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不惧NI挑战,是德模块化测试仪如何解决“毫米波、5G、IoT”测试难点?

目前生产商在毫米波频段所遇到的困难主要还是找不到合适的仪表来做测试。目前做毫米波研究的客户大部分集中在一些关键领域,比如汽车雷达(77Ghz频段)比如毫米波成像,石墨烯等高分子材料验证。只有在毫米波频段才能得到一些准分子材料的特性。然而市面上并没有这么多成熟方案提供。因此很多毫米波、微波频段的仪表,专用的ADC芯片、射频芯片都是是德科技自己在做开发。

2017年8月22日,是德科技在深圳举行了一年一度的测试测量大会(KMF)。这场大会分为“智慧云、智慧城、智慧家”三个分会场,在KMF会上是德科技展示了为400G传输设计的最新测试和测量技术方案,包括针对PAM4信号分析的高度综合的M8040A 64 Gbaud高性能比特误码率测试仪,100GHz带宽的采样示波器模块N046A,并且发布了针对400G速率相干传输的模块化OMA产品M290A。

作为HP科技的创办人创办的公司,是德科技是2014年由安捷伦科技拆分而来,专注于测试测量仪器。从HP到安捷伦,再到是德科技,实际上不光是一个仪表公司,还包括研发、设计、生产测试到算法验证都能满足。最早的仪表测试工具是开发为自己用的,后来把这些工具开放出来商用。
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在分拆出来后,2015年是德科技收购Anite,2017年收购Ixia补齐了产品线。是德科技在无线通信、光通信等领域实力强劲,Ixia则擅长高速以太网测试和网络安全等领域。通过收购,是德科技拥有1~7层的针对5G应用的测试能力,成为全面的5G、Iota和网络安全解决方案提供商。
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随着通信行业的不断发展,整个通信行业有很多的终端,包括手机、可穿戴设备等的数据传输速率越来越快,但是数据价格越来越低。以前手机传输流量很贵,现在就很便宜了。这里出现一个问题,运营商将来如何赚钱?
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如果观察IOT的发展趋势,会发现数据其实价值在提升。比如工业用的抄表数据,可能数据量很小,但是数据本身有价值。另外一个是频率,如果要传输大数据的时候,频率可能不会很高。将来28Ghz的无线通信速率,所以频率的提升对测试仪器的影响就是现在做的器件和设备可能要提升频率,跟以往低频的可能不太一样。

另外在光通信上面,100G、400G的也慢慢在研发了。所以在行业里因为不同的数据传输要求,变成需要用不同的传输手段。所以如何在不同的领域上发展出最新、最好的科技呢?

基于是德科技先进的硬件和软件技术,我们也进入了一些网络测试和安全领域。最后还是我们的人提供优良的服务,组成解决方案,不仅是给硬件。

无线市场的趋势以及关键技术

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是德科技大中华区无线市场部总监白英分享了无线市场的趋势以及关键技术。他表示,从2G到3G时代,蜂窝通信朝着“更高、更快、更强”的方式发展,再往后就是4G时代,到了4.5G时代客户需要再快一些,随着客户需求越来越高,增加更多的天线数和频段。随着需求的不断上升,你会发现对于带宽的要求,对于数据和峰值的要求越来越高。

另外一支演进也很快的技术就是WIFI,从802.11b到802.11ad再到802.11ay,带宽高达8.4个G,可以传输海量的数据。所以5G这条技术也会沿着“更高更快更强”的路线继续演进。

“以前我们谈移动互联的终端,主要谈数据速率、谈性能,现在则谈用户体验,谈功耗。比如现在干扰、掉话率,人口密度,可靠性,5G有一天希望达到通过机器人远程做手术,这就需要零延迟。”白英表示。
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现在做蜂窝通信的人开始往毫米波上走。美国的系统是在28G上商用网络,一些国际上比较领先的基站厂商也开始引入了60G、70G的带宽,所以毫米波走入了人们的视野。

厂商在设计毫米波频段中面临的挑战都差不多,台式机要做到射频微波的频段技术比较成熟。在毫米波这个频段,需要的很多设计和芯片方案都需要自己去做开发。然而市面上并没有这么多成熟方案提供。因此很多毫米波、微波频段的仪表,专用的ADC芯片、射频芯片都是是德科技自己在做开发。

目前生产商在毫米波频段所遇到的困难主要还是找不到仪表来做测试。目前做毫米波研究的客户大部分集中在一些关键领域,比如汽车雷达(77Ghz频段)比如毫米波成像,石墨烯等高分子材料验证。只有在毫米波频段才能得到一些准分子材料的特性。

以前客户面临的问题是没有测试方案能提供的,以往的方案做测量只能做分段测试。没有能从低频直接扫到高频的。你找不到哪家有,在这么一家高频的情况下,有一些研究单位是自己在搭方案。但是自己去搭有没有成熟的商用校准体系。是德科技提供的是测试测量服务,虽然自己能搭出来,怎么保证可控,成体系的商业机构来提供服务,满足要求也是一个问题。

中国过往在无线通信芯片取得了一些成绩和突破,比如海思、展讯、松果等。但是在微波单片里面还是比较薄弱的。过往的微波单片里面做得比较超前的公司是军工企业,未来5G发展到毫米波企业,是否会有更高的要求。“是德科技在去年年底跟中科院做相关测试。去年我们跟展讯宣布成立了5G联合研究中心,都是希望在相关领域取得进展。我们期望能够共同跟产业界推进共同发展。”是德表示。
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随着5G开始走向更低、更慢、功耗更低、待机更长。这里运用了大规模天线阵、毫米波、大带宽来实现大数据峰值。但是有很多终端已经不是手机了。基于以上这几个最热的话题,5G需要New radio。还有现在大家都在谈Massive MIMO,也就是毫米波。

还有一种是中国移动提出来的Centralized RAN,通过IT级的价格解决电信级的问题。
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从时间表来看,5G的商用目前业界公认是2020年。主要原因是明年是韩国冬奥会,2020年是日本奥运会。所以从今年年底开始,3GPP就要制订5G的第一版规范。
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除了5G外,另外一个是IOT,业界很多人认为这是NEXT Big Thing。

IOT也就是万物互联,比如共享单车的锁跟移动互联的终端已经不是一种意义的终端。第三方数据都表示这是几百亿美金的市场规模。现在NB-IOT、EMTC、CAT-M都被叫IOT。你很难说IOT的技术就是一种,因为完全取决于不同的应用场景。
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比如LPWA就是低功耗广域网是非常流行的一种应用,近期来看这种应用有爆发式的需求。
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从IOT的角度来看,是德科技有几大类产品可以帮助到客户。首先是设计阶段可以做仿真,比如做电表的客户,他们会要求接收灵敏度的问题,另外NB-IOT、CAT-M的产品能否通过认证,此外IOT设备能否保证10年以上的工作时间?有什么测试、测量结果能支持这一点?
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在最早期的预研阶段,是德科技有很多的仿真软件。在开始研发的时候,是德科技有很多的数字端、光端的解决方案,也有5G滤波器的方案。
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这是一个全球的是德科技的合作图,很早是德科技就跟全球的各大运营商和厂商开始了合作。在中国和中移动和大唐都有签订MU。

云化的时代趋势

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是德科技大中华区互联设施市场经理杜吉伟
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是德科技大中华区互联设施市场经理杜吉伟介绍了大数据和云的普及将带来哪些新的趋势。

外界公开报道认为2025年的时候,所有的企业的应用85%都会通过云服务。从生活角度来看,现在每个人用手机的流量可能每个月几个G,到了2025年这个数据量会翻10倍,每天都有可能用这么多流量,数据量和速率会越来越大。
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从今天来看,到2025年业界将看到的一些不太成熟的技术会广泛运用到教育、培训行业中来。比如到2025年就可以使用5G手机了。
到时候运营商很多业务是B2C,未来的增长热点应该在B2B。运营商开始推私有云、公有云、混合云、专有云。现在讲究的是动态资源的分配,提出中央办公室的概念,都是为了应对未来云技术的变化和发展。但是对于很多普通的使用者来说,这种变化是感觉不到的。
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杜吉伟表示,目前数据中心在北美用的都是100G的技术,大数据传输因为成本、功耗要低。谷歌提出相干技术会进入数据中心领域,干技术也可以在100G和超100G上实现最低总体拥有成本。全球提供光模块的厂家大部分都在中国,所以如果在其它国家加入
相干技术以前主要是研发比较多,生产很少做测试。目前所有的测试方案不适合放在产线上,针对相干光技术测试,业界会推出新的产品。
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另一块是PAM-4技术,上面是NRZ,新的技术是PAM4,看眼图是三个眼睛。相同的噪声图,信噪比会比较差,这就对于测试规范有要求。你要做“异步串扰”测试,现在最高的可以达到30G带宽,这都给工作带来了很多挑战和变化。

是德科技三大新品如何解决客户难题?

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是德科技大中华区市场部总经理郑纪峰

“今天发布的新产品包括微波源还有光通信测试系统,最根本的一个核心是,当我们专注在某一个领域,我们是否有这个领域的前瞻性,能否把握这个行业的挑战。坦率的讲,是德科技专注在通信、国防、航空航天、半导体领域,我们积累了近70年经验。我想NI很难去追赶。今天PXI是一种实现方式,有些领域需要模块化,有些需要高性能的地方,台式仪表有它的优势。对于是德科技来说,可以为业界提供最完整的解决方案。” 是德科技大中华区市场部总经理郑纪峰表示。
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是德科技最新毫米波网络分析仪测试系统

据介绍,近年来毫米波的应用主要分为两大市场:1.商用市场,最早的商用开始于802.11 AD和汽车的毫米波雷达。还包括下一代的5G通信。2.航空、航天、国防市场,包括卫星、地面通信系统,机场的安检也采用毫米波成像系统。毫米波成像技术的分辨率非常高,对于一些小到纽扣的东西也能检测到。

无论是商业还是传统市场,毫米波应用将会越来越广泛。对于毫米波的测试、测量需求也会越来越旺盛。
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在网络分析仪领域,是德科技一直是领导者。产品线也非常全面,包括PXI、ENA、PNA系列分析仪。我们的B系列网络分析仪拥有PNA-X,PNA和PNA-L系列。

据介绍,是德科技的B系列网络分析仪完美的保持了A系列功能。增加了12.1寸多功能触屏,为客户提供多达4种License类型。客户可以根据自己的需求灵活选择,最低的频率可以低至900Hz。如果现阶段购买B系列分析仪,还可以用现有的产品来获得最高50%的升级折价。
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N290A/N5291A,这套系统主要由三大部分组成,第一部分是PNA-B系列测试仪,搭配毫米波控制器,以及是德科技自己设计的,非常紧凑的频率扩展模块。能够满足客户对于低频率、高精度、低成本测试的需求。
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总结来看,新的毫米波系统主机选择非常灵活,新系统可以选择最高频率到26.5GHz也可以选择67GHz。客户可以根据自己的需求选择主机配置。

N292A同样有9-4端口的配置,并且提供专用线缆,可以在测试降低噪声和误差,使得整套毫米波系统达到非常高的测试精度。

第三部分是是德科技设计的全新的宽带模块,同样支持110G和120GHz的版本。接近被测物来降低测试前端和误差。同时也配备了符合IEEE的接口,可以进行真正意义上的可溯源的系统。
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另一个新品是,PXIe微波信号发生器。这一款产品实际上是是德科技自己的今后产品的主要研发方向,同时是测试测量领域不可逆的过程。
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这是一款微波的信号发生器,早在HP时代就有了信号发生器。推出这个信号发生器的主要原因是面向军工、航天市场。能否在短时间内从29Ghz一下子升级到48GHz?很多军工客户提出的要求是体积要小,作为装备的体积越来越小,对于测试质量和维修要求要高。另外,随着space X的火箭回收成功。对于卫星的调制解调器都有对信号发生器的需求。
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除了军工,5G对于微波信号发生器也有很高的需求。是德科技在3、4年前就投身5G,当时最火的一个产品是做信道测量。把这个信号打在演播大厅里面,打在地铁里面,看看高速行驶的地铁里信号测量是如何。这时候要测,高频信号,大带宽以及矢量调制信号。

未来的天线是叫Massive MIMO的,至少64个天线阵列,所以对所有人的需求是必须在暗室里面通过OTA测试。
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接下来是德科技推出了PXIe M9383A的微波信号发生器。在500M和1G带宽的情况下,EVM小于1%。现在的带宽一下子扩展到500Mzh到1Ghz。

无论在军方还是民用领域,都能达到较好的认可度。比如有些客户是做大功率功放的,可能需要把前端功率推得很高。

是德科技提供两个版本,一个是模拟源,这一类以20Ghz为例,实际上是4个插槽和参考模块。扩展成11个插槽和参考模块。
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此外不同的模块名称也不同,还有M9312A、M9303A、M9300A。首先它是可扩展的,其次它是灵活的。比如只要做LTE-A,而不需要做5G,当你需要5G测试,只需要增加一个模块就可以开始做5G测试。
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这个频段可升级,带宽也可升级,从这个意义上,其实应对了5G应用的不同场景,这种仪表具有独特的优势。但是不表示5G只能用这种模块化的仪表来做,是德科技也可以提供台式的仪表来实现。在谈及竞争对手NI也推出了PXIe模块化仪器的时候,是德科技大中华区市场部总经理郑纪峰表示,模块化的仪表有很多特点,最大的特点是可扩展性,易配置。
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还有一款新品是92Gs/s模块化OMA新品M8290A。这款产品是针对相干器件的测试,相干技术的流行主要因为功耗低、价格便宜,所以在数据中心领域得到广泛领域。这款产品体积小、没有显示屏,可以用机箱插各种各样的插卡模块。

这个方案是硬件和软件方案组成的,在OMA领域一般是用8190A业界的标准软件。在这个基础上针对不同的应用场景开发了不同的软件选件。还要保证硬件的精度够高、半导体工艺最先进。
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所以这个模块出来是针对相干光测试提供一揽子的解决方案,使用起来非常方便。可以把AWG模块加进去做测试,不管是相干光测试,在实际应用中用线缆和夹具中就可以做一个校准。

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