L'avvento della nuova tecnologia 5G NR provocherà cambiamenti radicali nella struttura della rete di accesso radio (RAN).

L'utilizzo delle frequenze a onde millimetriche (mmWave) e delle forme d'onda OFDM, nonché dell'emergere di metodologie di trasmissione avanzate, ha dato vita a i'interfaccia radio sarà radicalmente diversa rispetto a quella delle reti mobili delle generazioni precedenti.

Di conseguenza, i parametri prestazionali saranno spinti ben oltre i limiti possibili in passato in termini di velocità di trasferimento dati, capacità della rete ed efficienza spettrale.Col tempo, ciò avrà un forte impatto anche sulla riduzione dei tempi di latenza (portandoli al di sotto di 1 ms).

Tuttavia, questi cambiamenti saranno anche fonte di sfide senza precedenti per i tecnici. Una delle attività che subirà sicuramente notevoli mutamenti è la misura della qualità delle reti tramite campagne di drive test.

Nell'articolo che segue, esamineremo le nuove strategie di prova richieste dalla tecnologia 5G, vedremo come questi test si differenziano da quelli passati e parleremo dell'introduzione di strumenti di test avanzati destinati a tale scopo. Ci soffermeremo, inoltre, sulle varie opzioni di approvigionamento della strumentazione attualmente disponibili.

Le prospettive del 5G nel breve-medio termine

La diffusione del coronavirus ha sconvolto notevolmente i piani di lancio dell'infrastruttura 5G nel corso del 2020. Ora, però, stiamo assistendo nuovamente a una crescita impetuosa. Benché l'associazione GSMA abbia modificato le sue previsioni sulla rapidità di espansione delle reti 5G iniziali, è tuttora convinta che questa tecnologia rappresenterà il 20% di tutte le connessioni cellulari entro il 2025.

Con una presenza sempre più diffusa dell'infrastruttura 5G, sarà importante disporre di dati sui livelli di copertura.

Principi fondamentali dei drive test

I drive test consentono di acquisire dati live da vari punti di una rete grazie ad attrezzature di misura montate su un qualsiasi veicolo.

Generalmente, si tratta di un hardware per la raccolta e l'analisi dei dati collegato a una serie di cellulari, nonché di un ricevitore GPS per la registrazione accurata dell'ubicazione del veicolo in qualsiasi momento.

Spesso, per motivi di praticità, tutti questi apparecchi sono incorporati in uno scanner multicanale. Il veicolo utilizzato per l'esecuzione di un drive test può essere un furgone o un'automobile. In alcuni casi, è preferibile l'uso di una moto, in quanto facilita gli spostamenti nelle strade cittadine congestionate, permettendo di completare le misure sulla rete in tempi più brevi.

Le aree e gli edifici non accessibili in auto o moto possono essere raggiunti a piedi e la copertura potrà essere misurata attraverso dispositivi di prova palmari.

I dati acquisiti durante una campagna di drive test servono a verificare l'effettiva soddisfazione di indicatori chiave di prestazione (KPI) predefiniti, relativamente a servizi vocali e dati.

Grazie al rispetto di tali KPI, l'operatore della rete mobile potrà evitare problemi che, altrimenti, causerebbero frustrazioni agli abbonati (segnale scarso, basse velocità di trasferimento dati, chiamate interrotte, ritardi nella riproduzione di contenuti video, zone critiche di copertura, potenziali fonti di interferenze e così via).

A tal punto, sarà possibile impegnarsi a risolvere eventuali problematiche identificate. Ciò che importa è che la qualità del servizio (QoS) e la qualità dell'esperienza (QoE) non vengano compromesse, evitando così il rischio di abbandono da parte della clientela.

Transizione dall'infrastruttura 4G a 5G: conseguenze sulle metodologie di prova

Benché i principi basilari dei drive test siano abbastanza semplici, l'arrivo del 5G mette completamente a soqquadro le regole del gioco. Rispetto all'era del 4G, la valutazione accurata della copertura della rete fornita da ciascuna stazione di base dovrà essere affrontata in maniera totalmente diversa.

Si dovranno apportare modifiche alle bande di frequenza assegnate a questa generazione mobile, con frequenze che vanno dalla banda sotto i 6 GHz fino alle onde millimetriche (ovvero, 24 GHz e oltre).

Tuttavia, ciò non sarà probabilmente un ostacolo difficile da superare. Si profila, comunque, una sfida molto più impegnativa, dovuta alla migrazione dalla copertura tradizionale a base di cellule distribuita in modo uniforme a una che fa affidamento sul beamforming e su complesse configurazioni multiantenna.

Prima del 5G, le stazioni di base trasmettevano in tutte le direzioni simultaneamente. Per potenziare la prestazioni, ampliare la capacità e ridurre il consumo energetico, il 5G utilizzerà, invece, reti con più fasci di irradiazione.

Grazie alla tecnologia di ricetrasmissione parallela MIMO multiutente (MU-MIMO), si sfrutterà anche alla cosiddetta 'propagazione multi-cammino'.

Nel complesso, queste innovazioni renderanno le reti più efficienti dal punto di vista operativo ed energetico di quanto sarebbe possibile con la topologia di copertura cellulare a cui siamo abituati.Pertanto, potranno essere supportati più servizi a banda larga e i costi di gestione giornalieri rimarranno bassi.

Il beamforming aggiunge una nuova dimensione alla copertura mobile, con la formazione di collegamenti dati direzionali tra la stazione di base e l'apparecchio dell'utente.

I drive test saranno eseguiti in base ai blocchi di segnali di sincronizzazione (SSB) di riferimento. La stazione di base in prova genererà fasci SSB multipli e l'attrezzatura/lo scanner dell'utente si collegherà al fascio circostante più potente.

In situazioni in cui gli apparecchi dell'utente siano in prossimità tra loro, sarà necessario stabilire se sia possibile mantenere un'adeguata separazione spaziale. In tal modo, i rispettivi fasci non interferiranno tra loro.

I KPI si riferiranno ai seguenti parametri dei fasci della stazione di base:

• La potenza del segnale di riferimento ricevuto (SS-RSRP), che dà una stima della potenza d'uscita dei fasci SSB con modulazione OFDM che vengono irradiati dalla stazione di base.
• La qualità del segnale di riferimento ricevuto (SS-RSRQ), che misura la qualità del fascio (prendendo in considerazione il livello di rumore) nell'intera larghezza di banda del sistema. Se tale valore è basso in una certa ubicazione, si potrà giustificare il passaggio a una cella vicina.
• Il rapporto segnale-interferenza e segnale-rumore (SS-SINR), ovvero il rapporto tra la potenza del segnale d'uscita di un fascio e quanto prodotto dal rumore e da qualsiasi interferenza.

La combinazione di drive test a terra e prove condotte tramite droni aerei consentirà la raccolta di dati orizzontali e verticali. Ciò porterà alla realizzazione di rendering 3D della copertura del fascio in ciascuna stazione di base, che risulteranno utili in fase di decisione sull'ottimizzazione della copertura in una data cella.

Conclusione

Il potenziale del 5G è veramente straordinario.

Tuttavia, quando le nuov reti cominciano a prendere piede, il successo commerciale dipenderà dalla garanzia di una QoE and QoS eccellenti.

Con un'ampia gamma di nuove soluzioni sul mercato per la misura di tutti gli aspetti delle reti live, navigare attraverso la complessa serie di soluzioni sarà un compito impegnativo. Particolarmente difficile sarà anche l'accesso alla strumentazione di misura e a nuove attrezzature e software, soprattutto quando si ha a disposizione un budget limitato.

Lavorando in collaborazione con un partner esperto come Electro Rent, gli operatori di telecomunicazione e i loro partner tecnici potranno far fronte a entrambe queste sfide.

Grazie a pacchetti hardware e software all'avanguardia di prestigiosi produttori, tra cui Infovista, PCTEL, Rohde & Schwarz, Keysight e Viavi, potranno sfruttare un'ampia gamma di competenze per fornire un supporto personalizzato.

Con una serie di soluzioni di noleggio flessibili per accedere alle tecnologie di drive test più aggiornate, potranno sostenere qualsiasi progetto o contratto, persino con i requisiti più rigorosi.

*Richard Martin è Product Manager di Electro Rent