5G測試方案蓄勢待發 LitePoint挑戰測試難題
- 台北訊
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第五代行動通訊(5G)和2017年萬眾矚目的人工智慧(AI)將是接續這幾年最吸引眾人目光的熱門技術，5G已經如火如荼逐步朝向全面商業運轉的階段邁進，這個由3GPP所主導的無線通訊技術，毫無疑問地已經迎面而來。2017年12月率先於公布「Non-Standalone 5G New Radio」標準，這將是全面啟動5G網路商用化的重頭戲。
放眼2018年的5G產業界的重要指標，除了2018年初南韓平昌冬季奧運試點之外，還有2018年下半的主要都會區為主的5G無線固網服務的開通(Multi-City Fixed Wireless Rollout)，皆加速5G網路的商用服務的推廣，面對2019年開始的Sub-6GHz頻譜的商用服務的進程，半導體晶片大廠緊鑼密鼓推出5G相關的SoC晶片，大量的5G通訊設備、行動裝置也會開始準備上市，搶食這個巨大的商機。
5G技術是一個以使用情境(Use Cases)為主的多樣化技術組合的規範，當中整合傳統的3G/4G網路與室內常用的Wi-Fi 802.11系列技術，新的領域如Lora、NB-IoT等規格也在列，所以網通裝置系統廠商與OEM/ODM大廠對於5G產品在DVT階段所需要的測試需求，馬上就水漲船高，萊特菠特(LitePoint)為了協助海峽兩岸的網通產業了解5G系統驗證與測試的技術的新發展，主辦「搶佔5G先機-下一代無線測試技術新挑戰！」活動，一共5場的科技饗宴，其中於2018年4月17與19日兩天，分別在台北與新竹盛大招開。
LitePoint測試解決方案協助客戶迎戰5G技術的嚴苛挑戰
「搶佔5G先機-下一代無線測試技術新挑戰！」活動，LitePoint President Brad Robbins為表示對亞洲市場的重視，積極出席台北的研討會，顯明LitePoint對於台灣市場的高度期待與全力支援的決心，面對5G全面布局，相關5G應用席捲而來，LitePoint已經準備好了。接著由LitePoint全球業務副總裁謝順富(Richard Hsieh)為活動致詞，除了向與會來賓致意之外，他指出5G通訊技術將成為下一世代智慧型應用的主流，現在以AI與5G技術所打造的智慧型裝置，都會逐漸朝向5G無線裝置靠攏，而無線通訊技術的測試一直是LitePoint所關心的核心價值，旗下的所有測試解決方案與機台設備的研發，專注於協助客戶打造無線通訊產品在市場上的競爭優勢，擺脫對手殺價競爭的桎梏。
謝順富強調，LitePoint所提供的測試解決方案從最前端的晶片設計端驗證開始，橫亙IC晶片量產、模組測試，一直到整個產品的系統開發、製造、大量生產等所有重要環節的測試需求，他特別點出IoT產品對成本非常敏感，其生產成本已經到達錙銖必較的階段，所以LitePoint測試解決方案協助客戶達成節省成本的考量。
在高頻毫米波(mmWave)頻段的高階產品，以晶片天線(Antenna in Package)產品為例，對於嚴苛的OTA(Over- The-Air)測試要求，都形成重要的測試技術的挑戰，同時，為了解決愈來愈多的RF模組產品的測試，讓LitePoint對模組的測試範疇，有全新的視野，LitePoint的工程團隊，能夠協助客戶進行跨生態系統、供應鏈的掌控，確保製程製造能力的改善，縮短上市時間的時程，並獲得快速產能提升，追逐最大的獲利。
重要使用情境善用測試解決方案，彰顯5G價值優勢
LitePoint產品經理Yuka Muto女士在研討會中，從2018年初在南韓平昌冬季奧運所展示的5G應用，摘錄她所看到的優勢，包括(1)快速上網速度的展現，現場使用平板電腦的上網速度比LTE世代還快上100倍，號稱3.5Gbps的速度沒有浪得虛名；(2) 虛擬實境(VR/MR)技術在運動賽事實況轉播的過程中，帶來令人驚豔的效果；(3)人工智慧的技術有淋漓盡致的表現，尤其以選手村的翻譯機器人所做的多國語言的即時翻譯，實際成效令人激賞；(4)無人自駕車與自動化無人載具，讓5G高速傳輸網路的發揮效能；(5)在Uiyaji Wind Village所展示在智慧農業整合，展現使用無線固網服務(Fixed wireless services)的成效，透過即時視訊的資料分析，以追蹤農牧產品的生長狀況的掌握，大幅度減輕農夫與從業人員的負擔。
雖然仍有美中不足的狀況，例如不同區域所呈現網速不均的現象，VR眼鏡禁不起頭部快速左右轉動，而產生暈眩不適之感，以及平板電腦不便攜帶等某些負面回應，都足以令人重新審視使用情境的設計，對產業界也有同步相互學習的助益，她特別舉出幾個從中所發現的商用化的使用情境。
首先就是無線固網(enhanced Mobile Boadband；eMBB)的使用，這當中興起客戶終端設備(CPE)所引起的測試需求，她提醒這些都是電信營運品質等級的無線裝置，所以測試的要求非常高。
其次就是新型態的5G移動裝置，因為考慮到既有的LTE網路的使用，同時又須使用5GNR的技術，所以新的5G行動裝置測試需要同時兼顧4G與5G的規格，尤其是5G會使用包括6GBHz以下與毫米波頻段，最顯而易見的測試挑戰，就是高頻的晶片天線的測試，這些需要使用OTA的技術來驗證天線的整體效能，所以LitePoint設計小巧精密的毫米波OTA測試驗證箱(mmWave OTA Test Chamber)來協助系統廠商驗證DVT產品的多天線與射頻模組的效能，就益顯重要。
第三個使用情境就是自駕車的使用情境，這和第四個情境的IoT的裝置的使用，都牽涉更多的無線通訊技術與感測器等新興技術的使用，讓工程團隊為了追求時效的條件下，大量使用晶片大廠的參考設計，連帶更需要測試機台來協助這些設計驗證的實測，扮演著更積極的角色。
5G不是只有一種技術，也不會只有一種使用情境，要能兼容並蓄，讓眾多的技術與使用情境緊密整合，Yuka強調，LitePoint能協助客戶完整測試這些鉅細靡遺的功能，深感與有榮焉。
第一台5G單機mmWave測試解決方案解決DVT驗證與量產挑戰
LitePoint亞洲區應用工程技術部協理謝定龔(Alex Hsieh)先生著重於毫米波頻段測試議題，他聚焦於解決5G的手機上所具備的多樣化RF模組的測試，這些模組除了3G/4G之外，還有即將到來的Sub-6GHz與mmWave的模組，以Sub-6GHz為例，手機上就需要至少4根天線(為4X4 MIMO)，而mmWave也需要考慮至少兩個mmWave的RF模組的測試，所以5G從工程驗證階段的測試就充滿挑戰。
5G的測試從PCB板端的測試就需要同時考慮傳統的連線測試與OTA測試，謝定龔列舉四片PCB測試的組態，低頻部位使用IQxstream-5G搭配8個RF輸出，使用一台1對2的交換器可以擴充到測試16個RF輸出來測試，另外在中頻的部分，LitePoint使用IQgig-IF當作中頻測試儀，可以用來測試5到19GHz頻率的測試，並使用1對8的交換器來擴充。
此外OTA測試部分，謝定龔自豪的表示已有廠商使用LitePoint的測試配置，這個由基頻與中頻的控制參數與LO信號都集中在一個獨立IF的模組的設計，使用IQgig-5G的機台與IQgig-IF的組合，量測水平極化、垂直極化信號與參數，由於一個手機上常見的2x2陣列天線的遠場(Far field)測試，需要約6cm~8cm的距離做OTA測試，所以LitePoint設計自家的mmWave OTA Test Chamber做天線效能的量測。
目前mmWave OTA Test Chamber的尺寸大小，隨著待測物受測頻率與天線陣列多寡與量測應用而定，並配置旋轉馬達做DVT驗證，對於天線場型的量測、驗證與校準都息息相關，這同時也是DVT測試受重視的主要項目，LitePoint的設計已經考量了量產的Chamber與DVT Chamber的差異。
LitePoint的mmWave高頻RF測試以IQgig-5G機台為主，涵蓋28 GHz與39 GHz頻道測試，這同時也是全球第一台單機設計(One Box)的測試解決方案。此外，在中頻測試上，使用IQgig-IF機台來做測試，而6GHz以下(Sub-6GHz)的應用，採用IQxstream-5G機台來量測，所以高、中、低頻的測試都有完整的覆蓋，協助系統廠商完成在DVT嚴苛的測試標準下的設計驗證。
符合TR38.810規定，TRC推廣飛行緊縮場測試整合方案
碩訊科技(TRC)董事長蔡遙明(Frank Tsai)先生，受邀介紹他們所設計的飛行緊縮場(Flying CART)的解決方案，這是針對符合3GPP TR38.810測試規定的mmWave OTA測試整合方案，測試頻率的範圍從24GHz到120GHz，同時由水平與垂直座標的移動來做3D量測，蔡遙明表示，這一套解決方案是通過TR38.810測試規範的系統，並搭配使用LitePoint的IQgig-5G機台所設計。
TRC的飛行緊縮場解決方案是為了從晶圓(Antenna On Chip)、半導體封裝 (Antenna In Package)、天線模組、EVT、DVT等產品，一直覆蓋到試產與大量生產所需要的測試需求，除了5G、IEEE 802.11ad裝置之外，還包括車用雷達所需要的測試，他指出5G的高指向性天線陣列的量測不確定性增高，隨著天線做在封裝或是晶圓上面，所以需要測量的波長愈來愈短，往往連螺絲與外殼組裝時都會交互影響，所以測試的困難度高漲，相位移的情形愈來愈嚴重，所以測試機台的設計也愈來愈難，TRC飛行緊縮場搭配機械手臂來協助取樣信號的要求，做到TR38.810所規定的測試方法，希望協助網通產業界進軍潛力無窮的頻毫米波(mm Wave)頻段的市場。
5G FWA拔頭籌，IQxstream-5G迎接5G手機的測試挑戰
唐衛華(Weihua Tang)先生是LitePoint大陸的應用工程部經理，對於2018年下半萬方矚目的5G固定無線存取(Fixed Wireless Access；FWA)服務做深入介紹，這個期盼提供媲美光纖速度的連網品質與使用者體驗的服務，將是5G市場前哨戰的開始，5G FWA所以雀屏中選，在於效能以及經濟考量的兩大關鍵因素。
5G FWA解決方案使用MU-MIMO、毫米波頻譜，以及Beamforming(波束成形)等技術，提供更高容量，高速連網的品質，這些技術組合讓電信營運商得以直接提供使用者以Gigabit為單位的高速資料傳輸的服務，類似使用5G的無線通訊來做固網的服務，對於不適合做光纖鋪設的地區，5G FWA可以是最後一哩(Last Mile)建置的一部分。
最重要的優勢是電信營運商也能藉此減少資本支出(CAPEX)，進入市場的門檻也大幅度的降低，固網寬頻市場競爭更加激烈勢不可免，5G FWA解決方案興起一波新型態的5G裝置上市，一般分類可區分為以5G手機為主的裝置，以及如客戶終端設備(CPE)、Small Cell(小型基地台)與無線AP閘道器等網路架構為主的裝置，此二類產品隨著不同的配置與使用情境，都有相當令人期待的市場機會。
由於5G FWA的裝置也會與Wi-Fi/BT的無線傳輸協定一起使用，所以5G裝置上也同時具備Wi-Fi/BT等模組，所以產品測試的項目也必須二者兼備，以5G手機為例，測試3/4/5G的功能需要約360秒，而測試Wi-Fi/BT功能，則需要額外的30秒的時間，但是以CPE裝置為例，則恰巧相反，重點反而在Wi-Fi為主的閘道器功能測試，尤其在Small Cell裝置上，光測試MU-MIMO所需要多達64根天線的配置，當中考量測試效能與所花費的工時，是LitePoint測試解決方案所聚焦的核心功能。
LitePoint一共推出IQxstream-5G測試解決方案做為Sub-6G的5G手機測試，對於CPE裝置的測試則使用IQxel-MW Model XT為主，唐衛華還展示IQxstream-5G針對8個RF埠測試提供200 MHz頻寬的測試範例，如果使用1對2交換器還可以擴充到16個RF埠的測試配置，另外，由於5G手機特別需要考慮大量製造與測試的效能，所以多個待測物(DUT)與擴充性都是手機代工廠所特別重視的特點，IQxstream-5G全面迎接5G手機測試的嚴苛挑戰。
5G測試不可或缺的高效率802.11ax測試解決方案
802.11ax的Wi-Fi標準與5G通訊標準相互競爭早已檯面化，802.11ax最重要的是資料傳輸效率上的改善，以解決公共場所中，大量使用者同時使用而大塞車等問題，LitePoint應用工程部經理趙偉清(Chris Chao)的簡報強調測試OFDMA與MU-MIMO兩個802.11ax裝置最重要的兩個技術，這也是系統與晶片廠商測試上所面對的最大的挑戰，由於此二者整合一起的多元測試與多使用者情境的模擬測試，其中複雜的組合測試，經常容易出錯，而LitePoint解決方案就是為了降低測試的門檻，簡化流程，一舉掌握802.11ax規格的要點。
這尤其以802.11ax的AP的測試最具代表性，AP經常扮演控制一切的角色，協調所有終端裝置間的資料交換與傳遞，舉凡在裝置間的訊號同步與RU Leakage所造成系統的差誤與效能的減損，趙偉清所示範的測試情境包含模擬多個使用者、RU與資料流封包(Stream)對AP的測試，以及AP的Downlink與Uplink的不同測試要求的模擬，加上802.11ax所規範的Power Boost的功能，讓不同距離的STA可以維持一致的量測功率，利用機台的精確功率控制功能，完成複雜的測試要點。
為了進ㄧ步簡化測試程序，LitePoint利用「IQfact +」的軟體，搭配組成個別的AP測試順序模式(Sequence Mode)，大量簡化測試的流程，甚至可以將幾個測試項目加以整合，節省更多的測試時間，趙偉清進一步分析，兩岸系統廠商測試802.11ax裝置已經一年多，最早普遍認為向量強度(EVM)量測是第一個門檻，後來才發現多個RU的整合測試的難度更高，隨後而來就是Power Control的控制的進階測試，以及最近的Trigger Base的Timing Control，這些過程都代表著測試難度的升級與進階，LitePoint為了協助系統廠商有效率的過度這些階段，LitePoint開發IQxel-MW的系列機種，提供平行多DUT測試架構，獲得測試速度和效率的大幅度提升，是產業界測試802.11ax裝置所不可或缺的測試解決方案。
降低物聯網裝置測試瓶頸，NB-IoT應用加速普及
LitePoint針對NB-IoT/Cat-M1等物聯網裝置的蓬勃發展，非常看好智慧城市、與智慧醫療等應用情境，以及物聯網裝置的測試挑戰，LitePoint上海的應用工程部主管孟澤初(Charles Meng)先生的簡報，關注於NB-IoT與Cat M1模組高效能測試解決方案部署策略，他指出大約有60%物聯網裝置以低功耗廣域(LPWA)通訊技術為基礎，其中大陸地區傾向於使用LTE Cat NB1 (NB-IoT)的標準，目前的規格使用180KHz的頻寬提供Downlink與Uplink傳輸資料，另一方面，歐、美地區則以LTE Cat M標準為大宗，使用1.08MHz的頻寬提供資料傳輸支用，其他新興的通訊標準如Sigfox、ZigBee或LoRa的使用也逐漸贏得信心，可以說各有斬獲。
LitePoint的測試解決方案整合IQxstream與IQxstream-M機台為主，其中LTE Cat NB1 裝置的測試，主要晶片大廠的認證，而LTE CatM1的測試也獲得相關大廠的認證，這是長久以來，LitePoint與國際晶片廠多年緊密合作的重要成果，對於物聯網裝置的未來發展，持續提供完整的支援，以助於物聯網應用的迅速普及。
