儀器有「工業之母」的稱號，從長期來看，工業發達的國家，由於生產的產品種類龐雜，要維持產品品質，就必須透過高科技現代化的量測儀器，才能提高效率、節省人力。精準的除錯，能避免人為操作不當的疏失，並快速將問題反映出來，維持產品品質水準，也能為產品提供更佳的品質保證，近年來智慧化趨勢席捲全球，而智慧化除了讓舊有技術有了全新的創意應用外，也不斷有新技術與新標準問世，而不管是應用、技術或標準，都需要有因應的量測儀器，以維持設備系統的穩定與精確。

就現況來看，智慧化發展最受重視的技術是5G，系統則是物聯網，這兩者涵蓋了包括城市基礎建設、製造業與各類型垂直產業應用，是德科技（Keysight）行銷處資深行銷專案經理郭丁豪指出，不同領域的應用特色，會產生不同的量測儀器需求。

5G的多通道與高速需求

5G發展目前有eMBB、MIoT與MCC等3大面向，其中eMBB是增強行動寬頻，顧名思義針對的是大流量行動寬頻業務，滿足VR之類的大量即時訊號傳輸需求，URLLC是超高可靠超低延遲通訊，應用於無人駕駛、醫療手術或是建築物內的大型機具控制等，有超高穩定度需求的設備，至於mMTC：大連接物聯網，則是針對大規模物聯網架構，訴求低耗能、長時間運作，可讓更多設備可以連上網路，智慧電表或是環境監測的感測網路都可應用。

圖1 : 是德科技行銷處資深行銷專案經理郭丁豪指出，不同領域的應用特色，會產生不同的量測儀器需求。（攝影／王明德）

郭丁豪表示，從這些不同應用可以歸納出幾個5G時代對量測儀器的需求，首先是因應5G的高速特性，儀器需要有更寬的頻寬、更高的速度與更多通道，其次是為使驗證更具可靠性，低延遲成為必然，第三是更多種波形，讓設備更穩定，不至於輕易失效當機，最後則是在多節點、多設備聯網的狀況下，系統的調度需求會更高。

過去2G與3G時代，訊號傳輸都只有單通道，因此通常只要一部設備就足夠測試通訊晶片，後來到3.5G時代，多通道技術的MIMO（multiple input multiple output）出現，單一通道的量測儀器要完整測試所有通道有其難度，若逐一測試每一個通道，這種作法不但耗時太久，而且無法得知各通道之間的交互影響，但若同時使用多台儀器，不但佔用空間過大，方便性和成本效益也問題重重，因此後來多通道量測儀器出現，同時解決了此一問題，現在5G的毫米波（mmWave）頻段與大規模多重輸入多重輸出（Massive MIMO）天線架構，已經成為設備廠商的重要設計，在此態勢下，多波形、高速與多通道也成為5G產品的量測儀器必要選擇。

從整體來看，郭丁豪指出5G需要的量測共有7層，包括Channel Emulation、Mobile Device Test、BTS Drive Test、Drive Test、Mobile Network Test、Customer Experience Management、Network Test, Visibility and Security等，這7層完整涵蓋了5G設備會面臨的狀況，例如Channel Emulation主要是模擬行動通訊在外遇到的狀況，BTS Drive Test則是透過裝置擷取5G基地台在室外環境的佈建狀態，其他部分也都是5G設備驗研發時，必須具備的量測功能。

對於5G的布局，郭丁豪表示，是德科技已有完整產品線，他以旗下的E6640A EXM無線測試儀為例，此款產品針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，符合工程師在無線通訊領域的量測需求。

多通訊標準與低功耗帶來物聯網量測挑戰

至於在物聯網方面，其量測需求也會有幾大重點，首先是多通訊標準，由於物聯網的應用多元，而且涵蓋面積大，系統中混用不同通訊標準的機會相當高，因此也對量測儀器帶來嚴峻挑戰。無論是從成本面與易用性來看，工程師都希望用單一設備就可同時測試於不同的通訊標準。

圖2 : 物聯網的架構複雜、應用特殊，系統與設備在設計階段的量測非常重要。（Source: Enterprise IoT Insights）

對於多通訊標準的物聯網量測，模組化量測會是較佳的選擇，模組化近年來逐漸成為量測領域的主流架構，尤其是PXI標準，各大廠都已有相關產品，模組化儀器的優點，是使用者可依本身需求定義儀器功能，只要先添購同一規格的機箱後，再視所需插入功能卡片，就可組成符合所需的量測儀器，目前物聯網系統有不同標準的無線通訊技術，相關技術都已有對應的板卡，工程師可以彈性組合，打造出符合所需的量測設備。

第2部分則是低功率，部分應用如環境監測的感測網路架構中，各感測節點的分布區域廣闊，不但難以佈線，同時也無法時時更換電池，再加上需要24小時長時間運作，因此這類型設備都有極低電量的耗電設計，過去這類型量測主要使用示波器，而一般示波器的安培量測有其極限，若要偵測更低的電量，就要用SMU（電源量測設備），而這兩者在低功耗物聯網系統的量測中都有其缺點，示波器的取樣率不高，而SMU則只能量測單一時間點的電源變化，工程師無法得知設備運作時，因應不同動作的電量變化，對此是德科技對應的產品為電流波形分析儀，此設備可偵測極低安培，同時具備高取樣率，另一款產品則是物聯網設備電池壽命優化解決方案X8712A，可分析設備在不同動作時所使用的功率。

觀察整體發展態勢，物聯網目前已在快速啟動中，5G則被認為在2019年中就會開始啟動，這兩者都會是未來各類型智慧化應用的主要技術與架構，由於5G不會只鎖定在個人應用，物聯網更是各企業與組織的重要營運骨幹，其精準性、可運作性與穩定性，都是系統成敗的重要因素，因此研發設計階段的量測將更見重要，透過完善量測方案，設備與系統的品質方能進一步提升，同時落實智慧化願景。

**刊頭圖（Source: The Equinix）