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4G嶄露頭角 量測廠商見招拆招
LTE測試學問大

【作者: 王岫晨】   2013年01月11日 星期五

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從3G行動通訊開始,消費者已經將隨處可接取的寬頻服務視為理所當然。而無線網路的應用領域,正從聲音導向的服務型態,轉變為以資料導向為主的服務模式。


然而為了滿足更高的資料傳輸率、頻譜的效率、延遲的要求,以及允許更具成本效益的運作方式,3GPP技術規範機構於2010定義完成了新一代的行動通訊技術,也就是LTE。目前LTE技術已逐漸深入現有的行動通訊市場,其更快的傳輸速率與更大的頻寬,正開始改變使用者對於無線通訊網路的使用體驗。



圖一 :  好的量測儀器,才是測試除錯的好幫手。
圖一 : 好的量測儀器,才是測試除錯的好幫手。

新世代無線通訊的爆發成長

根據IDC的研究顯示,由於線上應用程式、即時影音串流及網路社群的蓬勃發展,2013年行動上網用戶將會突破10億人。至於LTE用戶數,在短短1年內,已從900萬增至5000萬,因此預估到了2015年,整體LTE用戶可望成長至2.4億規模,占全球行動用戶比重約3.3%。預期亞太地區和北美仍將是最大市場。


當然在此同時,除了行動通訊技術之外,無線寬頻技術也持續進展。其中Wi-Fi出貨量持續成長,在技術應用範疇則持續擴散,例如Video over Wi-Fi(VoW)被看好將是接下來的市場亮點之一。更多寬頻服務商與OTT業者都將影音內容透過Wi-Fi進行傳送與分享,包括802.11n多天線與雙頻段(Concurrent)傳輸架構,及802.11ac與802.11ad兩項下一代Wi-Fi標準之產品,都將於2012年為Wi-Fi產業在VoW應用上帶出更多相關話題。


局端解決方案數量增

其實在2011年,全球行動通訊用戶數就已正式超越固網用戶,且全球電信業者行動數據訊物流量在過去3年中,有超過10倍的成長。然而,在市場競爭激烈的情況下,營運商大多主打「吃到飽」的商業模式,同時,越來越多無線寬頻應用的資料匯流到核心網路,營運商面臨到強大的網路壅塞瓶頸。儘管行動通訊用戶不斷增加,營運商的利潤卻不斷減少,「剪刀效應」正逐步侵蝕營運商的利潤。


為此,營運商正以區域網路的形式,降低整體網路營運成本,引進輕局端解決方案,來達到資料分流的效果,並減輕大型基地台的擴建壓力。例如透過Small Cell、Wi-Fi Hot Spot提供傳輸服務。以Femtocell為例,2011年起出貨會有大幅的成長,預估到了2015年,全球Femtocell設備的出貨量將可突破4000萬台。


除了Small Cell的佈建趨勢外,營運商也積極投入其他off-load技術與商業模式的開發,如網路控管下的D2D或提供社群網路、廣告等適地應用服務,來提高營運商營收。


可靠度與驗證的全新挑戰

其實,4G LTE將會成為未來的趨勢,這是不容質疑的事實。不過光靠LTE仍無法解決行動裝置龐大的流量,因此在下一波的行動裝置中,也將可能增加802.11ac,提升連網速度。


對於行動裝置通訊趨勢,根據全球移動供應商協會(GSA)預測,2012年底全球推出商用LTE網路營運商將多達152個,並且在全球104個國家中,有347家電信運營商已經決定推出。在全球正如火如荼佈局LTE的同時,LTE也更進一步地朝真正的第四代通訊標準(4G)邁進。在下一個階段的LTE-A中,將載波頻寬拉高到100Mhz,提供8×8 MIMO,且上傳/下載速率最高可達到1Gbps、500Mbps。


不論是LTE或802.11ac,都改變了傳統的資料傳輸方式,尤其在4G方面因有不同的形式,如Small Cell或4G+WiFi等。只不過,這麼多的無線通訊技術,消費者根本不會在乎究竟是利用什麼技術來連網,只在乎自己的行動裝置能夠順利運行。


也因此,對於可靠度與驗證帶來了全新的挑戰,這包括需要更多的無線寬頻應用驅動RF元件、更多的MIMO、頻寬,且由於標準增多,因此必須提供更高的性能及更多的方案,以因應日漸增多的需求。


LTE量測學問大

根據量測廠商所公布的LTE量測技術白皮書表示,面對不斷問世的新技術,系統工程師的重大挑戰之一,就是要先搞清楚,究竟必須進行哪些測試,以及為什麼要這麼做。特別是在今日採用新一代無線技術的智慧手機與平板電腦等裝置中,這成為了棘手的難題。


比起舊一代的無線通訊技術,LTE的複雜程度是史無前例的。測試工程人員往往得在測試儀器旁坐上一整天,才有辦法完成所有測試程序,過程十分耗時。其實,生產線測試的主要目標,是盡可能讓產線上的行動裝置效能運作到極限,才有辦法在最短的時間內發現裝置的問題所在。


有些時候,數位晶片上的小瑕疵,都可能造成致命的大問題,例如手機無法開機、或者無法輸出或接收訊號等,然而這類瑕疵通常可以透過簡單的測試或檢查就可被找出,不需使用到任何量測儀器。也因此,生產線測試會比較偏重在實體層的測試,直接針對實體層測試,將更快發現生產過程中容易出現的問題。


結語

正所謂知己知彼、百戰百勝。要處理好LTE量測的問題,首先就一定要先清楚了解LTE相關的技術背景。而從LTE到LTE-Advanced,包括MIMO與OFDM等複雜的射頻技術,使得儀器的觸發能力、取樣率與精準度等,扮演了能否成功量測的重要角色。其關鍵就是讓新一代的行動裝置與基地台,訊號傳遞能更完美無暇。而當然隨著LTE-Advanced技術的推進,更新一代的量測儀器勢必隨之繼起,LTE的演進,將帶起量測儀器一波換機的新契機。


全球LTE手機市值年成長372%

LTE在全球各地的快速佈建已是大勢所趨。GSA會長Alan Hadden就表示,在去年一年當中,全球LTE商用網路的數量呈4倍的成長,業者引進LTE的速度較許多人一年前的預期來得快很多。而根據IHS iSuppli的最新研究指出,全球LTE用戶數將在2012年超過WiMAX;到了2014年,預估LTE用戶將達到3.031億,相比3340萬的WiMAX,數量將超過9倍之多。


IHS無線研究首席分析師Francis Sideco表示:「WiMAX雖然比LTE更早2-3年開始商業化,但LTE因擁有全球更多電信商的支持,已快速提升用戶數。今年會是個轉捩點,LTE將超過WiMAX的用戶數,並在隨後的幾年中稱霸全球。」


根據根據GSA的統計數據顯示,截至2012年3月31日為止,全球共有1,700萬LTE用戶;此外,在LTE商用網路的部分,截至今年6月為止,在全球99個國家共有327家電信營運商投入LTE商用網路的業務,其中在86個國家中的267家業者已開始LTE網路的計劃、佈建以及營運,而另外13個國家中的60家業者則分別投入了LTE的技術研發、試運系統及測試工作。


全球已正式開始商轉的業者共有80家,其中包括7個LTE TDD的商用網路,分別分佈在巴西、印度、日本、波蘭、沙烏地阿拉伯及瑞典。


隨著LTE商用網路陸續投入服務,終端及基地台設備的市場也是蓬勃發展、商機無窮。根據研究顯示,光是主流的Femtocell小型基地台設備,在未來四年間市場規模就上看6,152億新台幣,如果再加上其它的終端設備,未來市場規模將大幅超過此數。



圖二 :  測試人員往往得在測試儀器旁坐上一整天,非常耗時。LTE量測已經成為新的挑戰。
圖二 : 測試人員往往得在測試儀器旁坐上一整天,非常耗時。LTE量測已經成為新的挑戰。

根據預估2012年全球4G手機市場值將可達217億美元,如果比起2011年46億美元來說,年成長率竟然驚人的成長了372%。相比之下,現今主流的3G手機市場成長率只有17%,可見得2012年4G可能成為帶動整體行動通訊設備營收的主要動力。


IHS iSuppli另外一份研究報告指出,2013年全球的LTE技術之資本支出金額,將達到243億美元,幾乎是2012年87億美元的3倍之多。甚至到了2015 年,全球LTE基礎設施支出資金將成長至361億美元,又高於3.5G網路技術的90億美元。(科技日報)


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