​輕鬆駕馭複雜的 RAN 無線網路無線電單元 (RU) 測試

​無線電存取網路 (RAN) 是將行動電話連線至核心網路的通訊基礎架構。它可協調網路的資源與資料、連接其他手機、裝置與資料連結功能，也是我們目前全球通訊方式的骨幹。

​RAN 有許多不同的變化，也因行動世代 (3G、4G、4G LTE、5G NR)、地區、作業頻率及許多其他因素而異；RAN 的確切組成和元件可能會有很大的差異。

​無線電單元 (RU) 屬於其中一種 RAN 元件，由於負責傳輸與接收使用端設備 (UE) 的 RF 訊號，並將訊號轉送到基地台的其他元件，因此是透過 RAN 進行無線通訊的重要元件。就像 RAN 一樣，RU 也因使用情況而有不同。本技術文章探討 RAN 的幾種排列組合、其排列組合方式對於 RU 運作與組成的影響，以及最終對 RU 測試造成的影響。

​RAN 也就是無線網路基礎架構，自問世以來已經歷了數十年的巨變。從 5G 的早期階段開始，行動基礎架構就從單一基地台 (通常稱為單片式基地台) 發展成功能各不相同的基地台元件。 

​O-RAN 在現代行動網路中發揮的作用

​其中的一種基地台排列組合，就是 O-RAN 架構。按照 3GPP Rel-15 的定義，O-RAN (7.2x) 前傳分割會將 RAN 分為 3 個主要元件：無線電單元 (RU)、集中式單元 (CU) 與分散式單元 (DU)。這樣的設計能在執行、負載管理、效能提升方面發揮更高的彈性，也能支援使用不同廠商的元件，因為其介面更開放，且更易於使用。圖 1 是 O-RAN 架構示意圖。

^{​圖 1：O-RAN 聯盟參考架構 (資料來源：O-RAN 技術文章)}

​深入了解 O-RAN 架構

​O-RAN 是新興技術且具備傳統 RAN 的許多優點，因而在某些區域受到重視，但在未來幾十年內，這不會是唯一的行動電話基礎設施部署類型。若將現有基礎設、行動連線需求、建置成本與監管限制等因素列入考量，應部署的行動基礎架構會因特定地區與使用案例而異。

​因此，必須根據特定情況需要的確切基地台類型，選擇不同的 RU。也因為會出現這樣的差別，目前仍需要繼續製造及測試架構、細項功能與專利/開放 IP 各自不同的 RU。

​*7 至 2 倍的功能分割未必相同

^{​表 1：選擇 RAN RU 功能分割}

​功能分割對 RU 測試的影響

​確切的 RAN 分割方式未必相同，但 RU 主要透過八種方式與基地台的高階元件連接。所建置的功能分割類型決定 RU 包含的功能。這樣的決定也就決定了開發流程中必須測試的項目。

^{​圖 2：RAN 功能分割}

​​RU 是任何行動網路基地台不可或缺的一環。RU 負責接收來自 UE 的調變訊號，其作用是居中銜接基地台的其他部分和核心網路與一般使用者。同時，RU 也能將多個 UE 同時連接到單一基地台。由於具備這樣的功能，因此會有最多的元件和大量的測試點，因為許多 RU 會有多組天線。

^{​圖 3：有多個測試連接埠的 RU 簡圖}

​RU 生產測試的挑戰

​正因為 RU 具備這些功能，在生產測試中往往會特別棘手：

• ​可設定性—RU 的配置有許多不同的可能性，包括多個天線、通道與雙工配置。此外也有不同的 RAN 功能分割，可能必須進行不同的測試。
• ​成本—RU 的功能代表所需的測試系統往往較為複雜，因此成本高於其他類型 DUT 的測試設備。透過擴充能力、通道密度與開發時間等因素將測試總成本降到最低，是成功的關鍵。
• ​測試時間—元件數量最多且測試連接埠最多，表示即便測試時間只是略增，也會影響必須進行的測試數量。

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有效率的無線電單元測試策略

​適當的切換、測試序列、平行機制以及可擴充且可重複使用的軟體，這些都是確保測試案例的效率和輕鬆設定的必要條件並且有助於把先前所強調的挑戰降到最低。

​RU 測試需求最大的不同點，可能就在於功能分割。功能分割決定 RU 的功能而非其他基地台元件，因此，某些基本測試功能 (如 DUT 控制、DU 模擬與數位介面) 相差懸殊，而且可能影響測試成本與開發/測試的時間。

​要因應這些在測試層面的根本變化，關鍵在於開放式的多功能測試平台。要找到能夠因應各種 RAN 設定而調整的測試系統並不容易，不同的區域會在不同的時間以不同的速度發展出新的無線基礎架構，更是提高了難度。NI 的基地台 RU 測試與量測解決方案採 PXI 平台架構，並以軟體為核心，能因應上述需求。 

​NI 整合多種軟硬體，有助於提供高效率的 RU 生產測試解決方案。NI 測試平台是客製化測試解決方案的高標，能在客製化測試需求與快速開發與上線時間之間找到平衡點，提供易於調整且可客製化、成本效益高的解決方案，同時又不需要進行大量整合與開發。

​NI 的 RU 測試硬體解決方案採用以 PXI 向量訊號收發儀 (VST) 為主的模組化 PXI 平台。VST 結合向量訊號分析儀 (VSA)、向量訊號產生器 (VSG)、可由使用者設定的 FPGA，以及高速數位介面，非常適合應用於全方位的 RF 測試用途。值得注意的機型包括 PXIe-5842，這個機型的頻率範圍最高可達 26.5 GHz，瞬間頻寬可達 2 GHz；而 PXIe-5841 則是最高頻率範圍達 6 GHz 機型，相當具經濟效益。這些 VST 的設計旨在因應 RU 生產測試的嚴苛需求，能發揮高度擴充能力與效能，更一體適用於從舊款到 5G 的各種行動電話標準。

​至於軟體方面，RFmx 提供相當強大且簡單好操作的 RF 量測與自動作業介面。RFmx 支援從通用 RF 量測到 5G NR、Wi-Fi 7 及各類符合特定標準的配置。其功能包括能快速設定量測作業的互動式軟體人機介面、適用於自動化測試的進階程式設計 API，更與 NI 的InstrumentStudio™ 軟體規格相容，能提供完整的測試台使用體驗。RFmx 能透過多執行緒的平行量測功能確實執行高效率的測試計畫，非常適合在 RU 生產環境中發揮最佳的測試速度、準確度與開發時間。