5G專網測試解決方案

從承諾到效能：驗證您的業務關鍵型5G專網

 

工業4.0的願景正在實現 — 全連接的工廠、自動化的港口、智慧化的倉儲，這場轉型的核心是擺脫「限制性的有線連接，轉向5G無線通訊提供的機會」，這股浪潮正驅動著關鍵應用的變革，例如：控制自動導引車（AGV）、連接生產線上的機器人，以及為流程優化實現即時數據流；然而，這項技術的巨大潛力也伴隨著巨大的風險，若管理不當，後果不堪設想。

公共5G網路主要為人類用戶提供非關鍵性服務，而工業專網則截然不同，工業網路是「業務關鍵基礎設施」，任何停機都可能導致「重大的財務損失」，這不再是影片緩衝的問題，而是關乎整條生產線是否會戛然而止，工業應用對網路有著獨特且不容妥協的要求：「極高的可靠性與可用性」，以及「確保即時通訊與控制的低延遲」。

從有線到無線的轉變，不僅是技術升級，更是營運理念的根本變革，它用無線訊號的機率性取代了實體電纜的確定性，電纜的故障模式通常是二元的且易於診斷（例如斷裂或拔除），而無線連結的效能則受到干擾、訊號傳播和網路負載等數十種無形因素的影響。這種轉變引入了一種全新的營運風險，是大多數組織尚未準備好應對的，傳統的IT網路監控工具和技能，在管理這種複雜、動態且無形的射頻（RF）風險面前顯得力不從心，因此，核心問題浮現：您已投資了基礎設施，但您能否在最關鍵的時刻保證其效能？

驗證鴻溝：為何您無法承受對5G效能的猜測

部署5G基礎設施僅僅是第一步，真正的挑戰在於驗證它是否能滿足機器的特定、嚴苛的流量模式，而非人類的使用習慣，假設網路能夠正常運作的想法，與實際在工業環境下驗證其效能之間，存在一個危險的「驗證鴻溝」。

機器與人類流量的根本差異

人類用戶產生的流量通常是不規律、突發性且基於TCP協定（如網頁瀏覽、檔案下載），相比之下，機器類型通訊（MTC）則「更有規律，通常是等距且重複的」，使用較小的數據單元，並主要依賴UDP協定來進行即時數據流傳輸，這種根本差異表示為人類通訊設計的網路測試方法，無法準確評估為機器服務的網路。

錯誤的工具導致錯誤的結論

使用智慧型手機來測試為工業數據機設計的網路，會產生誤導性的結果，工業終端設備在實體設置、天線配置和通訊協定上都與智慧型手機截然不同，這種測試方法上的錯位，會產生一種虛假的安全感，讓企業誤以為網路效能達標，而實際上卻潛藏著巨大的營運風險。  

這個「驗證鴻溝」正是失敗的根源——機器人停止運作、生產中斷、安全受到威脅，它代表了網路理論規格與特定應用場景下實際端到端效能之間的差距，彌合這一鴻溝，將網路測試從簡單的品質檢查提升為關鍵的風險緩解策略，是確保5G投資回報率與營運安全的必要之舉，這不僅僅是技術工具的問題，更是保障業務連續性的核心環節。

確定性藍圖：我們的端到端網路保障生命週期

保障網路效能並非一次性的事件，而是一個從部署到日常營運的持續驗證循環，採用多階段的生命週期方法，是確保業務關鍵型5G專網從始至終保持最佳狀態的最佳實踐，這套方法論將複雜的網路保障過程分解為邏輯清晰、易於管理的階段，使我們成為您在整個網路生命週期中的戰略合作夥伴。
 

5G專網部署與測試的生命週期，從準備階段到全天候服務品質監控與故障排除的各個測試階段。
 

階段一：部署準備 — 奠定純淨的基礎

• 目標： 在部署前確保無線電環境的純淨。
• 活動： 此階段的重點是進行「頻譜清查，以證明沒有其他無線電訊號源的不必要侵入」，並識別來自相鄰網路的潛在干擾，這些干擾可能「顯著降低網路效能」。  
• 商業價值： 這相當於在建造房屋前檢查地基，能預防日後那些成本高昂且難以診斷的問題，從源頭上保障網路的穩定性。

階段二：效能調校與驗收 — 充滿信心地啟動

• 目標： 調校並驗證新部署的網路是否達到合約中議定的關鍵效能指標（KPI）。
• 活動： 執行被動式RF測試（用於驗證覆蓋範圍）和主動式服務測試（用於驗證效能），最終產出一份權威的「驗收報告」。在此階段，網路將根據其預期應用的需求進行壓力測試。  
• 商業價值： 提供客觀的證據，證明您從基礎設施供應商或系統整合商那裡獲得了您所支付的服務品質，從而降低上線過程的風險。

階段三：效能與服務水準驗證 — 維持巔峰運作時間

• 目標： 主動監控線上網路，預防效能下降。
• 活動： 進行定期、自動化的檢查。工廠環境是動態的，「移動一個金屬貨架或機器人……都會影響訊號傳播特性」，持續監控能夠在問題影響生產前實現「預測性維護」。  
• 商業價值： 將網路管理從被動的「救火」轉變為主動的優化，最大化正常運作時間與營運效率。

階段四：故障排除 — 在影響生產前解決問題

• 目標： 當問題發生時，迅速識別根本原因。
• 活動： 利用詳細的被動式與主動式測試，精準定位問題來源，無論是RF環境惡化、配置錯誤還是應用層問題，這包括深入分析「至每個測試甚至每個IP封包層級」。  
• 商業價值： 大幅縮短平均解決時間（MTTR），將任何網路問題對財務和營運的衝擊降至最低。

這套生命週期框架不僅僅是一套工具，它是一個全面的戰略藍圖，它能適應不同客戶的角色與預算需求：部署準備與驗收階段（階段一、二）能滿足系統整合商和管理資本支出（CapEx）的專案需求；而效能驗證與故障排除階段（階段三、四）則能滿足營運經理和管理營運支出（OpEx）的日常需求，這種結構化的方法，使解決方案能夠精準對應客戶在不同階段的特定挑戰。

衡量真正重要的指標：將網路KPI轉化為商業成果

對於工業網路而言，平均值可能會掩蓋導致故障的關鍵效能異常值，「最大值/最壞情況的結果通常最受關注」，因此，必須衡量那些能直接反映業務成果的關鍵效能指標。  

為機器量身打造的關鍵效能指標（KPIs）

• 可持續傳輸量 (Sustainable Throughput):
  • 定義： 指的是最大穩定的數據傳輸速率，而非瞬間的峰值，此指標同時針對UDP（用於即時串流）和TCP/HTTP（用於軟體更新）進行測量 。  
  • 重要性： 確保遠端遙控的AGV擁有高解析度視訊所需的頻寬，或為擴增實境（AR）頭盔提供清晰穩定的疊加影像，沒有穩定的傳輸量，這些先進應用將無法實現。  
• 來回延遲 (Round-Trip Latency) 與單向延遲 (One-Way Latency):
  • 定義： 訊號發送到設備再返回所需的時間（來回），或僅單程所需的時間，關鍵在於「單向延遲通常不等於來回延遲的一半」。  
  • 重要性： 低來回延遲對AR至關重要（影像必須隨著用戶頭部移動而即時更新）。而低單向延遲則是機器人控制的生命線（緊急停止命令必須立即被執行），許多簡化的測試方案僅測量來回延遲（如ping），忽略了對特定工業場景至關重要的單向延遲，這正是專業驗證方案的價值所在。  
• 封包遺失率 (Packet Loss Ratio) 與中斷持續時間 (Interruption Duration):
  • 定義： 在傳輸過程中遺失或延遲到達以致無效的數據封包百分比，同時也測量服務中斷的持續時間 。  
  • 重要性： 對於一個流程控制系統，即使是0.0001%的封包遺失率也可能是不可接受的，一次毫秒的中斷就可能觸發價值數百萬美元的生產線停機，這是衡量絕對可靠性的終極指標。  

透過教育客戶應該衡量什麼以及為何衡量，我們不僅僅是在回應需求，更是在定義需求，這有助於客戶建立正確的採購標準，從而認識到全面驗證方案相較於簡單替代方案的優越性。
 

UDP串流測試的示意圖，其中UDP封包流在UE和伺服器之間單向發送。
 

互動性測試的示意圖，其中UDP封包流以一對一的關係從UE發送到伺服器再返回。
 

為您最關鍵的應用量身打造的驗證方案

每個工業應用都有其獨特的效能「指紋」，通用的網路測試不足以應對挑戰；您需要根據最關鍵營運的具體需求來驗證網路。

應用案例深度剖析

• 案例一：AGV與移動機器人
  • 挑戰： 需要恆定、低於10毫秒的低延遲控制訊號以確保安全導航，以及大於15 Mbit/s的高傳輸量視訊串流以進行遠端操作，基地台之間的無縫切換至關重要。  
  • 解決方案： R&S 的方案能同時模擬低數據速率的控制通道和高頻寬的視訊上行鏈路，同步測量延遲、抖動和傳輸量，以確保無碰撞、高效率的車隊運作。
• 案例二：即時流程控制
  • 挑戰： 這是要求最嚴苛的應用之一，需要極高的可靠性，封包遺失率需低於0.0001%，來回延遲需在20毫秒以下，以防止觸發安全停機 。  
  • 解決方案： R&S 長時間測試能夠傳輸數百萬個封包，從統計學上證明這種級別的可靠性，不僅測量封包遺失，還測量「中斷持續時間」，確保網路永遠不會超出系統的容忍時間。
• 案例三：技師的擴增實境（AR）應用
  • 挑戰： 需要大於15 Mbit/s的高對稱傳輸量，以及低於20毫秒的極低傳輸層延遲，以防止使用者產生暈眩感，並確保數位疊加層與現實世界完美同步 。  
  • 解決方案： 我們使用互動性測試來模擬AR應用的雙向數據流，確保網路能夠處理所需的負載和響應速度，提供高效的用戶體驗。
• 案例四：流程監控與安全監視（Watchdog）
  • 挑戰： 涉及大量感測器發送小型的週期性更新，雖然頻寬需求不高，但數據必須在特定時間窗內（一般為<200毫秒，安全關鍵監控則為<20毫秒）到達 。  
  • 解決方案： 我們的測試程序可以模擬數千個這樣的小型、恆定數據流，以驗證網路在處理大規模設備連接時，不會丟失任何關鍵的狀態更新。

應用效能矩陣：從使用案例到KPI要求

下表將各種工業應用的效能需求與其對業務的影響進行了清晰的對應，讓技術指標與商業成果直接掛鉤。

完整的5G網路保障解決方案套件

我們的產品並非孤立的工具，而是一個整合的生態系統，為網路效能提供單一、全面的視圖，這套解決方案的廣度，從手持掃描儀到自動化監控和深度分析，證明了無論客戶處於何種成熟度階段——從初始部署到複雜的長期運營管理——我們都能提供支援。

核心組件及其角色

數據收集

• R&S®TSMx 網路掃描儀： 您在無形RF環境中的「眼睛」，它們測量訊號強度（RSRP）和品質（SINR），以驗證覆蓋範圍並識別干擾源 。  
• R&S®LCM（Linux運算模組）： MTC模擬的「黃金標準」，它使用工業級數據機產生逼真的流量模式，為您的機器提供最準確的效能數據 。  
• QualiPoc Android： 一款多功能工具，可用於智慧設備測試，並可整合到無人機等解決方案中，進行3D覆蓋測繪。

監控與分析

• R&S®SmartMonitor：您的24/7自動化監控塔，它管理部署在整個設施中的探測器隊列，提供持續、即時的效能數據和警報 。  
• R&S®SmartAnalytics：整個運營的「大腦」，這個強大的軟體套件將數十億個數據點轉化為可行的洞察，將趨勢視覺化，識別效能熱點，並實現快速的向下鑽取以進行根本原因分析。  

深度剖析與故障排除：

• ROMES： 網路工程師的「顯微鏡」，提供深入到單個傳輸時間間隔（TTI）的詳細分析，以解決最複雜的網路問題 。

這套完整的產品組合提供了一個清晰的升級路徑，客戶從部署初期的掃描儀開始，隨著網路的成熟，他們會意識到對自動化監控和高級分析的需求，這種「落地生根，持續擴展」的策略，能有效提升每位客戶的終身價值。

焦點產品介紹

R&S®TSMx 網路掃描儀

作為您在無形RF環境中的「眼睛」，R&S®TSMx網路掃描儀是部署準備和故障排除階段不可或缺的工具，它們能精準測量訊號強度（RSRP）和品質（SINR），用於驗證網路覆蓋範圍、確保服務備援性，並快速識別來自其他網路的潛在干擾源，在部署前使用TSMx進行頻譜清查，是確保網路擁有純淨、穩定基礎的最佳實踐。

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R&S®LCM (Linux 運算模組) & R&S®QualiProbe

R&S®LCM是模擬工業設備通訊的黃金標準，它在一個完全受控的Linux主機系統中，利用商用工業級RF數據機，產生最貼近真實場景的流量模式，提供極其可靠和準確的效能數據，是驗證MTC網路的理想參考設備；而R&S®QualiProbe則將同樣強大的測試能力打包成一個獨立的軟體元件，以Linux Docker容器的形式提供，讓您可以輕鬆地將其安裝在您自己的硬體上。

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QualiPoc Android

QualiPoc Android是一款多功能、基於智慧型手機的測試工具，能從終端使用者的角度，驗證網路的延遲與即時通訊能力，它能模擬各種應用流量行為，並在標準Android設備上測量關鍵效能指標，其高度的靈活性使其能夠被整合到無人機等創新解決方案中，用於進行3D覆蓋範圍測繪等進階應用。

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R&S®ROMES 驅動測試軟體

R&S®ROMES是網路工程師進行深度分析與優化的終極工具，它為專家提供了對測試設備和測量參數的高度控制，並提供來自所有通訊層的詳細結果，其獨特的TTI（傳輸時間間隔）視圖，能讓分析深入到HARQ（混合自動重傳請求）流程層級，對於解決最複雜的網路問題和理解細微的網路行為至關重要 。

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R&S®SmartAnalytics 網路數據分析

R&S®SmartAnalytics是您測試生態系統的智慧大腦，能將海量的測量數據轉化為可行的商業洞察，將結果與趨勢視覺化，快速識別效能不佳的區域或測試項目，並提供強大的向下鑽取功能，讓分析直達單次測試甚至單個IP封包層級，極大地加速了問題根本原因的定位過程。
 

R&S®SmartMonitor 即時監控

R&S®SmartMonitor是您保障服務品質的自動化監控塔，它能管理部署在整個廠區的探測器（如R&S®LCM）隊列，持續自動地執行測試並分析網路效能，其網頁式儀表板提供即時的測試結果和探測器狀態，讓您能實現預測性維護，並在效能偏離目標時立即察覺，確保網路始終處於最佳狀態。
 

立即為您的工業4.0投資降低風險

您的工業4.0計畫能否成功，取決於您專網的保證效能，在假設與確定性之間，存在著一道必須彌合的鴻溝，R&S 解決方案正是彌合這道鴻溝的唯一途徑，R&S 提供的是一套確定性的藍圖，幫助您降低部署風險、保證營運的正常運作時間，並最大化您的5G投資回報，不要讓您的數位轉型未來建立在不確定的基礎之上。