Drohne

Für mehr Qualität: Vermessung der 5G-Netze per Drohne

Der schwe­dische Netz­werk­ausrüster und der Funk­technik-Spezia­list Rhode & Schwarz haben an der finni­sche Centria Univer­sität ein Drohnen gestütztes Mess-System entwi­ckelt, was Netz­qualität optimal messen kann.
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Der schwe­dische Netz­werk­ausrüster Ericsson hat eine neue Drohnen basierte Test­lösung für die Messung der Abde­ckung und Perfor­mance von Mobil­funk­netzen entwi­ckelt. Die Technik hierzu kommt vom Mess­technik-Spezia­listen Rohde & Schwarz. Das neue Test­verfahren bietet bisher nicht gekannte Zugangs­möglich­keiten im drei­dimen­sionalen Raum, sowie extreme Posi­tions­genau­igkeit und Repro­duzier­barkeit der Messungen. Darüber­hinaus soll es neue Möglich­keiten zur Sicher­stel­lung der gefor­derten Quality of Service (QoS) beim Endnutzer von anspruchs­voller 5G-Anwen­dungs­bereiche wie der Indus­trie 4.0, der Auto­mobil-Wirt­schaft und der öffent­lichen Sicher­heit bieten.

Die Einfüh­rung des Mobil­funk­stan­dards 5G New Radio (NR) in Mobil­funk­netzen bietet Teil­nehmern, Behörden und Indus­trie neue Möglich­keiten. Damit kommt das Thema Nach­prüfung ("Veri­fizie­rung") der gefor­derten Netz-Abde­ckung und der Leis­tungs­fähig­keit dieser Netze ganz neues Gewicht. Künf­tige Netze können viel genauer geprüft werden, ob sie die Anfor­derungen erfüllen, etwa bei der Ausleuch­tung des Versor­gungs­gebietes.

Am Standort Jorvas in Finn­land hat ein Projekt­team unter Führung von Richard Wirén, dem Tech­nischen Leiter von Erics­sons "5G- Readi­ness-Program (RAN)", zusammen mit der finni­schen Centria Univer­sity of Applied Sciences (Hoch­schule für ange­wandte Wissen­schaften) ein ganz neues System zum Testen der Abde­ckung von Mobil­funk­netzen entwi­ckelt.

Mobil­funk und Mess­empfänger an der Drohne

Guckmal, was da fliegt: Eine Messdrohne kann die Netzabdeckung dreidimensional erfassen.Guckmal, was da fliegt: Eine Messdrohne kann die Netzabdeckung dreidimensional erfassen. Dabei greift Ericsson auf die Hilfe des Funk­technik-Spezia­listen Rohde & Schwarz (R&S) zurück. Dieses Unter­nehmen baut schon lange Mess-Empfänger für alle Frequenzen und Rund­funk­sender für Radio- und TV-Sender. Bei dem Projekt in Finn­land kommen Mobil­funk­scanner und Smart­phone basierte Geräte zur Netz­opti­mierung (Network Opti­mizers) von Rohde & Schwarz zum Einsatz. Diese Mess­technik hängt an einer Drohne. Diese Einheit kann auto­mati­sche Tests mit hoher Flexi­bilität durch­führen. Flug­route und -geschwin­digkeit lassen präzise steuern.

Diese Lösung ist beson­ders für indus­trielle Anwen­dungen gedacht. Gegen­über den übli­chen herkömm­lichen "Walk- und Drive"-Tests (wo ein Mensch mit einem Ruck­sack durch ein Gebiet läuft oder ein Auto eine bestimmte Strecke abfährt) bietet diese neuen Tests den Vorteil bislang uner­reichter Repro­duzier­barkeit und Posi­tions­genau­igkeit. Damit kann auch die Beam­forming-Funk­tion getestet werden. Die gemes­sene Netz­abde­ckung wird als 3D-Bild darge­stellt.

An der Drohne hängt der TSMA6 Auto­nomous Mobile Network Scanner von R&S, der wich­tige LTE- und 5G NR-Abde­ckungs­para­meter gleich­zeitig misst: Also das Refe­rence Signal Received Power (RSRP, Refe­renz­signal der Empfangs­feld­stärke am Endgerät) und Signal to Inter­ference-plus-Noise Ratio (SINR) gemäß 3GPP-Spezi­fika­tionen. In Kombi­nation mit dem R&S QualiPoc Android smart­phone­basiertem Network Opti­mizer (benö­tigt einen Qual­comm-Chip­satz und Root auf dem Handy) lassen sich zusätz­lich der IP-Daten­verkehr aufzeichnen und wich­tige Kenn­werte für QoS-wie Serving Cell-Para­meter (Serving Cell: Versor­gungs­zelle) messen. Die Lösung verwendet dazu im Moment noch LTE-fähige Endge­räte; im Zuge der Weiter­entwick­lung des Systems werden jedoch bald auch 5G-Endge­räte wie Samsung Galaxy S10 5G zum Einsatz kommen.

Präzise Flug­bahnen

Die Flug­route der Drohne kann präzise in drei Dimen­sionen program­miert werden. In bisher mehr als 20 erfolg­reichen Test­flügen hat sich die sehr hohe Repro­duzier­barkeit (Wieder­holbar­keit) der Messungen wie auch der Ergeb­nisse gezeigt. Je nach Test­fall wurden die Flüge mit unter­schied­licher Dauer, Höhe und entlang unter­schied­licher Routen durch­geführt. Die Steue­rung und Authen­tifi­zierung der Drohne sowie die Gewähr­leis­tung der Sicher­heit im Luft­raum stellen erheb­liche Heraus­forde­rungen bei der Entwick­lung robuster, Drohnen basierter Lösungen dar. Im neuen System laufen diese Prozesse über Mobil­funk­netze ab; damit entfällt die Notwen­digkeit einer Sicht­verbin­dung zwischen der Drohne und dem steu­ernden Piloten.

Forschung mit finni­scher Univer­sität

Das Projekt ist eine Zusam­menar­beit zwischen Ericsson, Rohde & Schwarz, der Tampere Univer­sity (Finn­land) und der Centria Univer­sity of Applied Sciences und ist Teil des Busi­ness Finland 5G-FORCE-Programms.

Für Richard Wirén, Tech­nischer Leiter des 5G Readi­ness Program (RAN) von Ericsson, ist wichtig: „Damit sich die an 5G gestellten Erwar­tungen erfüllen, ist die Erpro­bung der Funk­tions­fähig­keit und Qualität von Mobil­funk­netzen im Feld von entschei­dender Bedeu­tung. Mit dieser einzig­artigen Entwick­lung leisten wir Pionier­arbeit, um für unsere Kunden die erfor­derliche Netz­werk­perfor­mance und Qualität sicher­zustellen. Wir freuen uns, dabei die bewährten Test­lösungen von Rohde & Schwarz nutzen zu können und sind glück­lich, dass wir in unseren Lösungen in naher Zukunft handels­übliche 5G NR-Endge­räte wie das Samsung Galaxy S10 5G einsetzen können.“

Hans­peter Bobst, Vice Presi­dent Mobile Network Testing bei Rohde & Schwarz freut sich die "Kompe­tenz [von Rohde & Schwarz] im Bereich Mobile Network Testing mit Erics­sons langer Tradi­tion inno­vativer Netz­entwick­lungen bündeln zu können. Ange­sichts der fort­schrei­tenden Umset­zung von 5G NR in die Praxis können wir Endnut­zern damit die gefor­derte Quality of Expe­rience zur Verfü­gung stellen.”

Bei der Entwick­lung zukünf­tiger Test­lösungen werden kriti­sche 5G-Anwen­dungen wie öffent­liche Sicher­heit und Machine-to-Machine (M2M)-Appli­kationen für Indus­trie 4.0 im Mittel­punkt stehen, wobei sich der Frequenz­bereich hin zu extrem hohen Bändern im Milli­meter­wellen­bereich verschiebt und Tests im immer mehr städ­tischen (urbanen) Umfeld statt­finden werden.

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