Tests von Sprachdiensten bei 5G NR (VoNR)

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Mobile Sprachdienste spielen eine wichtige Rolle bei 5G. Immer mehr Netzbetreiber haben mit der Einrichtung von 5G-Standalone-Netzen (SA) begonnen, um den Weg für das qualitativ hochwertige 5G Voice over New Radio (VoNR) zu ebnen.

Die Technologie hinter 5G-Sprachdiensten

VoNR ähnelt Telefonieren via LTE (VoLTE) und ist der Wegbereiter für Sprachdienste bei 5G mit 5G-Core- und IP-Multimedia-Subsystemen (IMS). Das Session Initiation Protocol (SIP) ist das Basis-IMS-Protokoll und baut die Verbindungen zwischen den Teilnehmern auf. Der Enhanced-Voice-Service-Codec (EVS) wurde von 3GPP als die neue Sprach-Codec-Familie für IP-basierte 4G-Mobilfunksprachdienste eingeführt und standardisiert. Der EVS-Codec eignet sich ebenso für 5G-Systeme und spielt eine wichtige Rolle für Betreiber, um ein besseres Benutzererlebnis zu ermöglichen.

Jedes Mobilfunkgerät muss eine IP-Adresse besitzen, die vom Netz für die direkte Einrichtung einer Sitzung vergeben wird. Die IMS-Infrastruktur stellt die Verbindung zwischen Mobilfunkgeräten her und verwaltet den entsprechenden QoS-Fluss (Dienstgüte) für ein optimiertes Spracherlebnis.

VoNR-Testanforderungen

Obgleich sich die allgemeinen VoLTE- und VoNR-Messaufbauten stark ähneln, müssen unterschiedliche Testbereiche geprüft werden. Beim Testen von 5G-Sprachdiensten beginnt man mit Tests der Basisimplementierung und des funktionalen Verhaltens einschließlich der Registrierung am IMS-Server und Verbindungsaufbauprozeduren.

Allerdings beinhalten 5G-Sprachtests ebenso VoLTE-Aspekte für Non-Standalone- (NSA) und EPS-Fallback-Szenarien. Diese stellen die Verbindungsübergabe von NR an LTE oder einen RAT-Fallback während der Einrichtung der Sprachverbindung bereit, wenn die 5G-Abdeckung begrenzt ist oder die Telefone keine VoNR-Funktionalität bieten. Schließlich sind VoNR-Audioqualitätstests erforderlich, um die beste Sprach-Performance und ein optimales Benutzererlebnis sicherzustellen.

Ein Testsystem für 5G-Sprachdienste muss komplexe Anforderungen erfüllen und den oben erwähnten EVS-Codec zusammen mit Adaptive-Multirate-Wideband- und -Narrowband-Codecs (AMR-WB, AMR-NB) unterstützen.

Lösung von Rohde & Schwarz

Der R&S®CMX500 Funkkommunikationstester bietet alles Nötige für Tests von Sprachdiensten auf Mobilfunkgeräten.

Die Lösung unterstützt LTE- und 5G-NR-Tests sowohl für Standalone- als auch Non-Standalone-Konnektivität. Sie verfügt über einen internen IMS-Server für die Registrierung von 5G-Geräten und das Einrichten der für die Sprachdienste erforderlichen Bearer und QoS-Flüsse.

Intuitive Bedienoberfläche vereinfacht den Messaufbau

Der IMS-Server unterstützt die Emulation virtueller Endgeräte, um End-to-End-Sprachanrufe von und zum Mobilfunkgerät im Loopback-Modus für schnelle und einfache VoNR-Funktionstests aufzubauen. Anwender können die unterstützten Codecs wie EVS und AMR-WB bzw. AMR-NB samt deren jeweiligen Codec-Raten wählen. Mit der intuitiven, grafischen Benutzeroberfläche von R&S®CMsquares lässt sich der Messaufbau leicht steuern und EPS-Fallbackszenarien einfach testen.

Tests der Audioqualität für das beste Benutzererlebnis

Um die Audioqualität während eines Gesprächs zu testen, benötigt man einen Analysator. Er muss die Erzeugung und Analyse von Audiowellenformen nach den neuesten Verfahren gemäß PESQ® oder POLQA® unterstützen. POLQA® wird für Audioqualitätsmessungen bei VoNR- und VoLTE-Gesprächen verwendet. Wie unten gezeigt, kann in diesem Fall der Messaufbau mit dem R&S®CMX500 um einen Audioanalysator erweitert werden. Für die Anbindung eines Audioanalysators stehen zwei Optionen zur Verfügung. Die Audiodaten können entweder über IP ausgegeben oder von einem R&S®CMX-ZG180A externen Medienendpunkt bereitgestellt werden, falls ein analoger Audioanalysator bevorzugt wird. Die Anwender profitieren von maximaler Flexibilität bei der Auswahl des für sie geeigneten Audioanalysators.

Bei elektrischen Messungen des Mobilfunkprüflings kann der Lautsprecherausgang direkt an den Audioanalysatoreingang und der Mikrofonausgang direkt an den Audioanalysator angeschlossen werden.

Für Akustiktests gemäß 3GPP und ETSI kann am Audioanalysator ein Kunstkopf und eine Mund- und Ohrnachbildung eingesetzt werden. Audioanalysatoren und Kunstköpfe sind von verschiedenen Drittanbietern erhältlich.

Flexible Sprachtestlösungen von 2G bis 5G

Mit der Unterstützung von LTE und 5G NR eignet sich der R&S®CMX500 ideal für Tests von Sprachdiensten sowohl für Standalone- als auch Non-Standalone-Konnektivität. Viele Audiotestlabore haben den R&S®CMW500 Funkkommunikationstester bereits für die Analyse der 2G-, 3G- und 4G-Sprachqualität im Einsatz. Sie können den R&S®CMX500 nutzen, um ihre Messaufbauten um Tests für 5G-VoNR zu erweitern. Rohde & Schwarz unterstützt Gerätehersteller und Netzbetreiber, indem ein optimiertes 5G-Spracherlebnis frühzeitig sichergestellt wird, sodass die Endanwender von maximaler Flexibilität auf Basis von bewährten Lösungen profitieren.

Siehe auch:
White Paper: 5G Voice over New Radio (VoNR)
Application Note: Voice Call Aspects in 5G New Radio Networks