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NI公司重新定义下一代WLAN测试协议802.11ax 射频微波测试平台化解决方案

2017-05-09
类别:新品快报
eye 4489
文章创建人 拍明芯城



EDI CON CHINA 2017日前圆满落幕,以软件为中心的平台化战略为核心,灵活延展至当前最热门的5G、802.11ax、车载雷达等射频微波领域,NI(美国国家仪器公司,National Instruments,简称NI)花样秀实力,展示了从硬件原型到最终产线测试的灵活解决方案:从实时分析带宽高达2GHz的毫米波系统原型设计平台,到最新LabVIEW Communication 2.0搭载LTE应用框架的原型化验证系统LTE USRP-RIO;从收发一体,实时带宽高达1GHz的NI第二代矢量信号收发仪(VST 2.0),到面向下一代WLAN测试协议802.11ax,仪器仪表级别的平台化WLAN 802.11ax测试方案以及和合作伙伴共同开展的有关NB-IoT、汽车雷达的灵活测试方案等。


EDI CON CHINA 2017上NI全方位展示重新定义射频和微波测试的实力


图1. EDI CON CHINA 2017上NI全方位展示重新定义射频和微波测试的实力


在展会同期NI召开WLAN测量套件发布会,宣布推出可支持IEEE 802.11ax标准草案1.1版本的WLAN测试工具包17.0,结合NI第二代矢量信号收发仪,用于对部署802.11ax标准1.1草案的RF前端组件、无线模块和用户设备等产品进行特性分析、验证和生产测试。NI产品市场总监Jason White及聚焦射频无线业务领域的多位NI业务、市场经理在会上共同畅谈了NI在802.11ax及5G的最新进展,及NI如何以灵活的平台化战略应对未来万变的需求,帮助产业链上下游打通从硬件原型到最终产线测试的通路。

NI 最新WLAN测试工具包17.0发布会受访嘉宾


图2. NI 最新WLAN测试工具包17.0发布会受访嘉宾


上图左二为NI产品市场总监Jason White,右二为NI资深射频市场经理Alejandro Buritica ,右一为NI资深技术市场经理潘建安 ,左一为NI射频及无线产品业务拓展经理马国华,下图左一为NI技术市场工程师,射频与无线业务 屠方泽


解决无线网络拥堵,“两手都要硬”的802.11ax带来测试新挑战


据NI产品市场总监Jason White介绍,作为新一代802.11标准,802.11ax强调高效率,特别是针对无线网路拥堵的情况:不仅将用户端的无线网络速度提升4倍达到10.53Gbps,而且使用更高阶调频技术1024QAM,上下行链路同时采用OFDMA(正交频分多址接入)技术,支持8×8 MU-MIMO(多用户多重输入多重输出)技术来提升数据吞吐量,从而允许更多用户快速存取数据。


据ABI Research预测,2016-2021年期间WiFi芯片组销量将超过200亿块,而截止2021年,802.11ax将占到WiFi芯片组销量的57%,802.11ax将成为WiFi芯片的“新标准”。



802.11ax带来新的测试挑战


图3. 802.11ax带来新的测试挑战


前景虽好,802.11ax带来的测试挑战却不容小觑,首先,采用更高阶的1024QAM调频技术后,使得子载波之间的间隔更小,需要测量更低的EVM,也进一步提高测试要求;其次,基于8×8 MU-MIMO和OFDMA,需要使得不同通道之间更好同步,这也反推测试仪器同样需要在多通道之间建立更好的同步机制;此外,由于802.11ax具有更复杂的协议,这也促使新测试项目的导入,以测试更多复杂细项,例如Unused Tones Error。


应景发布WLAN测试工具包17.0,NI“向前一步”直面挑战


NI最新发布的WLAN测试工具包17.0结合其第二代矢量信号收发仪可有效解决上述测试新挑战。NI资深技术市场经理潘建安讲解道:“WLAN测试工具包17.0使设计人员和工程师能够生成和分析各种符合802.11ax标准的波形,包括扩展的单用户、多用户OFDMA和多用户多输入多输出(MIMO),每个用户可单独配置并提供每个用户测量结果。”



基于平台化的NI战略同样延伸至WLAN测试领域


图4. 基于平台化的NI战略同样延伸至WLAN测试领域


“WLAN测试工具包17.0不仅支持802.11ax,它同样前向兼容802.11a/b/g/j/n/p/ac,这也进一步壮大了NI测试无线标准的产品系列,同时NI提供不同的测量工具包覆盖蓝牙、2G、3G、4G、FM/RDS、GNSS和低功耗物联网(IoT)等测试协议.”潘建安补充道,“NI平台化的WLAN测试解决方案使得其能够贯通上游研发测试和下游的量产测试,同时减少由于在不同测试阶段使用不同测试仪器造成的测量误差及数据比对时间,加速产品上市时间。”


“高通通过使用NI的矢量信号收发仪,搭配NI的WLAN测试套件,将WIFI芯片测试速度成功提升了200倍,”Jason White用国际大厂的真实案例很好阐述了NI如何帮助客户变身“更高效”,“同时,由于NI平台的弹性灵活,可对其WIFI芯片进行更加细化的测试,极大缩减其整体设计和除错的时间,进一步加速了高通WIFI芯片的上市时间。”


紧密结合5G预研“前线”,NI主打灵活的SDR平台


应景802.11ax测试新挑战发布WLAN测试套件17.0只是NI在射频领域布局的一个细节体现,NI这次还全方位展示了自己在5G、汽车雷达等领域的前沿解决方案。“将18%的销售额投入研发,推动研发更好的产品服务市场,这是NI始终占据科技前沿,多次引领行业进程的原因,从1986年发布LabVIEW软件到2014年引领5G系统的原型验证,始终如一。”NI技术市场工程师屠方泽分享道。


据Jason White介绍:“目前5G的研发仍侧重两个方面:一是低于6GHz的带宽,二是在毫米波部分,即大于6GHz的带宽。在低于6GHz带宽上,NI致力于帮助客户通过Massive MIMO等技术更好同步多通道,持续优化从而高效使用6GHz以下频谱;在毫米波波段,NI已在展会同期展示了实时带宽高达2GHz的毫米波系统原型设计平台,不仅提高了传输速率,更从硬件角度一次满足3GPP在第二阶段2GHz的带宽需求,而这只是其中之一。”


据悉,NI之前就已推出针对28GHz的毫米波原型设计平台,并联手AT&T进行了信道测量(Channel Sounding)。然而NI对5G的“耕耘”绝不仅限于此,NI已与NOKIA、NTT DOCOMO、SK集团、University of Bristol等横跨全球的产学研众多前沿机构、公司展开紧密的“并联”合作,深入5G原型验证的“前线”,以NI平台的兼容扩展性,满足未来各类的测试需求。


NI SDR平台“3步走”战略加速中国5G进程


而倡导将全球的5G研发经验“中国化”则体现出NI对中国市场的重视。据NI射频及无线产品业务拓展经理马国华介绍,源于5G前期标准制定和后期现场测试的两大驱动,NI目前已和中国的通信设备制造商展开合作。首先,在前期标准制定的过程中,NI为客户提供基于SDR的平台,帮助客户尽快实现传统测试测量仪器无法解决的,例如256×256的Massive MIMO架构,收集更多数据,不断演化推进,加速标准落地;其次,当标准制定走向产品化,例如第一代的RF IC,甚至后期的大规模量产,NI基于平台化的战略又会为客户提供从实验室到量产测试的全套解决方案,有效缩减数据关联,实现多维度测试兼具高效率。


因此,“从前期预研,到标准明晰后的第一代5G射频硬件的落地,再到2020年5G商用后的大规模量产,NI基于SDR的平台都可以提供覆盖原型验证到量产测试的兼具高性价比和灵活性的解决方案,”NI射频及无线产品业务拓展经理马国华强调道,“NI很坚定地走基于SDR平台这条路,同时,我们也看到这给市场和客户带来实际的好处,那就是上市时间的缩减。”


正如NI资深射频市场经理Alejandro Buritica总结的:“NI无法预测未来,我们只能通过更紧密地跟5G生态圈里的公司合作,第一手知道他们对未来的需求,从而不断去满足。”


802.11ax

802.11ax是一个802.11无线局域网(WLAN)通信标准,它通过5G频段进行传输,是802.11ac的后续升级版。

802.11ax内容

802.11ax标准的首要目标之一是将独立网络客户端的无线速度提升4倍。国内厂商华为已经透露(IEEE 802.11ax标准工作组就有他们的工程师),802.11ax标准在5GHz频段上可以带来高达10.53Gbps的Wi-Fi连接速度。

Ennis还透露,802.11ax标准将能够提升多用户环境下(比如公共场所热点)的Wi-Fi性能,而这主要是通过提升频谱效率、更好地管理串扰、增强底层协议(比如介质访问控制数据通讯)来实现的。新的标准应该会让公共Wi-Fi热点变得更加快速和稳定。

802.11ax标准还会使用正交频分多址接入(OFDMA)来提升路由器可以发射出的数据量。就像正交频分复用技术(OFDM)技术,OFDMA会在多个副载波上对数据进行编码——也就是在相同空间区域内装入更多的数据。OFDMA的“多址接入”描述的是一种将这些副载波频的子集分配到单独用户的方式。

补充标准

除了新标准的研发之外,IEEE还在开发两个无线网络补充协议来解决其他的需要。IEEE 802.11ad标准使用了未获授权的60GHz频段来建立快速的短距离网络,峰值速率可达7Gbps。

但在60GHz下进行数据传输存在两个主要缺陷:其一是短波的穿墙能力欠佳,其二是氧分子会吸收60GHz下的电磁能。

这也解释了为什么目前市面上的少数60GHz产品都需要在非常短的距离下、或者是同一房间当中进行工作。戴尔的Wireless Dock 5000和DVDO Air(将高清音频和视频从蓝光播放器无线传输至投影仪)就很好地解释了这两种限制。

Wi-Fi联盟在去年年末宣布了802.11ad认证项目,他们将会给可互操作的802.11ad产品加入“WiGig认证”标签。

IEEE 802.11ah标准正好和上面这种标准相反,它运行于未获授权的900MHz频段,信号穿墙完全不是问题,但带宽则很有限,只有100Kbps-40Mbps。这种标准的受众之一可能是家庭和商业建筑当中的传感器和探头,它也因此被看作是Z-Wave和ZigBee等物联网协议的竞争者之一。不过IEEE打算等到2016年1月才对其颁发许可。

无论是802.11ac、ad还是ax,它们表明了Wi-Fi正在演变成一种满足新一代无线联网设备需要的标准。随着设备类型的逐渐增加,我们对于Wi-Fi的需求也会继续增加。


美国国家仪器(NI)有限公司介绍

在进行测试、控制和嵌入式设计应用的过程中,全球工程师和科学家设计、原型、发布系统的方式因NI而改变。NI开放的图形化编程软件和模块化硬件,每年帮助25,000多家公司的客户简化开发、提高效率,并极大地缩短了上市时间。无论是新一代测试系统,还是突破性地创建医疗设备,NI用户不断开发着造福大众的创新性技术。

美国国家仪器(NI)有限公司

关于NI

30多年来,美国国家仪器公司(NI)帮助测试、控制、设计领域的工程师与科学家解决了从设计、原型到发布过程中所遇到的种种挑战。通过现成可用的软件,如LabVIEW, 以及高性价比的模块化硬件,NI帮助各领域的工程师不断创新,在缩短产品问世时间的同时有效降低开发成本。如今,NI为遍布全球各地的35,000家不同的客户提供多种应用选择。NI总部设于美国德克萨斯州的奥斯汀市,在近50多个国家中设有分支机构,共拥有7,100多名员工。在过去连续十二年里,《财富》杂志评选NI为全美最适合工作的100家公司之一。每年,NI将总收益的16%重新投入研发。每年研发的新产品达到208款,几乎做到每个工作日一款的程度。作为最大的海外分支机构之一,NI中国拥有完善的产品销售、技术支持、售后服务和强大的研发团队。

领先技术

早在八十年代,随着金牌产品NI LabVIEW的诞生,NI提出“软件就是仪器”的口号,开辟了“虚拟仪器”的崭新测量概念。25年以来,NI不断致力于开发基于计算机的测试测量与自动化平台。长远的发展目标保证NI的产品具有长期的兼容性,并享有完善的技术支持。 广泛的应用: 目前,NI共提供500多款软硬件产品,应用遍布电子、机械、通信、汽车制造、生物、医药、化工、科研、教育等各个行业领域。从日本的Honda汽车测试、澳洲的心脏起搏器设计/验证, 到英国电信电话线路性能测试,全世界数以万计的工程师和科学家们都在使用NI的产品达到他们共同的目的——更快、更好、更省钱。

强大用户

NI拥有庞大的用户群体——仅在2004年度,全球就有超过25,000家公司从NI购买了产品。用户的智慧结合NI先进、优质的产品,造就了无数成功的测试测量方案。借助商业化的计算机平台,用户仅以传统测试测量系统一半乃至十分之一的成本,便可获得与之相同或更出色的功能。

主要产品

图形化编程环境 LabVIEW

LabVIEW 是一种程序开发环境,由美国国家仪器(NI)公司研制开发的,类似于C和BASIC开发环境,但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是:其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码,而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序,产生的程序是框图的形式。

虚拟仪器编程环境 LabWindows/CVI Measurement Studio

LabWindows/CVI是NI公司推出的交互式C语言开发平台。它的集成化开发环境、交互式编程方法、函数面板和丰富的库函数大大增强了语言的功能。它是一种32位的面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发工具,可在多操作系统下运行。是以ANIS C为核心的交互式虚拟仪器开发环境,将功能强大的C语言与测控技术有机结合。

LavWindows/CVI主要应用在各种测试、控制、故障分析及信息处理软件的开发中,与NI公司开发的另一个虚拟仪器开发工具LabVIEW相比,其更适合中、大型复杂测试软件的开发。基于LavWindows/CVI设计的虚拟仪器在无损检测、电力仪表系统、温控系统、流程控制系统、故障诊断和医疗等领域中发挥着重要作用。

测试执行管理软件 TestStand

NI TestStand[3]  是可立即执行的测试执行管理软件,用于组织、控制和执行您的自动化原型设计、验证或制造测试系统。加入在LabVIEW、LabWindows/CVI、Visual C/C++、Visual Basic .NET和C#中编写的测试程序,使用NI TestStand快速创建测试序列。NI TestStand基于一个高速多线程执行引擎,其性能足以满足最为严苛的测试处理能力要求。 NI TestStand的功能完全由用户定义。为满足特定需求,您可自行对其进行功能修正和改进,例如定制操作界面、生成自定义报告或修改序列执行要求等。借助NI TestStand,您可将精力集中于特殊的测试要求,NI TestStand则管理普通的序列、执行和汇报任务。

数据采集设备 DAQ

DAQ 是英文Data Acquisition (数据采集)的缩写。 数据采集(DAQ)是指测量:电压、电流、温度、压力、声音、编码数据等电气或物理现象的过程。DAQ系统由传感器、DAQ测量硬件和带有可编程软件的计算机组成。与传统的测量系统相比,基于PC的DAQ系统利用行业标准计算机的处理、生产、显示和连通能力,提供更强大、灵活且具有成本效益的测量解决方案。几乎全球所有行业、应用和地区的工程师和科学家都信赖并采用NI数据采集(DAQ)产品。 不管是设计原型的验证和认证、大学实验室教学、机器故障诊断还是制造工艺控制,NI都可提供经时间考验的测量解决方案来满足用户的各种需求,帮助客户取得成功。

NI 教育平台

NI 教育平台包括:灵活的硬件(使用真实信号进行专业级的测控),行业标准软件(电桥理论、仿真与实验)和相关应用及课件(集成课程工具)。NI教育平台旨在为学生营造亲身体验的学习氛围,培养下一代的创新力量。 经济型、可扩展的解决方案为学术机构提供了多门科学和工程学科的灵活集成。例如:

NI 教学实验室虚拟仪器套件(NI ELVIS)将12款常用的即插即用型、基于计算机的仪器集成在一个轻巧的组成结构中。 该套件专为模块化的顶板教学而设计,并采用NI LabVIEW系统设计软件进行支持,教师因而可进行跨学科理论知识的教学,包括电路设计、测试测量、控制、通信和嵌入式/微控制器(MCU)。

借助便携式NI myDAQ 测量和控制设备,进行实验室和讲座之外的教学扩展。 NI myDAQ 集成了8个与NI ELVIS上相同的即插即用型软件工具,让学生有更多的时间使用工具、学习理论、探索并强化科学和工程理论。

作为唯一一款现成可用、完整的教学解决方案,NI USRP™(通用软件无线电外设)平台支持射频和通信课程的教学,让学生能够在动手实验过程中接触真实信号。

除此之外,LabVIEW 和 Multisim 均有学生版出售。

嵌入式控制与监测系统 ECM

ECM[6]  是英文Embedded Control and Monitoring (嵌入式控制与检测) 的缩写。美国国家仪器公司为工程师和科学家提供了图形化的系统工具,用于在能源、工业控制、生命科学和交通运输等行业内开发下一代控制与监测系统。运用NI可重配置I/O(Reconfigurable IO, RIO)硬件和NI LabVIEW 系统设计软件,小型设计团队即可快速构建系统原型,并更快地部署嵌入式控制与监测系统。运用直观的图形化编程软件配合无缝集成的硬件,可快速实现嵌入式系统的设计、原型及发布,使设计效率提高10倍。

仪器控制接口 GPIB

GPIB(General-Purpose Interface Bus)-通用接口总线,大多数打印机就是通过GPIB线以及GPIB接口与电脑相连。 我们使用一台计算机,通过GPIB控制卡可以实现和一台或多台仪器的听、讲、控功能,并组成仪器系统,使我们的测试和测量工作变得快捷, 简便, 精确和高效。通过GPIB电缆的连接,可以方便地实现星型组合、线型组合或者二者的组合。 是一种工程控制用的协议。最初由HP公司提出,目前成为一种国际标准,遵守的协议为IEEE488。一般被用来使用任何编程语言如VB、Vc、C++实现电脑对仪器的控制。当然也有某些仪器制造商自己开发的语言支持GPIB。如keithley公司使用的testpoint,NI公司的labview等。实现这种控制首先要被控仪器支持GPIB,其次,工控机安装IEEE488卡,并通过gpib线连接两个设备。 GPIB比串口控制提高了传输速率和同时支持的设备总数。但是目前已经被传输速率更快支持设备总数更多的lan接口替代。

图像采集设备 IMAQ

IMAQ, Image Acquisition System,图像采集系统,NI的IMAQ是你可以获取、显示、保存图片,并配置你的驱动软件和硬件。软件是免费的从模拟、并行数字、Camera Link相机以及NI智能相机获取图像的驱动。

数据管理软件 DIAdem

DIAdem 是一个交互式软件,用于管理、检测、分析与报告测试数据。DIAdem 提供了一个统一的环境,将测试数据转换成有用的信息以做出工程决策。DIAdem 从工业标准的数据库和文件格式中——如 ASCII、二进制数据和 Excel——导入数据,并能处理超过 10 亿个数据点

仿真工具Multisim

是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。

模块化仪器平台 PXI总线系统 VXI总线系统

基于PC的模块化仪器 万用表 示波器 开关



责任编辑:Davia

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