5G 應用層吞吐率測試配置與實現

發布時間：2021-12-29作者來源：金航標瀏覽：3649

概述

3GPP從R15版協議開始定義了5G NR新一代無線通信技術，通過引入新空口、新架構，使得帶寬更大、頻譜效率更高，從而實現無線通信體驗速率的極大提升，滿足移動互聯網不斷增長的流量需求。根據ITU國際電信聯盟的定義，峰值數據速率是在理想條件下可達到的最大數據速率，可以理解為系統最大承載能力的體現。針對5G eMBB場景，下行鏈路峰值速率[敏感詞]為20 Gbps；上行鏈路峰值速率[敏感詞]為10 Gbps。

在實際5G鏈接場景下，直接與我們體驗相關的應用層速率與物理層速率往往會有一定差距，實際測試環境的配置與參數的設置都會影響到應用層速率。隨著越來越多廠商開始關注應用層吞吐率測試，安立已面向模組廠商推出了一整套完整的5G NR應用測吞吐測量方案。本文就給大家介紹下測試環境的搭建與設置過程。

接線圖

如下圖所示，在物理層測量的基礎上5G NR模擬基站端（MT8000A）通過光纖拓展至外部服務器PC（支持Linux系統或者Windows系統），5G模組通過USB網絡共享的方式拓展到客戶端PC，最終在服務器PC以及客戶端PC上安裝并運行Iperf程序進而實現應用層的數據灌包與測量。

服務器PC的IP地址：192.168.20.200DUT的IP地址：192.168.20.11（MT8821C默認客戶端IP地址1）
客戶端PC的IP地址：通過USB共享網絡連接，并獲取與DUT相同的IP地址（192.168.20.11 ）外置服務器PC安裝光網卡后通過光纖與MT8000A上的光纖接口連接，拓展NR服務器至服務器PC（詳細接線如下圖所示）。

設置詳解

MT8000A的控制軟件界面設置如下所示（上圖為ipdata測量模式設置，下圖為NR端服務器IP地址設置）。

服務器PC設置如下所示（上圖為Windows系統，下圖為Linux系統），子網掩碼設置為255.255.0.0（用戶根據服務器的操作系統類型自行選擇設置）。

MT8821C的設置如下所示（上圖為ipdata測量模式設置，下圖為LTE服務器IP地址以及DUT分配地址設置），子網掩碼設置為255.255.0.0。

客戶端PC的IP地址如下設置，配合APN即可自動獲取MT8821C分配的指定IP地址。

物理層調試

接上篇（技術文章| 5G NR峰值速率的影響因素與實現），以如下幀結構為例：

5ms 單周期：DDDDD DDSUU

D:GP:U（13:1:0）

Sub-6GHz條件下，μ=1，100MHz帶寬，調制方式為256QAM，空域資源為4x4MIMO，擴展系數為0.8，下行開銷為0.14，5G NR的峰值理論速率可以計算得出為 1.86 Gbps。如下圖所示實測某款模塊的5G NR下行物理層吞吐量數據為 1809.117 Mbps。

添加APN

調通物理層后通過USB共享DUT網絡至客戶端PC，添加APN并連接，具體設置如下所示（此后即可進行灌包及測量）：“網絡和Internet設置” --> "Cellular" --> "高級選項" -->“添加接入點” -->在配置文件名稱與接入點輸入框里都輸入www.anritsu.com，然后保存設置。

Iperf灌包及測量

客戶端PC執行如下指令偵聽收包： iperf3 -s -p 5007服務器PC執行如下指令進行UDP灌包： iperf3 -c 192.168.20.11 -u -i 1 -t 50 -p 5007 -b 2000M -w 8M

服務器PC灌包結果如下所示（以Linux系統為例）：

客戶端PC偵聽結果如下所示：

結論：物理層吞吐率為 1809.117 Mbps，UDP應用層的實測速率為 1.77G bps。

應用層最大吞吐率實測

接上篇（技術文章| 5G NR峰值速率的影響因素與實現），近期某家芯片支持95% duty cycle功能，期望的吞吐率值為2.02 Gbps。通過和芯片聯調，其幀結構可以設置為DDDDDDDDSU，其中S(D:GP:U)為11:1:2 （該幀結構在3GPP TS38.306中定義的擴展系數中沒有具體體現）。在該幀結構下，在安立MT8000A上測試得到的物理層下行最大吞吐率為2.002 Gbps，如下圖所示：