我們平時(shí)用手機(jī)打電話、發(fā)消息、刷視頻、傳文件，看似簡(jiǎn)單的操作，背后都離不開(kāi)一套完整的移動(dòng)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(shí)代的高速上網(wǎng)，從信號(hào)發(fā)出到接收，每一個(gè)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(lái)說(shuō)，信號(hào)要經(jīng)過(guò)發(fā)射、編碼調(diào)制、傳輸、解調(diào)解碼等步驟，才能實(shí)現(xiàn)終端與基站的信息交互。而從整個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)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(dú)立組網(wǎng)和非獨(dú)立組網(wǎng)兩種模式，這既給網(wǎng)絡(luò)部署帶來(lái)了新的選擇，也對(duì)終端設(shè)備的研發(fā)、測(cè)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(chē)”：終端、接入網(wǎng)與核心網(wǎng)。我們將對(duì)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(shí)戰(zhàn)演習(xí)”角色。同時(shí)，文中還將介紹德思特針對(duì)復(fù)雜組網(wǎng)的專(zhuān)業(yè)測(cè)試方案，助您快速掌握 5G 終端測(cè)試的核心要領(lǐng)。

一、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基礎(chǔ)

從射頻通信的角度來(lái)說(shuō)，一個(gè)通信的鏈路從發(fā)射端的信源發(fā)射，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的編碼調(diào)制處理，再通過(guò)信道傳輸?shù)浇邮斩?，最后?jīng)解調(diào)解碼到達(dá)接收端。這是一個(gè)信源到一個(gè)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(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的層面來(lái)看，兩個(gè)無(wú)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(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)層的參與。在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)層主要由三大部分組成：無(wú)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(jī)、平板、物聯(lián)網(wǎng)，TBOX模塊等設(shè)備。它們通過(guò)無(wú)線信號(hào)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)的“門(mén)戶”，主要由基站組成。在4G網(wǎng)絡(luò)中，基站稱(chēng)為eNB（Evolved NodeB）；在5G網(wǎng)絡(luò)中，基站稱(chēng)為gNB（Next Generation NodeB）?；矩?fù)責(zé)無(wú)線信號(hào)的發(fā)送和接收，管理無(wú)線資源，并承擔(dān)部分移動(dòng)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(dòng)性管理、會(huì)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(chēng)為5GC（5G Core）

假如把核心網(wǎng)比作一個(gè)人的大腦，那么接入網(wǎng)就可以類(lèi)比為人的四肢。無(wú)論是4G還是5G網(wǎng)絡(luò)，都遵循這一基本架構(gòu)，但它們?cè)诰唧w技術(shù)和實(shí)現(xiàn)上存在顯著差異。

UE可通過(guò)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(wú)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(guò)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(shí)現(xiàn)真實(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)訪問(wèn)，例如瀏覽網(wǎng)頁(yè)或進(jìn)行應(yīng)用通信。

同時(shí)，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(píng)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(guò)抓取UE經(jīng)基站模擬器發(fā)送的IP數(shù)據(jù)包開(kāi)展業(yè)務(wù)行為分析與功能測(cè)試。在協(xié)議一致性測(cè)試場(chǎng)景中，基站模擬器還能對(duì)UE各協(xié)議層交互過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)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(wú)論是4G還是5G，都有接入網(wǎng)和核心網(wǎng)兩個(gè)部分。因此在我們推進(jìn)5G建設(shè)的過(guò)程中，也需要包含這兩個(gè)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(guó)，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?dòng)網(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(dú)立組網(wǎng)和非獨(dú)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(gè)選項(xiàng)。

參考：《5G終端射頻及協(xié)議測(cè)試技術(shù)與實(shí)踐》

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

選項(xiàng)3中核心網(wǎng)絡(luò)使用4G，基站使用增強(qiáng)型4G基站為主站，新部署5G基站為從站。NSA選項(xiàng)3如下圖所示，5G基站是無(wú)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(lái)的數(shù)據(jù)分成兩路，一路自己發(fā)給手機(jī)，另一路通過(guò)5G基站發(fā)給手機(jī)。手機(jī)這時(shí)處于雙連接狀態(tài)，即同時(shí)與兩個(gè)基站保持著連接。

選項(xiàng)3

選項(xiàng)3又分為3、3a和3x共3個(gè)子項(xiàng)，其主要區(qū)別在于數(shù)據(jù)分流控制點(diǎn)的不同。選項(xiàng)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(xiàng)3x則是把用戶面數(shù)據(jù)分為兩部分，一部分4G基站無(wú)法處理的數(shù)據(jù)通過(guò)5G基站進(jìn)行傳輸，剩下的那部分?jǐn)?shù)據(jù)仍然通過(guò)4G基站傳輸。目前為止，大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商選擇了選項(xiàng)3X。

選項(xiàng)3a選項(xiàng)3x

然而，這些配置也對(duì)基站模擬器也提出了另一個(gè)的要求，要求基站模擬器需要能夠支持獨(dú)立組網(wǎng)和非獨(dú)立組網(wǎng)兩種模式的模擬。德思特Alifecom通過(guò)NE6000（4G）和NE7700(5G)的組合實(shí)現(xiàn)了非獨(dú)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(xiàng)3系列到最終目標(biāo)SA選項(xiàng)2的演進(jìn)，是一個(gè)必然的、長(zhǎng)期的過(guò)渡過(guò)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(yàn)證和認(rèn)證帶來(lái)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的連接、高效的吞吐量和可靠的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

面對(duì)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(cè)試是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。制造商和測(cè)試機(jī)構(gòu)需要在實(shí)驗(yàn)室中精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)從NSA到SA的各種真實(shí)場(chǎng)景，從而在產(chǎn)品上市前徹底驗(yàn)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(duì)這一核心挑戰(zhàn)而生。 該方案能夠：

無(wú)縫模擬關(guān)鍵組網(wǎng)模式：精準(zhǔn)構(gòu)建如選項(xiàng)3X（NSA）和選項(xiàng)2（SA）等主流架構(gòu)，模擬4G基站作為控制面錨點(diǎn)、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(cè)試能力：從射頻層的一致性測(cè)量（如EVM、 ACLR），到協(xié)議層的信令交互驗(yàn)證，再到應(yīng)用層的吞吐量、時(shí)延和業(yè)務(wù)質(zhì)量（如VoNR）測(cè)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(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，提前發(fā)現(xiàn)和解決潛在問(wèn)題，大幅減少外場(chǎng)測(cè)試的不確定性和時(shí)間成本，確保終端能夠快速通過(guò)運(yùn)營(yíng)商入庫(kù)測(cè)試和行業(yè)一致性認(rèn)證。

5G NSA架構(gòu)測(cè)試：

選項(xiàng)3x5G NSA實(shí)際設(shè)備連接與測(cè)試圖

審核編輯 黃宇