在移动通信中如何测试5G网络？

iceblue8719

遇到没网的时候，大家会怎么办？如果你是普通用户，你大概会抱怨运营商的网络“太烂啦”；如果你是通信人，你会知道这背后的原因大体是网络信号覆盖差、网络传输延迟大、网络受干扰质量差，等等。从移动通信角度来说，5G信号覆盖差，手机就会回落到4G甚至2G网络；网络传输延迟大，抢红包、打网游、刷微博都会慢慢慢；网络被干扰，明明手机信号显示满格看视频却会卡顿马赛克。
专业一点，这里的用户抱怨投诉就是我们经常提到的“用户体验（QoE）差”。从运营商的角度来说，为了提升网络质量，改善用户体验，如何在现场对网络进行测试评估呢？答案是借助于网络维护优化仪表进行测试和排障。以移动通信和无线通信领域的市场领先供应商罗德与施瓦茨公司（以下简称“R&S公司”）提供的完整5G网络测试方案为例，常用的优化工具包括包括路测终端、扫频仪和手持式频谱仪/监测接收机等。
路测终端
路测终端，通常是基于智能手机的多功能测试工具，是最常见的外场网络测试工具。它可以独立运行路测软件进行测试，也可以配合PC上的路测软件进行测试。R&S公司的手持式路测终端QualiPoc Android支持2/3/4/5G移动通信网络制式，可以实时针对多个协议层（比如无线接入网空中接口）和IP协议栈进行分析，为语音、数据、视频流和短消息等业务提供相应的测试功能，以便评估和反映移动通信网络内最终用户的真实体验，依据其输出的相关信令和指标我们可以找到影响用户体验的的根本原因。本文开始提到的三个问题都可以借助路测终端来定位原因。



image1



image2



image3

R&S QualiPoc Android手持式路测终端
R&S公司还提出了移动通信领域内领先的交互性测试方案（Interactivity Test），该方案使用QualiPoc Android路测终端和部署在网络中的服务器模拟不同类型的业务（比如电子游戏），综合考量网络的速率、延迟和连续性，得到最接近真实用户体验的网络性能指标和打分。



image4

R&S交互性测试方案（Interactivity Test）
扫频仪
扫频仪，专门用于网络覆盖测量的仪表，本质上是一台测量网络下行同步和参考信号的接收机，主要输出网络的覆盖指标，比如RSRP（参考信号接收功率）和SINR（信号与干扰和噪声比），其中RSRP大体上对应手机屏幕上方显示的信号格数。除此之外，扫频仪还支持小区广播信息解码、频谱测量和连续波（CW）测量等功能。与路测终端不同，扫频仪支持对多家运营商、多种网络制式同时测量，测量速度更快、精度更高、灵敏度更好、动态范围更大，常用于大规模网络覆盖测量和清频测量等任务。对于涉及移动通信网络覆盖、干扰和信号监测等场景，扫频仪也是一种非常好的排障工具。根据使用场合不同，R&S公司提供了两种不同类型的扫频仪：适合车载测试的紧凑型扫频仪TSME6 以及适合步行测试的自主型扫频仪TSMA6，其中TSME6 已连续三年中标中国移动扫频仪集采项目。



image5



image6

R&S TSME6 扫频仪R&S TSMA6 扫频仪
手持式频谱仪和监测接收机
手持式频谱仪和监测接收机，最常用的网络干扰排查工具。我们知道，手机的上行发射功率比基站的下行发射功率弱得多，更容易受到干扰，因此我们通常所说的移动通信网络上的干扰主要是指上行干扰，它会严重影响移动通信网络的信号质量，出现信号满格网速很慢的情况。使用手持式频谱仪或监测接收机时，会搭配定向天线，对网络的上行信号和上行干扰进行频谱测量，并通过逐渐逼近的方式定位干扰源位置。



image7



image8

R&S FPH手持式频谱仪（含定向天线）    R&S PR200 便携式监测接收机（含定向天线）
5G时代，TDD成为主流制式，上下行信号叠加在相同的频谱上无法区分，因此手持式频谱仪和监测接收机要具备时间门控频谱测量功能，实现对上行时隙频谱的单独测量，从而把隐藏在较强下行信号中的上行信号和干扰呈现出来。R&S公司的手持式频谱仪FPH和监测接收机PR200 均支持时间门控频谱测量功能，极大提升了移动通信中TDD信号干扰排查效率。



image9

TDD信号的时间门控频谱测量原理（基于R&S PR200，上图右侧）
5G时代，运营商面临网络复杂化、体验个性化、业务多样化的挑战。为了应对这些挑战，我们不仅要有程咬金的三板斧，还要十八般兵器样样精通。本文只介绍了移动通信中5G网络测试常用的几种工具，实际上R&S提供了从网络部署、站点验收、日常运维优化、对比测试和数据后处理等一整套解决方案。