我們平時用手機打電話、發(fā)消息、刷視頻、傳文件，看似簡單的操作，背后都離不開一套完整的移動通信網(wǎng)絡(luò)在默默支撐。不管是日常的基礎(chǔ)通信，還是 5G 時代的高速上網(wǎng)，從信號發(fā)出到接收，每一個環(huán)節(jié)都有明確的分工，缺一不可。

從最基礎(chǔ)的射頻通信角度來說，信號要經(jīng)過發(fā)射、編碼調(diào)制、傳輸、解調(diào)解碼等步驟，才能實現(xiàn)終端與基站的信息交互。而從整個移動通信網(wǎng)絡(luò)來看，除了這份射頻層的鏈路，還需要終端、接入網(wǎng)、核心網(wǎng)三大核心部分協(xié)同工作，才能完成完整的通信行為。

隨著 5G 技術(shù)的推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也變得更加復(fù)雜，出現(xiàn)了獨立組網(wǎng)和非獨立組網(wǎng)兩種模式，這既給網(wǎng)絡(luò)部署帶來了新的選擇，也對終端設(shè)備的研發(fā)、測試提出了更高要求。

想讀懂 5G 到底復(fù)雜在哪？本文將帶您由淺入深地拆解通信網(wǎng)絡(luò)的“三駕馬車”：終端、接入網(wǎng)與核心網(wǎng)。我們將對比講解 4G 與 5G 組網(wǎng)模式的演進(jìn)差異，并揭秘基站模擬器在研發(fā)中扮演的“實戰(zhàn)演習(xí)”角色。同時，文中還將介紹德思特針對復(fù)雜組網(wǎng)的專業(yè)測試方案，助您快速掌握 5G 終端測試的核心要領(lǐng)。

一、移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基礎(chǔ)

從射頻通信的角度來說，一個通信的鏈路從發(fā)射端的信源發(fā)射，經(jīng)過復(fù)雜的編碼調(diào)制處理，再通過信道傳輸?shù)浇邮斩耍詈蠼?jīng)解調(diào)解碼到達(dá)接收端。這是一個信源到一個信宿的射頻層的鏈路情況，也可以理解為基站和終端信息交互的射頻層的情況；而從移動通信網(wǎng)絡(luò)的層面來看，兩個無線終端設(shè)備要進(jìn)行電話、發(fā)消息等通信行為，或是想要下載上傳數(shù)據(jù)，除了射頻層還需要移動通信網(wǎng)絡(luò)層的參與。在移動通信網(wǎng)絡(luò)層主要由三大部分組成：無線終端（UE）、接入網(wǎng)（RAN） 和 核心網(wǎng)（Core Network）。

終端（User Equipment, UE）：這是我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C、平板、物聯(lián)網(wǎng)，TBOX模塊等設(shè)備。它們通過無線信號與基站通信，從而接入網(wǎng)絡(luò)，最終獲得IP地址，可以上網(wǎng)。

接入網(wǎng)（Radio Access Network, RAN）：這是終端連接移動網(wǎng)絡(luò)的“門戶”，主要由基站組成。在4G網(wǎng)絡(luò)中，基站稱為eNB（Evolved NodeB）；在5G網(wǎng)絡(luò)中，基站稱為gNB（Next Generation NodeB）?；矩?fù)責(zé)無線信號的發(fā)送和接收，管理無線資源，并承擔(dān)部分移動性管理功能。

核心網(wǎng)（Core Network）：它負(fù)責(zé)處理用戶的身份認(rèn)證、移動性管理、會話建立以及用戶數(shù)據(jù)的路由轉(zhuǎn)發(fā)等功能。4G的核心網(wǎng)是EPC（Evolved Packet Core），而5G的核心網(wǎng)則稱為5GC（5G Core）

假如把核心網(wǎng)比作一個人的大腦，那么接入網(wǎng)就可以類比為人的四肢。無論是4G還是5G網(wǎng)絡(luò)，都遵循這一基本架構(gòu)，但它們在具體技術(shù)和實現(xiàn)上存在顯著差異。

UE可通過傳導(dǎo)方式或空口輻射方式接入基站模擬器?；灸M器能夠完整模擬無線接入網(wǎng)及核心網(wǎng)功能，并為UE分配IP地址。當(dāng)基站模擬器通過以太網(wǎng)連接至外部互聯(lián)網(wǎng)后，UE即可經(jīng)基站模擬器實現(xiàn)真實數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)訪問，例如瀏覽網(wǎng)頁或進(jìn)行應(yīng)用通信。

同時，基站模擬器可要求UE向網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包，用于評估當(dāng)前鏈路的通信質(zhì)量、吞吐性能及誤碼表現(xiàn)；也可通過抓取UE經(jīng)基站模擬器發(fā)送的IP數(shù)據(jù)包開展業(yè)務(wù)行為分析與功能測試。在協(xié)議一致性測試場景中，基站模擬器還能對UE各協(xié)議層交互過程進(jìn)行實時監(jiān)控與分析。

下圖分別展示了4G與5G基站模擬器所模擬的部分網(wǎng)絡(luò)功能。

5G基站模擬器

4G基站模擬器

二、5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

上文提到，無論是4G還是5G，都有接入網(wǎng)和核心網(wǎng)兩個部分。因此在我們推進(jìn)5G建設(shè)的過程中，也需要包含這兩個部分，而接入網(wǎng)主要就是由基站組成。4G基站的建設(shè)已經(jīng)基本覆蓋全國，如果同步部署大量的5G基站，需要投入很大的資金，而人們?nèi)粘Ｊ褂靡苿泳W(wǎng)絡(luò)不外乎刷視頻、電話等通信行為，4G足以覆蓋，所以4G仍是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主流。

為了加速5G網(wǎng)絡(luò)的商用，3GPP提出了獨立組網(wǎng)和非獨立組網(wǎng)的兩種組網(wǎng)模式。根據(jù)4G接入網(wǎng)、4G核心網(wǎng)、5G接入網(wǎng)和5G核心網(wǎng)等不同配置的組合提出了八個選項。

參考：《5G終端射頻及協(xié)議測試技術(shù)與實踐》

選項1，選項6和選項8的組網(wǎng)模式現(xiàn)實意義不大，3GPP協(xié)議已經(jīng)將其放棄，目前選項3和選項2是運營商最關(guān)注的方式，選項3可以利用現(xiàn)有4G基站，盡快戰(zhàn)略5G市場，但非獨立組網(wǎng)只是過渡階段，最終也會演化為獨立組網(wǎng)。

選項3中核心網(wǎng)絡(luò)使用4G，基站使用增強型4G基站為主站，新部署5G基站為從站。NSA選項3如下圖所示，5G基站是無法直接連到4G核心網(wǎng)的，所以需要先連到4G基站上，即4G基站不但負(fù)責(zé)控制管理，還負(fù)責(zé)把從核心網(wǎng)下來的數(shù)據(jù)分成兩路，一路自己發(fā)給手機，另一路通過5G基站發(fā)給手機。手機這時處于雙連接狀態(tài)，即同時與兩個基站保持著連接。

選項3

選項3又分為3、3a和3x共3個子項，其主要區(qū)別在于數(shù)據(jù)分流控制點的不同。選項3a是把5G基站的用戶面數(shù)據(jù)直接連到核心網(wǎng)，控制面數(shù)據(jù)還是繼續(xù)錨定在 4G基站；而選項3x則是把用戶面數(shù)據(jù)分為兩部分，一部分4G基站無法處理的數(shù)據(jù)通過5G基站進(jìn)行傳輸，剩下的那部分?jǐn)?shù)據(jù)仍然通過4G基站傳輸。目前為止，大多數(shù)運營商選擇了選項3X。

選項3a選項3x

然而，這些配置也對基站模擬器也提出了另一個的要求，要求基站模擬器需要能夠支持獨立組網(wǎng)和非獨立組網(wǎng)兩種模式的模擬。德思特Alifecom通過NE6000（4G）和NE7700(5G)的組合實現(xiàn)了非獨立組網(wǎng)架構(gòu)。

5G網(wǎng)絡(luò)的部署并非一蹴而就，從基于4G核心網(wǎng)的NSA選項3系列到最終目標(biāo)SA選項2的演進(jìn)，是一個必然的、長期的過渡過程。這種混合組網(wǎng)架構(gòu)的復(fù)雜性，給終端設(shè)備的研發(fā)、驗證和認(rèn)證帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。一款成熟的5G終端，必須確保在多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下都能實現(xiàn)穩(wěn)定的連接、高效的吞吐量和可靠的業(yè)務(wù)體驗。

面對這一挑戰(zhàn)，僅僅依賴?yán)碚?a target="_blank">仿真或單一的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境測試是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。制造商和測試機構(gòu)需要在實驗室中精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)從NSA到SA的各種真實場景，從而在產(chǎn)品上市前徹底驗證其協(xié)議一致性、互操作性以及性能表現(xiàn)。

德思特ALifecom的NE6000（4G）與NE7700（5G）基站模擬器組合方案，正是為應(yīng)對這一核心挑戰(zhàn)而生。 該方案能夠：

無縫模擬關(guān)鍵組網(wǎng)模式：精準(zhǔn)構(gòu)建如選項3X（NSA）和選項2（SA）等主流架構(gòu)，模擬4G基站作為控制面錨點、5G基站作為用戶面加速的完整雙連接流程，以及純5G端到端通信。

提供端到端測試能力：從射頻層的一致性測量（如EVM、 ACLR），到協(xié)議層的信令交互驗證，再到應(yīng)用層的吞吐量、時延和業(yè)務(wù)質(zhì)量（如VoNR）測試，提供全方位的性能洞察。

加速研發(fā)與認(rèn)證周期：在可控、可重復(fù)的實驗室環(huán)境中，提前發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題，大幅減少外場測試的不確定性和時間成本，確保終端能夠快速通過運營商入庫測試和行業(yè)一致性認(rèn)證。

5G NSA架構(gòu)測試：

選項3x5G NSA實際設(shè)備連接與測試圖

審核編輯 黃宇