如何得到WiFi與5G無縫切換？如何進(jìn)行無線通信切換測試（一）

為了讓包括4G LTE、5G和WiFi在內(nèi)的現(xiàn)代無線通信網(wǎng)絡(luò)能夠以可接受的可靠性和高用戶體驗水平運行，它們必須能夠在各種場景中進(jìn)行成功切換。隨著無線連接幾乎擴展到現(xiàn)代交互的各個方面，設(shè)備制造商和網(wǎng)絡(luò)運營商需要提供不間斷的連接，在無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)和無線網(wǎng)絡(luò)之間完成成功切換的能力可能會成為目前正在開發(fā)的自動駕駛車輛、運輸和交付系統(tǒng)必要的安全功能。

理論上的切換

當(dāng)用戶設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中移動時，呼出蜂窩或其他無線通信連接從一個小區(qū)/路由器傳輸?shù)较噜徯^(qū)/路由器時會發(fā)生切換。小區(qū)是由蜂窩廣播塔提供蜂窩覆蓋的物理區(qū)域，而其他無線通信技術(shù)，包括城市5G，有其他確定覆蓋區(qū)域之間邊界的方法，切換用于蜂窩或其他無線網(wǎng)絡(luò)，如工業(yè)LTE/5G或WiFi網(wǎng)絡(luò)。人們對各種無線通信服務(wù)之間無縫切換的需求越來越大，這也促使人們需要在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)以及無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之間高效地執(zhí)行切換操作。

蜂窩無線電硬件設(shè)計為在多個頻率信道下運行，以優(yōu)化不同環(huán)境中各種不同用戶設(shè)備的服務(wù)質(zhì)量，這在一定程度上使切換復(fù)雜化，因為具有多個頻率信道的無線網(wǎng)絡(luò)中的切換系統(tǒng)必須處理用戶設(shè)備的物理轉(zhuǎn)換以及頻帶之間可能的轉(zhuǎn)換。切換也可以發(fā)生在同一小區(qū)的“扇區(qū)”之間，稱為系統(tǒng)內(nèi)切換，扇區(qū)是同一蜂窩基站的不同覆蓋區(qū)域，多個“扇區(qū)”可以占用一個“小區(qū)”。

例如，開發(fā)軟切換的目的是在蜂窩連接因衰落而無法恢復(fù)的情況下提供無縫呼叫切換，其中，衰落是指由于環(huán)境影響，接收到的無線電信號產(chǎn)生的自然減弱。當(dāng)與當(dāng)前小區(qū)的連接僅在與目標(biāo)小區(qū)的穩(wěn)定連接建立后才中斷時，即發(fā)生軟切換。另一方面，當(dāng)來自源的移動連接斷開并且隨后建立到目標(biāo)的連接時，就會發(fā)生硬切換，因為啟用只需要一個信道，硬切換允許更有效地使用無線網(wǎng)絡(luò)的頻率信道。

依靠硬切換簡化了用戶設(shè)備的設(shè)計，因為它不需要對多個信道進(jìn)行并行處理，然而雖然軟切換可能需要更多的信道和用戶設(shè)備來并行接收兩個或多個信道，但所有信道中的信號被中斷的可能性卻要低得多。

系統(tǒng)間切換通常會發(fā)生在高度移動的用戶設(shè)備上，例如高速行駛中的智能汽車或乘客的設(shè)備?，F(xiàn)在，蜂窩技術(shù)的進(jìn)步使垂直切換成為可能，移動電話在蜂窩網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng)（WLAN）之間連接，以實現(xiàn)更大的可訪問性。雖然蜂窩網(wǎng)絡(luò)在大范圍內(nèi)提供較低的數(shù)據(jù)速率，但WLAN技術(shù)可以彌補這一點，它可以在較小范圍內(nèi)提供較高的數(shù)據(jù)速率。

5G網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在可以提供與WiFi網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)?shù)乃俣?，有人討論并提議將WiFi和蜂窩通信標(biāo)準(zhǔn)融合在一起，為手機、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和機器類設(shè)備創(chuàng)造更和諧的無線用戶體驗。

設(shè)備和無線通信標(biāo)準(zhǔn)的新多樣性能夠提供高質(zhì)量的聯(lián)網(wǎng)體驗，并且推動設(shè)備制造商和網(wǎng)絡(luò)運營商支持用戶和設(shè)備的無縫連接。考慮到超可靠低功耗通信（URLLC）和大規(guī)模機器型通信功能的持續(xù)發(fā)展，以及即將到來的5G標(biāo)準(zhǔn)，對無縫切換的需求逐步增長，設(shè)備制造商和網(wǎng)絡(luò)運營商需要模塊化的、可重新配置的方法來執(zhí)行切換測試，以比以往更高的精度有效地模擬現(xiàn)實世界的條件。

切換測試

切換測試是網(wǎng)絡(luò)硬件、軟件和協(xié)議開發(fā)的關(guān)鍵階段，無線網(wǎng)絡(luò)性能將在真實環(huán)境的受控模擬下進(jìn)行評估，這可以優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和配置。切換測試既需要模擬真實世界條件的配置文件，也需要能夠響應(yīng)測試配置文件中的規(guī)范并綜合改變網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中無線鏈路環(huán)境的硬件，以準(zhǔn)確捕獲測試條件。這可能包括改變多條路徑之間的信號強度，改變信號的延遲（相位），以及考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜瓦B接場景的多樣性。

衰落與多徑衰落仿真

衰落是指廣播信號被環(huán)境中的各種物體衰減和分散的效果。發(fā)送的信號被分解成多條路徑，當(dāng)目標(biāo)接收器移動時，也會發(fā)生頻率偏移，從而產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。多徑衰落類型是評估無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的重要組成部分，它經(jīng)常發(fā)生在真實環(huán)境中，因此需要工程解決方案。

衰落是切換測試中的一個重要因素，它通常是切換的原因之一，切換的另一個潛在原因是目標(biāo)移出特定小區(qū)的覆蓋范圍。復(fù)雜的協(xié)議和建模不僅可以模擬衰落，還可以及時監(jiān)控接收到的信號，實現(xiàn)無縫切換。然而，隨著這些技術(shù)的不斷發(fā)展，測試這些協(xié)議的硬件必須是模塊化的，以保證一定的定制水平，這一點很重要。切換測試系統(tǒng)的一個組成是數(shù)字/可編程衰減器，它能夠降低網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的發(fā)送/接收信號強度，以模擬衰落或障礙。

虹科HK-LDA-908V-8：200–8000 MHz高分辨率數(shù)字衰減器

虹科HK-LDA-908V-8同時提供USB和以太網(wǎng)接口，USB端口使用HID接口，以避免使用通過USB實現(xiàn)的舊串行或IEEE-488接口時存在的問題，無需安裝內(nèi)核級驅(qū)動程序，并且可以輕松地在任何支持USB HID設(shè)備的系統(tǒng)上使用，包括使用Linux或類似操作系統(tǒng)的低成本嵌入式計算機。以太網(wǎng)接口可配置為靜態(tài)IP或DHCP，并能夠分配HTTP端口以實現(xiàn)額外的安全性。

虹科HK-LDA-908V-8數(shù)字衰減器是一種高精度、雙向、50歐姆階躍衰減器，它提供從1-8000MHz的校準(zhǔn)衰減，步長為0.1dB，可直接從附帶的圖形用戶界面（GUI）為固定衰減、掃描衰減斜坡和衰減剖面進(jìn)行輕松編程?；蛘?，對于希望開發(fā)自己界面的用戶，虹科提供LabVIEW驅(qū)動程序、Windows API DLL文件、Linux驅(qū)動程序、Python示例等。

特征

• 可靠且可重復(fù)的固態(tài)數(shù)字衰減
• 包括GUI、Windows和Linux SDK、LabVIEW驅(qū)動程序
• USB和以太網(wǎng)接口
• 可配置靜態(tài)IP或DHCP
• 密碼保護(hù)以太網(wǎng)接口
• 可編程衰減斜坡和衰減剖面
• 直接從PC或自供電集線器操作多臺設(shè)備
• 易于攜帶的USB供電設(shè)備

應(yīng)用

• WiFi、WiFi 6E、WiFi 7、3G、4G、5G、LTE、微波無線電衰落模擬
• 工程/生產(chǎn)測試
• 自動測試