鎖定低速/低成本/低功率量測需求　儀器商強攻物聯網市場

低成本、低頻寬及低耗電的傳輸技術蔚為今年物聯網(IoT)發展主流。因應此一趨勢，量測儀器發展已不再是以高速傳輸為主要目標，而是雙管齊下，除持續發展高傳輸、高速技術之外，也以低速、低成本、低耗電為新的發展目標，以因應物聯網終端設備少量多樣及廣大的量測需求。

低速/低成本躍居主流　儀器商加速布局

圖1 是德科技應用工程部專案經理吳建樺表示，今年物聯網發展朝著低速、低耗電及節省成本的目標前進。為此，3GPP釋出三個新標準供物聯網開發業者自行選擇。

是德科技應用工程部專案經理吳建樺(圖1)表示，和往年不同的地方在於，今年物聯網是朝著低速、低耗電及節省成本的目標前進。為因應此一情況，3GPP持續加緊腳步，制定相關規範。據了解，3GPP於2016年1月的會議中，針對物聯網部分，釋出三個新標準。這三個標準分別為eMTC(LTE Cat M1)、NB-IOT，以及EC-GSM-IoT。

據悉，eMTC規範為針對機器通訊類型的增強型LTE，EC-GSM則是EGPRS與PMS結合，進而增強使得GSM/EDGE市場得以因應物聯網發展。這兩項標準的應用目標都在於，根據流量和覆蓋的需求，將電池壽命提升至5∼10年；降低設備成本，以致價格可媲美GPRS/GSM裝置；擴大聯網裝置的覆蓋範圍及數量。

至於NB-IOT則是一個全新制訂的規範，非衍生自LTE技術。該技術的成本比eMTC成本更低；並且具備更大的覆蓋範圍，同時也可有效提升電池壽命，以達5∼10年的使用時間，且支持龐大的聯網設備。

吳建樺指出，低成本、低耗電的傳輸模式已成物聯網必然趨勢。綜上所述，針對物聯網的聯網應用，目前大致就是3GPP所釋出的這三個技術標準。三種標準皆具備低成本、省電特性，可供晶片商與終端商等物聯網開發業者自行選擇所需的傳輸模式。

圖2 是德科技行銷處資深行銷專案經理郭丁豪指出，因應3GPP所發布的新的通訊標準，該公司已加緊布局，並於近期發布新款無線測試儀，以滿足未來測試需求。

是德科技行銷處資深行銷專案經理郭丁豪(圖2)表示，針對物聯網技術朝高速與低資料率兩頭並進，目前量測儀器商已開始積極布局。以該公司為例，因應高速發展趨勢，該公司於2016的世界行動通訊大會(MWC)上發表新款無線測試儀--Keysight E7515A UXM。此款測試儀使用三個子載波、4×4與2×2下行鏈路MIMO，以及256QAM下行鏈路調變功能；並支援LTE-A Pro 1Gbit/s端對端IP資料傳輸速率與五個子載波(5CC)資料傳輸速率，且透過4CC載波聚合與4×4下行鏈路MIMO，提供高達1.6Gbit/s的資料速率。

此外，因應聯網技術標準不斷演進的測試需求，是德科技也有另外一台無線測試儀器—E6640A可供開發商選用。該產品對物聯網及車聯網等發展的製造測試，增添新的功能，包括對WLAN 802.11P、802.11ah、802.11ac Wave 2 Measurement，以及Bluetooth 4.2版標準提供支援，可支援物聯網裝置的射頻測試，可用於產線或是研發端。

因應低頻/低耗電趨勢　安立知產品升級/精簡雙管齊下

圖3 安立知業務暨技術支援部副理江宗縉指出，物聯網通訊協定將會朝高頻、高速傳輸與低頻、低耗電兩方向發展。因應此一趨勢，量測儀器也將出現兩種設計路線。

安立知業務暨技術支援部副理江宗縉(圖3)也指出，從R13標準制定結果便可看出，未來物聯網通訊協定的發展將會朝兩個方向進行，一個就是過往提到的大頻寬、高速傳輸；另一個則是針對物聯網產品需求，以延長電池壽命、低成本及長距離傳輸為目標的聯網技術。

江宗縉認為，未來量測挑戰的重點還是在於R13所釋出的新標準之上。由於還未出現一個固定的通訊協定，因此對儀器商而言，就必須跟電信運營商密切合作，若運營商沒有針對新技術進行布建，儀器商所研發的量測產品也無法使用。換言之，在通訊技術未確定之前，儀器商對於前述三種新的物聯網技術標準，皆須有所準備，避免錯失商機。

為此，安立知以旗下訊令測試儀--MD8430A，透過持續升級，因應釋出的量測標準。該產品為一款可擴展的LTE網路模擬器，提供從功能型測試模式(FTM)到增強型測試模式(ETM)等四種型號，各型號均支援LTE FDD與TDD軟體選項。隨附的Rapid Test Designer(RTD)圖形化測試軟體可實現快速的測試腳本，加上直覺式使用者介面以及專用的第3層(Layer 3)與底層資料庫，實現較大的靈活度。

另外，江宗縉表示，由於物聯網的產品是少量多樣，對於原始設計製造商(ODM)與原始設備製造商(OEM)而言，將會出現設計成本不符收入的情況。原因在於過往ODM和OEM所製造的產品數量都十分龐大，且容易估算市占率，然而物聯網的產品，例如像是智慧插座或是智慧皮帶等，這些產品的數量都不會太多，因為這不是每個人的生活必需品，相對購買的人也就不多。

針對此一情形，江宗縉指出，未來量測儀器的設計將有可能出現兩個路線，一個是現有的，可因應高傳輸、高頻寬，性能較強的量測產品；另一個則是為滿足低成本的量測需求，儀器商將會以現有的設備加以精簡，以符合低成本量測的市場，而該公司目前便有這個規畫。

競逐物聯網市場　R&S備齊多元方案

圖4 羅德史瓦茲應用支援工程部應用工程支援經理林志龍強調，物聯網產品須具備省電、低成本特性，為符合物聯網小量多樣的應用，無線聯網的傳輸速度將朝1MHz以下發展。

低成本、低功耗成今年量測主流，促使儀器商動作頻頻，除是德、安立知之外，羅德史瓦茲(R&S)也加緊布局。羅德史瓦茲應用支援工程部應用工程支援經理林志龍(圖4)表示，物聯網產品重點在於省電、低成本，過往釋出的Cat 1規格，其傳輸速率雖已大幅降低，但耗電量仍然偏高，因此未來傳輸速度預估將朝1MHz以下發展，以符合物聯網小量多樣的應用。

羅德史瓦茲全球專案客戶業務部資深業務經理曹維陵(圖5)指出，此一發展也帶動研發端(RD)產生新的趨勢，雖然目前各家儀器商都強調儀器可以升級，但從商業上的角度來看，終端製造商也會考慮採購低單價的向量訊號分析儀(VSA)/向量訊號產生器(VSG)來代替升級。因為高單價的VSA/VSG雖然也可用來支援基本的通訊技術，但會產生設計成本與產品收入不符的情況。因此，目前也有終端製造商選用經濟實惠的儀器測試物聯網產品，量測儀器逐漸出現朝著低價發展的趨勢。

圖5 羅德史瓦茲全球專案客戶業務部資深業務經理曹維陵表示，R&S備妥RD與生產端之解決方案，以搶攻物聯網商機。

為因應此一趨勢，R&S也備妥相關產品線，推出Value Instruments(VI)系列的產品，也就是所謂的經濟型解決方案。該系列的產品相較於過往中高階的VSA/VSG測試儀器，功能與成本都較為精簡，其著重於基本通訊技術量測的需求，以滿足因成本考量，欲選購經濟實惠的終端製造商。

此外，曹維陵指出，物聯網另一商機在於終端產品的多樣化，而欲搶占此一商機，生產端的量測市場將是兵家必爭之地。為占得此一市場先機，該公司近期推出新款量測平台—CMW100。該產品具有八埠的多埠數，可同時進行八個測試，並支援2G、3G、4G、Wi-Fi、藍牙(Bluetooth)、ZigBee等通訊協定。

曹維陵進一步解釋，由於各儀器商的技術都相差不遠，因此在VSA/VSG市場競爭中，目前已沒有明顯區別。未來儀器商若想搶占物聯網商機，生產端勢必是個關鍵，因物聯網當中，產品的數量一定比人多，測試需求也相對較多。因此，該公司在物聯網的布局策略上，除了將持續推出RD的解決方案之外，為因應市場趨勢，未來生產端的量測需求，也將會是R&S的發展重點。

備戰物聯網　 NI軟硬兼施

圖6 國家儀器技術行銷經理潘建安透露，因應長距離、低頻段及低功耗量測趨勢，該公司將以PXI與LabVIEW滿足物聯網市場瞬息萬變的需求。

國家儀器(NI)技術行銷經理潘建安(圖6)表示，現今物聯網強調的通訊協定是長距離、低頻段及低功耗的傳輸。針對此一趨勢，國家儀器則是以基於PXI模組硬體架構的向量訊號收發器(VST)與LabVIEW軟體因應物聯網瞬息萬變的測試需求。

潘建安進一步指出，該公司當初研發VST時，便已經訂好相當的彈性，可讓使用者自行編程(Program)、修改，進行多種通訊協定的測試。此外，目前物聯網中使用的通訊協定，大多不是創新的技術，而是由舊的標準繼承而來，例如像是Thread可能是繼承ZigBee技術標準。因此，在物聯網的通訊協定測試上面，即便各種標準百家爭鳴，但透過VST，使用者透過微幅的修改，便可很快的使既有設備因應未來的測試需求。

國家儀器資深行銷工程師吳維翰(圖7)也透露，2015∼2016量測儀器還是朝著模組化設計發展。其原因不外乎就是為了因應各式不同的變化，跟產品不同的設定和設計。未來產品的系統整合性、連結性及開放性，都將更加重要，而這些往往都是建立在穩定、高速的通訊之上，網路的複雜性勢必更高，因此模組化的設計及以軟體為核心也是將來量測儀器的發展重點。

圖7 國家儀器資深行銷工程師吳維翰指出，模組化量測儀器可因應產品不同的設定和設計，且面對未來複雜的網路發展，模組化及軟體將是量測儀器的發展重點。

為此，國家儀器除專精於模組化儀器之外，目前所推出的軟體解決方案—LabVIEW，其採用圖形化的方式，可應用於產品設計端及成品測試，也可從小型系統擴充為大型系統；同時，其可高度擴充的軟體加上模組化可重設硬體，有助於簡化多種漸趨複雜的系統層面，進一步縮短產品開發時間，提高設計彈性與生產力。

此外，潘建安表示，物聯網還出現了另一個趨勢，便是更多的通訊測試移往了上游，也就是在半導體端的測試。主要原因是現今成品越做越小，使得尋找測試存取端口(Test Port)愈加困難；在無法採用破壞式的檢測情況下，於半導體端先進行通訊測試的情形便越來越普遍。

針對此一趨勢，國家儀器也於近期推出TestStand半導體模組(TestStand Semiconductor Module)，該模組為測試系統工程師提供所需的軟體工具，以快速開發、部署並維護最佳化的半導體測試系統。

透過此一半導體模組，工程師能運用與半導體測試系統(STS)部署跟廠房內一樣的程式設計方式，在實驗室進行特性測試，進而降低建立量測結果關聯所需的時間，使半導體廠商能針對射頻(RF)與混合式訊號測試降低成本、提高產能。同時，該模組可幫助用戶使用PXI和TestStand功能自行搭建半導體測試所需的基架構式系統，而不需要採用STS傳統的「測試頭」架構。

電信商布建熱度升溫　NBASE-T測試需求增

除上述不斷提到的低頻、低耗電傳輸技術蔚為今年主流之外，高速與大量的傳輸依舊是物聯網發展趨勢之一。相較於其他儀器商積極發展低成本、低頻的無線傳輸技術，為搶攻物聯網商機，太克科技(Tektronix)則是積極布局有線網路--NBASE-T市場。

據了解，隨著物聯網熱潮持續升溫，使用者對於頻寬需求也持續增高，過往的電纜基礎設施亟須升級，以具備更快的傳輸速度與更大的傳輸量。NBASE-T技術具備5Gbit/s傳輸速率，其建置費用也遠低於光纖網路，因此備受電信運營商青睞，需求日益增加。

圖8 太克科技大中華區行銷業務協理張天生表示，NBASE-T既具備高傳輸速率，且不需太高的布建費用，因而成為電信營運商布建時的新選擇，測試市場也開始成長。

太克科技大中華區行銷業務協理張天生(圖8)表示，為因應頻寬需求遽增的情況，目前電信運營商正積極提升原本銅纜線的傳輸速率。但若將目前的銅纜線全都換成光纖，其布建成本太高，電信業者無法負荷；而NBASE-T傳輸速率可達5Gbit/s，且不需太高的布建費用，其升級時也不會影響一般網路基礎設施的結構。因此，對於想提升頻寬傳輸速率的電信營運商來說，NBASE-T是個理想的選擇，其測試市場也因而開始成長。

據悉，Aquantia、思科(Cisco Systems)、飛思卡爾(Freescale)與賽靈思(Xilinx)等公司成立NBASE-T聯盟(NBASE-T Alliance)後，致力於開發2.5Gbit/s和5Gbit/s乙太網路新規格，並提出NBASE-T技術，提供另一種升級傳統銅纜的方式。透過此一方案，電信運營商可利用現有的布線基礎設施提升企業網路性，以最具成本效益的方法，提供並滿足不斷增長的無線流量所需要的頻寬。

看好NBASE-T測試商機，太克推出DSA8300數位取樣示波器系列，擁有低於100飛秒的固有抖動，其準確的裝置特性，能提供光通訊標準、時域反射和S參數的全面性支援；同時DSA8300數位取樣示波器系列為完整的高速實體層測試平台，其資料通訊速度可從155Mbit/s到40Gbit/s以上。

與此同時，物聯網熱潮帶動資料中心的建置，雲端測試的需求也日益增加。張天生進一步指出，物聯網的發展，引發大數據分析趨勢，資料中心的建置也因而越來越多，連帶使得雲端的測試需求增加。為搶食此一市場大餅，太克科技推出MSO/DPO70000C系列產品，以滿足日益增加的雲端測試需求。

物聯網裝置功耗低　精準電源測試不可缺

除聯網品質外，低耗電亦成物聯網裝置之必要條件，而如何使產品降低功率損耗及管理電源已成現今終端產品製造商的一大挑戰。張天生指出，電源管理是目前物聯網產品最須注意的部分，裝置電源分成深度睡眠、睡眠、待機及運行狀態喚醒這四個模式，工程師須精確的量測在這四個模式中所流失的電源，特別是在深度睡眠的階段，更須達到奈安培的量測等級。

張天生進一步指出，為達到高精度的電源量測，儀器商須先克服複雜的訊號、長時間監控，以及難以預計的瞬態訊號三大挑戰。為解決這三大挑戰，測量電源的儀器須具備高精確度，可在不同測量過程中呈現高清晰度；高採樣率，以抓取瞬間變化的電流波形，大儲存記憶和高級的觸發控制；高適應性，可盡快分析訊號，以獲得市場先機；以及能精確供電，確保電壓穩定，以適應瞬態變化。因應此一趨勢，太克也備有吉時利系列產品，可常時監控，量測瞬間訊號，滿足終端產品製造商電源量測求。

無獨有偶，是德科技也認為耗電量的測試對儀器商而言將是未來發展重點。郭丁豪指出，物聯網的產品重點在於耗電量非常小，因此相關的測試技術也更加複雜，須考量的事情更多，例如該如何去測試到奈安培以下等級，而整個生態系統的電源，包括上游的晶圓，又該如何進行完整、精確的電源測量等。

為此，該公司也針對電源管理推出相關解決方案--Keysight CX3300，該產品具有高達200MHz的頻寬、每1秒GSA的取樣率，以及14位元或16位元寬動態範圍，以便對先進元件進行特性分析，同時還可協助工程師減少低功耗元件的功耗與電流消耗。

滿足物聯網量測市場　儀器商策略多變

隨著物聯網產品多樣、低功耗的設計趨勢蔚成風潮，儀器商也開始大幅調整產品開發策略，除了持續發展過往強調高傳輸、高頻寬的高效能量測儀器，同時也開始推出經濟實惠的產品，以滿足低成本的量測需求。此外，以往針對不同測試打造專屬量測儀器的作法，也逐漸轉變成以一台儀器同時提供多種量測功能，以模組化的彈性設計，並積極厚實軟體研發能力，使原有設備可透過升級改造，滿足物聯網繁複的測試項目，並符合終端商提升測試設備投資效益的需求。