Damit Mobilfunktechnologien zuverlässig agieren, müssen sie unter realen Bedingungen getestet werden. Frequenzen, lokale Vorschriften, Netzwerkrandfälle – all das macht globale Tests zu einer logistisch aufwendigen und kostspieligen Herausforderung. 

Unser speziell eingerichtetes 4G/5G Mobility Lab kann den Aufwand globaler Tests aufheben, indem es an Ort und Stelle eine beeindruckende Bandbreite an Testmöglichkeiten für Mobilfunktechnologien bietet. Es ermöglicht Ingenieuren, Entwicklern und Forschern, die Leistung, Funktionalität und Interoperabilität von Mobilfunknetzen und Endgeräten unter realistischen und kontrollierten Bedingungen umfassend zu testen. Die Flexibilität und Skalierbarkeit des Labors erlaubt die Simulation verschiedenster Szenarien – von einfachen Einzelzellen-Tests bis hin zu komplexen Multi-Zellen- und Roaming-Szenarien.

Kernfunktionen eines 4G/5G Mobility Labs

Netzwerksimulation und Emulation

Die Netzwerksimulation und Emulation mit CarByte-Software Defined Radio (SDR)-basierten Lösungen ermöglicht die Nachbildung realistischer Netzwerkumgebungen, indem komplette 4G LTE- und 5G NR-Netzwerke, einschließlich zentraler Core Network-Komponenten wie MME, SGW und PGW (für 4G) sowie AMF, SMF und UPF (für 5G), emuliert werden. Dadurch können Endgeräte umfassend getestet werden, ohne dass ein reales Mobilfunknetz erforderlich ist. Außerdem erlaubt die Lösung die Simulation verschiedener Netzwerktopologien, von Einzelzellen bis hin zu komplexen Multi-Zellen-Umgebungen, die unterschiedliche Frequenzbänder, Zellgrößen und Interferenzbedingungen berücksichtigen. Darüber hinaus können relevante Netzwerkparameter wie Frequenzbänder, Bandbreiten, Zell-IDs, TAC/PLMN-IDs, QoS-Parameter und Handover-Schwellenwerte präzise konfiguriert werden, um spezifische Testfälle abzudecken.

Eine weitere zentrale Funktion ist die Simulation kontrollierter Interferenzsignale, die eine realitätsnahe Bewertung der Netzwerkleistung ermöglicht. Zudem unterstützt die Lösung verschiedene Funktechnologien und erlaubt die gleichzeitige Nutzung von 4G LTE und 5G NR in unterschiedlichen Modi (Standalone und Non-Standalone), was umfassende Interoperabilitätstests gewährleistet.

Endgerätetests

Endgerätetests umfassen eine Vielzahl von Prüfungen, um die Funktionalität, Leistung und Kompatibilität von Geräten in unterschiedlichen Szenarien sicherzustellen.

• Funktionale Tests überprüfen grundlegende Funktionen wie die Netzwerkregistrierung, Anrufdurchführung (z. B. VoLTE und VoNR), Datenübertragung sowie SMS- und MMS-Funktionalität.

• Performance-Tests messen wichtige Leistungskennzahlen wie den Durchsatz im Uplink und Downlink, Latenz, Jitter und Paketverlust unter verschiedenen Netzwerkbedingungen.

• Mobilitätstests konzentrieren sich auf die Bewertung von Handover-Szenarien zwischen Zellen, sowohl innerhalb derselben Frequenz (Intra-Frequenz) als auch zwischen unterschiedlichen Frequenzen (Inter-Frequenz) oder Funktechnologien (Inter-RAT), um die Verbindungsstabilität während der Bewegung zu gewährleisten.

• Stresstests prüfen die Belastbarkeit von Endgeräten bei hoher Netzwerkauslastung und wiederholten Aktionen.

• Batterieverbrauchstests messen den Energieverbrauch der Geräte in unterschiedlichen Netzwerkzuständen und Nutzungsszenarien.

• Kompatibilitätstests stellen sicher, dass Endgeräte mit verschiedenen Netzwerkkonfigurationen und Softwareversionen reibungslos zusammenarbeiten.

Anwendungs- und Dienstleistungstests

Anwendungs- und Dienstleistungstests dienen der Bewertung der Performance und des Nutzererlebnisses von Anwendungen und Diensten über Mobilfunknetze. Dabei werden reale Anwendungsszenarien wie Video-Streaming, Online-Gaming oder IoT-Anwendungen emuliert, um die Funktionalität und Qualität der Applikationen unter verschiedenen Netzwerkbedingungen zu testen. Quality of Service (QoS)-Tests überprüfen die korrekte Implementierung und Durchsetzung von QoS-Richtlinien im Netzwerk sowie deren Einfluss auf die Performance der Anwendungen. Darüber hinaus ermöglichen Tests in Verbindung mit Edge Computing-Plattformen die Simulation von Szenarien, bei denen Datenverarbeitung und -speicherung näher am Endgerät erfolgen. Dies trägt dazu bei, die Latenz zu reduzieren und die Anwendungsperformance zu optimieren, insbesondere bei zeitkritischen Diensten.

Vielfältige Testfälle mit CarByte-Lösungen

Basierend auf den Fähigkeiten der CarByte-Plattform lassen sich vielfältige Testfälle realisieren. Hier einige Beispiele:

5G-Non-Standalone (NSA) Interoperabilitätstest:
In diesem Szenario verbindet sich ein Endgerät gleichzeitig mit einem LTE-Ankerband und einem 5G NR-Band. Ziel ist die Überprüfung der Bandbreitenaggregation, des reibungslosen Datentransfers über beide Funktechnologien sowie der Signalisierung zwischen Endgerät und emuliertem Netzwerk. Zusätzlich werden Handover-Szenarien zwischen LTE- und 5G NR-Zellen getestet. Hierfür kommt das Carbyte 4G/5G Mobility Lab mit einer 5G NSA-Softwarelizenz zum Einsatz, das die Konfiguration von LTE eNB, 5G NR gNB und dem zugehörigen Core Network ermöglicht.

5G Standalone (SA) Mobilitätstest:
Dieses Szenario simuliert die Bewegung eines Endgeräts zwischen verschiedenen 5G NR-Zellen, die vom emulierten 5G Core Network (5GC) verwaltet werden. Die Testziele umfassen die Validierung des Handover-Prozesses, die Sicherstellung der Verbindungsaufrechterhaltung und Servicekontinuität sowie die Messung der Handover-Latenz und deren Auswirkungen auf laufende Datenübertragungen. Hierfür wird das CarByte 4G/5G Mobility Lab mit einer 5G SA-Softwarelizenz genutzt, das die Emulation von gNB und einem vollständigen 5GC (AMF, SMF, UPF) ermöglicht.

VoLTE (Voice over LTE) Qualitätstest:
Hierbei wird ein Sprachanruf über das LTE-Netzwerk (VoLTE) durchgeführt, während verschiedene Netzwerkbedingungen wie variable Signalstärke oder Interferenz simuliert werden. Ziel ist die Bewertung der Sprachqualität (z. B. anhand des MOS-Werts), die Überprüfung der korrekten Einrichtung und Stabilität der Sprachverbindung sowie die Analyse von Handover-Effekten während eines laufenden Anrufs. Zur Emulation des LTE-Netzwerks inklusive IMS-Funktionalitäten wird die CarByte Callbox Classic oder Callbox Mini mit VoLTE Softwarelizenz verwendet.

IoT-Anwendungstest über NB-IoT/LTE-M:
Dieses Szenario emuliert ein NB-IoT- oder LTE-M-Netzwerk, um die Kommunikation mit IoT-Geräten zu testen, die diese Technologien nutzen. Die Tests umfassen die Überprüfung der Geräteanmeldung, des Datenaustauschs (Uplink/Downlink), des Stromverbrauchs sowie der Abdeckung und Performance bei geringer Bandbreite und hoher Latenz. Hierfür wird das CarByte 4G/5G Mobility Lab mit entsprechenden NB-IoT- oder LTE-M-Softwarelizenzen eingesetzt.

Netzwerk-Slicing-Test in 5G SA:
In diesem Szenario werden verschiedene Netzwerk-Slices im emulierten 5G SA-Netzwerk konfiguriert und getestet. Jeder Slice weist spezifische QoS-Anforderungen und Netzwerkfunktionen auf. Die Tests validieren die Isolation und das Ressourcenmanagement der Slices, überprüfen die Einhaltung der QoS-Parameter und bewerten die End-to-End-Performance für Anwendungen, die den Slices zugeordnet sind. Das CarByte 4G/5G Mobility Lab mit 5G SA- und Network Slicing-Softwarelizenz wird hierfür verwendet.

Interoperabilitätstest zwischen verschiedenen Endgeräteherstellern:
Das CarByte 4G/5G Mobility Lab unterstützt dabei eine breite Palette von Testfrequenzen und -standards in Kombination mit verschiedenen kommerziell erhältlichen Endgeräten. In diesem Szenario wird die Interoperabilität des emulierten Netzwerks mit Endgeräten unterschiedlicher Hersteller und Modelle getestet. Ziel ist die Identifizierung und Behebung von Kompatibilitätsproblemen, beispielsweise bei der Protokollimplementierung, Frequenzbandunterstützung oder dem Handover-Verhalten.

Roaming-Tests (Inter-PLMN Handover):
Der Handover-Prozess zwischen zwei oder mehr emulierten Mobilfunknetzbetreibern (PLMNs) wird getestet. Die Validierung umfasst Verschlüsselungsmechanismen (z. B. Air Interface Encryption, IPsec), Authentifizierungsverfahren (z. B. SUCI Protection) sowie die Simulation von Angriffsszenarien, um die Reaktion von Netzwerk und Endgeräten zu bewerten. Das CarByte 4G/5G Mobility Lab bietet hierfür Funktionen zur Überwachung und Analyse der Signalisierung und des Datenverkehrs, die für Sicherheitstests unerlässlich sind.

Weitere Möglichkeiten:

Über die genannten Beispiele hinaus eröffnet ein 4G/5G Mobility Lab mit CarByte-Lösungen weitere innovative Anwendungsfelder. Diese reichen von der Optimierung vernetzter Mobilitätslösungen bis hin zur Entwicklung neuer Technologien für die Fahrzeugkommunikation.

Custom Protocol Testing: Implementierung und Test eigener oder proprietärer Protokolle und Erweiterungen.

Integration mit Testautomatisierungs-Frameworks: Anbindung an gängige Testautomatisierungstools zur Durchführung wiederholbarer und umfassender Testläufe.

Feldsimulationen: Nachbildung spezifischer Funkumgebungen und Ausbreitungsbedingungen, die in realen Einsatzszenarien auftreten können.

Fazit

Mit der zunehmenden Komplexität moderner Mobilfunktechnologien steigen auch die Anforderungen an zuverlässige Testumgebungen. Ein 4G/5G Mobility Lab ist nicht nur ein Werkzeug zur Fehleranalyse – es ist eine Innovationsplattform. Unternehmen, Forschungsinstitute und Entwickler erhalten die Möglichkeit, neue Ideen unter realitätsnahen Bedingungen zu validieren, bevor sie in die Praxis überführt werden. Wer heute in Qualität investiert, gestaltet aktiv das Netz von morgen.