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Anritsu冲刺Wi-Fi 6E量产测试解决方案

  • 孙昌华台北讯

不让数十亿台5G装置专美于前,Wi-Fi 6(802.11ax)标准也快速崭露头角,随着人工智能物联网、5G装置的日益普及,推升移动设备、传感器、工业自动化,以及家用电子产品都迅速内建Wi-Fi连接功能,尤其是6GHz频段的使用,全球网通大厂为了迎接下一时代的Wi-Fi 6E技术的黄金时代,积极应对全新的测试项目与急遽攀升的设计挑战,更创造Wi-Fi绝佳的产品卖点,引爆接续几年的市场荣景。

Anritsu为了协助客户解决Wi-Fi 6E无线测试的艰钜挑战,于2021年8月18日主办「轻松实现Wi-Fi 6E信令测试」在线论坛,深入剖析Wi-Fi 6GHz技术规格与未来的测试挑战,市场上看到2021年半导体供应链的需求爆棚与产能满载,让Wi-Fi 5(802.11ac)标准主芯片吃紧,几乎一路飙到2022年第1季,对于Wi-Fi 6/6E则更是被市场看好在2022年以后问世,各种测试解决方案无不使出全身解数,因应市场最畅旺的多头追单行情。

6GHz频段解决Wi-Fi装置的速度变慢与连接效率等挑战

Anritsu软件暨技术支持部副理Kobe Ho先生以「体验无所不在的极速无线:最新 Wi-Fi 市场趋势及测试挑战」为题,率先上场简报,由于Wi-Fi装置高度密集的通讯环境中也正面临通讯速度变慢以及连接不稳定等挑战,自然而然期盼透过使用6GHz频段来解决这些挑战,并推动新应用的发展,从而促进尖端的产业发展。

继美国联邦通讯委员会(FCC)于2020年4月批准免授权使用6GHz频段之后,美国率先通过使用5,925~7,125MHz的频谱,世界各国都开始部署测试,目前全球已经有13个国家导入使用,除了美国之外,另外12个国家也正紧锣密鼓的审核这个使用的频带。

6GHz频段的免授权(Un-License)频带使用,一举推动各国智能交通、捷运公车的创新应用,凭藉其更宽广的1,200MHz作业覆盖范围,可支持更高的通讯速度和更大的数据容量,由于IEEE 802.11ax WLAN标准规范了6GHz频段的使用标准,Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)现正启动其针对IEEE 802.11ax 6GHz装置的Wi-Fi 6E认证计划,Kobe Ho强调,6GHz的频带估计有7个160MB的频道可以使用,大举提升数据传输带宽与抗信号干扰的能力,这也是市场之所以趋之若鹜的原因。

把6GHz频带纳入的Wi-Fi 6E是使用1024-QAM来提供更多的数据调变密度,承载更大的数据传输量,利用更宽的160MHz带宽大幅度提升传输速度,6GHz的讯标(Beacon)变短,让多个Wi-Fi装置连接更快速,所以Wi-Fi 6不只高速传输,更注重有效率的多使用者机制,大幅度改善多用户连接的效率,这就是提升多用户频带的使用效率(Multi-User Efficiency)的主要诉求。

因为5GHz频段只有两个波段可以真正用到160MB的带宽,所以6GHz可以提供7个具备160MB带宽的高速连接速率,显然具备大幅度改善的潜力,系统厂商一方面将传输速度变快,或是另外在发送功率的控制上做更有效率的调整。

Wi-Fi 6E的测试重点有4个,第一,在Tx功率与接收信号强度指示(RSSI)精准度的量测,这需要同步考量(a)绝对发射功率的准确度,(b)RSSI准确度,以及(C)相对Tx功率的准确度,还可以将基站(STA)区分为Class A(精准度较高)或Class B两个等级。第二,量测载波频率偏移(CFO)的误差量需要在350Hz之内,因为CFO和时序误差较大时会造成用户之间相互干扰,进而降低网络容量。

第三,针对误差矢量幅度(EVM)的Unused Tone量测,以及第四,评估AP装置发送信号,以及基站到AP装置传输回传时间的量测,量测HETB需要在0.4+16 micro-second之内。

Kobe Ho还加码针对下一时代的802.11be介绍,这个预计2024年公告的新Wi-Fi标准,取名为Wi-Fi 7,比较大的改变包括320MB带宽,传输速度超过30Gbps、4096 QAM与OFDMA技术,使用频率将增到7.25GHz的范畴,实际的演进还需要在相关的标准制定时程确认后,会有更清楚的规格信息。

MT8862A与MT8870A无线测试仪肩负Wi-Fi 6E测试重任

符合 Wi-Fi 6E标准的测量仪器,Anritsu针对Wi-Fi 6E所提供的测试解决方案从研发部门设计、EVT工程验证与量产阶段的实际量测都有因应的解决办法,首先是用在RD设计与小批量生产测试之用的MT8862A无线测试仪,由于需要有多个不同芯片的测试需求,所以MT8862A连线与测试的弹性兼具,所以测试频率可以从2.4G、5G、6GHz再升到7.125GHz,并支持160MHz通道带宽。

针对实际大数量的量产需求,则推出MT8870A的测试仪,上述此二者都是透过以太网络接线连接PC控制器来进行操作,对工程与制造单位都能驾轻就熟的安装与使用,采用Web浏览器的使用者界面(GUI)进行操作,无需多此一举的配置在仪器中安装软件和驱动程序时所需的测量环境。对于原本用在802.11ac测试的MT8870A或MT8862A无线测试仪也可以透过软件升级而用来测试802.11ax的规格,对于节省客户的资本支出也有莫大的贡献。

Anritsu的Wi-Fi 6E测试解决方案以信令模式轻松实现准确测量,这涵盖Anritsu的自动化测试软件系统的灵巧方便的功能,以ATS-NR-WLAN软件为例,透过网络模式能够快速掌握Tx/Rx的测试结果,在Kobe Ho简报的最后阶段还展示使用MT8862A无线测试仪与控制PC的实际信令测试环境与连接测试情境。

其连结一个屏蔽箱中,利用一台手机装置当做待测装置(DUT),放进箱中打开Wi-Fi的连线,然后在PC的GUI上即可看到测试的数值与测试情境,MT8862A测试仪强项在于测试评估待测装置的RF特性,并为匹配测量环境的Wi-Fi装置RF Tx/Rx特性的掌握,包含Tx功率、调变精度、Rx灵敏度等测试项目,提供更具弹性化的测试解决方案。

Anritsu提供便利、直接与本地实时性支持的ATS-NR系统

Anritsu软件暨技术支持部副理James Chan接续针对系列ATS-NR系统议题发表主题演讲,他的「产品验证的最佳帮手:ATS-NR Family」的简报,进一步介绍Anritsu的ATS-NR系统,协助使用者快速掌握Anritsu无线测试仪的操作,特别对于对规格不熟悉的使用者,使用ATS-NR测试系统就显得非常关键,所以ATS-NR的方便易用是Anritsu成功的测试解决方案的重要推手。

Anritsu的测试解决方案在调变功率的精确度、信号品质、频谱与带宽的规格提供了绝佳的性能,满足多样化场景的测试需求,所以客户可以进行直接性的量测,在搭配SA与SG信号产生器做待测物干扰性测试,再透过ATS-NR提供方便简易操作就可以有全面性的测试,再者,客户的测试情境需要随时修正与配合,凭藉Anritsu台湾本地的软件团队的实时支持,已充分满足客户的需求,这是Anritsu服务客户的重要指标。

James Chan拆解ATS-NR的架构,软件的底层是一个Signaling.DLL,中间层是一个CONSOLE.exe的设计,最上层是一个以UI为主的界面,举ATS-NR系列家族的UI界面,都会实时显示装置连线的状态,然后透过PlanEdit的测试脚本设定与编辑,大多数的测试流程都根据如3GPP协会等法规而来;而因应工程团队的需求,ATS-NR也可以单独设定个别的测试流程,皆有方便简易的配套做法。

Anritsu台湾团队开发一系列出类拔萃的测试解决方案

第一,节省大量测试时间,使用ATS-NR只要花时间编辑参数的设定完备,就可以迅速提供测试报告以完成,大幅度省下90%的整体时间,第二,Anritsu的ATS-NR系统是一个共通的软件平台,可以在相同使用者界面来执行各种不同的无线测试,可以是FR1与FR2频段的无线装置,或是诸如蓝牙装置,并使用客户熟悉的MT8852B测试,第三,Anritsu的ATS-NR系统具备ALL IN ONE功能,方便执行一次性验证,第四,多种测试报告的格式,快速产生PDF、TXT格式的检验报告。

在James Chan简报的最后阶段还展示ATS-NR-FR1的测试规范,提供MIMO与SISO的测试验证,在ATS-NR-FR2的展示使用CATR与MA8172A来连结测试,利用一条网络线连来连接DUT做OTA测试,值得一提的是,ATS-NR-FR2考虑OTA测试时容易发生DUT过热而不稳定,所以可以设定翻面或不同的延迟时间调整的量测支持,以帮助解决待测物的实际情境,轻易地满足FR2装置的大量生产的测试要求。

做OTA量测时,可以针对待测物来测试EIRP、TRP、EIS的设定与各种待测物的全面性量测,以循序测试为主的测试方法为例,藉由PlanEdit的测试脚本的预先加载和设定完整定义的参数设定清单,大幅减少待测装置与测试仪之间所需要的数据传递的数量,以节省每次测试时的准备时间。

目前ATS-NR所常见的待测物以无线AP装置、平板电脑、智能手机与多样化的Wi-Fi装置为大宗,再者,特殊功能有诸如Tx POWER TRACKER,用来观察待测物长时间使用的稳定度,其他还有灵敏度等追踪的功能;由于信息安全性的考量,ATS-NR提供SSID与WEP、WPA/WPA2与WPA3 Personal的安全性设定的要求,Anritsu 的ATS-NR可以说兼具便利、直接用途,具备全面性验证,尤其ATS-NR的开发团队就在台湾,所以技术支持实时性特佳,让使用者大为称道。

揭露5G NR Small Cell基站测试解决方案

Anritsu软件暨技术支持部专案副理Caesar Chen介绍「超前5G,布建未来:5G NR Small Cell市场趋势与测试」,聚焦O-RAN测试与5G NR小基站基站的测试,5G NR的应用大幅度的吸引运营商与系统整合商的青睐,尤其是企业专网(Private Networks)在智能制造与重要的智能城市应用上崭露头角。

透过RU、DU、CU的不同功能性的切割,使用Virtual RAN技术架构来构筑新时代的5G NR网络,其市场的乐观预估指出从现在到2026年间,有高达38%的CAGR成长率,一般以SPLITE 7.2设计规格的O-RAN网络,大量用Small Cell的装置来做到普及化的部署正开始全新的发展趋势,其相关的系统测试与规范正要启航,而且在不同RU、DU设计中采取分段效能测试的方式,O-RAN与Small Cell的5G NR基站测试解决成为方案,成为这个在线研讨会的压轴。

2021年MWC2021大展中Anritsu在展示影片中,看到O-RAN的虚拟测试的范例,这个与Fujitsu的系统合作的测试与验证的示范,聚焦于RU的射频信号品质的掌握,影片中在射频前端(RFFE)用MS2850A测试仪,并在后面接上一个MG3710E的信号产生器,O-RAN的工程验证主要仍以3GPP规范测试项目为主,这也是Anritsu所设计的测试范例的根本,对于台湾的网通业者正摩拳擦掌要进入O-RAN白牌系统的争霸赛之际,Anritsu的解决方案宛如及时雨。

Caesar Chen讲述基站的一致性测试测项,以FR1频谱的测试主要依照TS38.141-1的第六章的规范来确保信号发射端的接收信号品质的一致性测试,以及TS38.141-1的第七章的规范接收端信号品质的灵敏度,而在FR2频谱的测试则使用TS38.141-2的规范来做发射端与接收端的信号品质的测试。

对于Anritsu所提供的5G NR基站测试仪,包括用在FR1频谱的MS2850A信号频谱分析仪,以及MG3710E矢量信号产生器,MT8000A无线通讯综合测试仪,皆可用在FR1与FR2的使用,采用模块化的设计,一台最多可以测试四组RF的信号,具备弹性配置的优点。

Anritsu台湾团队所设计的Anritsu Entry(AEntry)非训令测试软件,可以支持单一或最多四个待测物的设定,这个AEntry软件先做初始化测试,全部测项完成时就会显示其结果,显示PASS或FAIL以方便工厂操作员工判断良率,并提供测试报告。

可主动产生包括PDF、CSV的输出报告档案,这些测试解决方案皆满足客户端对大量出货的殷切需求,使用单一测试机台来同步同时测试多个装置的解决方案,以有效地减少待测物的平均测试时间,从而降低整体的测试成本,并协助台湾网通产业与制造商一起掌握5G NR的大商机。