與4G技術相比，5G網絡帶來了更低的延遲、更大的靈活性和更高的帶寬，更極致的用戶體驗。為了實現這些改進，5G前傳網絡使用了與上一代網絡不同的硬件和網絡協議，利用eCPRI，RoE（Radio Over Ethernet）等替代了CPRI專用接口。
雖然技術轉變帶來了更多的通用性、可擴展性和成本效益的網絡，但從電路交換網絡或時分復用線路轉移到Ethernet以太網網絡意味着5G前傳網絡現在會將受到以太網在數據包層面的損傷困擾。
5G前傳網絡設備制造商（NEM）、網絡基礎設施提供商（NIP）和服務提供商（SP）為了提供最佳的用戶體驗，就需構建真實的應用場景在實驗室內來仿真測試他們的設備和應用如何應對這些網絡損傷。確保5G前傳網絡的部署成功降低業務開通風險，在實驗室中進行嚴苛的測試非常有必要。
網絡損傷仿真測試對於5G前傳網絡的重要性
移動網絡技術從3G到4G僅是為技術進化過程，但向5G網絡的轉移將是一場真正意義的技術革命。5G使用的基礎設施和協議與以前的網絡有着質的差別。其中一個重要體現在於5G前傳網絡中通過以太網分組交換網絡使用eCPRI（增強型通用公共無線電接口），而不是4G中使用的通過電路交換或專線網絡使用CPRI。這為網絡運營商提供了許多優勢，包括能夠在多個供應商的COTS硬件上構建和擴展基礎設施，並充分利用NFV虛擬網絡功能，推動產業鏈的開放解耦。
然而，以太網在數據包層面上存在網絡障礙，因以太網技術並不是原生支持端到端定時和同步。5G以太網前傳網絡可以使用eCPRI來承載控制面和數據面報文，同時依靠SyncE(同步以太網)和PTP(精確時間協議)來實現全網的定時同步。
5G架構的變化使得前傳網絡研發人員將關注到以太網損傷帶來的影響，並面臨通過PTP同步時間的挑戰，5G NEM、NIP和SP現在需要測試以太網損傷對其基礎設施、協議和應用的負面影響。而由於5G前傳網絡的時序要求非常嚴格，這些測試至關重要。只有了解損傷對網絡的影響，才能確保網絡提供最佳的用戶體驗。這意味着NEM必須在非完美的負面環境中測試他們的設備，以驗證他們是否符合相關標准，並確保協議對延遲、抖動和數據包丟失等損傷缺陷具有強大適應功能。.
運營商將強調網絡設計，以確保端到端定時對不對稱延遲、數據包和鏈路丟失等負面壓力情況具有強大的穩定性。這將作為設備驗收測試的一部分，或向SP保證網絡在次優運行條件下留有足夠的余量。SP必須將測試帶到實驗室，了解他們的應用在他們與NIP簽訂的SLA限制下的表現。確保你的網絡滿足用戶期望的最有效和最具成本效益的方法是在你將網絡或應用部署到現網前，在實驗室進行所有這些測試。
可重復、可靠的實驗室測試的重要性
- 由於有些網絡損傷事件只會隨機發生，而且難以復現，因此通常沒有辦法在現網中可靠地或重復地測試損傷
- 真正測試和了解損傷將如何影響您的網絡的唯一方法是在實驗室進行測試。要做到這一點，需要一種可靠的、可重復的方法來模擬相關的網絡損傷
- 通過使用網絡仿真器，您可以分別和重復地測試特定的損傷，並獲得網絡系統各部分對損傷的真實反應--無論是單獨的負面壓力環境網絡損傷還是組合式的正面+負面壓力環境
- 此外，網絡損傷仿真儀還能提供實時的統計分析數據，以驗證設備或應用程序的行為
測試中需要關注的協議字段
5G網絡依靠eCPRI在前端網絡中傳輸數據，依靠PTP和SyncE實現精確的端到端時序。特別是PTP容易受到非對稱時延和抖動的影響，而eCPRI則容易出現較大的時延和丟包。這就意味着它們都需要進行徹底的測試，以確保前端網絡的性能符合預期。
eCPRI
與4G網絡中CPRI上運行的專有協議不同，5G fronthaul網絡使用更標准化的eCPRI協議。eCPRI負責傳輸用戶數據，並控制分布單元(DUs)和無線單元(RU)之間的數據流。它還控制數據如何在RU和5G天線之間移動。 eCPRI的任何問題都會影響數據傳輸，可能導致用戶數據或控制信息的丟失，降低語音質量，或完全失去連接。這意味着eCPRI很容易受到網絡損傷的影響。作為前沿網絡的重要組成部分，5G設備運營商和制造商必須嚴格測試eCPRI在其網絡設置中如何應對損傷。其中一個例子是測試在網絡擁堵時發生的情況，在這種情況下，低優先級流量會在較短或較長的時間內被丟棄。
時間相關協議
在5G網絡中，天線有專門的傳輸窗口。相鄰的天線必須協調在這些窗口內進行廣播，避免干擾，並確保蜂窩塔之間的正確交接。這意味着5G前傳網絡有非常嚴格的端到端定時要求。兩種定時協議有助於維持5G前沿網絡中的定時同步。
- - PTP 傳輸絕對時間和時延數據--將兩者結合起來，以計算PTP本地時鍾的准確 "time of day"
- - SyncE 從SyncE時鍾主站向整個網絡的SyncE從站時鍾轉發精確的頻率信息
雖然這些協議對於前傳網絡來說是新的，但它們是在其他類型的網絡中已經很成熟的協議。PTP在網絡上發送包含定時信息的消息。為了使這一信息有用，PTP感知的網絡元素必須能夠准確計算出PTP主時鍾何時發送消息，以及消息到達所需的時間。然后它可以從PTP消息中看到的時間中減去這個延遲。
依靠這樣的延遲計算意味着延遲、重復或丟棄的數據包會導致錯誤的讀數。這意味着PTP特別容易受到抖動和不對稱損傷的影響。不對稱損傷會對從屬時鍾理解時序的方式產生很大影響--導致PTP從屬時鍾的時序漂移，以及影響網絡穩定性和可用性的同步問題。
SyncE在5G前沿網絡中也用於同步定時，但它的工作方式與PTP不同。SyncE不是通過以太網幀發送定時信息，而是通過其信號頻率傳輸信息。這意味着它不能受到數據包缺陷的影響。
然而，任何測試解決方案都必須能夠轉發SyncE，以准確測試5G前沿網絡設備在不同條件下的運行情況，並測試SyncE時鍾的小頻率偏移。只有在受控的實驗室環境中嚴格測試損傷，才能准確看到它將如何影響定時協議及其保持5G fronthaul網絡同步的能力。
將網絡損傷仿真納入到5G前傳網絡的系統驗證中
為了真正了解抖動、丟包、延遲、重復和錯序對協議和組件的影響，OEM和網絡運營商將需要一種定義明確、可重復的方法來模擬網絡流量和損傷效應。
至關重要的是，需要能夠支持在5G前沿網絡中輕松測試eCPRI和PTP的解決方案。因此，在評估解決方案時，要確保它們能夠提供。
- - 對要受損的數據流進行精細控制
- - 能夠注入抖動、丟棄、延遲和重復的數據包
- - DU和RU之間的同步轉發
- - 高端口密度（獨立的8個端口或機箱解決方案中的48個端口）
- - 支持10G和25G速度連接到5G前傳網絡中的DU和RU
- - 支持100G的匯聚線路
- - 雙向交通和減損模擬器
- - 全面的腳本和自動化功能，實現可重復的測試
- - 廣泛的統計數據，讓您可以衡量損傷的影響
這些功能對於測試損傷如何影響5G前傳網絡中使用的網絡協議和功能至關重要。
Chimera-100G提供了全面的損傷仿真類型支持
在Xena Networks，我們不斷地與NEM、SIP和SP合作，以確保我們的網絡損傷仿真解決方案Chimera不斷調整，以適應5G fronthaul基礎設施的測試需求。它提供高端口密度，支持高達100G的線速測試，可以有效測試5G fronthaul網絡硬件和協議的損傷。Chimera還提供了一種靈活的方式來測試細粒度的損傷效果，因為它可以作為一個獨立的硬件單元，也可以作為我們的流量生成解決方案Valkyrie的附加組件。
確保即使在最壞的情況下也能提供正確的用戶體驗
有了正確的網絡仿真器，你就可以模擬受損情況，了解網絡設備在選定場景下的表現。一旦你知道你的設備在受損時的表現，你就可以找到最終用戶體驗受損的臨界點，並進行必要的調整，以確保永遠不會達到臨界點。更重要的是，您可以重復這些測試，以長期持續改進網絡的性能。
