移动通信网络过去20年间发生了巨大变化，5G通过波束斌形(Beamforming)、大规模多输入多输出(mMIMO)、毫米波(mmWave)频率和新的灵活空中接口将网络复杂性提升到了一个全新水平。
5G网络于2019年开始投入商用；面对每用户平均收入(ARPU)下降，移动通信运营商都渴望抓住5G机会并推动其用户增长和盈利增加；而5G服务中领先地位取决于有效的网络；网络设备制造商(NEM)须在网络设备安装完成后，通过精准测试的数据向运营商展示网络指标；对于5G测试工程师必须了解网络特性，针对这些特性仔细考虑，以便从移动网络测试中获得最佳效果。
一、基于波束覆盖测量5G(NR)不同于传统网络测试，它是基于波束的覆盖和多种参考信号测量。无线网络通过使用不同形式的MIMO和波束控制来提高性能；5G(NR)缺少没有4G(LTE)中的小区级参考信道，所以不再可能测量小区的覆盖范围。工程师必须改为基于波束的覆盖测量，KPI计算方法也须改变。
图1.5G无线网络测试面临的挑战
此外每个小区有多个同步信号块(SSB)，波束数范围从4到64 个(具体取决于频段)。由于SSB波束在不同时间传输不存在小区内干扰，所以5G(NR)网络中的参考信号数量呈指数级增长。
SSB波束是静态或半静态的，它们总是指向同一个方向并形成覆盖整个小区域的波束网格；终端设备(UE)搜索并测量波束，因此需维护一组可能来自多个小区的候选波束。扫描仪或测试终端(UE)可以在4G(LTE)网络中覆盖点可检测来自6个小区的参考信号，而在5G(NR)网络每个小区中可能收到6个波束。
图2.5G网络中波束与覆盖方向
*SSB的Slot结构映射到静态或半静态SSB波束网格。
这些因素增加了对现场测试难度，工程师还需考虑他们的扫描仪和测试终端(UE)设置，以确保他们获得所需KPI。在每个波束上收集的关键指标包括:
- 参考信号接收功率(SS-RSRP)、
- 参考信号接收质量 (SS-RSRQ)
- 信号干扰加噪声比 (SS-SINR)。
二、mMIMO多收多发对系统容量产生巨大影响，运营商将在选择、调试和验收过程中仔细检查网络设备的这方面。容量增益需对mMIMO实施现场性能进行彻底验证。
许多变量会影响mMIMO提供的实际增益，尤其是终端(UE)的空间分布。当多个终端(UE)同时生成下行链路流量时，会发生mMIMO容量增益。如果所有用户都在同一位置，则不可能将用户隔离到不同的非重叠波束。终端(UE)之间可接受的最小水平和垂直空间间隔可能会有所不同，具体取决于水平和垂直维度上gNodeB(gNB)天线面板中物理天线元件的数量。每个用户的信噪比(SNR) 和多径传播曲线会影响可实现的性能。gNB每1ms做出调度决策并决定使用多用户MIMO(MU-MIMO)。
工程师在测试容量增益时应将各种测试终端(UE)分布在整个小区区域，并同时针对测试服务器执行主动批量数据传输测试。不要忘记通过检查核心网络和后端服务器带宽来检查无线电接口是否是测试中的带宽瓶颈。工程师可以通过在测试中使用多线程数据下载来消除传输控制协议(TCP)流量控制的负面影响。
三、测试用扫描仪还是终端(UE)与宽带码分多址(WCDMA)和LTE等传统技术相比，扫描仪不能收集5G(NR)网络完整信息。如无法读取全球小区ID、移动网络代码(MNC)和移动国家代码(MCC)等参数。在公共物理广播信道(PBCH)中仅广播很少信息，以避免常见、永远在线小区级传输并最大限度地减少网络能耗；而终端(UE)只有在与网络建立连接时才按需接收其余信息。
此外扫描仪天线与终端设备(UE)的天线不同,多波束斌形的实施增加了天线增益和MIMO性能在设备上的重要性。虽然需要关注网络性能，但天线增益和MIMO性能将变得更加依赖于具有5G(NR)的设备。
这些因素使得在5G移动网络测试中必须同时使用扫描仪和UE。通过扫描仪来捕获SSB参考波束覆盖范围；需要终端(UE)来验证双连接和UE移动性的性能，其中包括波束切换和小区之间的切换。
图3.测试终端(UE)看到的内容。
四、网络切片5G(NR)中有一种新的组网架构概念，这就是利用固定网络中软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)的原理启用的网络切片(Network Slicing)，这就可以在共享的物理基础设施上创建多个虚拟网络。将单个物理网络可以分割成多个虚拟网络，这些虚拟网络支持不同的无线接入网络(RAN)或给定RAN上的服务类型。网络切片需要使用真实的OTT应用程序进行主动测试，以确定真实的测量质量(QoE)。
与上一代蜂窝技术相比，基于5G(NR)的网络才具有网络切片功能，可自动检测应用类型并可将不同的服务质量(QoS)设置应用于每个OTT应用。例如网络可以将WhatsApp呼叫检测为互联网协议语音(VoIP)服务并在网络切片上中继流量，该网络网络切片针对低延迟保证的低比特率流量进行了优化。这种新的网络架构概念也影响了RAN的低层参数，包括子载波间隔和持续时间。
因此根据用户使用的应用程序，使用网络切片的5G(NR)网络运行方式不同，这使得通过主动方法和真实OTT应用程序测试QoE比使用传统技术更重要。在5G中让我们忘记使用FTP或http://speedtest.net进行批量数据传输，这些方法不足以确定5G中真实QoE并在转化为满足运营商期望方面承担相当大风险。
接入性、保持性和时延是网络中最重要的QoE KPI，这些指标仅在设备上可见。5G(NR)中的端到端QoE需要在设备上进行主动测试。使用真实 OTT应用程序的主动测试也是衡量这些关键指标的最佳方式。
五、5G(NR)网络测试挑战5G网络不是以前的4G网络，其中功能多样性增加了现场网络测试复杂性；完成新建站点(小区)调试、测试是加速运营商验收前提，以确保有效商业部署。
图4.5G网络波束覆盖示意图