5G-Interworking

Nicht-3GPP-Interworking-Funktion (N3IWF)

N3IWF ermöglicht Geräten die Verbindung mit dem 5G-Kernnetz über Zugangstechnologien, die in den 3GPP-Standards nicht beschrieben sind.

Der Zugang zum 5G-Kern kann beispielsweise erfolgen über:

• Vertrauenswürdige Nicht-3GPP-Netze: Beispielsweise Wi-Fi-Netze, für die die Betreiber Sicherheitseinstellungen festlegen können; der Zugang zum 5G-Kern wird durch das Trusted Non-3GPP Access Network (TNAN) ermöglicht.
• Nicht vertrauenswürdige Nicht-3GPP-Netze: Beispielsweise Wi-Fi-Netze, bei denen die Betreiber keine Kontrolle über die Sicherheitseinstellungen haben; der Zugang wird über die Nicht-3GPP-Interworking-Funktion (N3IWF) ermöglicht. Diese Kategorie umfasst auch Land Mobile Radio-(LMR)-Technologien (z. B. TETRA oder P25) für einsatzkritische Kommunikation (MCX) und DVB-S2X für Fernsehübertragungen.
• Festnetz: Beispielsweise DSL- oder Glasfasernetze, die die Basis der Festnetz-Mobilfunk-Konvergenz (FMC) bilden.

Ein Vorteil von Wi-Fi ist seine Einfachheit, vor allem im Hinblick auf den Netzwerkzugang. 5G hingegen bietet große Flexibilität, insbesondere in Bezug auf Scheduling, Sicherheitsmerkmale und QoS. Primäres Ziel eines Nicht-3GPP-Zugangs ist die Vereinigung der Vorteile von WLAN und 5G:

• Breitere Palette an Diensten und Anwendungsfällen
• Effizientes Traffic-Offloading für bandbreitenintensive Anwendungen
• Nahtlose Mobilität und QoS-Management für ein verbessertes Benutzererlebnis

Das Architekturdesign der 5G-Netze erlaubt es einem Gerät, sich über eine Non-3GPP Interworking Function (N3IWF) oder ein Trusted Non-3GPP Access Network (TNAN) mit den 5G-Kernnetz-Funktionen zu verbinden. Diese Funktionen unterstützen einen sicheren Zugang. Sie können beispielsweise sichere IP-Tunnel für Non-Access-Stratum-Steuernachrichten und Benutzerebenen-Daten verwenden. Darüber hinaus sind Signalisierungsverfahren vorgesehen, um Zugangs-, Authentifizierungs- und Mobilitätsszenarien für beide Zugangsnetze zu verwalten und gleichzeitig eine QoS-Datenflusskontrolle für Benutzerebenen-Daten einzusetzen.

Access Traffic Steering, Switching and Splitting (ATSSS)

ATSSS nutzt Mehrwegekonnektivität und bietet ausgefeilte Mechanismen zur Unterstützung von Steuerungsfunktionen und -modi auf höheren und tieferen Ebenen, die für parallele Verbindungen über 3GPP- und Nicht-3GPP-Zugänge verwendet werden.

• Steering (Steuerung): Für einen neuen Datenfluss wird ein Zugangsnetz ausgewählt, und der Verkehr dieses Datenflusses wird über das ausgewählte Zugangsnetz übertragen.
• Switching (Umschalten): Der gesamte laufende Datenverkehr von einem Zugangsnetz wird in ein anderes Zugangsnetz verlagert, ohne die Kontinuität des Datenflusses zu unterbrechen.
• Splitting (Aufteilen): Der Datenverkehr wird auf mehrere Zugangsnetze verteilt, um durch die Nutzung mehrerer Zugangsmöglichkeiten entweder eine Bündelung der Übertragungskapazitäten (Link-Aggregation) oder Redundanz zu erreichen

ATSSS kann oberhalb der IP-Schicht durch Verwendung des Multipath Transmission Control Protocol (MPTCP) oder Multipath User Datagram Protocol (MPQUIC) realisiert werden. Es kann weiterhin unterhalb der IP-Schicht implementiert werden, indem die neue ATSSS-Lower-Layer-Funktion zur Datenverkehrssteuerung verwendet wird, wodurch Multi-Access-PDUs ermöglicht werden. Die ATSSS-Steuerung wird von der Policy Control Function (PCF) basierend auf den vom Betreiber definierten ATSSS-Regeln (Multi-Access Rules, MAR) und einer Performance Measurement Function (PMF) auf der Benutzergeräte- (UE) und Netzwerkseite übernommen.

Ihre Herausforderungen bei Mobilfunk- und Wi-Fi-Interworking-Tests

Zu den wichtigsten Testaufgaben für erfolgreiches 3GPP- und Nicht-3GPP-Interworking gehören:

• Testen von Funkzugangstechnologien im Signalisierungsmodus
• Testen der Interworking- und Mobilitätsfunktionen
• Applikationstests relevanter Audio- und Video-Dienste
• Testen der Gerätefunktionalitäten unter verschiedenen Aspekten, wie etwa funktionelle Konformität, Qualitätserfahrung (QoE) oder Stromverbrauch
• Performance-Tests, d. h. Bewertung von Leistungskennzahlen (KPI)
• Erweiterte Fehlerbehebung, d. h. detaillierte Analyse des Signalisierungsflusses und des Layer-3-Nachrichtenaustauschs zwischen UE und Netz

Dies erfordert einen Testaufbau, der die gesamte Palette an Funkzugangstechnologien unterstützt.

Leistungsstarke Lösungen für Mobilfunk- und Wi-Fi-Interworking-Tests

Rohde & Schwarz bietet seit Jahrzehnten Testlösungen für die Wi-Fi- und Mobilfunkkonvergenz an. Ein Beispiel ist unsere bewährte Testlösung für das WLAN-Traffic-Offloading in LTE.

Unsere Testlösung für Mobilfunk- und WLAN-Interworkingbasierte zunächst auf dem R&S®CMW500 Mobilfunktester. Nach der Einführung von 5G und Wi-Fi 7 wird die Lösung nun vollständig vom R&S®CMX500 5G One-Box-Signalisierungstester unterstützt.

Der R&S®CMX500 unterstützt ein integriertes Fading-Modul und ermöglicht die benutzerspezifische Konfiguration von IP-Störgrößen wie beispielsweise Datenverlust oder Fehlordnung (Data Disordering). Mit der leistungsfähigen Nachrichtenanalyseansicht können Benutzer Details zum Signalisierungsfluss eingeben und Benutzertools wie Filter, Haltepunkte oder Schichtansichten zur gründlichen Fehlersuche nutzen. Dieser One-Box-Tester unterstützt gleichzeitig WLAN und 5G für anspruchsvolle Protokollprozeduranalysen und HF-Tests. Er umfasst auch eine Datenanwendung für End-to-End-Applikationstests.

Der Messaufbau bietet eine integrierte N3IWF-Funktion zum Testen der nahtlosen Verbindungsübertragung zwischen WLAN und 5G. Für eine erweiterte Anwendungs- und QoS-Analyse (Quality of Service) kann der Durchsatz in der IP-Schicht gemessen werden. Ein IMS-Server (Integrated Management System) ermöglicht die Übertragung von Voice over NR (VoNR) auf Wi-Fi Voice Call. Außerdem lassen sich Audioqualitätsanalysen mit dem PoLQA-Algorithmus durchführen.