是德科技夏季電子量測論壇:5G 商用化時代將臨,得先克服測試挑戰

作者 | 發布日期 2017 年 06 月 20 日 18:00 | 分類 物聯網 , 網路 , 網通設備 follow us in feedly

近十年間拜智慧型手機成長與科技進展之賜,改變了人類使用網路的習慣。在可預見的將來,萬物聯網、自駕車上路、雲端大數據進入生活等趨勢,必定會加深人們對於網路傳輸速度的需求。5G 的發展能解決龐大流量的問題,而要實現 5G 傳輸,還有許多挑戰等著我們。




為了探討目前市場最先驅的技術發展,是德科技(Keysight)於日前(6/14)舉辦了 2017 夏季電子量測論壇。是德科技行銷處副總經理羅大鈞針對趨勢面表示,「電子零組件在車用、家庭與醫療等各場域的應用,帶動半導體製程提升;而 5G 對於數據和即時性的需求,將引領通訊傳輸技術進步」,同時也驅使新的量測產品線提供越來越高的頻寬及頻率。由於 5G 商用化很可能在 2020 年逐步落實,在 2018~2019 年間許多廠商會先從小型應用開始著手,是德科技也將持續與國外大型零組件與系統廠密切合作,提供一系列量測解決方案,以協助完成 5G 商用化藍圖。

▲ 是德科技行銷處副總經理羅大鈞說明是德科技因應趨勢的市場布局。(Source:《科技新報》攝)

5G 生態圈的建立

針對目前無線通訊最夯的 5G 議題,是德科技應用工程部副總經理陳俊宇指出,當同一時間地點出現大量的行動網路使用者,例如車站或大型演唱會,該如何解決多裝置連線複雜性,以及單位面積內更大資料流量需求?光靠搭建行動基地台來分流已經不夠,因此發展 5G 才能提供更高的連網速度、因應更多的物聯網裝置連結。

然而 5G 的作用遠不止於此。根據思科 (CISCO)在 2015 年針對上網行為的調查顯示,所謂行動上網,其實仍有 83% 發生並結束於同一地點的房間或空間之內,根本還稱不太上是「行動」。因此 5G 最重要的一點,在於帶來更多更複雜的應用,並大幅改變我們對於數據資料、及行動上網的使用形式。

陳俊宇強調,一切新技術的普及,都必須基於可達成的商業模式。假設你必須花上 20 萬元才能擁有一支支援 5G 傳輸並配備相關應用的手機,那你一定會想說還是先用 4G 手機就好了。因此當務之急是建立 5G Ecosystem,才能下一步去談 5G 的應用。

▲ 是德科技 2017 夏季電子量測論壇參加者眾。(Source:《科技新報》攝)

在這塊生態圈當中,參與者從晶片、感測器、行動裝置,到網路基地台、核心網路、數據中心等不一而足。目前 3GPP 也已經發布三項 5G 目標:整體系統容量提升、大規模互聯、超可靠與低延遲。為了達成上述目標,5G 技術發展將區分成三大主軸,分別是提供更高的行動寬頻 eMBB(enhanced Mobile Broadband)、專為大規模物聯網應用而發展的 mMTC (massive Machine Type Communications)以及符合各種即時通訊需求且可靠度更高的 URLLC(Ultra Reliable Low Latency Communications)。

這三種應用場景鎖定的情境不同,相關發展技術也不一樣。像是 eMBB 追求最高速率,除了在 6GHz 以下頻譜增加新頻段,拓展頻寬來達到更高傳輸速率,也必須往 6GHz 以上的頻譜研發毫米波等技術。mMTC 的大規模聯網不追求傳輸極速,但強調最低功耗,且得承受大量裝置傳送資料,可預見的發展將是 NB-IoT 或 LoRa 等技術。URLLC 的應用則會在無人車、遠端手術或智慧工廠方面,無數感測器將傳輸資料到網路上進行演算,還要把網路延遲壓低在 1ms 以內,因此 TCP/IP 的網路架構也將產生變化。

2017 年,離 5G 還有多遠?

在稍早進行的世界通訊行動大會(MWC 2017)前,包括愛立信、華為、中興、高通、Intel 等技術供應商,以及 AT&T、KT Corp.、NTT Docomo、SK Telecom 等電信業者,共同發表了「非獨立 5G(non-standalone 5G)」計畫,宣布支援非獨立 5G 新無線電技術(New Radio,NR),而 3GPP 也已經宣布要加速審核這份草案,並在 2017 年底前通過規範。

「非獨立 5G NR」是以 4G 為基礎的「準」5G 模式,利用現有的 LTE 無線電並發展封包核心網路,讓業者在 2019 年就能開始試營運並佈署 5G NR,同時也可以添加新的 5G 無線電接取載波,支援 2019 年之後的 5G 使用情境。

在某些電信營運商如 Verizon、Korea Telecom 的 5G 版本超越其他競爭對手、已經著手進行 pre-5G 商務的時候,支持非獨立 5G 的廠商均希望 3GPP 能盡可能以最快的速度完成 5G NR 規格的訂定,讓 5G 標準的時間表更加確立,包括 Release 15 的獨立 5G NR,以免出現更多的 pre-5G 預先標準。

此外,2018 年在俄羅斯舉辦的世界杯足球賽以及 2020 年的東京奧運,也勢必會成為 5G 的重要實驗場所。

關鍵技術的測試挑戰與布局

在今年度的夏季電子論壇中,是德科技還展示了「新興無線通訊」、「高速數位及車電」以及「通用方案及服務」三大領域的實機測試。其中像是「新興無線通訊」領域,是德科技便設置亞洲第一套 5G 天線陣列測試系統,應用工程部資深專案經理張式先也親自操作,模擬 Verizon 測試 pre-5G 技術如何達到高速移動中的低延遲的場景。

由於 5G 需要使用大規模多重輸入多重輸出(Massive MIMO)的波束成形(Beamforming),但具有指向性的波束雖然越窄訊號增益越大,可是一旦偏離接收方就會錯失訊號,因此需要不斷測試天線。張式先強調,在測試時往往面臨的困難,是遠場可以找出波束模式,但不知道天線哪個小部件有問題;近場則可以找出天線中哪個小部件有問題,卻又看不出模式。因此是德科技針對這一點推出解決方案,利用任意波形產生器,產生出天線陣列的訊號,能即時測量近場,同時利用量到的相位及間隙,依據每個部件的相對關係推算出波束模式。

▲ 是德科技展示亞洲第一套 5G 天線陣列測試系統。(Source:《科技新報》攝)

除了具體的測試場景,是德科技也展示自身產品,如信號分析儀最高單機可測量 3Hz~110GHz 的頻率範圍,內建 1GHz 分析頻寛(使用外部中頻輸出可達 5GHz),為業界最廣;1GHz 時的 DANL(平均雜訊位準)可低至 -171dBm,使雜訊無所遁形。

在市場布局方面,是德科技先前併購了開發 IP 性能測試系統廠商 Ixia,以及無線測試量測領導廠商 Anite,往後能提供給客戶更完善的 M2M 解決方案。另外,是德科技也與諸多廠商展開合作,如窄頻物聯網(NB-IoT)射頻效能測試解決方案獲瑞迪科微電子(RDA)採用,協助該公司加快 NB-IoT 晶片組測試;而 Qualcomm Technologies 也使用是德科技的新款 UXM 5G 無線測試平台網路模擬解決方案,以驗證 5G 晶片組技術及更高層協定。

當前各家廠商最重要的課題,依舊在於如何讓 5G 能夠更快速完成上線,並降低營運商初期建置設備的成本,這當中的環節很大一部分就有賴專業的訊號測試。而將來 5G 開創出更多的應用,也將為不同裝置連線帶來更多的量測挑戰。

▲ MSOV334A 混合信號示波器:33 GHz,4 個類比通道和 16 個數位通道,更低的雜訊底線(50 mV/格時為 2.09 mVrms)和量測抖動位準(100 fs),可實現出色的信號完整性。(Source:《科技新報》攝)

(首圖來源:Shutterstock)


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