Warum Over-the-Air-Timing- und Synchronisationstests für 5G-TDD-Netze entscheidend sind (German version)

Read the english version of this blog post

Time Division Duplexing (TDD) ist die Übertragungstechnik der Wahl für 5G-Netze. Sie maximiert die in einem bestimmten Frequenzband erreichbare Spektrumseffizienz und bietet Flexibilität bei der Frequenzzuweisung und -verwaltung. Diese Eigenschaften machen TDD zu einer entscheidenden Technologie für die Optimierung der Spektrumsnutzung und die Erfüllung der vielfältigen Anforderungen von 5G-Netzimplementierungen.

C-Band-Frequenzen gelten als ideal für die erste Einführung von 5G-Netzen, da das C-Band das perfekte Gleichgewicht zwischen Abdeckung und Durchsatz bietet. Das C-Band wird im mittleren Frequenzbereich (3,7 GHz - 4,2 GHz) betrieben und ist für effiziente Uplink- und Downlink-Übertragungen in hohem Maße auf die TDD-Technologie angewiesen, weshalb die Validierung von TDD-Übertragungen ein entscheidender Schritt auf dem Weg zu 5G ist.

Um zu verstehen, wie wichtig Timing und Synchronisierung für TDD-Übertragungen (und folglich für 5G-Netze) sind und warum das Testen von Timing und Synchronisierung über die Luft sehr wichtig ist, ist es hilfreich, zunächst zu verstehen, wie TDD funktioniert.

Wie funktioniert TDD?

TDD ist eine Übertragungstechnik, bei der Uplink- und Downlink-Signale in synchronisierten Zeitintervallen über dieselbe Frequenz übertragen werden. Das flexible Design bedeutet, dass die Betreiber mit TDD verwalten können, wie viele Zeitschlitze für Uplink- und Downlink-Übertragungen zugewiesen werden können, wodurch das Spektrum effizienter genutzt wird.

Warum sind Timing und Synchronisierung bei TDD und 5G so wichtig?

Da auf einer bestimmten Frequenz ständig multidirektionaler Verkehr (d. h. Signale) stattfindet, ist es wichtig, dass die Signale ordnungsgemäß und rechtzeitig übertragen werden - unter Einhaltung der festgelegten Signalüberwachungszeit. Signale, die zu früh oder zu spät gesendet werden, können sich überlagern (oder überlappen) und in andere Signale "abdriften", was letztlich zu Störungen führt.

Wenn ein Zellstandort nicht synchronisiert ist - oder die Funkgeräte in einem TDD-Kanal nicht synchronisiert sind -, driften die Übertragungen außerhalb der Schutzzeit und verursachen Interferenzen zwischen den Zellen an benachbarten Zellstandorten, unabhängig davon, wer diese Zellstandorte betreibt. Dies wirkt sich auf die Leistung des drahtlosen Netzwerks für das gesamte Gebiet aus und beeinträchtigt letztendlich die Kundenerfahrung. Aus diesem Grund ist eine ordnungsgemäße Zeitsteuerung und Synchronisierung des Netzverkehrs für TDD und letztlich für 5G von entscheidender Bedeutung.

Warum Over-the-Air-Timing und -Synchronisationstests?

Die Validierung von Timing und Synchronisierung über die Luft (OTA) ist einfacher und effizienter und bietet zusätzliche Vorteile, wie wir im Folgenden erläutern werden.

Maximierung von Effizienz und Produktivität

Wenn sich Techniker an 5G-Zellstandorten befinden und über Cell site routers (CSR) Zugang zu Transportverbindungen haben, können sie das Timing und die Synchronisierung mithilfe des Precision Time Protocol (PTP) validieren, indem sie die Transportschnittstelle anzapfen, die diesen Standort versorgt. Damit wird die Zeitgenauigkeit des Netzes vom Grand Master bis zur Basisstation gemessen.

Da die Betreiber jedoch mehrere PCIs (Basisstationen) in einem bestimmten geografischen Gebiet überprüfen müssen, ist es erforderlich, die Ausrüstung an mehreren Zellstandorten und nicht nur an einem Standort zu überprüfen. Wenn Techniker versuchen, diese Überprüfung über eine physische Verbindung durchzuführen, müssen sie eine Glasfaserverbindung zu einem Router am Mobilfunkstandort herstellen. Dies setzt voraus, dass die Techniker physischen Zugang zu jedem Router am Standort haben und von Standort zu Standort fahren, um die Überprüfung im gewünschten Gebiet durchzuführen. Da immer mehr kleine Zellen, C-Band- und mmWave-Funkgeräte im Einsatz sind, kann es schwierig (oder zu zeitaufwändig) sein, physischen Zugang zu so vielen Verbindungen zu erhalten, oder dieser Zugang ist möglicherweise nicht möglich.

Wenn Techniker über die GPS-Koordinaten der Funkzellen verfügen, können sie mit OTA-Timing und -Synchronisationsmeßgeräten, schnell mehrere Funkzellen testen, ohne sich zu jedem einzelnen Teststandort begeben zu müssen. Dadurch wird der Überprüfungsprozess beschleunigt und es kann festgestellt werden, ob alle Standorte in einem bestimmten Gebiet korrekt synchronisiert sind.

Sehen Sie die wahren Auswirkungen auf die Benutzerfreundlichkeit

Die Over-the-Air-Validierung von Timing und Synchronisation liefert ein Ergebnis, das die Auswirkungen von nicht synchronen Übertragungen auf die Benutzererfahrung am besten widerspiegelt. Und warum? Da die für die OTA-Timing- und Synchronisationsvalidierung erforderliche Ausrüstung tragbar ist und keine physische Verbindung zum Netzwerk benötigt, können die Messungen in der Nähe des Endkunden durchgeführt werden. Das bedeutet, dass die Ergebnisse die Auswirkungen des Timings und der Synchronisierung auf die Benutzererfahrung wirklich erfassen können, da sie direkt am Ausgang des Geräts gewonnen werden.

Schnelle Diagnose, ob ein Problem mit dem Timing und der Synchronisation zusammenhängt

Die Validierung der Timing- und Synchronisationsgenauigkeit durch einen Over-the-Air-Test sollte der erste Schritt sein, um festzustellen, ob ein Timing-Problem die Ursache für ein Leistungsproblem in einem Netzwerk ist. Durch die Durchführung eines Over-the-Air-Timing- und Synchronisationstests kann ein Techniker vor Ort feststellen, ob das gesamte Netzwerk synchronisiert ist. Wenn der OTA-Test keine Probleme aufdeckt, können Timing- und Synchronisationsprobleme schnell als Ursache für ein Netzwerkproblem ausgeschlossen werden. Weisen die Werte auf ein Problem hin, können gründliche Protokolltests im gesamten Glasfasernetz durchgeführt werden, um das genaue Element, das das Problem verursacht, festzustellen.

Aufspüren anderer unsynchronisierter Netze in der Umgebung

Die Prüfung des Timing und der Synchronisierung über die Luft ist die einzige Möglichkeit für die Betreiber, schnell zu überprüfen, ob andere umliegende Betreibernetze richtig synchronisiert sind. Warum ist dieses Wissen so wichtig? Ein Netz, das nicht synchronisiert ist, verursacht nicht nur Störungen in diesem Netz, sondern diese Störungen wirken sich auch auf die umliegenden Netze aus. Daher liegt es im Interesse aller Betreiber, dass der Datenverkehr korrekt synchronisiert ist (durch Verwendung eines vereinbarten Rahmenformats) und dass unsynchronisierte Netze schnell erkannt und korrigiert werden.

Over-the-Air-Timing- und Synchronisationstests sind mit dem FTB 5GPro von EXFO möglich. Mit dieser Lösung lassen sich C-Band-Degradationsprobleme schnell, einfach und präzise beheben. Die Lösung bietet absolute Zeitfehlerergebnisse von mehreren Basisstationen, die auf einen Blick verfügbar sind.