Messtechnik für Mobilfunkstandards | End-to-End-NTN-Tests mit dem CMX500
Autor: Tim Seyler, Produktmanager Wireless Communication Testers
Der Übergang zu NTN, insbesondere im Kontext zukünftiger 6G-Systeme, bringt eine Reihe spezieller und komplexer Herausforderungen mit sich, die weit über die Anforderungen bei der Validierung herkömmlicher terrestrischer Netze hinausgehen. Eine zentrale Problemstellung ist die Nachbildung der dynamischen und schwierigen Bedingungen des Satelliten-Funkkanals. Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn (LEO) bewegen sich extrem schnell. Die resultierenden vielfältigen Störgrößen sind in einer Laborumgebung nur sehr schwer nachzubilden. Als Beispiele anzuführen sind erhebliche Dopplerfrequenzverschiebungen, lange und stark variable Ausbreitungsverzögerungen, die für Echtzeitanwendungen problematisch sind, signifikante Pfadverluste und unvorhersehbare atmosphärische Fading-Phänomene, die beispielsweise durch Niederschlag hervorgerufen werden.
Eine weitere wichtige Aufgabe ist das Management komplexer Mobilitätsprotokolle. Die begrenzte geografische Reichweite von LEO-Satelliten erfordert häufige und nahtlose Handovers zwischen benachbarten Strahlen und von einem Satelliten zum nächsten. Für diese Prozesse werden genaue Echtzeit-Ephemeridendaten benötigt, um Dienstunterbrechungen zu vermeiden. Eine große Herausforderung im Hinblick auf die Architektur ist es, die nahtlose Interoperabilität zwischen NTN- und terrestrischen Netzwerksegmenten sicherzustellen. Zudem stellt die hohe Dynamik der Betriebsumgebung auch eine Herausforderung für die zuverlässige Messung von Leistungskennzahlen (KPIs) und die anschließende Ursachenanalyse dar, da Performance-Verschlechterungen auf eine Vielzahl voneinander abhängiger und veränderlicher Faktoren zurückzuführen sein können.
CMX500 für nicht-terrestrische Netze (NTN)
Der CMX500 Radio Communication Tester bietet eine einheitliche Plattform, die die gesamte Bandbreite der NTN-Testherausforderungen mit einem einzigen integrierten Gerät abdeckt. Diese bietet eine vollständige End-to-End-Testumgebung für realistische Simulationen und detaillierte Analysen von NTN-Geräten und -Infrastruktur. Das flexible Konzept unterstützt zwei grundsätzliche Testkonfigurationen:
Anwendungsfall: Emulation von gNB und 5G-Kernnetz
Typische Kunden sind Satellitenbetreiber, die ihr eigenes Satellitennetz (Satelliten-Gateway und Satellitennutzlast) bereitstellen. Bei diesem Aufbau übernimmt der CMX500 nur die 5G NTN-Backend-Dienste (gNB, 5G-Kernnetz und entsprechende Signalisierungsnachricht), um das Endgerät mit dem Satellitennetz des Kunden zu verbinden.
Anwendungsfall: Emulationsseite – SAN
Typische Kunden entwickeln Chipsätze, Mobiltelefone oder Benutzerterminals. Der CMX500 emuliert den vollständigen Satellitenzugangsknoten einschließlich gNB, 5G-Kernnetz und entsprechender Signalisierungsnachricht, Satelliten-Gateway und Satellitennutzlast.
Der CMX500 erzeugt einen präzisen digitalen Zwilling der Livesky-Umgebung, indem er alle Satellitenbahnen und Frequenzbänder mit dynamischer Doppler- und Verzögerungskompensation sowie realistischen Fading-Profilen (R&S®CMX-KE611 NR-NTN-Fading-Profile) emuliert, um reproduzierbare Testbedingungen sicherzustellen. Für die Full-Stack-Konformitätsprüfung bietet der Tester eine integrierte Basisstations- und Kernnetz-Emulation und unterstützt sowohl transparente als auch regenerative Nutzlasten. Dies ermöglicht umfassende, standardbasierte Preconformance-Tests für eine frühzeitige Validierung. Darüber hinaus adressiert der CMX500 den aufstrebenden Markt für Direct-to-Cell (DTC) durch umfassende Testunterstützung für relevante Technologien, z. B. mit der R&S®CMX-KS550B LTE-DTC-Erweiterung, sowie vordefinierte Testverfahren wie die R&S®CMX-KF655X XLAPI LTE-DTC-Starlink-Testfälle.
Zu den wichtigsten Funktionen gehören umfangreiche HF-Messungen und fortgeschrittene Anwendungstests über externe IP-Netzwerke, um die tatsächliche Dienstgüte (QoS) und Erlebnisqualität (QoE) zu verifizieren. Die R&S®CMX-KS627B Option bietet einen intuitiven visuellen Arbeitsbereich, während die R&S®CMX-KS627M Option mit Auto-Deployment und Auto-Handover für einen langfristig robusten Betrieb sorgt.
Der gesamte Testprozess kann über die leistungsstarke XLAPI Python-Schnittstelle vollständig automatisiert werden, und das optionale KI-gestützte Tool ScriptAssist macht die Erstellung zuverlässiger Automatisierungsskripte schneller und effizienter. Für NR-NTN-Preconformance-Tests stellen wir Testpläne unter der R&S®CMX-KC665B Lizenz zur Verfügung. Zusätzlich ist die R&S®CMX-KF651X Lizenz für die Unterstützung von XLAPI Python und CMSequencer erhältlich.
Der CMX500 ermöglicht Testszenarien unter realistischen Bedingungen. In einem typischen Arbeitsablauf kommt das R&S®CMX-KS627M Signal Extension Medium zum Einsatz, um den Standort eines Endgeräts zu definieren, eine Konstellation über TLE-Daten zu laden und den Netzaufbau zu simulieren. Dies ermöglicht eine ganzheitliche Betrachtung zur Analyse von Satellitensichtbarkeit, Flugbahnen und Abdeckungslücken.
Die Funktionen Auto-Deployment und Auto-Handover sind unerlässlich, um Anomalien während langer Stabilitätstests zu erkennen. Die Simulation stundenlanger Reisen mit automatischen Satellitenverbindungen und Handovers ist entscheidend, um die Batterielaufzeit zu verifizieren, Softwarefehler aufzudecken und subtile Anomalien in der Übergabelogik zu finden.
Nach der Szenario-Bereitstellung werden umfassende Anwendungstests mit dem R&S®CMX-KA100 Application Test Feature Set durchgeführt. Der CMX500 wird dazu mit einem externen Netzwerk verbunden. Das Routing von Live-Datenverkehr ermöglicht die Bewertung der Performance beliebiger IP-basierter Anwendungen über die simulierte NTN-Verbindung.
Laden Sie die Application Card herunter und besprechen Sie Ihre spezifischen End-to-End-NTN-Testfälle mit unseren Experten.
Der CMX500 ermöglicht es den Entwicklungsteams, mit einem einzigen Gerät die Entwicklung zu beschleunigen, die Qualität sicherzustellen und zuverlässige NTN-Dienste bereitzustellen.
