Interazione con il 5G

Interoperabilità delle reti 5G

Test di interoperabilità tra reti cellulari e Wi-Fi

Parla con un esperto

Interoperabilità tra reti 3GPP e non 3GPP

La crescente diffusione delle reti WLAN, soprattutto negli ambienti interni, ha spinto organizzazioni come il 3GPP a definire standard per migliorare l'interoperabilità tra le reti WLAN e le reti cellulari. Questa integrazione consente agli utenti di entrambe le tecnologie di accedere alle reti core mobili 4G (LTE) e 5G, beneficiando al contempo delle funzionalità di gestione della sicurezza, della privacy e della qualità del servizio (QoS) tipiche delle reti cellulari.

Un obiettivo chiave nella fase di progettazione dello standard 5G è stato la creazione di una rete centrale indipendente dalle tecnologia di accesso, che fosse in grado di supportare sia le tecnologie di accesso 3GPP che quelle non 3GPP. Nelle reti tradizionali, a partire dall'LTE, sono state introdotte le prime funzioni per garantire l'interoperabilità, che sono state poi perfezionate nelle versioni successive. Ciò ha consentito ai clienti di accedere alla rete simultaneamente tramite Wi-Fi e LTE o 5G New Radio.

L'interoperabilità delle reti 5G estende il concetto generale di interoperabilità per includervi una gamma più ampia di tecnologie di accesso non 3GPP. Questa evoluzione ha portato allo sviluppo della funzionalità ATSSS (Access Traffic Steering, Switching and Splitting"), che coordina la gestione del traffico tra WLAN e 5G, la commutazione della connettività senza interruzioni e la suddivisione avanzata del traffico su più reti di accesso a un livello più granulare rispetto a una singola sessione di unità dati di protocollo (PDU). Ciò include meccanismi per facilitare il trasporto multi-percorso a vari livelli dello stack di protocollo, ad esempio, a livello inferiore ATSSS-LL, a livello TCP (MPTCP) o a livello UDP (MPQUIC).

Rohde & Schwarz offre soluzioni uniche per verificare le caratteristiche di interoperabilità delle reti 5G, facilitando l'integrazione dell'accesso convergente di reti Wi-Fi e reti cellulari alla rete mobile core.

Funzione di interoperabilità con reti non 3GPP (N3IWF)

La funzione N3IWF (Non-3GPP Interworking Function) consente ai dispositivi di connettersi alla rete core 5G con tecnologie di accesso che non esistono negli standard 3GPP.

Tra gli esempi di tecnologie di accesso alla rete 5G core vi sono:

  • Reti non 3GPP attendibili: situazione analoga al Wi-Fi, in cui gli operatori possono definire le impostazioni di sicurezza; l'accesso alla rete 5G core è facilitato dalla rete di accesso non 3GPP attendibile (TNAN, Trusted Non-3GPP Access Network ).
  • Reti non 3GPP non attendibili: situazione analoga al Wi-Fi, dove gli operatori non hanno il controllo sulle impostazioni di sicurezza; l'accesso è facilitato dalla funzione di interazione con le reti non 3GPP (N3IWF). Questa categoria comprende anche le tecnologie radio mobili terrestri (LMR) (ad esempio TETRA o P25) per le comunicazioni mission-critical (MCX) e DVB-S2X per la trasmissione televisiva.
  • Reti cablate: come DSL o fibra ottica, che rappresentano le tecnologie alla base della convergenza fisso-mobile (FMC).

Il Wi-Fi ha il vantaggio della semplicità, soprattutto in termini di accesso alla rete. Il 5G, d'altro canto, è molto flessibile, soprattutto per quanto riguarda la programmazione, le credenziali di sicurezza e la QoS. L'obiettivo principale dell'accesso non 3GPP è quello di unire i vantaggi del Wi-Fi a quelli del 5G:

  • Gamma più ampia di servizi e casi d'uso
  • Efficiente alleggerimento del traffico (offloading) per applicazioni a elevato consumo di banda
  • Mobilità senza interruzioni e gestione della qualità del servizio (QoS) per garantire un'esperienza utente ottimizzata

Nella progettazione architettonica delle reti 5G, i dispositivi possono connettersi alle funzioni della rete 5G core attraverso la funzione di interoperabilità non 3GPP (N3IWF) o una rete di accesso non 3GPP attendibile (TNAN). Queste funzioni rendono l'accesso sicuro. Ad esempio, possono utilizzare tunnel IP sicuri per inoltrare i messaggi di controllo dello strato non di accesso e i dati del piano utente. Inoltre, su entrambe le reti di accesso sono implementate procedure di segnalazione per gestire gli scenari di accesso, autenticazione e mobilità, sfruttando al contempo il controllo del flusso QoS per i dati del piano utente.

Gestione, commutazione e suddivisione del traffico di accesso (ATSSS)

La funzionalità ATSSS sfrutta la connettività multi-path e fornisce meccanismi sofisticati per supportare funzionalità e modalità di gestione di livello superiore e inferiore, che vengono utilizzate nella connettività simultanea per l'accesso 3GPP e non 3GPP.

  • Gestione: viene selezionata una rete di accesso per il nuovo flusso di dati; il traffico di questo flusso di dati viene trasferito sulla rete di accesso selezionata.
  • Commutazione: tutto il traffico dati in corso da una rete di accesso viene spostato su un'altra rete di accesso in modo tale da mantenere la continuità del flusso di dati.
  • Suddivisione: il traffico dati viene suddiviso su più reti di accesso per beneficiare di tale accesso allo scopo di assicurare l'aggregazione dei collegamenti o la ridondanza

Il protocollo ATSSS può essere realizzato al di sopra del livello IP utilizzando il protocollo di controllo della trasmissione multipath (MPTCP, Multipath Transmission Control Protocol) o il protocollo datagramma utente multipath (MPQUIC). È possibile realizzarlo anche sotto il livello IP, utilizzando la nuova funzione di livello inferiore ATSSS per la gestione del traffico, consentendo così il trasporto di unità dati di protocollo multi-accesso. Il controllo ATSSS è gestito dalla funzione di controllo delle politiche (PCF, Policy Control Function) basata sulle regole ATSSS definite dall'operatore (regole di accesso multiplo MAR) e da una funzione di misura delle prestazioni (PMF) a livello di apparecchiatura utente (UE) e di rete.

Le sfide nei test di interoperabilità tra reti cellulari e Wi-Fi

Le sfide principali per garantire il successo dell'interoperabilità tra reti 3GPP e non 3GPP comprendono:

  • Test delle tecnologie di accesso radio in modalità di segnalazione
  • Test delle funzioni di interoperabilità e mobilità
  • Test applicativi dei servizi audio e video pertinenti
  • Test delle funzionalità del dispositivo sotto diversi aspetti, come la conformità funzionale, la qualità dell'esperienza (QoE) o il consumo energetico
  • Test delle prestazioni, ovvero valutazione degli indicatori di prestazioni chiave (KPI)
  • Ricerca guasti avanzata, ovvero analisi dettagliata del flusso di segnalazione e degli scambi di messaggi di livello 3 tra l'apparecchiatura utente e la rete

Ciò richiede una configurazione di test che supporti l'intera gamma di tecnologie di accesso radio.

Soluzioni ad alte prestazioni per i test di interoperabilità tra reti cellulari e Wi-Fi

Per decenni, Rohde & Schwarz ha offerto soluzioni di test per la convergenza tra reti Wi-Fi e cellulari. Ne è esempio la nostra consolidata soluzione di test per l'offloading del traffico WLAN in LTE.

La nostra soluzione di test per l'interazione tra cellulari e WLAN si basava inizialmente sul tester per radio mobili R&S®CMW500. Con l'avvento del 5G e del Wi-Fi 7, la soluzione è ora pienamente supportata dal tester con segnalazione 5G one-box R&S®CMX500.

Il tester R&S®CMX500 supporta un modulo di fading integrato e consente la configurazione personalizzata del deterioramento dei dati IP, come la perdita o una cattiva organizzazione dei pacchetti di dati. Grazie alla sofisticata visualizzazione dell'analizzatore di messaggi, gli utenti possono inserire i dettagli del flusso di segnalazione e strumenti utente come filtri, punti di interruzione o visualizzazioni a più livelli per una ricerca guasti approfondita. Questo tester one-box supporta contemporaneamente reti WLAN e 5G per effettuare analisi sofisticate delle procedure di protocollo e test RF. Comprende anche un'applicazione dati per i test applicativi end-to-end.

La configurazione di test offre una funzione N3IWF integrata per verificare il trasferimento di connettività senza interruzioni tra reti Wi-Fi e 5G. Per un'analisi avanzata delle applicazioni e della qualità del servizio (QoS), è possibile misurare il throughput a livello IP. Un server del sistema di gestione integrato (IMS, Integrated Management System) consente il trasferimento dalla chiamata vocale su rete fissa (VoNR) alla chiamata vocale Wi-Fi. Esegue anche analisi della qualità audio con l'algoritmo PoLQA.

Procedura di mobilità da WLAN a 5G verificata con il tester CMX500

Products for Wi-Fi and 5G interworking testing

R&S®CMX500 5G one-box signaling tester

Multi-channel one-box tester for testing cellular and non-cellular technologies in signaling mode.

Informazioni sul prodotto

R&S®CMP180 radio communication tester

Non-signaling radio communication tester with enhanced frequency and bandwidth.

Informazioni sul prodotto

R&S®CMW500 wideband radio communication tester

Multi-radio signaling tester for comprehensive RF, signaling and application testing

Informazioni sul prodotto

Vantaggi delle nostre soluzioni di test per l'interoperabilità tra reti Wi-Fi e 5G

Le soluzioni Rohde & Schwarz offrono funzionalità complete per verificare la convergenza tra reti Wi-Fi e cellulari. La nostra configurazione di test, basata sul tester one-box R&S®CMX500, supporta tutte le ultime tecnologie e consente di eseguire test e analisi sofisticati.

La nostra soluzione è:

  • Completa: copre la totalità dei test per tutti i principali aspetti della convergenza tra reti Wi-Fi e cellulari, compresi i test delle rispettive tecnologie di accesso radio in modalità di segnalazione, nonché i test delle funzioni di interazione e mobilità
  • Versatile: adatta ad ogni fase del ciclo di vita del prodotto, dalla ricerca e sviluppo alla produzione e certificazione, consente di verificare a livello applicativo i servizi audio e video pertinenti, nonché le funzionalità dei dispositivi sotto vari aspetti, quali conformità funzionale, QoE e consumo energetico
  • Focalizzata sulle prestazioni: consente di verificare le prestazioni per valutare i KPI, assicurando che i dispositivi soddisfino gli standard richiesti per un funzionamento ottimale
  • Ricerca guasti avanzata: facilita l'analisi dettagliata del flusso di segnalazione e degli scambi di messaggi di livello 3 tra l'apparecchiatura utente e la rete, consentendo un'efficace identificazione e risoluzione dei problemi
  • Facile da usare: soluzione one-box intuitiva che semplifica i processi di collaudo complessi
  • Bene assistita: assicura un supporto con risorse e assistenza tecnica in tutto il mondo, fornendo tutto l'aiuto necessario in ogni fase

Volete approfondire l'interoperabilità tra reti 3GPP e non 3GPP? Discutete i vostri casi specifici di test con i nostri esperti.

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Testing 5G WLAN offloading with Voice over WLAN in a single box

Video: Testing 5G WLAN offloading with voice over WLAN in a single box

Learn about the capabilities of the R&S®CMX500 for testing 5G to WLAN traffic offloading.

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