Mobilfunkmesstechnik 5G braucht neue Testverfahren

Die Anforderungen und Erwartungen an 5G sind hoch - auch für den Test.
Die Anforderungen und Erwartungen an 5G sind hoch - auch für den Test.

Nicht nur höhere Frequenzen und Bandbreiten stellen 5G-Entwickler vor neue Herausforderungen. Der Einsatz von Antennenarrays für MIMO und Beamforming erfordert neue Testverfahren.

5G läutet eine neue Generation des Mobilfunks ein, die drastische Auswirkungen auf Unternehmen und Anwender weltweit haben wird. Der neue Mobilfunkstandard verspricht Fortschritte wie z.B. deutlich höhere Datenraten und kürzere Reaktionszeiten, sofortigen Netzwerkzugriff jederzeit und überall sowie die Kapazität für Milliarden von Geräten.

Und dabei geht es längst nicht nur darum, Videodaten schneller auf ein Smartphone zu übertragen. Denn im Gegensatz zu den vorherigen Mobilfunkgenerationen 3G und 4G wird 5G nicht nur Mobilfunkgeräte betreffen, sondern quasi jeden Aspekt unseres Lebens.

Vom industriellen Internet der Dinge (IIoT) bis zum autonomen Fahren – 5G hat das Potenzial, unser Leben so zu verändern, wie wir es uns heute noch gar nicht vorstellen können.

»Wenn wir in zehn Jahren zurückblicken, werden wir 5G wahrscheinlich als eine der wichtigsten technischen Entwicklungen überhaupt betrachten«, so Patrick Moorhead, President und Principal Analyst bei Moor Insights & Strategy (Bild 1).

»5G wird alles ermöglichen, was im Moment noch wie Zukunftsmusik klingt, seien es selbstfahrende und miteinander kommunizierende Autos oder auch einfach nur gestochen scharfe Videosignale.«

Der Weg zu 5G

Die Definition und Standardisierung von 5G durch das 3GPP (3rd Generation Partnership Project) schreitet unaufhaltsam und mit großen Schritten voran, aber damit fängt die eigentliche Arbeit erst an. Denn Unternehmen in den Bereichen Halbleiter-, Netzwerk-, Cloud-, Software-, Fertigungs- und Prüftechnik müssen jetzt anfangen, Produkte für die neue Funktechnik zu entwickeln, zu testen und bereitzustellen. Eine Aufgabe, die nicht gerade leicht ist.

5G wird neue Techniken wie Massive MIMO (Multiple Input Multiple Output) und Millimeterwellen nutzen. Bei beiden kommen Mehrantennensysteme und Beamforming-Verfahren zum Einsatz, ein grundlegender Unterschied zu den bisherigen Mobilfunkstandards.

5G wird zudem auch neue Mechanismen unterstützen, die die Netzwerksteuerung vollständig von den Nutzerdaten trennen und so das Konzept des Multiplexen von Netzwerken (Network Slicing) ermöglichen. Dabei können Netzbetreiber Teile ihrer Netzwerkinfrastruktur als dedizierte, virtuelle Netze – sogenannte Slices – für unterschiedliche Anwendungsszenarien bereitstellen.

Darüber hinaus sind die für 5G vorgeschlagenen Standards um einiges komplexer als die Standards für 3G und 4G. 5G wird Netzwerke grundlegend verändern und daher muss auch die Industrie neue Wege beschreiten, was Konzeption, Entwicklung und Test dieser Systeme betrifft. Für das Entwickeln von Algorithmen reicht das einfache Modellieren eines Systems ohne Validierung unter realen Bedingungen nicht mehr aus, um eine Idee vom Konzept zur Produktionsreife zu bringen. Und was das Testen betrifft, geraten herkömmliche Methoden, die sich nur auf individuelle Komponenten konzentrieren, schnell an ihre Grenzen, da sie keinerlei Aussage über die Gesamtauswirkungen auf das System treffen.