降低測試難度及成本 加速物聯網普及

  • 魏淑芳

DIGITIMES企劃

物聯網(IoT)應用範疇廣泛,涵蓋無線通訊、車用市場、智慧家庭、穿戴式裝置及醫療等領域,而因應不同需求,用於物聯網的各種通訊及網路技術也就不斷推陳出新,或說是新舊並存,這就導致測試複雜度的增加,甚至是測試成本的提高。

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物聯網著重低功耗測試,廠商推出方案因應。

針對這些問題,量測儀器業者多以開放式架構下的升級更新來支援各種技術測試需求,著重於測試功能的整合以及與法規的同步,並致力於將儀器專業知識轉變成易於操作且價格合理的方案,協助客戶加速測試速度,進而縮短上市時間。

物聯網的成長速度相當驚人,Gartner預估物聯網裝置數量在2020年將成長至260億個。市調機構IDC則預測2017年全球物聯網市場規模將超過9,300億美元,較去年多增加1千億美元,今年有機會挑戰破兆。

3年後,預計市場將達到應用爆發期,規模更將翻倍成長達1.46兆美元。全球物聯網裝置數量成長更快速,5年內將翻漲3倍。2015年全球物聯網裝置數量已有121億個,明年將超越手機,未來3年,全球物聯網裝置總數將累積高達300億個。

另一個數據也相當驚人,同樣是根據IDC調查,全球25個國家、超過4,500家企業有3成去年已導入物聯網,更有43%、將近2,000家還未導入的企業於2017年也有意採用,若加上原本已採用的企業的話,代表今年全球企業採用物聯網的比例將超過7成。

開放式架構  減少測試硬體成本

數量驚人的裝置及應用採用各種各樣的技術,根本就是族繁不及備載。根據Gartner的定義,物聯網基本上是一個含括多達50種技術的集合名詞。其中,僅僅是行動通訊(cellular)和一般行動無線網路(non-cellular)標準,就有LTE、LTE-A、WCDMA、GSM、CDMA2000、WLAN、Bluetooth、GNS、Zigbee、NB-IoT、SigFOX和Wi-SUN等。

針對這些層出不窮的技術,為了要減少物聯網測試硬體的重複投資成本,開放式架構測式方案是理想選擇之一,因其擁有靈活的硬體擴充性,且能利用可編程軟體即時調整測試需求,因此能協助業者降低產線測試成本及提高生產效率。

其中,於1998年發表的PXI規格,現已由超過70間公司組成的PXI系統聯盟(PXISA)所主導,並持續推展 PXI 成為標準規格,以能有效溝通其他裝置。包括此平台的開創者—國家儀器(NI)在內,許多業者多已建置基於PXI平台的產品線,利用單一機箱和模組的搭配,滿足多變化的測試需求。

技術層出不窮  儀器業者審慎布局

若要針對特定技術布局,則測試儀器廠商必須考量資源分配,針對最有可能躍出檯面的技術提供測試方案。在眾多技術中,由於NB-IoT只佔200kHz頻寬,傳輸率則從1Mbps降至200kbps,且結合多種省電機制、功耗極低,因此無疑已躍為LPWAN技術中的耀眼新星,且在國際通訊大廠及電信業者的推波助瀾下,NB-IoT是近年崛起相當快速的標準。

例如,華為就規劃在2017年底於全球支援部署30處NB-IoT商用網路,正式宣告2017年為NB-IoT商用元年。英國跨國電信龍頭Vodafone更已開始在西班牙主要城市利用NB-IoT技術建置一個通訊範圍可覆蓋整座城市的物聯網商用網路,且將更進一步擴大以服務超過1億個物聯網裝置。除了Vodafone以外,各國大型電信商也都紛紛要搶在2017年完成NB-IoT商用網路佈建。

有鑑於此,量測儀器業者積極布局NB-IoT領域,例如是德科技(Keysight)近日大動作推出NB-IoT測試解決方案。據悉此平台是全球首個獲得全球認證論壇(GCF)認證通過的窄帶物聯網射頻相符性測試平台。

日商安立知(Anritsu)也已針對NB-IoT提供測試方案,值得一提的,除了NB-IoT外,已具有明確市場的Wi-SUN(Wireless Smart Utility Network)測試更是安立知的布局重點之一。Wi-SUN已獲得日本智慧電表系統的採用,因此Wi-SUN在日本市場的聲勢甚至超越NB-IoT、LORA等熱門物聯網技術。此外,支援藍牙5的物聯網裝置預料將於2017年推出更多新產品,因此藍牙5測試方案也是儀器業者布局重點。

為求能在第一時間推出符合法規要求的測試方案,測試儀器業者皆相當注意技術標準動態,甚至在先期便參與其中。例如,在上述的例子中,安立知就是Wi-SUN聯盟的成員之一,此外,安立知早期就在 Bluetooth SIG扮演關鍵角色,協助此一新規格儘早開發新的測試解決方案,因此能在規格宣布後迅速推出相對應的測試版本升級。

量測低功耗特性  精準度再提升

通訊技術層出不窮,根據儀器業者的觀察,雖然新興LP-WAN技術具有低成本及低功耗特性,但許多物聯網業者卻喜歡採用較熟悉的LTE技術,因為容易上手。

針對這種情況,既有的信號產生器、頻譜分析儀等量測儀器已能滿足相關RF量測需求,反倒是物聯網的新需求—低功耗特性,例如NB-IoT的PSM(Power Saving Mode) – 測試成為儀器業者的新重點,尤其是許多物聯網裝置需放在戶外,甚至是置於偏遠地區長達數年以上。

針對此測試需求,太克(TeKtrobix)的測試方案所提供的電流量測甚至可以低至1pA、1fA,足以涵蓋物聯網各種應用,再者,擁有量測10nV、0.1μΩ 和 1pA的靈敏度,也可以精準量測物聯網裝置的睡眠模式電流。

同樣的,針對功耗測試,羅德史瓦茲(R&S)是採用精確度高的探棒(Power Probe)結合測試程式,能分別測試裝置於特定應用情境下,其RF區塊在傳輸、待機等不同條件下的功耗,再以此推估RF元件生命週期內的總耗電量,R&S甚至也將元件老化狀況一併列入測試考量中。

5G來臨  測試業者積極卡位

通訊技術的出現讓人眼花撩亂,5G行動通訊技術的進展也同樣受到注意。這個技術架構的超高速資料傳輸量將達10Gbps,可支援 M2M 監視、控制數十億個感測器,並支援大規模的資料收集和發送,可望徹底滿足物聯網的需求。

一般認為5G技術將在2020年實現「事事處處永遠連接」的願景,事實上,美國、南韓和日本等多家跨國大型電信業者都爭相要提前在2017年完成5G商用測試,以儘快建立能支撐百億級物聯網應用的骨幹網路。針對5G測試,各家量測儀器業者也已推出相關產品並展開布局,卡位戰早已開始。

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