因應產品多元發展　一機多工之量測儀器需求漸增

Agilent N9030A為目前相對高階之專業量測設備。Agilent

隨著科技發展日新月異，電子產品採行的元件與技術愈發精密，對量測工作與設備儀器的要求也大幅提高，以量測設備來說，應該朝更高的頻寬量測範圍進展，同時也必須維持更精準的訊號測量表現，除因應電子電路或傳輸介面的龐雜量測需求外，未來蓄勢待發的4G(WiMAX、LTE)無線傳輸技術，甚至是方興未艾的Telematics整合應用，預期將滋長一機多工量測解決方案的龐大需求...

通用序列匯流排(Universal Serial Bus；USB)在步入3.0版本之後，其傳輸速度已直逼5Gbit/s，在應用潛力與整合的想像空間增加不少，但以目前USB介面逐代改版的例子來看，相同的狀況也出現在SATA、IEEE 1394、Thunderbolt...等傳輸介面，而在視訊傳輸方面，HDMI、DisplayPort等，在傳輸FullHD視訊的同時，也在開發階段帶來更多產品驗證、開發量測的執行挑戰。

為了讓高效能傳輸設計之產品，能達到高穩定性、高效能要求，突破高速互連的開發挑戰，同時節省量測所耗之處理時間，對量測產品業者而言，必須開發出性能表現更快速、更符合操作情境模式之量測設備，以克服產品開發、生產驗證難題。

為了提高開發人員進行設計驗證的工作效率，在量測儀表方面，一機多工、高度整合的量測設備需求已經浮現，以單一設備同時完成多種訊號的擷取、分析、記錄，進而協助工程人員完成高速互連、傳輸產品之完善測試，遂成為量測設備下一波演進的主要方向。

一機多工的量測設備，亦可達到節省採購支出的效益，本文將就目前開發現場常見的開發項目，如HDMI、DispalyPort、Telematics整合、無線數據通訊...等產品或技術，針對個別面臨的量測需求，將其應用量測設備的訴求重點逐一討論。

DisplayPort/HDMI規格升級 量測難度大增

新一代的DisplayPort數位傳輸介面，在新版本規格釋出後，可望在產品端掀起整合的開發熱潮，在開發前線最迫切需要的是能應付新介面設計的量測解決方案，量測儀器廠商對於DisplayPort新版本也會有針對性的升級措施。

但事實上，不同的介面設計，在量測市場的發展現狀會與產業需求產生最直接的連動，以產業趨勢來說，量測的需求會走在產品推出之前，一般的狀況是硬體業者還未有介面設計的迫切整合需要，而通常相關的量測需求，也會因為元件、傳輸線等量測要求而使相關的量測件數增加，這也會推動對應的量測技術加速整合與開發。

以視訊相關高速傳輸介面為例，過去HDMI或DisplayPort新版本釋出前，多半由元件供應商率先反應，提前向量測儀器業者提出產品或零組件的測試需求，以便了解目前產品的表現與受測後的產品現況，因此，透過觀察量測設備廠商的供應量，也能了解不同傳輸技術的市場表現。

以目前的現況而言，HDMI介面的量測需求，依舊遠多於DisplayPort介面產品，即便DisplayPort已有新版的介面規範釋出，DisplayPort的量測需求案量仍呈現略微趨緩、甚至減少的景況，這也代表DisplayPort的市場需求可能不如預期，當然相關的量測整合方案發展即會較HDMI方案略慢。

不同介面規範 影響量測處理時間長短

而實際上，從HDMI的量測需求來觀察，DisplayPort介面在量測方面的操作程序，雖然與HDMI介面應用形式接近，但DisplayPort的量測處理程序卻相對複雜，且會比HDMI介面的量測處理過程耗費更多測試時間。根據一般業界的處理經驗，DisplayPort的量測項目平均需要6~8小時才能全數完成，這是HDMI測試時間的3倍。

HDMI、DisplayPort這類高效能的視訊/音訊整合介面，無論何種介面形式，都需要序列誤碼率(Bit Error Ratio Test；BERT)測試儀、示波器並搭配特殊治具(Fixture)來進行整體測試，而HDMI與DisplayPort的測試驗證差別，多在一致性測試軟體的差異。

基本上，DisplayPort 1.1a標準在個人電腦產業已具一定程度的裝載率，DisplayPort介面已逐漸取代數位視訊介面(Digital Visual Interface；DVI)、視訊圖形陣列(Video Graphics Array；VGA)與低電壓差分訊號(Low-Voltage Differential Signaling；LVDS)，目前最新版本的DisplayPort在傳輸速率方面上看21.6Gbit/s，另還增加適合行動裝置應用的迷你連接器規格，與單一組連接器可支援多重串流應用的DisplayPort版本，在功能面的多方升級與應用擴增，也會造成介面的量測驗證複雜度大幅攀升。

SATA/SAS產品測試 利用自動化設計提升量測效能

除了視訊介面因為傳輸資料有別以往的大幅激增，增加數倍的量測難度，在內接設備的傳輸效能與時俱進下，其量測與驗證也呈現數倍於以往的操作難度。

例如，近來市場接受度與滲透率不斷提升的固態硬碟(Solid State Drive；SSD)，或是由多媒體應用帶動的SATA、SAS，市場需求大幅成長，目前SAS類比頻寬的標準已朝12GHz方向邁進，於開發前線而言，最直接的量測需求是對於示波器之類比頻寬測試基準，會由原先的13~16GHz，一舉上修到18GHz。這不僅是針對設備的規格要求更高，自動化的量測功能，也成為市場對於量測設備廠商及其解決方案的重點訴求。

一般針對示波器的量測品質，會依據類比頻寬、抖動、雜訊、記憶體密度來進行評估，但實際上在傳統SATA、SAS開發項目的手動測試數量，往往多達250個驗證子項目，光是一個設計或產品驗證，就需耗時超過9小時才能完成，這將導致產品的生產力受到影響，也益加凸顯自動化測試之重要性。

運用自動化量測軟體 提升示波器的應用價值

以整合自動化套裝量測功能的示波器而言，可以再透過自動化測試程序來簡化接收端測試，把測試驗證耗時壓縮到僅需2小時，大幅縮短SATA、SAS的產品測試時間，而自動化測試的項目也不能光靠示波器，必須同時搭配頻譜分析儀、取樣示波器的自動化設計，讓整體的自動化測試支援更趨完整。

而在考量自動化的同時，也必須兼顧對未來測試項目的延伸支援特性，例如，目前的SATA第3代傳輸速率為6Gbit/s，但預計在2012年新一代的傳輸效能將一舉達到12Gbit/s，其量測需求也比原有的第3代SATA整整多出1倍。

若新一代SATA規格順利即時釋出，這代表測試設備的頻寬必須能達到足以因應18GHz的要求水準，這也是為什麼目前主流設備廠商都將測試設備的類比頻寬上修到20GHz(或更高)，以因應新一代SATA、SAS的基礎量測需求。

在實務應用層面，實際進行SATA與SAS測試過程，多數的狀況是接收端出現故障的機率會比發射端來得高許多，尤其是在通訊技術持續提升傳輸速率與傳輸效能後，這部分的故障問題更是目前開發端必須持續改善的重點！而在接收端的測試重點，則必須在時脈的精準度持續要求、提升，以避免出現量測錯誤，尤其是先入先出(First In First Out；FIFO)、抖動、記憶體測試也不可減省，量測儀器必須具備這些測試功能，才能滿足市場對其可用度的要求。

Telematics整合概念成形 相對提升量測複雜度

另一個量測應用的新挑戰，則是在車載資/通訊(Telematics)系統整合方面。近年來，Telematics應用產品已逐漸被多數車廠重視，並且已經開始進行全車整合的Telematics概念產品開發，這同時也讓相關的量測儀器需求浮現。此外，Telematics不是單純的系統整合，而是必須與無線通訊技術進行深度整合，這對量測應用來說只會增加更繁複的測試要求。

為搶攻Telematics車載資/通訊市場商機，以通用汽車(General Motors；GM)開發OnStar之Telematics車載資/通訊服務應用平台為例，為要讓OnStar Telematics車載資/通訊服務應用平台可與其汽車產品達到相容性與最佳搭配效益，GM亦進行全車軟/硬體的整合設計。

例如，在GPS導航功能進行車輛定位、車輛防盜、駕駛安全設計...等多元整合項目，為達到Telematics平台的最佳整合效益，相關應用模組均必須嚴格定義傳輸信號、電氣規格，同時經過嚴密測試、驗證相容性後，才能裝載到Telematics平台進行整合設計。事實上，姑且不論Telematics在進行測試方面的高複雜度，對測試儀器廠商而言，Telematics所需的測試儀器、技術，多數已是過去其他測試領域的應用延伸，尤其是當汽車整車在結合Telematics平台之後，等於是使車中的電子設備數量激增，這時在各種功能模組的電磁干擾(Electromagnetic Disturbance；EMI)與電磁相容性(Electromagnetic Compatibility；EMC)的測試工作將更顯重要。

另在節能減碳的環保趨勢下，未來汽車的主流將會以油電混合或是全電力驅動電動車為開發重點，以油電混合車或電動車為例，其驅動形式與目前採行汽/柴油驅動引擎的車款不同，特別是電子點火系統的瞬間電流極大，也因此會浮現EMC設計問題，如何將EMC影響降低，也會是汽車或整合業者必須考量的重點。

3.75G/4G商用市場逐步成形 因應HSPA+/LTE的量測需求

另在無線通訊市場，近來的技術趨勢是3.75G逐步提升用量，而4G無線通訊技術也在全球開展，目前在產品開發端，如元件、客戶終端產品(Customer-premises equipment；CPE)等，所需要的量測能量正逐漸湧現。

尤其，隨著電信營運商在針對基地台設備、用戶端裝置方面，必須進行各種一致性測試(Conformance Test)的案件數量會越來越多，可以預期的是，強化版高速封包存取(High Speed Packet Access +；HSPA+)或長程演進計畫(Long Term Evolution；LTE)商用服務業已進入推出上市的準備期，屆時將會有大量的無線裝置量測需求。

改良版HSPA+性能受關注 可望成熱門無線通訊技術

看好HSPA+、LTE即將進入運營高峰，量測儀器業者積極搶市，也推出大量解決方案與設備選擇，以亞太區的電信業者發展趨勢觀察，在亞洲首先登場的商用LTE服務當會以NTT DoCoMo率先推出。

在日本市場之外，絕大多數的亞太區電信服務業者，多採取HSPA+延伸性的加強無線技術先行營運，雖然，在LTE強化應用的量測設備，短時間不見得會有大幅增長，但延伸自HSPA、HSPA+的基地台、CPE測試、驗證需求，亦不可小覷。

有趣的是，目前3GPP針對HSPA+傳輸效能方面亦持續改善規格，HSPA+與目前4G(LTE)的效能差距正逐步縮小，若HSPA+性能提升至與LTE接近的水準，屆時或有更多電信業者減緩導入LTE設備的投資，反而全面導入HSPA+的誘因會加強許多，現有測試設備透過局部硬體或軟體功能升級的需求也將出現。

一般無線量測設備，在因應新的無線技術量測需求時，可以透過更換主板或是功能子卡的方式，達到擴充量測項目的效果，例如，針對新的HSPA+測試項目，原先的舊設備可能較難因應支援雙載波(Dual Carrier)部分的測試項目，舊設備的升級即可透過添加新的模組子板、搭配量測軟體改版升級來因應HSPA+ Dual Carrier的測試需求，這種以原機局部升級的方式，除可維持既有設備投資報酬率之外，也有助於業者加快導入新的無線技術量測驗證工具，而不需重新採購。