测试和整体设备性能测试。同时也在准确仿真实时网络中遇到的网络条件方面发挥着关键作用，从而能够在新的5G硬件、协议和应用进入市场之前对其进行全面彻底的验证和测试。

​​网络扫描仪

​网络扫描仪通过自动检测设备来简化跨网络扫描过程，从而提高网络的透明度。非常适合用于发现联网设备上的UDP和TCP服务。网络扫描仪可确认设备运行的操作系统、识别任何已安装的滤波系统，并获取详细的网络清单。此外，网络扫描仪还可精准确定维护网络完整性所需的漏洞和错误配置。

​借助通知和报告等功能，网络扫描仪也可以显著改善监控过程。其在5G设备测试中的作用日益重要，是验证和测试新硬件和应用性能不可或缺的设备。网络扫描仪通过识别搭载最新5G芯片组的设备，可为推动5G设备任务准备工作所需的一系列测试提供助力，包括功能启动、功能测试、负面测试、回归测试、KPI和数据吞吐量测试，从而确保设备的性能在上市前得到优化。

​​基于浏览器的测试环境

​基于浏览器的测试环境是一种使用Web技术来简化测试过程的平台。该平台提供了一种用于手动实操测试的交互模式，可支持工程师进行即时调整，而这种直观的交互式方法对5G设备测试十分有利。此外，还有利于序列生成器驱动场景的自动化测试，优化了时间效率和测试一致性。该接口旨在支持各种测试，如RF参数测量、协议测试、性能分析和广泛验证。 

​NI为5G设备测试和验证提供了一系列解决方案。对于宽带5G设备设计，NI可助力工程师验证设备在广泛频谱范围内的性能，包括sub-6 GHz的频率范围(FR1)以及高于24 GHz的毫米波频谱(FR2)。此类设备旨在满足载波聚合、密集调制、紧密时分双工配置和高精度波束成形等复杂需求。

​NI创建了软件互联测试系统，以应对5G测试用例不断扩大的范围及日益增加的复杂程度，从而提高工程推进效率。该方法集成了快速、准确、灵活的测量软件与一套能够覆盖从精密直流到宽带RF的同步仪器。此外，NI还推出了5G新空口(NR)测试用户设备(UE)的独立版本，以帮助基础设施提供商和运营商在真实条件下测试和评估性能。 此外，NI毫米波PXI矢量信号换能器(VST)是空口(OTA)验证的核心，该设备对于评估设备的辐射方向图和波束特性至关重要。

​NI在5G设备测试方面的贡献有助于加速5G技术的发展和实施，从而实现更快的网络速度和更顺畅的设备连接。

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