为减少物联网测试成本方案--开放式架构

物联网的成长速度相当惊人，Gartner预估物联网设备数量在2020年将成长至260亿个。市调机构IDC则预测2017年全球物联网市场规模将超过9,300亿美元，较去年多增加1千亿美元，今年有机会挑战破兆

物联网(IoT)应用范畴广泛，涵盖无线通信、车用市场、智能家居、穿戴式设备及医疗等领域，而应对不同需求，用于物联网的各种通讯及网络技术也就不断推陈出新，或说是新旧并存，这就导致测试复杂度的增加，甚至是测试成本的提高。
 
针对这些问题，测量仪器业者多以开放式架构下的升级更新来支持各种技术测试需求，着重于测试功能的整合以及与法规的同步，并致力于将仪器专业知识转变成易于操作且价格合理的方案，协助客户加速测试速度，进而缩短上市时间。
 
物联网的成长速度相当惊人，Gartner预估物联网设备数量在2020年将成长至260亿个。市调机构IDC则预测2017年全球物联网市场规模将超过9,300亿美元，较去年多增加1千亿美元，今年有机会挑战破兆。
 
3年后，预计市场将达到应用爆发期，规模更将翻倍成长达1.46兆美元。全球物联网设备数量成长更快速，5年内将翻涨3倍。2015年全球物联网设备数量已有121亿个，明年将超越手机，未来3年，全球物联网设备总数将累积高达300亿个。
 
另一个数据也相当惊人，同样是根据IDC调查，全球25个国家、超过4,500家企业有3成去年已导入物联网，更有43%、将近2,000家还未导入的企业于2017年也有意采用，若加上原本已采用的企业的话，代表今年全球企业采用物联网的比例将超过7成。

开放式架构  减少测试硬件成本

数量惊人的设备及应用采用各种各样的技术，根本就是族繁不及备载。根据Gartner的定义，物联网基本上是一个含括多达50种技术的集合名词。其中，仅仅是移动通讯(cellular)和一般移动无线网络(non-cellular)标准，就有LTE、LTE-A、WCDMA、GSM、CDMA2000、WLAN、Bluetooth、GNS、Zigbee、NB-IoT、SigFOX和Wi-SUN等。
 
针对这些层出不穷的技术，为了要减少物联网测试硬件的重复投资成本，开放式架构测式方案是理想选择之一，因其拥有灵活的硬件扩充性，且能利用可编程软件实时调整测试需求，因此能协助业者降低产线测试成本及提高生产效率。
 
其中，于1998年发表的PXI规格，现已由超过70间公司组成的PXI系统联盟(PXISA)所主导，并持续推展 PXI 成为标准规格，以能有效沟通其他设备。包括此平台的开创者—国家仪器(NI)在内，许多业者多已建置基于PXI平台的产品线，利用单一机箱和模块的搭配，满足多变化的测试需求。
 

技术层出不穷  仪器业者审慎布局

 若要针对特定技术布局，则测试仪器厂商必须考虑资源分配，针对最有可能跃出台面的技术提供测试方案。在众多技术中，由于NB-IoT只占200kHz带宽，传输率则从1Mbps降至200kbps，且结合多种省电机制、功耗极低，因此无疑已跃为LPWAN技术中的耀眼新星，且在国际通讯大厂及电信业者的推波助澜下，NB-IoT是近年崛起相当快速的标准。
 
例如，华为就规划在2017年底于全球支持部署30处NB-IoT商用网络，正式宣告2017年为NB-IoT商用元年。英国跨国电信龙头Vodafone更已开始在西班牙主要城市利用NB-IoT技术建置一个通讯范围可覆盖整座城市的物联网商用网络，且将更进一步扩大以服务超过1亿个物联网设备。除了Vodafone以外，各国大型电信商也都纷纷要抢在2017年完成NB-IoT商用网络布建。
 
有鉴于此，测量仪器业者积极布局NB-IoT领域，例如是德科技(Keysight)近日大动作推出NB-IoT测试解决方案。据悉此平台是全球首个获得全球认证论坛(GCF)认证通过的窄带物联网射频相符性测试平台。
 
日商安立知(Anritsu)也已针对NB-IoT提供测试方案，值得一提的，除了NB-IoT外，已具有明确市场的Wi-SUN(Wireless Smart Utility Network)测试更是安立知的布局重点之一。Wi-SUN已获得日本智能电表系统的采用，因此Wi-SUN在日本市场的声势甚至超越NB-IoT、LORA等热门物联网技术。此外，支持蓝牙5的物联网设备预料将于2017年推出更多新产品，因此蓝牙5测试方案也是仪器业者布局重点。
 
为求能在第一时间推出符合法规要求的测试方案，测试仪器业者皆相当注意技术标准动态，甚至在先期便参与其中。例如，在上述的例子中，安立知就是Wi-SUN联盟的成员之一，此外，安立知早期就在 Bluetooth SIG扮演关键角色，协助此一新规格尽早开发新的测试解决方案，因此能在规格宣布后迅速推出相对应的测试版本升级。
 

测量低功耗特性  精准度再提升

 通讯技术层出不穷，根据仪器业者的观察，虽然新兴LP-WAN技术具有低成本及低功耗特性，但许多物联网业者却喜欢采用较熟悉的LTE技术，因为容易上手。
 
针对这种情况，既有的信号产生器、频谱分析仪等测量仪器已能满足相关RF测量需求，反倒是物联网的新需求—低功耗特性，例如NB-IoT的PSM(Power Saving Mode) – 测试成为仪器业者的新重点，尤其是许多物联网设备需放在户外，甚至是置于偏远地区长达数年以上。
 
针对此测试需求，太克(TeKtrobix)的测试方案所提供的电流测量甚至可以低至1pA、1fA，足以涵盖物联网各种应用，再者，拥有测量10nV、0.1μΩ 和 1pA的灵敏度，也可以精准测量物联网设备的睡眠模式电流。
 
同样的，针对功耗测试，罗德史瓦兹(R&S)是采用精确度高的探棒(Power Probe)结合测试程序，能分别测试设备于特定应用情境下，其RF区块在传输、待机等不同条件下的功耗，再以此推估RF组件生命周期内的总耗电量，R&S甚至也将组件老化状况一并列入测试考虑中。
 

5G来临  测试业者积极卡位

通讯技术的出现让人眼花撩乱，5G移动通讯技术的进展也同样受到注意。这个技术架构的超高速数据传输量将达10Gbps，可支持 M2M 监视、控制数十亿个传感器，并支持大规模的数据收集和发送，可望彻底满足物联网的需求。
 
一般认为5G技术将在2020年实现“事事处处永远连接”的愿景，事实上，美国、韩国和日本等多家跨国大型电信业者都争相要提前在2017年完成5G商用测试，以尽快建立能支撑百亿级物联网应用的骨干网络。针对5G测试，各家测量仪器业者也已推出相关产品并展开布局，卡位战早已开始。