4G時代 如何應(yīng)對測試挑戰(zhàn)

　　工欲善其事，必先利其器。無線通信的飛速發(fā)展，離不開測試儀器和測試技術(shù)的鼎力相助。去年底，4G牌照的發(fā)放可以說正式開啟了4G時代，我國的4G業(yè)務(wù)也迎來了快速發(fā)展的階段，LTE基站已經(jīng)大規(guī)模部署，4G終端的研發(fā)和生產(chǎn)也迫在眉睫，這些會為測試儀器帶來哪些挑戰(zhàn)？同時，Wi-Fi、藍(lán)牙、RFID、NFC等不斷涌現(xiàn)的其他無線技術(shù)在4G時代又會有哪些變化？給工程師帶來哪些測試挑戰(zhàn)？儀器供應(yīng)商又推出了哪些新的測試方案？

　　問：4G是第四代移動通信技術(shù)的簡稱，其網(wǎng)絡(luò)速度可達(dá)3G網(wǎng)絡(luò)速度的十幾倍到幾十倍。4G業(yè)務(wù)是真正的無線寬帶，可以達(dá)到有線寬帶的上網(wǎng)速度，又可以享受移動的自由。可是，也有人說，現(xiàn)有的技術(shù)已可以滿足需要，為什么要推廣4G？那么4G到底能為我們帶來什么？我們?yōu)槭裁葱枰?G？

　　萊特波特蜂窩移動通信測試產(chǎn)品市場經(jīng)理Adam Smith：

　　4G蜂窩通訊技術(shù)的推出旨在讓個人消費者和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商同時受益。

　　對個人消費者而言，他們可以期待數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前的2G和3G移動技術(shù)。3G技術(shù)使我們能訪問移動互聯(lián)網(wǎng)，而4G時代意味著振奮人心的多媒體用戶體驗，也就是說，不管身在何處，用戶都能隨時創(chuàng)建、使用和分享信息。此外，在寬帶設(shè)施不夠成熟的地區(qū)，4G技術(shù)可讓人們用無線方式訪問互聯(lián)網(wǎng)，且傳輸速度超過某些有線網(wǎng)絡(luò)。

　　對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商而言，4G技術(shù)可用于對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理化配置。因為聲音和數(shù)據(jù)都被簡單地作為“數(shù)據(jù)”處理，所以它可使核心網(wǎng)絡(luò)的部署和管理更簡單?，F(xiàn)有回程線路可以重新使用，切換到核心網(wǎng)絡(luò)的操作只需通過簡單的IP交換機(jī)便可進(jìn)行。4G更重要的作用在于它能使網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸量顯著提高。4G技術(shù)的物理層能確保對寶貴的頻譜的更有效利用（bits/Hz），從而使運(yùn)營商能在相同的空間和時間里打包更多的數(shù)據(jù)。

　　長遠(yuǎn)地看，隨著4G網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建達(dá)到一定程度（網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商能提供一個與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)可比的覆蓋率）時，聲音將可以通過VoLTE（LTE聲音傳輸）技術(shù)轉(zhuǎn)換到4G網(wǎng)絡(luò)，那時，運(yùn)營商將可以縮小2G和3G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。這意味著運(yùn)營商能更方便地管理網(wǎng)絡(luò)，還可以對目前專用于語音呼叫的頻譜進(jìn)行“重整”。通過以更有效的技術(shù)對頻譜進(jìn)行再利用，運(yùn)營商將實現(xiàn)對這種有限的自然資源（即頻譜）的節(jié)約利用。

　　使用4G技術(shù)的各種應(yīng)用將使傳統(tǒng)有線公司和無線公司之間的區(qū)別變得模糊：移動服務(wù)供應(yīng)商將可以成為電視服務(wù)供應(yīng)商，寬帶互聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)商將能在家庭和辦公室之外的其他地方獲得它們的消費者，新型移動支付方法甚至將重新定義資金在銀行業(yè)流通的方式。實際上，數(shù)據(jù)的獲取無論何時何地都能實現(xiàn)，這將為企業(yè)帶來各種各樣獲得消費者的新機(jī)會。數(shù)據(jù)所代表的內(nèi)容將比用于傳輸數(shù)據(jù)的媒介更為重要。我們將高興地看到，為了利用4G技術(shù)的各種功能，許多新的商業(yè)模式將會不斷涌現(xiàn)。

　　說完上述4G的優(yōu)點后，我們也需要指出，4G的數(shù)據(jù)傳輸量并不是無限的。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商們?nèi)詫⒉粩嗍艿綖闈M足用戶需求而提供足夠數(shù)據(jù)量的挑戰(zhàn)。由于人們對數(shù)據(jù)需求量的永不滿足以及越來越多4G用戶的上網(wǎng)，各種技術(shù)（WiFi、有線和非授權(quán)頻帶中潛在的蜂窩通訊技術(shù)）的數(shù)據(jù)卸載以及日益減小的電池尺寸（micro-， pico-， femto-）將繼續(xù)成為人們今后談?wù)摰闹饕?a href="http://srfitnesspt.com/v/tag/" target="_blank">話題。

　　問：相比3G，4G在技術(shù)上和復(fù)雜性上都提升了很多，這為測試儀器帶來了哪些挑戰(zhàn)？

　　Adam Smith：你可能會說（至少在物理層上）4G蜂窩通訊技術(shù)并沒有帶來真正新的東西。LTE 和LTE-Advanced中采用的這種新技術(shù)是通信行業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)（WiFi）部門所倡導(dǎo)的技術(shù)，它包括正交頻分多路復(fù)用（OFDM）、多輸入多輸出（MIMO）和載波聚合。

　　然而這并不意味著4G通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開發(fā)和測試已沒有什么挑戰(zhàn)了。實際上4G帶來的挑戰(zhàn)是多方面的，尤其是對測試儀器而言，它們有的是技術(shù)的挑戰(zhàn)，有的則是經(jīng)濟(jì)上的挑戰(zhàn)。

　　在技術(shù)方面，4G最大的挑戰(zhàn)之一是3GPP（第三代合作伙伴計劃）的LTE 和LTE-Advanced規(guī)范所要求的40多個全球通用頻段，而在一個像手機(jī)一樣形狀的裝置里置入這么多天線是極其困難的。然而這并非完全沒有希望，因為這些頻段大多數(shù)不是同時使用的。這個挑戰(zhàn)要求我們在天線和天線零件的開發(fā)上有所創(chuàng)新。雖然一根天線可以做成在一個較寬的頻率范圍內(nèi)工作，但它最有效的工作范圍仍然只是其中很窄的一段。當(dāng)應(yīng)對很小的信號和外形尺寸較小的移動電話時，盡可能降低信號損失以減少“掉線”以及延長電池使用壽命都是很重要的。迎接4G技術(shù)中這個天線設(shè)計的挑戰(zhàn)就需要我們采用各種新技術(shù)，其中包括不同頻段的動態(tài)優(yōu)化技術(shù)，這是一種可確保只用幾根天線就能覆蓋整個LTE頻譜的技術(shù)。

　　由于這是測試方面的工作，所以它有點像實驗室外面進(jìn)行的非正規(guī)試驗。設(shè)計工程師們通常需要在某種“遠(yuǎn)場”測試室里為某個特定的天線幾何形狀和智能手機(jī)的外形尺寸進(jìn)行天線性能的特性分析。雖然這還是對4G手機(jī)開發(fā)的一個要求，這種技術(shù)對此類設(shè)備的生產(chǎn)過程而言卻不是很適用的。當(dāng)前的生產(chǎn)過程通常會對天線采用一種“無線式”功能檢查，但由于所用測試室物理尺寸的限制，很難保證所有頻段上天線的“真實”性能。為確保向用戶提供良好的用戶體驗，測試服務(wù)提供商需要尋找創(chuàng)新手段，因為，任何生產(chǎn)過程中遺漏的、會影響手機(jī)天線性能的問題都會直接造成掉線和最大數(shù)據(jù)傳輸速率不夠的缺陷。

　　在經(jīng)濟(jì)方面也有幾個挑戰(zhàn)。主要挑戰(zhàn)來自如何將測試成本控制在一個較低水平，并同時滿足產(chǎn)品上市的緊迫性。即使智能手機(jī)和測試設(shè)備的價格在過去幾年里已有所下降，測試時間卻還是成本最高的要素。LTE技術(shù)的靈活性造成了測試項目數(shù)量的急劇增加。因此測試的許多領(lǐng)域都需要創(chuàng)新的測試方法。這包括通過“非信令”裝置控制方法（可繞過較慢的協(xié)議層）進(jìn)行快速測試的各種技術(shù)，以及多裝置并行測試的各種技術(shù)。前者可幫助建立以更少測試項目發(fā)現(xiàn)更多潛在制造缺陷的測試配置方法。這里需特別指出的是，非信令測試技術(shù)的普及已迫使測試公司與芯片制造商緊密合作，以幫助設(shè)備制造商在最短的時間內(nèi)將產(chǎn)品推向市場。

　　問：我國在推進(jìn)TD-SCDMA時曾遇到很多挫折，其中之一就是測試儀器，如今4G的推進(jìn)又會遇到哪些問題？貴公司在這方面有沒有產(chǎn)品和解決方案？

　　Adam Smith：通信行業(yè)歷來都得面對眾多競爭技術(shù)之間不能互通的挑戰(zhàn)。雖然這些技術(shù)都受到標(biāo)準(zhǔn)組織的控制和規(guī)范，但是要讓人們采用某種新技術(shù)卻會因風(fēng)險問題而遇到很大的阻礙 —— 讓人們改變已有決策而去采用另一種技術(shù)是一種很昂貴的嘗試。

　　LTE 和LTE-Advanced網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個重要方面是它已解決了此問題。雖然LTE仍有多個“版本”，如頻分雙工（FDD）版本以及時間雙工版本，但在核心內(nèi)容上，兩個版本都使用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架并共享幾乎全部相同的物理特性。TDD版本和FDD版本 LTE網(wǎng)絡(luò)之間的選擇與其說是一種技術(shù)本身的選擇，倒不如說是運(yùn)營商對其將擁有的頻譜類型的選擇。如果網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商目前擁有可供上行通信和下行通信的“成對頻譜”，那么他們將傾向于采用FDD版本的LTE網(wǎng)絡(luò)。如果網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商在上行通信和下行通信上使用相同的頻譜，那么他們將傾向于采用TDD版本的LTE網(wǎng)絡(luò)。

　　這種LTE在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架上的簡化減少了各國和各公司采用此技術(shù)的障礙。這可從日本、韓國和北美地區(qū)迅速推出LTE技術(shù)的事實中得到驗證。今年，中國將緊鑼密鼓籌劃LTE網(wǎng)絡(luò)的推出，因此LTE的應(yīng)用將會呈現(xiàn)出加速態(tài)勢。

　　對測試儀器提供商的一個挑戰(zhàn)在于LTE將使那些用于2G和3G技術(shù)的測試設(shè)備遭到淘汰。然而，這并不是一個完全不能預(yù)料的問題，早在第一個LTE版的3GPP技術(shù)規(guī)范得到批準(zhǔn)之前，大多數(shù)設(shè)備制造商就已經(jīng)采用了一種采購“LTE兼容”設(shè)備的做法。

　　測試儀器提供商的下一個挑戰(zhàn)將是如何支持LTE-Advanced帶來的一些新功能，其中包括帶間和帶內(nèi)載波聚合，即載波在多個頻帶間（“帶間”）聚合，還是在相同的頻帶內(nèi)（“帶內(nèi)”）聚合。雖然主流的移動網(wǎng)絡(luò)部署方式似乎主要集中在帶間載波聚合上，但這對寬帶無線接入應(yīng)用（帶內(nèi)載波聚合可能需要高達(dá)100MHz的連續(xù)頻譜）可能有一定要求。一些測試儀器提供商可能又得想方設(shè)法去避免另一輪測試儀器遭報廢的困境。

　　問：Wi-Fi、藍(lán)牙、RFID、NFC等其他通信技術(shù)在4G時代將迎來怎樣的發(fā)展？您如何看待未來的無線通信技術(shù)？

　　Adam Smith：無線技術(shù)不斷地為消費電子產(chǎn)品帶來創(chuàng)新的應(yīng)用，但這些技術(shù)本身不能創(chuàng)造市場需求。以藍(lán)牙技術(shù)為例，它在15年以前還是一種沒有具體應(yīng)用的技術(shù)。雖然是一種功能完善的無線連接技術(shù)，但它首次找到歸屬還是在第一部免提電話問世以后。而今天，您想買一部不帶藍(lán)牙技術(shù)的手機(jī)（或汽車）幾乎是不可能的事。

　　我們在見證新的無線技術(shù)被大量應(yīng)用的同時還在見證其他技術(shù)（想一想WiFi 802.11 和WiMedia UWB的例子）的短暫輝煌。顯然，當(dāng)一種移動主流應(yīng)用采用某一種技術(shù)時，它總能在智能手機(jī)中找到一席用武之地。這已在藍(lán)牙和WiFi技術(shù)上得到印證，近場通信（NFC）技術(shù)的這個過程也在加速進(jìn)行中。某種技術(shù)成為主流技術(shù)后，質(zhì)量要求也會變得更嚴(yán)格。例如：對WiFi測試的要求現(xiàn)正在不斷提高。隨著無線連接的速度（而不僅僅是連通性）成為產(chǎn)品的被期望行為之后，產(chǎn)品制造商將發(fā)現(xiàn)，如果他們不能保證一定水平的性能，那么客戶將要求退貨。

　　時間即將告訴我們，無線充電、毫米波無線視頻或5G蜂窩等技術(shù)是否也會成為主流技術(shù)。作為一個測試儀器的制造商，我們的責(zé)任是為用戶提供成本效益較高的解決方案，以幫助產(chǎn)品制造商滿足他們客戶的質(zhì)量要求。這里以NFC為例：萊特波特已率先為具有NFC功能的設(shè)備推出了面向生產(chǎn)的系統(tǒng)層測試解決方案，該解決方案不僅能幫助用戶確保設(shè)備的性能，而且還能為工廠提供用于追蹤流程控制的參數(shù)化信息。

　　隨著更多的無線技術(shù)被運(yùn)用到消費產(chǎn)品中，產(chǎn)品最終用戶的良好體驗將成為一個必然的要求，這個要求也意味著為產(chǎn)品找到經(jīng)濟(jì)的測試方案，以便與特定的市場條件相適應(yīng)。