無線連結(jié)是物聯(lián)網(wǎng)裝置最基本也最重要的功能,因此,量測業(yè)者無不積極強打具備高擴充彈性的多功能無線測試設(shè)備,并厚實各種軟體功能,以確保射頻(RF)無線電系統(tǒng)正常運作且聯(lián)網(wǎng)品質(zhì)無虞,并滿足物聯(lián)網(wǎng)裝置開發(fā)商現(xiàn)在與未來的測試需求。
無線傳輸技術(shù)多元,不過,基本上用于物聯(lián)網(wǎng)裝置的技術(shù),大部分都類似于用在今日其他行動無線裝置的技術(shù),而許多物聯(lián)網(wǎng)裝置雖然價格低廉,但是仍然需要高品質(zhì)的無線效能,以確保裝置能正常運作,因此無線RF測試市場龐大。
萬物皆可聯(lián),也就是說,只要具有聯(lián)網(wǎng)/通訊功能,就稱得上是物聯(lián)網(wǎng)的一份子。這個領(lǐng)域并無所謂主流的無線技術(shù),各種標(biāo)準(zhǔn)紛陳,這也就形成了測試方面的議題。測試方案業(yè)者必須滿足物聯(lián)網(wǎng)業(yè)者在現(xiàn)在及未來可能出現(xiàn)的測試需求,且必須讓客戶能以最低成本完成多樣測試。
高度整合符合多元測試需求
例如,就機器對機器(M2M)應(yīng)用中所使用的藍(lán)牙模組而言,雖以藍(lán)牙命名,但是通常除了藍(lán)牙技術(shù)外,還會結(jié)合其他多種無線通訊技術(shù),導(dǎo)致藍(lán)牙模組的開發(fā)與整合商將面臨更高的測試要求。為解決藍(lán)牙模組業(yè)者的開發(fā)困擾,測試儀器業(yè)者就必須推出幾乎是“包山包海”的測試方案。
對此,羅德史瓦茲(Rohde&Schwarz,R&S)深有體會,該公司資深業(yè)務(wù)經(jīng)理曹維陵指出,R&S已推出能支援BluetoothSIG所定義的38種信令測試(SignalingTest),以及各種行動通訊(Cellular)和一般行動無線網(wǎng)路(Non-cellular)標(biāo)準(zhǔn),包括LTE、LTE-A、WCDMA、GSM、CDMA2000、WLAN與GNSS等標(biāo)準(zhǔn)的方案-R&SCMW500。
R&S所提供的藍(lán)牙預(yù)先認(rèn)證測試解決方案,包含了藍(lán)牙基本傳輸速率(BasicRate)、增強資料速率(EDR)以及藍(lán)牙低功耗(BLE)等測試項目。曹維陵并強調(diào),為協(xié)助開發(fā)工程師迅速掌握測試重點,R&S提供易于使用的R&SCMWrun程序軟體,能針對38種RF測試項目進(jìn)行自動化測試并產(chǎn)生清楚易懂的測試報告。
這個寬頻測試儀的主要訴求,就是要以頻譜快速測試功能,于研發(fā)階段快速提供初步測試結(jié)果,讓研發(fā)人員能在BQTF(BluetoothQualificationTestFacility)認(rèn)證前,透過R&SCMW500執(zhí)行藍(lán)牙測試并優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計,如此能大幅縮短產(chǎn)品研發(fā)時間。不過,這個解決方案也能用于執(zhí)行一般整合共存性(Coexistence)測試、功能性測試以及快速的產(chǎn)線測試。
為了滿足物聯(lián)網(wǎng)客戶現(xiàn)在及未來的測試需求,目前的測試設(shè)備趨勢為采用開放式架構(gòu),R&S便以開放式平臺滿足包括行動通訊、無線通訊及定位技術(shù)在內(nèi)的各種測試需求,從LTE/LTE-Advanced、UMTS/HSPA(+)、CDMA2000、Bluetooth及WLAN無線網(wǎng)路存取,到GPS/Galileo定位技術(shù)等。
開放式平臺高度擴充能力
同樣的,臺灣是德科技(KeysightTechnologies)資深行銷專案經(jīng)理郭丁豪指出,是德推出的EXM無線測試儀,透過輕易的擴充,可滿足業(yè)者的測試需求。EXM支援160MHz頻寬、4x4真實MIMO、LTE-ACA等等。郭丁豪并強調(diào),使用EXM的原始硬體速度和快速排序功能,能實現(xiàn)極高的量測速率,且杰出的訊號純度和量測準(zhǔn)確度,可增加第一次測試就通過的良率。
是德科技已進(jìn)一步于EXM無線測試儀增添新的WLAN802.11ah和802.11af功能,以協(xié)助工程師在產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計驗證和制造階段,對更多物聯(lián)網(wǎng)(IoT)無線裝置和格式進(jìn)行測試。郭丁豪強調(diào),這些新技術(shù)大幅擴充了EXM現(xiàn)有的無線連接、蜂巢式以及應(yīng)用與發(fā)展范圍,能支援更多元的無線裝置與標(biāo)準(zhǔn)。
Cobham也是主打開放式架構(gòu),在相同的硬體基礎(chǔ)上,藉由軟體升級新增新功能。
Cobham銷售經(jīng)理林岳透露,該公司已參與英國薩里大學(xué)5G創(chuàng)新中心的開發(fā)計畫,投入5G技術(shù)布局。
Cobham銷售經(jīng)理林岳表示,這無非就是為了要協(xié)助客戶降低成本,因為物聯(lián)網(wǎng)裝置廠商很可能因為應(yīng)用市場不同而改采用其他無線技術(shù)。
Cobham于去年底收購AeroFlex。Aeroflex的無線測試業(yè)務(wù)部已與Cobham的通訊與連線部門完成整合。林岳指出,AeroFlex在商用無線領(lǐng)域頗有建樹,因此主打國防、航太領(lǐng)域的Cobham在收購AeroFlex之后,商用市場占Cobham營收比例已由三成上升至四成二左右。
AeroFlex在RF測量領(lǐng)域中,尤以LTE方面的進(jìn)展最具領(lǐng)先地位,早在2006年便已開發(fā)LTE基地臺所需的終端設(shè)備模擬器(UESimulator),以驗證是否符合3GGP規(guī)范,客戶包括大型基地臺業(yè)者Ericsson、Nokia、華為、中興等,市占率達(dá)八成以上。林岳指出,近兩年臺灣的小型基地臺業(yè)者也廣泛采購此一設(shè)備。
此外,在近日中國移動香港因應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)更高傳輸速度而展示的LTE-AFDD+TDD3CC載波聚合技術(shù)中,測試方面便是采用由Cobham提供的TM500網(wǎng)絡(luò)測試儀器。另外,在Wireless測試方案方面,Cobham所推出的PXI3000,從2007年測試手機開始,利用PXI開放式平臺的軟體升級功能,現(xiàn)在已能涵蓋物聯(lián)網(wǎng)所使用到的各種無線技術(shù)的RF測量。
軟體升級靈活新增功能
談到PXI,就必須提到國家儀器(NI),事實上,Cobham與NI已有進(jìn)一步的合作關(guān)系。在Cobham無線事業(yè)部與NI國家儀器的合作中,根據(jù)雙方協(xié)議條款的規(guī)定,NI將收購現(xiàn)有的CobhamPXI模組化儀器硬體產(chǎn)品線,并成為Cobham的PXI技術(shù)主要供應(yīng)商。收購后,NI將負(fù)責(zé)制造PXI模組化儀器并完全透過Cobham無線事業(yè)部的直接銷售通路及品牌販?zhǔn)郏员U犀F(xiàn)有PXI架構(gòu)客戶的業(yè)務(wù)永續(xù)性與后續(xù)支援權(quán)益。
此外,兩家公司也會協(xié)力將最新的NIPXI模組化儀器(包括搭配LabVIEWFPGA的NI向量訊號收發(fā)器)納入Cobham新一代的行動通訊與連線測試系統(tǒng)中,以因應(yīng)當(dāng)今業(yè)界測試需求日趨復(fù)雜,設(shè)計周期的速度也越來越快的情勢。
國家儀器技術(shù)行銷經(jīng)理潘建安分析,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采用的無線標(biāo)準(zhǔn)多樣,將造成量測復(fù)雜度攀升。
國家儀器技術(shù)行銷經(jīng)理潘建安表示,向量訊號收發(fā)器(VST)是新品種的儀器,結(jié)合向量訊號產(chǎn)生器(VSG)與向量訊號分析器(VSA),再搭配FPGA架構(gòu)的即時訊號處理與控制功能,可將客制運算式直接加入儀器的硬體設(shè)計。這樣的軟體設(shè)計方式可讓VST同時兼具軟體定義無線電(SDR)架構(gòu)的彈性,以及RF儀器等級的效能。
潘建安強調(diào),在測試產(chǎn)品的行動通訊與連線功能時,透過PXI的軟體定義模組化方法,能有效降低測試成本、縮短測試時間并提供更多彈性,以靈活因應(yīng)日新月異的測試需求。看準(zhǔn)市場對PXI模組化儀器的需求成長潛力,NI并已推出PXI無線測試系統(tǒng)WTS。該產(chǎn)品采用DUT形式與多元連接埠測試方式,并搭配靈活的測試序列軟體,如TestStandWirelessTestModule,能顯著提升平行測試多個裝置的效率,因此可加速產(chǎn)線量測速度。
此設(shè)備可支援LTEAdvanced、802.11ac和藍(lán)牙低功耗(BLE)等多重標(biāo)準(zhǔn),可廣泛用于無線區(qū)域網(wǎng)路(WLAN)存取點、行動裝置,以及穿戴式電子等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造測試作業(yè)。值得一提的是,WTS內(nèi)建PXI向量訊號收發(fā)器(VST)技術(shù),因此能根據(jù)各種RF測試需求進(jìn)行擴充。
此外,潘建安并特別指出,由于積體電路越變越復(fù)雜,所以可針對設(shè)計檢驗甚至是末期生產(chǎn)測試等應(yīng)用提供最佳測試范圍、同時兼具成本效益的ATE也變得越來越重要。他強調(diào),就混合訊號測試而言,PXI架構(gòu)的半導(dǎo)體測試系統(tǒng)(SemiconductorTestSystem,STS)效能就勝過傳統(tǒng)的ATE,能夠以相當(dāng)?shù)偷某杀咎峁┳罾硐氲臏y試范圍。
量產(chǎn)測試訴求強調(diào)快速、低成本
在物聯(lián)網(wǎng)測試領(lǐng)域中,許多測試業(yè)者不僅著重研發(fā)端,也積極針對產(chǎn)線需求進(jìn)行方案開發(fā)。相較于研發(fā)階段,到了量產(chǎn)階段,產(chǎn)線上的測試又是另一個層次的挑戰(zhàn)。誠如LitePoint公司指出,對于許多切入物聯(lián)網(wǎng)市場的企業(yè)而言,這可能是他們首次生產(chǎn)數(shù)量如此龐大的無線裝置,而他們對于測試的需求就是要能夠以低成本方式快速完成測試。也就是需要簡單即可設(shè)置及使用的測試解決方案,讓產(chǎn)品能準(zhǔn)時上市推出,確保產(chǎn)品在交付給客戶后能夠像在實驗室里一樣正常使用。
LitePoint強調(diào),“工程用測試儀器(EngineeringTesters)”并非為量產(chǎn)目的而設(shè)計,針對量產(chǎn)專門打造的測試方案必須具備可擴充、提供多裝置測試等能力,且必須能夠采用先進(jìn)的測試方法,才能快速提供精確結(jié)果。
為了協(xié)助物聯(lián)網(wǎng)業(yè)者快速及有效地從設(shè)計驗證進(jìn)入真正量產(chǎn)階段,LitePoint已推出IQxel-M全面一站式(One-box)測試解決方案,可滿足客戶對所有無線連接能力測試的需求。IQxel-M可透過其完全整合的RF連接埠,對多達(dá)四個設(shè)備同時執(zhí)行平行測試,LitePoint指出,和其他一次只測一個待測物的測試系統(tǒng)相比,利用IQxel-M內(nèi)建智慧型調(diào)度功能,可實現(xiàn)超過250%以上的處理量。
安立知業(yè)務(wù)暨技術(shù)支援部副理江宗縉談到,集多種無線技術(shù)測試功能于一身的綜合測試儀,是降低物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)測成本的重要利器。
安立知(Anritsu)的綜合測試儀同樣有助簡化產(chǎn)線配置,降低產(chǎn)測成本的效益。安立知業(yè)務(wù)暨技術(shù)支援部副理江宗縉表示,安立知已備妥通用無線測試儀及相關(guān)軟體。MT8870A用于量產(chǎn)時的非信令測試,采模組化設(shè)計,一個機殼可搭載四個模組,使用者透過增加模組卡的方式即可彈性擴充;此外,由于軟體主要安裝在機箱上,所以擴充模組時不須重復(fù)支付軟體授權(quán)費用,大幅提升成本效益。
MT8870A可一次滿足包括ZigBee、藍(lán)牙(Bluetooth)、近距離無線通訊(NFC)、802.11p、802.11ac,以及2G/3G/4G等蜂巢式無線通訊技術(shù)的量產(chǎn)測試需求。江宗縉指出,目前802.11ac已是Wi-Fi技術(shù)主流,而其與以往Wi-Fi測試最大不同,在于須進(jìn)行4×4多重輸入多重輸出(MIMO)量測;而該公司MT8870搭載四個模組后,即可達(dá)成4×4TrueMIMO的測試。
針對已占有一席之地的行動通訊領(lǐng)域,安立知則不斷推出新的產(chǎn)品緊跟市場脈動,如近期發(fā)布的無線通訊綜合測試儀MT8821C,即能以一部設(shè)備滿足LTE-A四載波元件聚合(4CC)研發(fā)量測,且可無縫轉(zhuǎn)移至MT8870進(jìn)行量產(chǎn)測試。
整體而言,相較于智慧型手機等產(chǎn)品,物聯(lián)網(wǎng)裝置的成本普遍偏低,然而,即使對于最低成本的裝置而言,RF測試都是很重要的,如此才能確保產(chǎn)品品質(zhì)。然而不幸的是,RF測試通常未被好好了解。此外,有經(jīng)驗的專業(yè)RF測試人員并不多,所以從設(shè)計到量產(chǎn)的過程間充滿重大阻礙,這也就凸顯了有經(jīng)驗的測試夥伴的價值,如此才能協(xié)助物聯(lián)網(wǎng)業(yè)者快速導(dǎo)入量產(chǎn)并確保產(chǎn)品品質(zhì)。