软件定义的测试和测量

软件定义无线电、仪器和测试增加和大量的相关新技术协助和自主车辆,5克,和军事/航空电子、新生活和呼吸测试测量市场发生重大变化。

软件定义测试增加了灵活性在市场产品和协议正在进化或仍然被定义,以及系统架构正在调整或更换处理爆炸的数据。实际上,跨多个市场正在发生变化,整个计算基础设施的数量和信号,需要优化和处理显著上升。除了是基于软件的仪器,也称为虚拟仪器,它建立在类似水平的灵活性而不是依靠台式,手持,和独立的仪器测试和测量业务的支柱了几十年。

“如果你看看智能手机你坐在你的面前,那东西有多个无线电,多种技术进行测试,测试的成本,从理论上讲,应该高于10年前因为我实际上测试可能10倍比我更多的事情,”杰森说白色的,主任无线测试国家仪器。“我有更多的天线,收音机。除了手机,我现在测试wi - fi, GPS, NFC,无线充电。这些东西代表空中接口产品。你看到在空间的趋势从测试设备的角度影响进入这些设备的半导体价值链,和他们也会影响终端设备的制造测试”。

软件定义测试也能够做更多测试使用一个测试设备。

“你看到越来越多的测试设备可以测试多个标准,”怀特说。“你开始看到趋势,测试设备的成本下降了。或者在某些情况下,测试设备的成本可能没有下降。但能够利用周围的压力,测试设备,也有比你更快的测试时间已经过去,皮重的一部分消费者的购买决定,在半导体和为终端设备生产测试”。

倪并不是唯一一个看到这个转变(见图1)。软件定义技术市场在许多方面都加速新末端市场开始面对一个显著增加所产生的大量的传感器数据。在多个地方,数据需要处理,必须迅速移动无线和通过铜和光纤电缆。

图1:部分企业提供系列仪器和软件定义无线电产品列表。来源:供应商文档/半导体工程

这有助于解释为什么有这么多的注意力集中在外围组件互连表达作为PCIe总线标准及其相关串行接口,这是软件定义接口和测试的关键推动者。AXIe财团去年公布了光学数据接口规范,英特尔所信奉的一个倡议,Keysight和Xilinx等。ODI规范支持高速设备和嵌入式系统工作在5克,先进的通信研究和mil /航空应用程序。

“测量真的能在电脑上定义,还有快速的数据管道之间可以存在仪器和电脑,这样你不是绑定到一个软件,”马修·麦克斯韦尔说,美国泰克的产品经理实时频谱分析仪。“例如,我们有USB频谱分析仪运行这个软件我们拿出我们的台式大盒子,现在把它作为独立的个人电脑软件。因为有一个快速的USB 3.0连接,提供了数据率高达每秒280 mb,它保存在仪器方面迈出的一步。我们不需要设计相同的数字接口,我们过去,这基本上意味着构建一种笔记本电脑进每一个仪器的自动淘汰我们出来的时候。现在我们在任何笔记本电脑USB 3.0插入一个USB仪器和你已经更新。这是一个低成本的方法。有一个USB仪器扩散。在高端,我们做过类似的事情。”

快速移动大量数据为军事应用尤为重要,。天线系统,蓝牙连接,物联网也受益于这些software-enabled工具。

有关什么?
软件定义的技术组件移动到软件,在过去通常是在硬件开发,使用电脑或嵌入式系统。这是特别重要的扩散新技术、协议和仍在定义的特性集。在的情况下5克例如,会有多个转速的技术,从本质上是4.5 g和最终转向了毫米波技术。

试图在硬件支持所有这些变化的太贵,而且太缓慢。硬件是全面测试和发布的时候,协议可能已经发生了变化。这意味着产品过时他们上市的时候,是否这是无线电技术或设备用来测量和测试设备的信号和各个部分。

此功能构建到软件提供了更多的灵活性。而不是改变硬件,软件可以更新,补丁或完全替换。和由于不断改进计算能力的个人电脑和其他移动产品——多种转速的结果摩尔定律——足够的计算能力使所有的工作。但它并不总是像听起来那样简单。

“设计软件是最具挑战性的方面之一开发软件定义仪器和软件定义无线电,”大卫·霍尔说,高级组经理在倪测试系统。“看起来明显,两种类型的产品的目的是为工程师能够开发和定制设备使用软件的功能。然而,可能是不太明显的是最常见的这些设备的用户不一定都是软件工程师。相反,系统工程师,测试工程师,高级研究人员,都有不同程度的软件专业知识,往往是主要的用户。因此,最大的挑战之一的软件定义仪器和软件定义无线电是强大到足以提供一个软件经验利用异构计算等先进的技术能力和高通量数据移动,同时简单,每个工程师都能轻松使用。”

软件定义的技术似乎蔓延到其他领域,。例如,软件定义无线电认知无线电可以取代,正如认知无线电是开始获得牵引力,根据麦克斯韦。认知无线电收发器可以检测使用哪些渠道和动态利用那些空缺。它还可以利用最好的渠道在一个给定的区域,以避免干扰和信号拥堵。在虚拟化技术与智能负载平衡服务器农场,但随着添加关注的信号质量。这是特别重要的5 g,军事/航空航天应用程序,自动驾驶汽车。

“无线技术发展5 g和物联网等驱动软件定义仪器的功能和软件定义无线电,”霍尔说。“尤其是在5克,需求正在推动无线电设计更宽的带宽和新的频率范围。尽管100 MHz曾被认为是“宽带”工具,市场现在需要1 GHz或更多的带宽。此外,5克,甚至汽车雷达等技术也推动这些设备的频率范围。例如,兴趣71 - 76 GHz乐队5 g和79兆赫波段雷达驱动工具和特别提款权技术支持新的毫米波波段。”

软件定义技术
5 g软件定义技术有着特别重要的作用。有更高的频率无线通信技术允许更多的移动数据和信号处理,但这还需要更多的实验来优化,交通。5克,如信号不走,他们受到的干扰比前几代无线通信,如3 g或4 g。建立这种能力到软件,而不是试图改造硬件处理软件,允许更大的灵活性,以适应变化。

“有较小的自定义信号,但更多的人,”布赖恩说达尔,研发工程师Keysight技术。”文中,量子,雷达,有一个平行强调生成许多信号,同时跟踪目标。因此,机架的紧身小screen-less awg(任意波形发生器)正在取代成堆的盒子传统乐器。数据处理越来越强调,打开车门可能基于云计算的部署和/或大数据分析处理。”

而不是试图解决这个使用现有的技术,系统架构需要反思,随着这样的仪器和测试。

“软件定义的核心是端到端的原型的概念,在一个框架的开发人员开始,包括来源,分析,和一些地方在中间试验需要改变的地方,”达尔说。“这些类型的系统健壮,必须有“模块化、史诗”这样的系统不打破当一个组件被修改。这样,半实物工程开始像敏捷软件工程,它强调经过良好测试的模块与强大的api,所以他们可以修改和换出没有崩溃系统的其余部分。在雷达中,一个示例模块可能需要运动学。这是一个能够添加在线过滤器来模拟物理条件如下雨,这会影响降低功率,天线的信号。”

软件定义无线电来到焦点与LTE、军事通信、卫星和无线连接。现在部署在汽车,可能的排列是扩大的数量和操作环境挑战和竞争激烈。无线仍最多的特别提款权部署团队需要半插入两端网络测试设备,以及军用雷达和网络基础设施。但有新的应用程序在地平线上,要求这种架构的灵活性,。

”量子计算是许多同步拉伸信封在SDI信号,需要架子的PXIe-based awg和用户可编程的fpga,”安德鲁·韦斯特伍德说Keysight系统架构师。”而不是常见的无线和电子战的仪表要求支持高吞吐量和原始数据I / O,量子需要100%的波形结构和分析FPGA内执行,然后循环非常小的FPGA上一代之间的数据分析结果和分析港口。波形包含构造已经囊括由原始/段方式从非常小的文件。相对少量的数据的分析是在嘈杂的环境中,然而,他们分析结果后,可以作为小三位的值。这些只需要提交回波形建设引擎。”

每个市场都有自己的要求。汽车为例,对价格非常敏感和开放使用IP流媒体实时跟踪多个对象。相比之下,军用雷达需要更快的反应,更多的目标,更多的环境,和情报两端。在数据中心,神经网络和机器学习在一个几乎恒定的状态变化。在云中更加明显,几乎恒定的运动数据和处理需要常数模型创建,执行、数据集中和数据分析。

这对特别提款权开发和测试开启了大门。

”一般来说,好处包括文中更多的频道,重要的小型化便携式设备,更好的动力特征,“Keysight的达尔说。“另辟蹊径,特别提款权和SDI是解决方案的一部分,。新兴测试挑战刺激无线传感器,消除身体接触到测试设备。这是需要在某些频率的物理探测器接触改变了电路的性能。实时流是另一个军事概念,我们预计还将慢慢更多商业无线。”

这里的一个关键目标是non-obsolescence设计。“用户在软件投资和gateware工程可以随着时间的推移,eclipse的硬件投资,”达尔指出。“智能规划架构,和选择的独立于供应商的工具,可以使相当差5年,10年,在军事应用中,20年后测试齿轮生活延伸。你还需要设计服务关闭使用时机。fpga在之间易于使用。Xilinx和英特尔PSG已经引入了高级合成工具,大大提高软件工程师在FPGA硬件工作的能力。但它仍然是FPGA的省专家挤压10/10ths性能。结果一直是质量问题的自动software-to-hardware编译。这只是一样好设计师HLL重构代码以粗粒度的能力有效地编译FPGA的逻辑。另外,software-to-hardware编译器是一个黑盒,假设可以影响部署硬件。 Teams are still relying on experts to close ultimate timing when the project is important.”

结论
不断发展的技术,在数据爆炸,各种各样的新的市场机会迫使改变整个生态系统测试和测量。创建硬件匹配一个特定的用例没有足够长,鉴于笔记本电脑可用的计算能力和易于升级,它不再是必要的甚至是划算的。

SDI /特别提款权现在找到各种应用程序。“今天,工程师们使用SDI和SDR技术在一个非常广泛的应用,从通用测试测量应用到先进的无线研究,”说,倪的大厅。“在更传统的测试和测量的应用,一个以软件为中心的方法的技术优势和快节奏的改变在无线行业推动广泛采用。更具体地说,新的无线技术的快速发展就像802.11 ax,和5 g驱动工程师使用仪器,更灵活,特别是因为仪器的软件更新的成本明显低于购买新的硬件。”

软件定义的仪器和测试已经在地平线上一段时间,但现在越来越多的市场要求。这一趋势只会增加在新市场随着数据量的增加和移动数据的需求也在不断增加。

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