如何应对无线通信带来的测试新挑战(上)

时间:2023-05-27 08:36:05 公文范文 来源:网友投稿

近年来,无线通信业得到了飞速发展,不断涌现出新标准,新技术,这使得无线通信技术变得越来越复杂,对测试仪器提出了更多新挑战。那么,测试仪器供应商是如何应对的呢?他们如何看待新技术的发展?他们的产品是否能满足新的测试需求?针对未来的技术演进,他们又将如何设计自己的测试仪器?带着这些问题,本刊记者采访了业内的一些资深人士,下面,他们将就这些问题给出自己的答案。

今日电子:近年来,无线通信领域不断出现热点技术,像WiMAX、TD-SCDMA、HSPA、LTE、UMB、Wi-Fi等,您如何看待无线通信技术的发展?您最看好哪些热点技术?请谈谈这些技术的发展前景。

安捷伦科技公司中国通信产品中心市场部经理杜睿里:当今世界正在向着“沟通无处不在,无时不有”的方向上演变。接近二十亿人将移动电话作为每日通信的基本方式,我们不仅用到语音服务,而且还在享受着逐步增长的移动数据业务和互联网应用。在中国,有超过5亿的手机用户。现代通信技术的移动性已不再是今天的消费者所最期待的功能,而是已经变成了他们的基本需求。只有时间才能最终确定某一特定技术的成功或失败。因此现在谈论3G市场的将来采用何种技术还言之尚早,全球市场持续增长的需求和激烈变化的市场才最有可能决定它们的命运。

随着技术的升级,整个行业正在走向融合。作为世界一流的测试测量厂商来说,想要长期立足于中国市场并且取得巨大成功,最重要的就是大力支持中国无线技术领域的创新与发展。安捷伦科技在市场竞争的大潮中便充当了此角色。安捷伦相信在2008年8月投入市场的TD-SCDMA技术定会取得成功。在未来的几年中,中国将开始研发制定一种新的标准:TDLTE,它是当今3GPP LTE(LongTerm Evolution)的TDD版本。这项由中国自主开发的标准能够提供高速的数据传输业务,将成为中国第四代蜂窝无线通信技术主体。

安立公司高级技术支持工程师徐江:HSPA作为WCDMA的演进技术,已经趋于成熟,全球90%的WCDMA商用网络已经开始支持HSPA。而作为W CDMA/HSPA的长期演进方案,LTE这两年成为非常热门的话题,去年人们在讨论它的标准,今年已经在谈论它的商用化的时间表,原来CDMA阵营中的一些成员也开始表态要转向LTE。说到TD-SCDMA,本来迟迟未发的3G牌照及不明朗的产业形势让它的前景显得暗淡,但在电信重组计划出炉后,政府的支持力度明显加大,TD网络也会在2008年8月之后扩大到全国28个城市,目前现有网络已经升级到TD-HSDPA。TD-SCDMA的长期演进计划也获得突破,去年3GPP将原有的两种TDD演进方案融合成一个LTE-TDD标准。从目前来看,LTE(包括FDD与TDD)会成为未来主流的宽带移动通信技术。Wi-Fi可以提供热点覆盖、低移动性和高数据传输速率,WiMAX可以提供城域覆盖和高数据传输速率,它们作为局部的高速接入手段来弥补移动通信网的不足也会有广阔的应用前景。UWB技术的成熟,则将逐步替代蓝牙来实现个人电脑和家电设备之间的UWB互连。未来的无线通信技术必将是在互补与融合中不断地演进。

LitePoint公司Marcom副总裁Rob Brownstein从手机到手持式互联网接入终端的转换是通往3G之路的起码要求。苹果公司的iPhone可以说是这方面的完美典范。很多苹果新版3GiPhone用户的购买需求都是为了更换他们早先的2.5G的手机。大多数手机工业链的核心成员包括移动网络运营商和手机生产商都在至少一年或者更早些时候承诺支持未来LTE方向的演进步伐。这当然需要移动网络中的无线基站采用新设备模块做更新——而不是仅仅软件的升级!

WiMAX作为移动互联网的接入应用手段,更适合与那些基于笔记本电脑而不是手机为平台的商业应用。它提供了比Wi-Fi更高的吞吐率和更大的覆盖范围,减少了对有线长距离宽带接入手段的需求(例如:DSL或者CableModem)。限制WiMAX广泛应用的最大瓶颈在于系统设施的投入成本。为了成为移动宽带市场上有力的争夺者,WiMAX必须要具备与3G手机网络媲美的覆盖程度。目前说移动互联网接入如何演进还为时尚早。LTE和WiMAX之间差异性的逐步消失会创造一个智能手机和笔记本电脑终端围绕公共宽带移动基础设施上的真正融合。

NI中国分公司技术市场工程师徐势如今的无线通信领域可谓是“百花齐放,百家争鸣”,在2000年之前,并存的无线标准可能只有四五种,并且生命力都较长;到今天,这种情况被完全颠覆,新标准如雨后春笋般涌现,每个标准的生命周期也被大大缩短,无论是WiMAX、TD-SCDMA,还是Wi-Fi,每个标准都有其优势和适用的应用领域,没有一个标准能够唯一地垄断市场。

无线通信又呈现着多行业渗透和多标准集成的发展趋势。从远程视频会议、无线胎压监测到基于ZigBee或GSM方式的无线远程抄表系统,当今无线技术的应用正不断渗透至各行各业,甚至成为了一种不可或缺的功能。有的标准在还没有相应厂商提供测试解决方案之前就被集成到了电路和系统的设计中。还有很多的新兴产品在一个设备上同时实现了两种、三种甚至多种的标准用于数据和语音的通信,像苹果公司最新推出的3G版iPhone手机,它同时集成了UMTS、HSDPA、GSM、EDGE、Wi-Fi、GPS和蓝牙等多种最新的无线标准,在方便了用户的同时,也给无线技术的开发和测试带来了巨大的挑战,测试技术如何跟上无线技术的发展成为工程师面临的最大挑战。

罗德与施瓦茨中国有限公司产品支持主管盛小风:如今,随着消费者对更高通信速率手机数据服务(尤其是视频)的需求越来越高,无线通信技术向着更快的传输速率与更大的带宽发展,使得近年来的无线通信发展迅速,同时竞争也相当激烈,尤其是以LTE、WiMAX及UMB这三大移动通信技术之间的竞争尤为激烈。

从技术和市场的趋势来看,这些技术中我们还是比较看好HSPA、LTE及Wi-Fi。LTE是沿着GSM、WCDMA、HSPA的路线演进而来,得到了中国移动、英国沃达丰、日本NTT DoCoMo、美国AT&T和Verizon等世界最主要电信运营商的支持,LTE的前景相当可观,应该是将来无线通信领域的主流。不过LTE大规模的发展可能要等一段时间,而HSPA及HSPA+可以作为中间最佳的过渡技术。Wi-Fi与其他无线通信标准定位不同,主要应用集中在办公及家庭,目前绝大部分笔计本电脑已内置Wi-Fi,

在这个领域,它的地位还没有其他技术可以取代,而且它的演进版802.11n速率会更高。移动WiMAX是全新的技术,不像3G那样是对已有技术的升级,获得的频段也相对困难一些,它的优势是相对LTE和UMB网络部署最早,目前已有商用的网络,只是支持此技术的运营商相对LTE较少,前景也较LTE次之。UMB是CDMA2000系列标准的演进升级版本,目前一些主要的CDMA运营商的兴趣也都集中在LTE技术上,UMB前景勘忧。

我国的TD-SCDMA技术也会朝着HSPA、TD-LTE方向演进,它的前景主要看中国移动推动的力度。

北京东方中科集成科技有限公司租赁事业部市场总监/采购总监江懿:从固话到手机,人们摆脱了线缆的束缚,实现了陆地的可移动式语音通信,无线电技术帮助人们实现了在任何地点和任何时间保持通信的联络。

语音移动通信在全球范围的成功普及,使人们期待和憧憬无线通信网络能够像传输语音那样传输数据、图像和视频。而另一方面,计算机技术与互联网的发展同样促使人们希望借助无线电技术随时随地地连接到网络。

无线通信领域不断出现的热点技术反映了下一代无线通信技术正向着宽带化、多媒体化和IP化方向演进,新一代无线通信网络将是各种网络相互融合的结果。

目前,TD-SCDMA和WCDMA正在积极地部署和试商用阶段,成功与否将取决应用模式和业务开发以及技术所能提供的数据吞吐量,还有终端的设计,如显示和处理能力设计、与相应业务的匹配程度以及带给用户的最终体验。

今日电子:测试测量是技术发展的保障,为了迎战无线通信领域的新挑战,测试仪器厂商必须做出更多更长远的努力。您认为目前针对无线通信领域的测试挑战主要有哪些?您如何看待这些挑战?

杜睿里:由于无线通信领域技术的飞速发展,测试测量设备的研发必须与时俱进。首先对于标准而言,制定时间的缩短意味着诸多解释和修订的增加,这会给标准本身带来相当大的变数,并且不同厂家对设备的早期功能测试出的不同结果也会体现出他们对标准理解的不同。这就对我们的测试工具和测量技术提出了巨大的挑战,我们甚至要在技术标准和测试规范完整制定之前就将测试工具以及解决方案投放市场。

另一个挑战在于网络和用户设备结构的不断变化,新一代的基站无线电设备将更强地依赖于“软件无线电”的构架,它可以消除或隐藏传统的测试接口。目前,诸如DigRF的标准正在使手机设计逐渐统一化。

徐江:首先,多种无线技术的并存使得无线设备将需要支持多种技术,因此对于测试测量仪器来说,需要在同一平台上尽可能多地支持各种无线技术标准,此外,随着无线设备成本及利润的降低,用户对低成本测试市场需求也不断增长,测试设备厂商必须在保持性能的基础上开发低价的新产品以迎合降低测试投资的要求。另外的趋势就是采取自动化测试来缩短测试时间,或者使用综合的测试方法来提高测试效率。而无线标准的制定时间的缩短意味着解释和修订的增加,对测试设备和测量技术提出了巨大的挑战,甚至要求测试仪器厂商在技术标准和测试规范完成之前就要将设备投放市场。测试产业投入大、技术难度大、风险高,所以如何控制风险是测试仪器厂商在新的技术领域面临的最大挑战。

总的来说,技术的发展要求测试设备需要更快地应对技术的革新,在功能上更先进与完备,在价格上具有更强的竞争力,拥有更强的可扩展性。挑战带来了机遇,也对测试测量仪器带来了新的要求与需求。测试测量技术的提高反过来也进一步推动了无线通信技术发展与市场的扩大。

吉时利仪器公司R F市场总监Mark Elo:移动WiMAX技术为射频元件和设备厂商带来了特殊的挑战。WiMAX算得上是目前世界上最复杂的商用无线通信标准,它将多种技术融合在一个功能非常丰富的系统中。它的主要特点包括:带宽超过20MHz,最多可配置2048路副载波,具有很高的峰一均功率比,既支持SISO也支持MIMO无线配置。

基于MIMO技术的器件的测试有多项挑战,其中一项是能够支持的空间码流的数量。MIMO信号的测试要求测试仪具有很宽的带宽。高灵敏度是另外一项重要的指标。在具备宽信号带宽的同时,降低信号发生器和信号分析仪的噪声也非常重要。

对于第二代MIMO测试系统,系统波束赋形应用将变得越来越常见,它要求精确控制射频载波相位和幅值,使发射器产生不同的天线码型,让天线波束发射到不同的位置。随着更高级波束赋形应用的出现,可能需要规模大到8×8和16×16的配置。发射器与接收器之间的时间对准也很关键。

下一代射频仪器有可能主要以最新的技术创新——软件无线电(SDR)架构为主。基于SDR的仪器能够通过高效费比的升级产生或解调调制带宽高达40MHz的所有信号,这对于当前的无线通信设备以及今后的新信号标准,例如4G LTE和UMB,都是至关重要的。

Rob Brownstein:不管设备厂商还是测试系统公司都必须铭记的重要一点是:智能手机与普通手机的数量上的比例关系会由于LTE的导入而显著增加。智能手机是Multicom(多种通信)设备的主要代表——一个单体设备里面包含了几种无线技术的应用,而每种无线技术应用和其物理层标准都必须在制造过程中进行精确的校准和质量检验。随着无线技术应用类型的增加,用来测试这样一个多种通信设备的时间也随之增长。这样就带来了制造成本的增加。这种带给测试方案公司的严峻技术挑战,驱动了革新型的测试方案公司开发更优化和更先进的测试方法,来确保测试质量和效率提高的基础上,降低测试成本。

徐赟:日新月异的新标准和多标准的集成性是无线设备生产商和测试工程师所面临的最大挑战。通常射频设备的购买周期是5~7年,而新标准和新技术的推出周期是每两年一轮,购买的射频测试设备通常难以跟上新标准的发展速度。另外,许多商业产品都集成了不止一种的无线通信标准,这就要求能够在一个统一的平台上测试多种标准,而不同标准的差异性最好仅限于软件上的改动。

面对这样的挑战,越来越多的公司正采用一种以软件为核心的平台,并配合模块化的射频硬件,来满足不断发展的技术需求。通过软件去实现编解码和调制解调的过程,而模块化的硬件则负责信号的上下变频和数字化。这种以软件为核心的测试方法完全是用户自定义的,在同样的模块化硬件平台上,只需修改软件就可以满足不同无线标准的要求,这使得工程师有能力在第一时间测试最新的标准,加快产品或解决方案的上市时间;而且对于公司/工程师本人而言,可以在系统中加入自主的知识

产权,获得技术上的主动权,使这些技术不再只是握在设计标准的厂商或者机构手中。

盛小风:随着新的无线宽带技术的发展,测试仪表厂商必须面对新技术给整个芯片、终端及网络设备的研发和制造过程带来的前所未有的测试技术挑战。这些无线宽带技术大多用到了OFDMA、MIMO等关键技术,作为未来关键技术的MIMO,它的性能很大部分是在理论上计算的,实际的性能需要在仪表上来验证,而MIMO的复杂性给测试仪表厂商带来了极大的挑战,同时各个无线宽带通信技术之间的激烈竞争带来了时间上的紧迫性。作为领先的测试仪表厂商必须紧跟各个通信技术的发展步伐,提供从研发、一致性认证到制造等一站式无线测试解决方案。面对这些挑战需要测试仪器厂商丰富的技术积累和极大的投入,才能提供更为优秀、完整的测试解决方案。

江懿:针对测试测量技术,我们认为目前无线通信领域科研、制造厂商们面临的挑战主要有以下几点。

·市场随时变化带来的挑战

由于市场需求的变化,采用采购测试仪器设备等传统方式来满足不断变化的测试需求时,就会面临由于市场变更或需求下降而带来的仪器设备的使用效率降低甚至闲置,从而造成企业宝贵资金的浪费,因此使用仪器租赁服务模式可以满足波动的测试需求。

·技术快速发展带来的挑战

由于通信技术的迅猛发展,以及通信市场的多样性与不确定性,加上各种主流技术更新换代的速度不断加快,给各行业内各企业带来了很高的技术风险。造成一些企业刚刚购买的一些昂贵的专业测试仪器设备还没使用多久就面临的技术被淘汰风险很大,因此许多企业在产品研发与试生产等高技术风险领域大量采用仪器设备租赁来应对挑战。

·通信行业的高投入对企业资金的挑战

由于目前通信研发、生产环节中所需要的测试仪器设备的价格均昂贵,目前各厂家主流的无线综合测试仪定价均超过100万/台,另外企业对已购买的昂贵的测试仪器设备还要进行定期的计量、保养、校准、升级、保险等维护工作,以及需要雇专门的技术人员来进行日常维护,对企业而言这些高昂的采购与维护成本均对企业的运营造成压力。而测试仪器租赁服务则很好地解决了这个问题。

(因篇幅关系,本次论坛的其他精彩内容将在下期继续与大家见面)

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