Kenttäkokeet ja testausmenetelmät vertikaalien käyttötapauksiin suuntautuvassa 5G- ja 6G- matkaviestinverkkotutkimuksessa

Viidennen sukupolven (5G) ja sen jälkeen tulevien matkapuhelinverkkojen uudet loppukäyttäjätyypit, uudet käyttötapaukset ja dynaamiset tekniikat muuttavat verkkotestausta. Kokeellinen kenttätestaus on välttämätöntä, koska näiden monimutkaisten verkkojen suorituskykyä ei voida varmistaa luotettavasti vain mallintamalla. 5G-tekniikka tuo testaukseen uusia haasteita monimutkaisuuden vuoksi, mutta myös ilmarajapinnan (OTA) mittausten ja dynaamisuuden vaatimuksen vuoksi. Kun yksityisten verkkojen ja piensolujen määrä kasvaa, verkkotestauksen tarve kasvaa myös. Taattu palvelun laatu (QoS) on ratkaisevan tärkeä matkaviestinverkoissa, koska näistä verkoista on tullut kriittisiä infrastruktuureja digitalisoiduissa yhteiskunnissa ja teollisuudessa.

Kun uusia mobiilitekniikoita tutkitaan ja kehitetään, tavoitteena on saada ratkaisuja loppukäyttäjän palvelutason täyttämiseksi. Tämä on varmistettava tarkistamalla uusien ratkaisujen suorituskyky ja toimivuus lähellä tosielämän olosuhteita, ympäristöä ja skenaariota kokeellisissa tutkimuksissa, kuten kenttäkokeissa. Kokeelliseen tutkimukseen sisältyy kenttäympäristön kehittäminen, uuden tekniikan toteuttaminen kenttäympäristöön ja todentaminen eri testausmenetelmillä. Kenttäkokeet mahdollistavat uusien viestintätekniikoiden arvioinnin loppukäyttäjien näkökulmasta ja QoS:n käytännön arvioinnin tutkimuksen aikana.

Tämän tutkimuksen tavoitteena on ymmärtää eri loppukäyttäjille kohdennettuja viestinnän skenaarioita, käyttötapauksia, tarpeita ja vaatimuksia ja määrittää, miten kokeilla uutta tekniikkaa valituissa skenaarioissa. Tutkimuksen uutuusarvo on nykyisen tiedon laajentaminen kenttäkokeista, jotka on tehty monitoimijaympäristössä eri tietoliikenneteknologioita (3G, 4G ja 5G) hyödyntäen erilaisiin käyttötapauksiin ja sovelluskohteisiin. Tutkimuksissa on tehty laajoja analyysejä hyödyntäen droneteknologiaa (UAS). Tutkimuksen ensimmäisessä vaiheessa suoritettiin aktiiviantennien kokeellisia tutkimuksia antennien suorituskyvyn arvioimiseksi. Aktiiviantennitutkimuksien aikana havaittiin tarve uusille tutkimusmenetelmille dynaamisten verkkojen toiminnan analysoimiseksi. Tutkimuksen toisessa vaiheessa kehitettiin UAS-pohjaisia mittausmenetelmiä dynaamisiin kolmiulotteisiin antennien mittauksiin ja spektrin käytön seurantaan sekä häiriölähteiden paikantamiseen. Kolmannessa vaiheessa hyödynnettiin kahdessa aikaisemmassa vaiheessa kehitettyjä menetelmiä turvallisuusviranomaisten kriittisen viestintäverkon analysoimiseen.