5Gテスト

5G NRは、さまざまな消費者用／産業用アプリケーションに対応するように設計された初めての通信規格であり、システムの効率を最大化します。

5Gコアネットワークのサービスベースのアーキテクチャーは、システムの優れた柔軟性、分離型の展開、無線アクセステクノロジー（RAT）に依存しないアクセス、ソフトウェアベースの方法によるクラウド化／仮想化戦略、新しい垂直ユースケースを可能にします。従来の無線通信テクノロジーと異なり、5Gの技術的進化は、3GPPリリースの時系列だけに基づかない独自の道をたどっています。5Gの進化の特徴は、新しい機能が、リリース内で進化し、相互に依存することがあるテクノロジーサブグループまたは垂直ユースケースシナリオに分類されることです。

• 3GPPリリース15では、新しい柔軟なヌメロロジー、高度なチャネルコード化、変調方式を備えたRATとして、5G NRの基盤が確立されました。5Gコア（5GC）において、3GPPは、関連するネットワーク機能のサービスベースのアーキテクチャーモデルを導入しました。5G NRと5GCは、コアテクノロジーとして、今後のリリースの進化を主導するものです。このリリースでは、主にeMBBのユースケースに対応するために、広いチャネル帯域幅と拡張されたキャリアアグリゲーション方式を導入するとともに、周波数をミリ波レンジに拡張することで、無線リソースの可用性を高めています。リリース15の機能凍結は、2019年6月に完了しました。
• 5Gリリース16では、リリース15で導入されたモバイルブロードバンドなどの機能を基盤として、テクノロジーの拡張と機能セットの最適化が行われています。ただし、リリース16は主に2つのバーティカル市場、つまり車載とインダストリー4.0の影響を受けています。これらの市場では一般的に、低遅延でかつ信頼性の高いセキュアな通信が必要とされます。そのために、V2Xサイドリンク、5G測位、免許不要5G（NR-U）、DSS、ネットワークスライシング、プライベート5Gネットワークのサポートといった新機能が導入されました。リリース16の機能凍結は、2020年6月に完了しました。
• 5Gリリース17の機能凍結は2022年6月に完了し、リリース15と16で導入された機能の統合、拡張、改善に加えて、非地上系ネットワーク経由の衛星アクセス、バッテリー性能の向上、FR2の拡張、RedCapの導入といった新機能の追加が行われました。リリース17では、従来の地上系ネットワークが初めて衛星ベースのネットワークによって補完され、2次元ネットワークの制約を超えて非地上系ネットワーク（NTN）が導入されました。
  この統合3次元ネットワークへの拡張は、6Gテクノロジーへと向かう将来の進化の準備段階となります。リリース17のRedCapは、複雑さを軽減し、新しいデバイスカテゴリやサービスへの道を開くことで、eMBBとmMTCの間のギャップを埋めるとともに、リリース19のアンビエントIoTへとつながる機能を提供します。さらに、5Gのサービスが、新規と追加の周波数スペクトラムを対象とするように拡張されました。これには、71 GHzまでのFR2が含まれます。
• リリース18は、5G-Advancedの最初のリリースであり、5Gテクノロジーの重要な進化をもたらします。このリリースでは、従来のテクノロジーの拡張と、既存のテクノロジーの最適化が行われています。それだけでなく、もっと革新的な要素として、人工知能やエクステンデッドリアリティ（XR）の基盤となる最新テクノロジーが導入されています。これらは6Gへの準備段階としての意味を持ちます。その中には、さまざまなネットワークレベルで機械学習テクノロジーを利用することで、ビームフォーミング/MIMO、位置推定、ネットワークのパワー効率を向上させることが含まれています。新しいユースケースにつながる注目すべき追加機能としては、RedCapおよびエクステンデッドリアリティ（XR）アプリケーションの強化が挙げられます。XRには新しいテクノロジーは不要ですが、革新的なユースケースで最高のQoEを確保するために、既存の5Gテクノロジーの最適化が必要です。リリース18での強化されたRedCap機能と新しいRedCap UEカテゴリを利用すれば、消費電力とデバイスコストを削減するとともに、5Gミッションクリティカル（MCX）や将来の鉄道通信システム（FRMCS）といった新しいユースケースに対応できます。また、NTN向けFR2は、5Gによる衛星接続を可能にするだけでなく、高いデータレートを必要とするNTNサービスと、航空機／船舶／車両搭載VSATなどの新しいNTN-UEカテゴリをサポートする重要な機能です。リリース18の機能凍結は、2024年6月に完了しました。
• リリース19は、2025年末までに完了予定であり、主に性能の最適化と商用5G展開の重要なニーズへの対応を目指しています。主な機能としては、大規模アンテナアレイによる大規模MIMOのサポート、リンクおよびネットワーク性能の向上、5Gアプリケーションでの「FR3」（7 GHz～24 GHz）の利用可能性の探求が挙げられます。このスペクトラムは既存の所有者によって占有されているため、使用には困難が伴います。周辺での公正な伝送を確保するため、5G NRには、地理的位置データベース、出力制限、動的スペクトラム共有といった新しいメカニズムと、耐干渉性のレシーバーアーキテクチャーの導入が必要です。さらに、このリリースでは、5G-Advancedに属するアンビエントIoTデバイス向けの新しいアーキテクチャーも探求されます。これは、バッテリーを搭載せず、エネルギーハーベスティングによって動作するデバイスを指します。音声やビデオなどの従来のユースケースの5Gでのサポートについては、VoNRの新しい音声コーデックやプロトコルシナリオにより音声コーデックのレートが向上することで、音声品質が最適化されるとともに、マシンタイプの基本的な音声メッセージング用の複雑さの少ないオーディオコーデックも導入されます。これにより、XRやARをサポートするサービスの新しい時代が拓け、将来の画期的なイノベーションにつながる可能性があります。
• リリース20は、2026年初頭に開始予定であり、新しいユースケースをターゲットとして、既存の5G-Advanced機能セットの最適化が行われます。一方、リリース20では、6Gに関する検討項目の作業も始まります。これは、リリース21シリーズで予告されている6G標準化作業への道を拓くものです。

5Gの個別のテストケースについては、弊社のエキスパートがご質問にお答えいたします。お気軽にお問い合わせください。

5G NRテストの課題

5G New Radio（NR）テクノロジーのテストには、その複雑さとサポートするアプリケーション範囲の広さに起因するさまざまな課題が伴います。課題の例を以下に示します。

• 周波数レンジ：5G NRは、8 GHz未満とミリ波バンドを含む広範囲の周波数で動作します。
• 複雑な信号：5G NRでは、複雑な変調方式に加えて、マルチ入力マルチ出力（MIMO）やビームフォーミングといったテクノロジーの使用が可能なので、テストの困難さが増し、高度な無線テストソリューションが必要になります。
• 高いデータレート：アプリケーションレイヤーでの10 Gbps前後のピークデータレートでのテストは困難です。テスト機器は、高いデータレートを処理するとともに、エンドツーエンドのテストのためにエンドユーザーアプリケーションをサポートする必要があります。
• 大規模マシンタイプ通信（mMTC）：IoTの大規模な展開では、膨大な数のデバイスが使用されます。これらのデバイスは通常複雑さが少ないので、必要なテストソリューションはシンプルなものです。このようなIoTデバイスは大量に展開され、アクセスが困難な場所に設置される可能性があるため、故障のリスクは重大な影響をもたらし、事前のテストが不可欠です。新しいユースケースとしては、IoT-NTNやRedCapをサポートするデバイスがあります。
• eMBBテスト：eMBBは、これまでよりはるかに高いデータ速度と小さい遅延を目指しているため、テストによる精密な検証が必要です。これは複雑で困難な作業ですが、ネットワークとモバイルデバイスの両方が性能に関する高い要求を満たすことを確認するのはきわめて重要です。画期的なテスト結果として、CMX500のIPレイヤーのスループットは10 Gbpsに達しました。

ローデ・シュワルツは、コンポーネントやチップセットから、完成したユーザーデバイスや基地局に至るまで、お客様の5G NRテスト／測定の課題から、革新的なソリューション開発の着想を得ています。ローデ・シュワルツの5Gテストソリューションを使用すれば、製品の開発プロセスを短縮し、信頼性を高めることができます。ローデ・シュワルツは、5Gテクノロジーの進化による広範囲のアプリケーションベースとユースケースを、課題とともにチャンスであると捉えています。当社は常に、最新の機能と要件に対応できるよう、テストソリューションを強化しています。その例としては、NTNテストが挙げられます。これは、これまでの「基地局」という用語が意味を持たなくなるパラダイムシフトを表しています。また、システムシミュレーターは、衛星の移動に伴うフェージング、ドップラーシフト、遅延の時間変動などのRFアーティファクトをエミュレートできる必要があります。

CMX-liteは、複雑さは少ないが高品質のテストシステムであり、機能が制限されたRedCapデバイスに対するすべてのRF/プロトコルテストに最適です。モジュラープラットフォームなので、完全装備の5Gテストシステムに容易にアップグレードできます。マルチテクノロジー対応のシステムシミュレーターにより、5GとWi-Fiの相互運用テストを1台で実行できます。さらに、モジュール方式によりテスト機器を容易に追加できるので、例えばオーディオテスターを追加して高度なオーディオ／音声品質測定を行うこともできます。

RF/マイクロ波テスト／測定機器のグローバルリーダーである当社は、モバイルテクノロジーのライフサイクル全体にわたるサポートを提供し、ラボ、製造、フィールド測定用のソリューションを販売しています。

当社のテストソリューションは、複雑なユースケースに対応し、最新のアーキテクチャーの進歩を反映しています。