手机测试设备：降低成本与技术领先并重
05-08
作 者：中国电子报 特约撰稿 李欣
手机测试技术与设备一直伴随着移动通信产业的诞生、发展而不断成长进步，在移动通信系统从模拟到数字，从一代到3.5代的演进过程中，手机测试产品也经历着持续的变革。
手机生产测试设备降低手机成本
手机的测试除了在技术演进和发展上与移动通信行业保持一致，在上世纪90年代还出现了进一步的细化，简单地说，基本上分为了两大类的手机测试仪器：手机生产测试设备和手机研发测试设备。
回顾上世纪90年代移动通信的蓬勃发展，技术的发展和手机成本的下降是重要的推动力量。其中，手机成本的下降更是得益于规模生产。根据经济学的规模经济，当产品生产达到一定规模之后，随着产量的增加，产品的平均成本在一定范围内可以不断降低。换句话说，移动通信用户数的增加形成了手机生产的规模经济，而规模经济降低了手机成本，使得移动通信能为更多的用户接受。在这样的一个良性循环里，手机综合测试仪作为手机生产固定成本的重要部分，也一直在不断的技术创新中变革和优化。
在规模生产中，产品的平均成本与吞吐率、坏件率、流程优化有着重要关系。而手机测试仪器通过测试速度和精度的提高，以及对测试流程和测试理念的创新，不断地为手机生产厂商降低手机的测试成本。
首先，从手机测试仪器的角度来说，吞吐率体现为测试速度的快慢：测试速度越快，单位时间内的吞吐率越高，而固定成本下能实现的产量越高，从而降低了手机的平均固定成本。从早期HP8922/8924的单CPU测试到现在安捷伦8960手机综测仪的多CPU并行测试，测试速度得到了以十倍计的极大提高，相应地也大大降低了手机的平均测试成本。
其次，仪器的精度会影响坏件率，手机测试仪的高精度可以进一步降低手机的平均成本。生产用手机测试仪器的一个重要原因是由于元器件的个体差异，在组装之后会导致整体性能的下降。手机测试在生产线上通常分为两个部分：校准和终测。通过校准可以对手机的性能进行微调，终测则可以将坏件挑选出来，进入维修环节。但是，由于测试仪器并非百分之百地完美，也同样存在误差，所以如果要尽可能地保证下线手机的质量，就要根据仪器的精度抬高测试标准。这样就不可避免地会导致一些合格的手机进入维修环节，带来成本的浪费。
测试仪器领域的主流供应商致力于测试流程的优化和测试理念的创新。安捷伦公司一直是各大标准化组织里测试标准的制定者和参与者，不但在测试计划上根据对手机测试的深刻理解，与手机生产厂商合作进行优化，还在测试标准中不断提出新的测试方法。
不止安捷伦公司，测试产业的各仪器厂商也都在不断地推陈出新。比如安立的双端口测试技术及安捷伦提出的动态校准方案，以及目前产业内各大厂商都能提供的快速校准方案等等。
为了帮助手机生产测试业进一步降低生产成本的挑战，由于技术的成熟，仪器厂商也在降低测试仪器的成本，推出无信令的测试模式等测试方案。
手机研发测试设备更注重技术领先
与手机生产测试对成本的关注不同，手机研发所使用的测试设备更注重技术的领先，也具有更多的测试仪器种类，如协议一致性测试的测试系统、射频性能一致性测试系统、互通性测试系统、协议测试仪、应用测试仪等等。
早期的手机测试仪都采用移动通信的基站专用芯片模拟基站，与手机建立连接。通常来说，基站芯片的提供商就是手机芯片的提供商。因此，如果芯片商对标准的理解有误，基站和手机的芯片设计中都使用了同样的设计时，用基站芯片进行手机进行测试是测试不出这种有误的设计。而一旦商用，手机就会面临与其他厂商的基站互通性不良的问题。更何况，基站芯片的推出需要时间，这就使得手机在研发时无法得到手机综测仪的支持。
因此，手机测试领导厂商以强大的研发实力在手机综测仪中采用FPGA代替了基站芯片，为手机测试提供了一个中立的第三方标准，而且也大大提前了手机综测仪的推出时间，不再依赖于基站芯片的成熟。
随着二代半移动通信系统的出现，手机研发中移动数据应用的测试遇到了挑战。除了传统的协议测试仪之外，测试厂商推出了对数据应用的测试方案。而随着第三代移动通信高数据速度业务的出现，对移动运营商来说，如何对达不到高速率的手机配置进行测试和问题查找也成了难题，因此，测试厂商又推出了对IP数据的吞吐量测试方案，还有对彩信的测试、对手机视频电话的测试等等。手机研发中的测试正在日新月异地发展变化。
技术背景 手机综测仪演进路线
在我国，移动通信系统经历了从模拟到数字，从一代到二代再到三代，3.5代的不断发展，而对移动通信终端的测试也同样经历了一系列的变革。
最初的变革来自于移动通信综合测试仪(也被业界称作OneBoxTester)的出现。早期的模拟移动通信终端，与一般的射频微波设备一样，用分立的信号源及频谱仪来进行测试。通过信号源给手机的接收机部分加上一个标准信号，测试接收链路的灵敏度等接收能力，并利用频谱分析仪对手机发信机部分发射出来的调制信号测试功率、频率、调制质量等指标。
但是移动通信与别的普通通信系统并不完全相同，不但手机是一个收发信合一的设备，而且手机能与基站进行信令沟通，所以需要对信令信号和整个呼叫流程进行测试。因此，移动通信综合测试仪便随之诞生，模拟移动通信中的基站设备与手机建立连接，并在连接过程中进行相关测试。
随着移动通信的数字化，蜂窝移动通信系统进入了第二代。1993年9月，GSM数字移动通信系统在浙江嘉兴首先开通，与之相一致，惠普公司为GSM手机测试提供了手机综合测试仪HP8922系列。
1995年，全球第一个CDMA商用系统在香港开通，从1997年底，CDMA系统在北京、上海、西安、广州的商用实验网，到1998年电信长城CDMA商用133网，再到2000年10月中国联通正式开始启动CDMA网络建设，惠普公司的测试仪器一直伴随着CDMA网络的发展。除了用于基站的测试仪器之外，随着各大厂商在国内建立手机生产基地，CDMA手机综合测试仪HP8924系列也在中国开始普遍使用。
第二代移动通信系统的发展如火如荼，随着用户的增多，早期的频段开始不足，因此在全球范围内开始增加频段，比如DCS频段、PCS频段。为了满足对不同频段手机的测试要求，手机综合测试仪也在不断地扩展频段范围，早期的方法是增加变频箱。
多频能力只能解决部分问题，而手机测试面临的挑战还有多制式的问题。
在第一代模拟移动通信时代就有包括TACS、AMPS、NMT在内的多种制式，但由于都是模拟调频，多制式还不是大问题。到了第二代的数字移动通信系统，欧洲采用了GSM系统，美国则是在AMPS的基础上数字化，引入DAMPS系统，随后，CDMA系统(IS95)也在美国诞生。
与我国当时TACS与GSM同时并存，互不相通的情况略有不同，为了能让美国大量的模拟通信用户接受CDMA，高通公司在推出CDMA之初便定义了CDMA与AMPS的双模切换。因此，HP8924系列在推出之时便是AMPS与CDMA的双模测试系统，可以支持CDMA到AMPS之前的双模切换。
随着包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、1xEV-DO及HSDPA、HSUPA等第三代及3.5代移动通信在2000年之后相继成熟，越来越多的移动通信制式在全球范围内并存，各手机厂商都能支持大多数的制式，甚至全部的移动通信制式，从而在逐步优化生产线的过程中对手机综合测试仪提出了更高的要求。
从2000年开始，惠普公司将测试仪器部分离出来，成立了安捷伦科技有限公司。与此同时，安捷伦公司率先推出了多制式的手机综合测试仪8960。除了在测试速度上革命性的提升之外，8960还首次将GSM与CDMA/AMPS系统合到了同一个仪器平台之上，从而让用户可以利用同一台硬件设备进行多种制式的手机测试。随后，WCDMA、1xEV-DO等制式随着技术的成熟也逐渐加入，使得8960成为了一个能够支持所有商用移动通信系统的手机测试设备，而且还将不断支持更多将来的移动通信技术，如HSPA和DORel.B等等。
手机测试技术与设备一直伴随着移动通信产业的诞生、发展而不断成长进步，在移动通信系统从模拟到数字，从一代到3.5代的演进过程中，手机测试产品也经历着持续的变革。
手机生产测试设备降低手机成本
手机的测试除了在技术演进和发展上与移动通信行业保持一致，在上世纪90年代还出现了进一步的细化，简单地说，基本上分为了两大类的手机测试仪器：手机生产测试设备和手机研发测试设备。
回顾上世纪90年代移动通信的蓬勃发展，技术的发展和手机成本的下降是重要的推动力量。其中，手机成本的下降更是得益于规模生产。根据经济学的规模经济，当产品生产达到一定规模之后，随着产量的增加，产品的平均成本在一定范围内可以不断降低。换句话说，移动通信用户数的增加形成了手机生产的规模经济，而规模经济降低了手机成本，使得移动通信能为更多的用户接受。在这样的一个良性循环里，手机综合测试仪作为手机生产固定成本的重要部分，也一直在不断的技术创新中变革和优化。
在规模生产中，产品的平均成本与吞吐率、坏件率、流程优化有着重要关系。而手机测试仪器通过测试速度和精度的提高，以及对测试流程和测试理念的创新，不断地为手机生产厂商降低手机的测试成本。
首先，从手机测试仪器的角度来说，吞吐率体现为测试速度的快慢：测试速度越快，单位时间内的吞吐率越高，而固定成本下能实现的产量越高，从而降低了手机的平均固定成本。从早期HP8922/8924的单CPU测试到现在安捷伦8960手机综测仪的多CPU并行测试，测试速度得到了以十倍计的极大提高，相应地也大大降低了手机的平均测试成本。
其次，仪器的精度会影响坏件率，手机测试仪的高精度可以进一步降低手机的平均成本。生产用手机测试仪器的一个重要原因是由于元器件的个体差异，在组装之后会导致整体性能的下降。手机测试在生产线上通常分为两个部分：校准和终测。通过校准可以对手机的性能进行微调，终测则可以将坏件挑选出来，进入维修环节。但是，由于测试仪器并非百分之百地完美，也同样存在误差，所以如果要尽可能地保证下线手机的质量，就要根据仪器的精度抬高测试标准。这样就不可避免地会导致一些合格的手机进入维修环节，带来成本的浪费。
测试仪器领域的主流供应商致力于测试流程的优化和测试理念的创新。安捷伦公司一直是各大标准化组织里测试标准的制定者和参与者，不但在测试计划上根据对手机测试的深刻理解，与手机生产厂商合作进行优化，还在测试标准中不断提出新的测试方法。
不止安捷伦公司，测试产业的各仪器厂商也都在不断地推陈出新。比如安立的双端口测试技术及安捷伦提出的动态校准方案，以及目前产业内各大厂商都能提供的快速校准方案等等。
为了帮助手机生产测试业进一步降低生产成本的挑战，由于技术的成熟，仪器厂商也在降低测试仪器的成本，推出无信令的测试模式等测试方案。
手机研发测试设备更注重技术领先
与手机生产测试对成本的关注不同，手机研发所使用的测试设备更注重技术的领先，也具有更多的测试仪器种类，如协议一致性测试的测试系统、射频性能一致性测试系统、互通性测试系统、协议测试仪、应用测试仪等等。
早期的手机测试仪都采用移动通信的基站专用芯片模拟基站，与手机建立连接。通常来说，基站芯片的提供商就是手机芯片的提供商。因此，如果芯片商对标准的理解有误，基站和手机的芯片设计中都使用了同样的设计时，用基站芯片进行手机进行测试是测试不出这种有误的设计。而一旦商用，手机就会面临与其他厂商的基站互通性不良的问题。更何况，基站芯片的推出需要时间，这就使得手机在研发时无法得到手机综测仪的支持。
因此，手机测试领导厂商以强大的研发实力在手机综测仪中采用FPGA代替了基站芯片，为手机测试提供了一个中立的第三方标准，而且也大大提前了手机综测仪的推出时间，不再依赖于基站芯片的成熟。
随着二代半移动通信系统的出现，手机研发中移动数据应用的测试遇到了挑战。除了传统的协议测试仪之外，测试厂商推出了对数据应用的测试方案。而随着第三代移动通信高数据速度业务的出现，对移动运营商来说，如何对达不到高速率的手机配置进行测试和问题查找也成了难题，因此，测试厂商又推出了对IP数据的吞吐量测试方案，还有对彩信的测试、对手机视频电话的测试等等。手机研发中的测试正在日新月异地发展变化。
技术背景 手机综测仪演进路线
在我国，移动通信系统经历了从模拟到数字，从一代到二代再到三代，3.5代的不断发展，而对移动通信终端的测试也同样经历了一系列的变革。
最初的变革来自于移动通信综合测试仪(也被业界称作OneBoxTester)的出现。早期的模拟移动通信终端，与一般的射频微波设备一样，用分立的信号源及频谱仪来进行测试。通过信号源给手机的接收机部分加上一个标准信号，测试接收链路的灵敏度等接收能力，并利用频谱分析仪对手机发信机部分发射出来的调制信号测试功率、频率、调制质量等指标。
但是移动通信与别的普通通信系统并不完全相同，不但手机是一个收发信合一的设备，而且手机能与基站进行信令沟通，所以需要对信令信号和整个呼叫流程进行测试。因此，移动通信综合测试仪便随之诞生，模拟移动通信中的基站设备与手机建立连接，并在连接过程中进行相关测试。
随着移动通信的数字化，蜂窝移动通信系统进入了第二代。1993年9月，GSM数字移动通信系统在浙江嘉兴首先开通，与之相一致，惠普公司为GSM手机测试提供了手机综合测试仪HP8922系列。
1995年，全球第一个CDMA商用系统在香港开通，从1997年底，CDMA系统在北京、上海、西安、广州的商用实验网，到1998年电信长城CDMA商用133网，再到2000年10月中国联通正式开始启动CDMA网络建设，惠普公司的测试仪器一直伴随着CDMA网络的发展。除了用于基站的测试仪器之外，随着各大厂商在国内建立手机生产基地，CDMA手机综合测试仪HP8924系列也在中国开始普遍使用。
第二代移动通信系统的发展如火如荼，随着用户的增多，早期的频段开始不足，因此在全球范围内开始增加频段，比如DCS频段、PCS频段。为了满足对不同频段手机的测试要求，手机综合测试仪也在不断地扩展频段范围，早期的方法是增加变频箱。
多频能力只能解决部分问题，而手机测试面临的挑战还有多制式的问题。
在第一代模拟移动通信时代就有包括TACS、AMPS、NMT在内的多种制式，但由于都是模拟调频，多制式还不是大问题。到了第二代的数字移动通信系统，欧洲采用了GSM系统，美国则是在AMPS的基础上数字化，引入DAMPS系统，随后，CDMA系统(IS95)也在美国诞生。
与我国当时TACS与GSM同时并存，互不相通的情况略有不同，为了能让美国大量的模拟通信用户接受CDMA，高通公司在推出CDMA之初便定义了CDMA与AMPS的双模切换。因此，HP8924系列在推出之时便是AMPS与CDMA的双模测试系统，可以支持CDMA到AMPS之前的双模切换。
随着包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、1xEV-DO及HSDPA、HSUPA等第三代及3.5代移动通信在2000年之后相继成熟，越来越多的移动通信制式在全球范围内并存，各手机厂商都能支持大多数的制式，甚至全部的移动通信制式，从而在逐步优化生产线的过程中对手机综合测试仪提出了更高的要求。
从2000年开始，惠普公司将测试仪器部分离出来，成立了安捷伦科技有限公司。与此同时，安捷伦公司率先推出了多制式的手机综合测试仪8960。除了在测试速度上革命性的提升之外，8960还首次将GSM与CDMA/AMPS系统合到了同一个仪器平台之上，从而让用户可以利用同一台硬件设备进行多种制式的手机测试。随后，WCDMA、1xEV-DO等制式随着技术的成熟也逐渐加入，使得8960成为了一个能够支持所有商用移动通信系统的手机测试设备，而且还将不断支持更多将来的移动通信技术，如HSPA和DORel.B等等。
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