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5G und wie die komplette Netzwerkmessung erfolgt

| Autor / Redakteur: Johannes Weicksel * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Vom ausführlichen Test des 5G-Netzwerks im Labor über einen umfangreichen Feldtest bis zum finalen Einsatz beim Kunden: Mit entsprechender Netzwerk-Messtechnik lassen sich 5G-Netzwerke systematisch verifizieren und validieren.

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Mobilfunk: Der Einsatz des Standards 5G und die entsprechenden Netzwerke müssen systematisch verifiziert und validiert werden.
Mobilfunk: Der Einsatz des Standards 5G und die entsprechenden Netzwerke müssen systematisch verifiziert und validiert werden.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Der Ausbau von 5G-Netzen erfordert eine regelmäßige Prüfung der Netzwerkleistung über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Mit Gigabit-Geschwindigkeiten und Latenzzeiten von teilweise unter einer Millisekunde verspricht die neue Mobilfunkgeneration aus technischer Perspektive einen immensen Fortschritt und soll insbesondere die Digitalisierung der Industrie sowie die Weiterentwicklung von Zukunftstechnologien wie autonomes Fahren weiter vorantreiben.

Doch der Ausbau des 5G-Netzes ist aus Sicht des Netzwerkbetreibers nicht einfach: Denn die immense Leistungssteigerung von 5G ist nur durch die ausgeklügelte Einbindung verschiedener Netzwerktechnologien – wie ultrahoher Frequenzspektren mit Frequenzen im Millimeter-Wellenlängenbereich (mmWave), hochverdichteter Mehrantenneninfrastrukturen (Massive MIMO) und Beamforming – zu erreichen. Damit erhöht sich die Komplexität von 5G im Vergleich zu älteren Netzwerkgenerationen. Um die hohen Anforderungen an Latenzzeit, Verfügbarkeit sowie Zuverlässigkeit trotzdem zu erfüllen und eine reibungslose Implementierung des 5G-Netzes sicherzustellen, müssen alle Komponenten und Ebenen sowohl einzeln, als auch miteinander einwandfrei arbeiten.

Komplette Netzwerkinfrastruktur regelmäßig prüfen

Entscheidend ist die Absicherung der Funktionalität in einem 5G-Netz. Der Anwender muss an eine regelmäßige Prüfung der kompletten Netzwerkinfrastruktur über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg eingebunden werden: Von der Entwicklungsphase im Labor über Feldversuche bis hin zur Aktivierung und laufendem Betrieb müssen Messungen zur Überwachung der Netzwerkleistung unternommen werden. Hochleistungsfähige Komplettlösungen für 5G-Netzwerkmessungen wie das „Lab to Field“-Testportfolio des Herstellers Viavi Solutions unterstützen die systematische Verifikation und Validierung von 5G-Netzwerken und beschleunigen dadurch erheblich die Entwicklung und Implementierung des neuen Funkstandards.

Mit „Lab to Field“ können Komponentenhersteller und Serviceprovider den 5G-Netzbetrieb prüfen und überwachen. Die Testumgebung kombiniert Software für die Laborerprobung mit kompakten Feldmessgeräten wird der gesamte Lebenszyklus von der Validierung im Labor bis zur Inbetriebnahme vor Ort erheblich vereinfacht und beschleunigt. Die zuverlässige Bereitstellung und Performance des 5G-Netzes im laufenden Betrieb kann anschließend mit einer softwarebasierten Monitoring-Lösung kontinuierlich überwacht und gesichert werden.

5G und der systematische Test im Labor

TeraVM bietet eine virtuelle Testumgebung an, um Anwendungen zu simulieren und die Sicherheit von Hardware und Netzfunktionen zu validieren.
TeraVM bietet eine virtuelle Testumgebung an, um Anwendungen zu simulieren und die Sicherheit von Hardware und Netzfunktionen zu validieren.
(Bild: Viavi Solutions)

In der ersten Entwicklungsphase wird das geplante 5G-Netzwerk zunächst im Labor systematisch validiert und verifiziert, um mögliche Fehlerquellen zu beseitigen und Funktion sowie Performance der neuen 5G-Technik sicherzustellen. Hier kann unter Einsatz des skalierbaren Testsystems TM500 mit integrierten Datendiensten die gesamte Netzwerkleistung ermittelt und in verschiedenen Lastszenarios und Stresstests geprüft werden. Die Software simuliert dazu reale Nutzerverhaltensprofile, wie Web-Browsing, das Herunterladen von Dateien, Video-Streaming sowie Voice over LTE (VoLTE) und deckt mögliche Engstellen bei der Datenbereitstellung auf.

Ergänzend dazu bietet TeraVM eine virtuelle Testumgebung zur Anwendungsemulation und Sicherheitsvalidierung von Hardware und Netzfunktionen. Die intelligente Software führt komplette AMF-Wraparound-Tests mit gNodeB-Basisstationen (gNBs) und 5G-Core-Netzwerken durch und überprüft Funkzugangsnetze und Core-Netzwerke auf deren Einhaltung von 3GPP-Standards. Auf diese Weise werden die Kompatibilität der 5G-Komponenten untereinander und die Funktionsfähigkeit unter komplexen mobilen Verkehrsprofilen sowie in emulierten Fehlerszenarien sichergestellt.

Das 5G-Netzwerk ausführlich im Feld testen

Der Cell Advisor 5G überwacht und validiert den Funkzugang. Der tragbare Analysator wurde für Mobilfunk-Basisstationen entwickelt.
Der Cell Advisor 5G überwacht und validiert den Funkzugang. Der tragbare Analysator wurde für Mobilfunk-Basisstationen entwickelt.
(Bild: Viavi Solutions)

Im Anschluss an die Laborvalidierung wird das geplante 5G-Netzwerk in der zweiten Entwicklungsphase zunächst ausführlich im Feld geprüft und schließlich unter ständiger Begleitung durch engmaschige Tests ausgerollt und in Betrieb genommen. Hierbei kommt der CellAdvisor 5G zum Einsatz: Er überwacht und validiert den Funkzugang. Dabei handelt es sich um einen tragbaren Analysator für Mobilfunk-Basisstationen. Die Testumgebung prüft im Feldeinsatz Glasfaser-, Koaxialkabel- und Luftschnittstellen und analysiert das Echtzeitspektrum sowie störende Interferenzen der 5G-mmWave-Signale.

Je nach Anforderung kann der CellAdvisor 5G zudem bereits in der Labortestphase zur Validierung der Funksignale vor oder während Tests mit dem TM500 eingesetzt werden. Auf diese Weise lässt sich erkennen, wann gemessene Durchsatzprobleme auf Fehler im Funkzugang zurückzuführen sind. Das reduziert die Analyse möglicher Ursachen und somit die Verifikationszeit im Labor.

In der dritten Entwicklungsphase – nach abgeschlossener Installation – müssen Leistung und Funktionalität des Netzwerks auch während des Betriebs weiterhin kontinuierlich überwacht werden, um eine zuverlässige Verfügbarkeit von 5G-Diensten und die Einhaltung von Dienstgütevereinbarungen sicherzustellen. Dazu bietet sich der NITRO vNet Fusion an, eine softwarebasierte Plattform-Anwendung zur Durchsatz- und Performancemessung in virtuellen und hybriden Netzwerken.

Mit dem System lassen sich über standardisierte Messverfahren Fehler diagnostizieren sowie Probleme beim Kunden beseitigen. Insgesamt ermöglicht der kombinierte Einsatz durchgängige Testfunktionen auf jeder Entwicklungsstufe, sodass Netzwerkbereitstellung und kommerzielle Inbetriebnahme der 5G-Netze deutlich beschleunigt werden. Mobilfunkbetriebe können ihre Bereitstellungsziele dadurch zuverlässig erfüllen und jederzeit eine gleichbleibend hohe Netzqualität gewährleisten.

5G Conference am 8. September in München

Dank einer hohen Datenübertragung bei gleichzeitig geringer Latenz ist 5G gerade für den gewerblichen Einsatz in der Industrie interessant. Auf der 5G Conference von Atlantik Elektronik und ELEKTRONIKPRAXIS kommen Sie am 8. September in München mit Experten in Kontakt und finden Komponentenhersteller rund um 5G.

Details und Anmeldung zur 5G Conference

Testen und Verifizieren von 5G-Netzwerken (externer Link)

* Johannes Weicksel arbeitet bei Viavi Solutions als Business Development Manager.

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