超高畫質(UHD)影音傳輸熱潮正帶動802.11ac芯片朝160MHz頻寬升級,因此量測儀器商正力推具備160MHz頻寬的向量訊號分析儀(VSA)及向量訊號產生器(VSG),協助芯片商搶先卡位4K×2K影音無線通訊傳輸商機。
圖1 安捷倫已針對160MHz頻寬的802.11ac芯片版本推出VSA/VSG量測方案。
圖由左至右依序為安捷倫***區總經理張志銘、全球解決方案伙伴經理
Joseph Kovacs以及亞太區無線通訊事業部市場開發經理梁雄峰。
安捷倫(Agilent)亞太區無線通訊事業部市場開發經理梁雄峰(圖1右)表示,在超高畫質影音時代,消費者欲傳送的資料量愈來愈大,帶動多通道、多頻率範圍、高頻寬芯片的測試需求持續加溫,例如今年802.11ac芯片頻寬以80MHz為主,但明年開始將出現160MHz版本,未來更將朝向 500MHz方案邁進(表1)。
有鑒于此,安捷倫推出模組化PXIe向量訊號分析儀,可提供高達160MHz頻寬,而向量訊號產生器則內建40MHz頻寬,可升級為100MHz或160MHz,并利用即時硬體重取樣(Resampling)技術執行高速調變分析。
梁雄峰指出,研發端與產線端采用量測儀器時最大的差異在于,后者大多考量預算及機臺占位空間,傾向采用模組化方案,但工程師卻常遭遇量測結果與研發端大相逕庭的窘境。為協助采用模組化向量分析儀的工程師突破技術瓶頸,安捷倫提供與桌上型分析儀相同的量測應用軟體,以相同的量測演算法及介面,讓工程師快速比對產線與研發階段量測資料,節省開發測試系統所需的時間。
據了解,安捷倫X系列量測應用軟體支援主要無線通訊和連接標準,包括長程演進計畫(LTE)、全球行動通訊系統(GSM)、寬頻分碼多重存取 (WCDMA)和802.11ac等,因此客戶毋須將儀器送回塬廠或更換硬體元件,即可立即測試最新通訊標準,及時推出寬頻功率放大器、前端模組、收發器等產品。
值得一提的是,安捷倫向量訊號分析儀采用功率和射頻切換技術--Fastune,藉由調整數位基頻功率位準和頻率偏移,維持振幅和相位校準準確度,可大幅縮短量測時間,協助客戶在產線量測過程中降低測試成本。
事實上,無線芯片商因應超高畫質影音串流需求,不僅積極研發更高頻寬的802.11ac芯片,亦將智能手機基頻處理器的規格由3G逐漸升級至4G LTE,而中國大陸中低價智慧手機正快速崛起,帶動的LTE量測商機亦不容小覷,然而,中低價手機若導入LTE芯片,將帶給手機廠更嚴峻的量測成本考驗。
中低價手機崛起 LTE量測成本挑戰遽增
中國***年底將針對TD-LTE市場釋照,屆時將帶動一波中低價手機導入LTE芯片的熱潮,然而,在手機持續低價化的浪潮下,如何在同樣的量測投資成本下提高測試產能,已成為中國大陸手機廠的首要之務。
工研院產經中心(IEK)電子與系統研究組系統IC與製程研究部研究員蔡金坤表示,全球智能手機市場成長速度將趨緩,其中,高階手機出貨成長速度不較以往快速是主要原因,不過,相反地,中低價市場成長力道卻有逐步增強的趨勢,至2015年100-300美元價格區間的手機將超過六成市占、躍居主流(圖 2)。值得關注的是,100美元以下的智能手機出貨量成長將十分迅速,其2011-2015年出貨量將由五百萬支勁揚至一億五千六百萬支,年復合成長率 (CAGR)高達134%。
圖2 2011~2015年全球各價位智能手機出貨比重分析 資料來源:工研院IEK(09/2013)
據了解,應用處理器大廠高通(Qualcomm)、輝達(NVIDIA)、聯發科、博通(Broadcom)、展訊、銳迪科、聯芯及邁威爾 (Marvell)皆已提前在300美元以下中低價手機市場卡位,而高通、輝達、博通及邁威爾等也已量產LTE整合方案,因此,待今年底中國***正式釋出4G執照,上述廠商將可以整合型方案進攻中低價市場,為營收表現增添動能。
圖3 萊特菠特業務協理陳文豪(左)指出,大中華地區仍然是
今年該公司的重要布局市場。右為萊特菠特應用工程技術部經理朱紹華
萊特菠特(LitePoint)業務協理陳文豪(圖3左)指出,中國大陸智能手機市場呈現M型發展,以華為、中興等品牌為主的高階手機廠商,欲開發屬于自己的處理器,以樹立產品差異化優勢,因此對量測儀器投資需求高,甚至有專屬測試團隊;相反地,中低價市場的白牌手機廠商則追求少量多樣,多半以聯發科或其他處理器廠商的公板設計手機,且對量測儀器的需求則受限于預算,多半的量測需求是短時間內高產能,以因應移動裝置生命週期短的特色。
萊特菠特應用工程技術部經理朱紹華(圖3右)分析,儘管智能手機持續朝低價化發展,手機廠仍須因應手機通訊技術的世代移轉,投入更多的量測儀器預算,而相較于3G量測方案,4G LTE量測復雜度提升五倍之多,其中包含更多的頻率、天線、數據分析等,因此,儀器廠商須在同樣量測預算內,提供更具成本效益的LTE量測方案。
朱紹華進一步指出,相較于傳統的信令(Signaling)測試方案,萊特菠特的IQxstream解決方案采用非信令測試技術,可讓儀器執行序列式及平行測試,為客戶省下高達75%的測試時間,產能約傳統測試儀器的六倍,手機廠利用該方案可提升旗下產品量測投資效益。
陳文豪認為,雖然目前偏好一臺機器四個待測物(DUT)、對量測方案產能有極高需求的仍多屬于高階智能手機廠商,不過,隨著中低價智能手機逐漸崛起,即便是白牌廠商亦須由單一待測物量測方案升級至多重待測物方案,以提高測試產能,方能在市占競賽中拔得頭籌。
值得注意的是,隨著影音串流應用逐漸普及,工業電腦及汽車品牌廠商也對該應用展現高度興趣,希望將LTE導入旗下產品,提供消費者華麗的影音饗宴。
工規手機/汽車爭相導入 LTE量測商機火速延燒
過往多半是網通廠或電信商對LTE的發展較為積極,但由于LTE應用商機誘人,因而吸引傳統工業電腦(IPC)大廠也開始導入,研發工規LTE手機并搶攻汽車電子市場。
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圖4 安立知業務暨產品技術支援部門副理杜建一表示,
工業電腦廠商及品牌車廠雙雙跨入LTE市場,對量測儀器商而言將是拓展營收的重要契機。
安立知(Anritsu)業務暨產品技術支援部門副理杜建一(圖4)表示,工業電腦大廠以前只做電腦主機板及模組化產品,但為進一步拓展其營收來源,已藉由吸引手機廠人才引進LTE模組設計技術,欲開發工規LTE手機以及汽車LTE相關模組,拓展新事業版圖。
據了解,物流業者及工廠對具備高穩定度的工規LTE手機需求若渴,而另一方面,不僅奧迪(Audi)已于最新的S3 Sportback車款中導入LTE通訊系統,未來通用汽車(GM)、寶馬(BMW)、賓士(Mercedes-Benz)等知名品牌車廠皆計畫于新車當中內建LTE通訊功能,欲利用LTE網路實現更豐富的車載資通訊(Telematics)服務。
事實上,歐洲將于2015年啟動汽車緊急通報救援(eCall)系統,采用GSM亦即俗稱的2G傳送求救訊息,因此,未來歐洲仍將是2G、3G、LTE并行的狀態。不過若將場景搬至美國,由于頻譜資源愈來愈吃緊,電信業者如威瑞森(Verizon)、Sprint及T-Mobile等皆已開始研議將2G系統關閉,并協助所有客戶轉移至3G及LTE網路,因此,未來LTE商機將開始于美國市場火速延燒,并拓及更多的應用領域。
看好LTE未來應用發展,知名工業電腦大廠正戮力開發工規等級的LTE手機以及汽車嵌入式LTE通訊系統,欲以耐高溫、震動、高濕度,擁有高訊噪比(SNR)等抗嚴苛環境的特色,吸引工業、汽車客戶青睞。
杜建一指出,如此的發展趨勢不僅對工業電腦廠商而言是開拓藍海的重要契機,對量測儀器廠商而言亦是建立業務往來的好機會。由于工業電腦廠商過往不具備射頻 (RF)元件的模組整合經驗,僅能從手機品牌廠或代工廠延攬人才,但礙于人手不足,難以自行進行整體的量測儀器操作并撰寫客製化軟體。 有鑑于此,安立知為工業電腦大廠提供一整套的量測儀器服務,包括提供儀器、測試軟體以及測試法規的研讀等,結合客戶自有的嚴苛環境測試工具如烤箱,以及安立知的量測儀器,加速工規LTE手持式裝置以及車用LTE通訊系統開發效率。
儘管LTE技術發展已十分成熟,且于各種應用市場中遍地開花,不過,若要實現更高品質的影音串流,于移動裝置中導入進階長程演進計畫(LTE-Advanced)技術已勢在必行。
LTE-A市場萌芽 CA/eICIC量測選項出爐
全球多家電信商已展開LTE-A布建計畫,包括Verizon、AT&T、T-Mobile、軟銀(Softbank)及Sprint等多家電信商皆已指出在不久后的將來即將推出LTE-A商用化服務。
市調機構ABI Research研究報告指出,2018年全球LTE用戶將達十四億六千七百萬,其中LTE-A用戶將占34%的比例,而其他42%及24%的使用者則分別采用LTE-FDD及LTE-TDD兩種服務。
ABI Research首席分析師Nick Marshall認為,LTE-A布建將分階段拓展,電信商首先將導入載波聚合(Carrier Aggregation, CA)技術,緊接著再完成增強型蜂巢式區域間干擾協調(Enhanced Inter Cell Interference Coordination, eICIC)以及協調式多點傳輸與收送(Coordinated Multiple Point, CoMP)功能,甚至是增強版的多重輸入輸出(MIMO),上述特色將有助于電信商提供更符合高負載資料傳輸的技術需求。
***羅德史瓦茲應用工程支援部經理林志龍表示,針對LTE-A技術演進,羅德史瓦茲CMW500通訊協定測試儀推出LTE-A下行網路載波聚合軟體選項,讓客戶以既有平臺針對不同電信商要求的不同頻寬頻段進行組合,增加頻譜使用率,且相較于其他方案須以機器堆疊完成載波聚合測試,羅德史瓦茲僅需一臺 CMW500即可完成所有LTE-A測試。
事實上,現階段能提供支援LTE-A功能的芯片廠僅有高通一家(圖5),提供的方案雖僅能支援兩個頻段各10MHz的頻寬,不過,電信商為避免頻段塞車問題,將傾向采用LTE-A芯片,確保遇到頻段干擾時可切換頻段,即使通訊頻寬利用載波聚合技術后與LTE方案幾無差距,仍可保持通話彈性,且在未來載波聚合技術仍將持續演進,LTE-A最高將邁向100MHz頻寬規格。
圖5 三星Galaxy S4已采用高通支援LTE-A通訊功能的處理器。
林志龍指出,羅德史瓦茲CMW500將協助芯片商依據LTE-Advanced Release 10的規範進行測試情境定義,包含實體層(PHY Layer)、協定堆疊及傳輸量的測試及驗證,電信業者所需的任何情境都可以在實驗室中模擬及測試。此外,CMW500可模擬LTE-A網路下的兩個基地臺,工程師僅須結合兩臺CMW500即可進行LTE-A網路的換手(Handover)測試,驗證無線網路裝置于LTE Release 10下行網路載波聚合的連續覆蓋行為。
與此同時,Anite看好eICIC技術量測商機,搶先發表支援eICIC的LTE-A設備測試解決方案。該方案基于Anite開發工具(Development Toolset),目前已完成對該測試能力的驗證,可協助客戶加速LTE-A設備的測試部署。
Anite驗證eICIC特徵的開發工具套件,可以讓用戶在貼近真實的LTE-A網路的測試環境下,更快地驗證復雜的場景。LTE-A設備製造商可藉此特色重復且高度控制LTE-A量測模式,對設備進行廣泛且嚴苛的測試,可望顯著降低開發時間與成本,加速LTE-A設備上市時程。
伴隨著LTE及802.11ac技術規格推陳出新,量測儀器商無不火力全開,推出相對應的量測方案,在新一波的量測商機中提前卡位。不過LTE-A及更高頻寬的802.11ac方案量測難度亦節節攀升,各大儀器商將在這波商機中提出什么樣的競爭策略,值得業界拭目以待。
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