Test von 5G: Wie eine Software dabei hilft, die Hardware-Ressourcen im Griff zu behalten

| Autor / Redakteur: Stewart Forsyth * / Hendrik Härter

Mehr Geschwindigkeit: Mit 5G steigen die Übertragungsgeschwindigkeiten enorm an. Doch Testingenieure brauchen neue Werkzeuge, die nicht nur beschafft, sondern auch verwaltet werden müssen.
Mehr Geschwindigkeit: Mit 5G steigen die Übertragungsgeschwindigkeiten enorm an. Doch Testingenieure brauchen neue Werkzeuge, die nicht nur beschafft, sondern auch verwaltet werden müssen. (Bild: Denys Rudyi - stock.adobe.com)

Mit 5G wird die Übertragungsgeschwindigkeit erhöht, doch Entwickler benötigen zum Test neue Messgeräte. Wir zeigen, wie ein Umstieg gelingen kann und stellen eine Software vor, um die Hardware zu verwalten.

5G NR verspricht gegenüber LTE ganz unterschiedliche neuartige Dienste und Geräte. Doch für den Entwickler wirken sich die Änderungen auch auf den Test von Produkten für 5G aus. Nach Veröffentlichung der 5G-Standards werden Netzausrüster und Gerätehersteller mit völlig neuen Testanforderungen konfrontiert sein und vermutlich komplett neue Testausrüstung benötigen. Gerade für Hersteller unter Kostendruck bei der Entwicklung kann das problematisch werden.

Schauen wir auf die Auswirkungen bei der Migration einer Testausrüstung für 5G. Der Einsatz von Frequenzbändern im Bereich der Mikrowellen und Millimeterwellen ist eine technische Herausforderung. Hinzu kommt, dass man zu größeren Bandbreiten bis zu 2 GHz übergehen wird. Hinzu kommt, dass die Schlüsseltechniken für 5G wie das Beamforming und Massive MIMO komplex und anspruchsvoll sind. Durch den Einsatz höherer Frequenzen erfolgen immer mehr Tests über die Funkschnittstelle (OTA).

Nachdem der erste Standard nach 5G NR fertiggestellt wurde, können die Entwickler an ihren 5G-Produkten weiterarbeiten. Allerdings sollte man beachten, dass die entwickelten Produkte auch mit der aktuellen 4G-Technik koexistieren müssen und 4G muss sowohl weiterhin produziert als auch weiterentwickelt werden. Problematisch könnte es werden, dass während einer Übergangsphase die 4G-Infrastruktur bereits vorhanden ist und es noch keine funktionierende 5G-Infrastruktur gibt.

Die Migration von 4 auf 5G und mögliche Probleme

Wollen Entwickler auf 5G umsteigen, sind es vor allem die Investitionskosten, die einen wesentlichen Aspekt ausmachen. Unternehmen müssen die entsprechende Testausrüstung erwerben und installieren. Hinzukommen wird, dass angesichts der zu erwartenden höheren Preise für die installierende Testausrüstung sich die Investitionskosten gegenläufig zu den drahtlosen Produkten entwickeln werden. Somit stellt sich die Frage: Wie kann man mit der Testausrüstung für 5G die notwendigen Testkosten einsparen und gleichzeitig sicherstellen, dass die Investitionskosten im Budgetplan bleiben?

Eine Möglichkeit besteht darin, die Verwaltung des Messgeräteparks zu optimieren. Werden Käufe, Garantien, Verträge, Mieten, Wartung und Reparatur konsequent nachverfolgt, lassen sich die Kosten für den Lebenszyklus des Messgerätebestands verringert werden. Mit entsprechenden Programmen, welche die Testausrüstung für 5G verwalten und den Einsatz der Messgeräte in Echtzeit verfolgen, identifizieren unausgelastete Geräte.

Die technische Anforderungen bei 5G

Die aktuellen Testausrüstungen werden den erhöhten Testanforderungen der 5G-Technik nicht genügen. So nutzt beispielsweise 5G MIMO-Techniken, die mehrere Kanäle erfordern und von aktuellen Testprozessen für 4G nicht unterstützt werden. Hier stellt sich für den Testingenieur die Frage, wie sich mit 5G-fähiger Testausrüstung neue Produkte auf den Markt bringen lassen und sich gleichzeitig die Auslastung der bereits vorhandenen Testausrüstung maximieren lässt?

Als Antwort bieten sich zwei kostengünstige Lösungen an: Entweder man rüstet vorhandene Testausrüstung auf die neue 5G-Technik auf. Alternativ kauft sich das Unternehmen komplett neue Testhardware und nicht benötigtes Testequipment wird in Zahlung gegeben. Eine effiziente Möglichkeit ist der Umstieg auf modulare PXI-Messtechnik. Sie unterstützt bei der Analyse von 5G-Entwicklungen und ist gleichzeitig flexibel, um künftige Änderungen schnell anzupassen. Damit bleibt der Testingenieur in Sachen 5G auf den aktuellsten Stand.

Wie entscheidend ein Upgrade der Hardware sein kann, zeigt das Beispiel von Messungen im Sub-6-GHz-Frequenzband. Die Hardware kann zwar sehr leistungsfähig sein, trotzdem ist es nicht unwahrscheinlich, dass die Hardware alle Anforderungen an einen 5G-Test erfüllt. Ein typisches Beispiel ist ein Signalanalysator, der nur das für einen 4G-Test erforderliche Frequenzband mit 3,6 GHz abdeckt. Einige Messtechnik-Hersteller bieten ein Hardware-Upgrade an, um den Frequenzbereich des Signalanalysators bis in den künftig genutzten Millimeterwellenbereich zu erweitern. Manche Upgrades lassen sich durch Eingabe eines Softwareschlüssels aktivieren.

Nicht immer ist die bisher verwendete Testausrüstung unbrauchbar. Bietet der Messtechnik-Hersteller keine Upgrades an, kann das Testunternehmen nicht ausgelastete Messtechnik in Zahlung geben. Mit dem freigesetzten Geld lässt sich dann die notwendige Ausrüstung für den Test für 5G finanzieren. Für einige Unternehmen ist die Kombination aus Aufrüstung bestehender Mess- und Prüftechnik sowie die Inzahlunggabe vorhandener Messgeräte die geeignetste Option, wenn Signal mit einer Bandbreite von 1 GHz oder mehr erzeugt werden sollen.

Verfügbare Testausrüstung und ihre Auslastung

Bei der Migration der erforderlichen Testausrüstung zu 5G vergrößert sich der Messgerätepark, da 5G-spezifische Messtechnik hinzukommt. Gleichzeitig verringert sich die Auslastung bestehender Messtechnik für 4G. Das Problem an dieser Stelle: Wie stellt ein Unternehmen sicher, dass Testingenieure stets über die aktuellen Messgeräte verfügen und gleichzeitig die Auslastung auf einem hohen Niveau ist? Während der Migrationsphase geben Echtzeitinformationen wichtige Daten über den Einsatz aktueller Messhardware. Die Daten der Nutzung sind wichtig, denn damit lässt sich planen, welche Testanforderungen künftig notwendig sind. Außerdem können die vorhandenen Messgeräte über einen sogenannten Verleihpool auch anderen Mitarbeitern zur Verfügung gestellt werden.

Eine Testabteilung muss mit wenig Mitteln viel erreichen. Der Messtechnik-Spezialist Keysight kennt das Problem und bietet einen sogenannten Optimierungs-Service für Testressourcen an. Damit haben Unternehmen ihren Messgerätepark jederzeit unter Kontrolle. Zentraler Bestandteil ist die dabei eine Software. Der Pathwave Advisor besteht aus drei Applikationen:

1. Track & Control: Hiermit lassen sich die Messgeräte nachverfolgen. Der Testingenieur weiß jederzeit, wo sich gerade welches Messgerät befindet. Außerdem lässt sich damit die Konformität der Messgeräte mit den Unternehmenseigenen Qualitätsstandards verwalten.

  • Messgeräte unternehmensweit verfolgen; das geht bis hinunter auf die Ebene von Produktionsstätten, Labors oder einzelnen Mitarbeitern.
  • Bei der Inventur lässt sich Zeit einsparen oder bei dem Nachweis der Standard-Konformität bei einem Audit.
  • Die Standortveränderung wichtiger Messtechnik lässt sich mithilfe aktiver oder passiver Techniken überwachen.

2. Utilization & Health: Damit lassen sich sowohl der Gesundheitszustand der Messhardware sowie die Auslastung der Messgeräte überwachen.

  • Die Auslastung von Testressourcen über Benutzer, Programme und Abteilungen hinweg wird verbessert.
  • Messgeräte in einem schlechten Zustand lassen sich identifizieren. Damit lassen sich Probleme vermeiden, bevor sie entstehen.
  • Nicht ausgelastete Messtechnik verkaufen, damit das Unternehmen in neue Messhardware investieren kann.

3. Loan Pool: Damit lassen sich wichtige Informationen in Echtzeit liefern und es unterstützt das Entwickler-Team beim Einsatz der Messgeräte.

  • Testressourcen werden optimiert, standardisiert und gemeinsam von mehreren Entwicklungslabors genutzt. Produktionslinien können unnötige Kosten bei der Beschaffung vermeiden.
  • Für veraltete oder ausgemusterte Messgeräte fallen keine Kosten für Wartung, Gebühren oder Versicherungen innerhalb des Unternehmens mehr an.
  • Nicht mehr benötigte Messhardware wird entweder verkauft, aufgerüstet oder in Zahlung gegeben.

In den Services enthalten sind verschiedene Kalibrierdienstleistungen und weitere Services, um die Leistungsfähigkeit der Messtechnik über den gesamten Lebenszyklus hinweg zu garantieren. Außerdem werden Testingenieure dabei unterstützt, wenn die Mess- und Prüftechnik ein Upgrade auf eine neue Technik bekommt.

Einen wesentlichen Unterschied zu anderen Programmen auf den Markt, die Ressourcen verwalten, ist, die Echtzeitfähigkeit der Software von Keysight. Es ergibt sich ein realistisches Bild des Inventars auf Grundlage der tatsächlichen Nutzung der Hardware. Basierend auf den tatsächlichen Einsatz von Ressourcen lässt sich eine strategische Entscheidung bei der Beschaffung, Wartung und Disposition der Mess- und Testhardware treffen.

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* Stewart Forsyth arbeitet im Business Development bei Keysight Technologies in Edinburgh, Großbritannien.

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