5G/通信测试研究-全球测试业步入多维增长

2021-08-26 17:02:14 14

一:【测试行业的大时代

5G 推动通信需求全方位拓展,迎来测试需求井喷

5G推动通信需求从人际通信向物联网络全方位拓展。3G和4G开启了 数字通信时代和电信网与互联网大融合,以移动接入网的代际升级为主 线,围绕运营商网络的移动互联浪潮蓬勃向上,推动着终端和应用快速 发展,当管道能力成为局限时,会倒逼网络的演进,如今又进入网络升 级新周期。5G 设计蓝图面向未来 20 年,有三大应用场景——eMBB(增 强型移动带宽)、mMTC(海量机器类通信)、URLLC(超可靠低时延通 信),其中 mMTC 和 URLLC 就是面向垂直行业与万物互联,未来5G将可以广泛应用于生活的各个方面。目前 4G 通信技术上不能满足的场 景,例如自动驾驶汽车、无人机飞行、VR/AR、移动医疗、远程操作复 杂的自动化设备等都将是 5G 大显身手的地方。5G 将推动通信核心网、 网络架构、终端应用等多领域发展。

测试需求贯穿 5G 全产业链与全生命周期。通信测试技术与测试仪器是 通信产业链中重要的一环,渗透于通信芯片、模块、终端、基站、无线 网络等几乎所有的产业链环节,同时,贯穿于设计研发、认证验收、生 产、网络建设与优化等几乎完整的产业生命周期。其中,设计与研发是 使用测试仪器种类最多最广的阶段。通信测试,验证了通信新技术的可 靠性与可行性,确定了产业链各环节的衡量基准,协调了产业链的完整 性,帮助运营商构建新一轮网络建设。随着5G 的全面铺开,除了通信网 络的测试需求,测试设备和业务也将率先反馈在未来的端创新和应用场 景中。

波浪式发展态势,通信测试领域是 5G 投资趋势中最确定周期最长的细 分机遇。通信测试行业随着通信行业的发展呈现出波浪式发展态势,在 一个成熟的通信产业环境中,通信测试的作用往往不会体现得很明显, 作为幕后英雄默默支撑产业发展,但是,当通信产业发展升级时,通信 测试将起到不可或缺的作用。

复盘 3G、4G 网络建设节奏,我们发现通信测试行业与通信网络节奏周 期呈现显著的正相关,牌照发放是关键时间点。我们以 3 家通信测试仪 器龙头企业的业绩为例,提取其从 2001 年至 2018 年的营收,发现他们 的业绩波动与通信产业建设节奏呈现显著的正相关,在 3G、4G 网络建 设过程中,均有两次明显的上涨趋势,第一次在牌照发放前,开展大规 模实验时,如 2005-2007 年期间,全球开展 4G 大规模实验,第二次在 牌照发放后,大规模建站时,如 2010-2013 年期间。其中,在 2008-2009 年期间测试厂商业绩出现显著下滑,主要是受到了全球经济危机的影响。 从业绩数值来看,通信测试仪器企业的业绩在 4G 时代显著高于 3G 时 代,主要原因是测试需求的增长与价值量的增加。

我们认为,5G 对测试行业的影响范围更广,影响时间更长,测试厂商 业绩将显著提升。从测试对象的角度看,5G 推动人类社会从人联时代 走向物联时代,5G 技术不仅带来更快的网速,更是使万物智能互联成 为可能,突破互联网时代的人联上限,对于测试厂商而言,测试对象将 从面向运营商、主设备商、终端厂商扩展至面向多种新兴领域产业链上 的各环节厂商,5G 对测试行业的影响范围更广;从时间的角度看,5G 建设类似于 90 年代信息高速公路的建设,随着 5G 网络的建成,未来基 于 5G 网络的配套应用将蓬勃发展,5G 对测试行业的影响时间将更长; 从业绩的角度看,5G 测试需求的复杂程度不断提升,行业价值不断增长,叠加产业边际扩张,市场空间明显扩大,未来测试厂商有望迎来量价齐升,业绩实现显著提升。

增长维度一:测试需求的技术复杂度提升,行业价值将大幅增长

5G测试:新兴标准下,要求测试架构更灵活,测试速率更快。

5G-NR构造了全新的 5G 灵活空中接口,eMBB 需要更高的传输带宽,URLLC需要更低的时延,同时还需兼顾未来的 5G 毫米波的高带宽, 这都要求 5G 网络框架和空中接口必须是灵活的结构,以应对不同的场 景需求,且需要更多的频谱。

从网络部署的角度看,5G不会独立存在,5G和 4G 等技术的演进关系 和融合组网都很重要,对于终端测试而言,5G和 4G 的频谱组合场景 非常复杂,测试仪表需要与 4G等技术进行融合。

从频谱的角度看,在 5G 的频谱规划中,既有低频段的 Sub-6 GHz, 又有规划中的毫米波如 26 GHz、39 GHz 频段等,由于频段特性的区 别,两种方式需要的测量方式和测试挑战也有一定区别。对于Sub-6 GHz 而言,仍然可以使用传导测试或者射频线缆相连的方式进行测量, 但协议的变化和测量带宽的增加,大幅提高了测试难度;对于毫米波而 言,由于毫米波频段芯片的尺寸大大降低,毫米波芯片通常会集成毫米 波天线,从而无法使用传导测试,因此毫米波频段只能使用 OTA (Over-the-air)的测试方法,由于采用 MassiveMIMO等新技术以 及分离基站架构,使得 5G空中接口日趋复杂化,这将导致远端射频单 元的成本与功率损耗大幅增加,目前,OTA的测试方法和测试技术正在快速的发展中。

具体而言,在无线空口测试方面,毫米波、超宽带宽与 MIMO 增加了发射机和接收 机设计的不确定性,尤其是 5G 用户设备和基站间产生的无线电信道是 最大的未知因素,因此,需要创建信道性能的数学模型,为 5G 定义新 的空中接口标准,从而实现 5G 所需的数据速率、频谱灵活性和带宽, 如果能够快速生成了准确的信道模型,可将网络级总体开发时间缩短 20%,提前 12 个月推出新产品。

在 5G 设备测试方面,5G 收发器设备需要比 4G 设备在更多的信道、更 高的频率中运行,这就要求测试平台需要快速测试,同时,由于 5G 是 一种新兴标准,许多必需的测试尚未完全定义,因此要求测试架构灵活 以应对不同的标准,适用 3G到 5G 的收发器。

智能驾驶:多种场景模拟,降低故障率,测试成本大幅提高。

5G 由三个典型应用场景组成,包括增强移动宽带、超可靠低时延、海 量机器类通信,其中超可靠低时延是智能驾驶的重要支撑,5G 是智能 驾驶的必要条件,当 5G 技术成熟后,将带来智能驾驶较大的产业空间, 为通信测试提出了新的要求。

5G 通信增强了智能驾驶的感知能力。现有的感知技术,如雷达、摄像 头等仅提供了“看”的能力,无法实现与车互动,同时易受到雨雾等天 气的影响。而 5G 为智能驾驶提供了交互式感知,汽车可以对外界环境 进行输出,不仅可以探测状态,还能进行反馈,也为自动超车、协作式 避碰、车辆编队等需要高可靠性低时延性的功能提供了保证。5G 使智 能驾驶降低了时间延迟,也降低了道路参与者的不确定性,弥补了传感 器受到距离和环境的约束,同时促进从单车智能到协作式智能的演化。

5G 高带宽满足了车载信息娱乐及高精度地图的需求。5G 的高带宽可以 实现车内乘客对 AR/VR、游戏、电影、移动办公等车载信息娱乐的需求, 同时,厘米级别的 3D 高精度定位地图的下载量在 3~4Gb/km,还可以 支持融合车载传感器信息的局部地图实时重构,以及危险态势建模与分 析。

5G 为自动驾驶运营提供了新的可能。车辆在大多数情况下可以自主完 成行驶测试任务,当遇到自动驾驶车辆无法自主处理的场景,L3 级别以 上的自动驾驶系统可做出判断并通知位于控制中心的驾驶员远程介入; 远程驾驶员可以操控多辆无人驾驶车辆。由此,5G 可以协助对城市固 定路线车辆进行部分智能云控制,对园区、港口无人驾驶车辆实现基于 云的运营优化以及特定条件下的远程控制。

具体而言, 在安全测试方面,智能汽车对安全测试的要求更高,由于欧盟测试协议 不允许测试设施使用公共112紧急呼叫号码进行认证测试,因此必须搭 建自己的移动网络仿真系统,确保在高速环境中的测试依旧能够均匀和 稳定地覆盖,同时保证测试不会意外触发实时公共电信网络,成本方面, 智能汽车的碰撞测试成本高昂,如果在第一次尝试时就正确运行,每次 测量测试可以节省 10 万美元到 50 万美元。

在传感器测试方面,汽车雷达需要安装五个传感器和四个短程天线,每 个位于每个保险杠的角落,前保险杠后面有一个长距离天线,精确测量 对于确保高质量性能至关重要,例如,即使很小的安装误差也可能导致 灵敏度降低 3 dB,导致雷达模块损失30%的距离性能并使其对ADAS无用。因此,需要建立和实施更强大的测试验证标准来确保传感器最佳 性能,在 79GHz 及更高频率下验证不同情况下的射频功率、调制和相 位噪声,通过外部毫米波混频器将 79GHz 信号变频为射频频率,同时 获得超宽带毫米波调制测量的数据,以分析汽车雷达信号,为推出新应 用做好准备。

在以太网测试方面,一方面要进行一致性测试,另一方面还要进行合规 性测试,随着汽车创新步伐的加快,内置信息系统、电子安全和便利系 统等数据都将在汽车内部的有线网络上进行传输,汽车以太网是一种新 兴的解决方案,提供 100Mbps 或 1000Mbps 的带宽,一致性测试用以 保证提供符合标准的以太网,合规性测试帮助故障率尽可能接近零;

在电池测试方面,需要检测锂离子电池的自放电,一方面,单个智能汽 车的电池组数量明显增多,典型的100kWhEV电池组可能具有 8000 个 标准“18650”电池(18mmx65mm),快速增长的订单使得汽车厂商的 交付压力大,另一方面测试电池时需要对存储区域进行温度控制,这将 大量占用生产车间的空间。

物联网:组件体积显著变小,创新技术与产量间的平衡。

与 3G、4G 不同,5G 是面向场景化的时代,不仅连接了人,还连接了 物。5G三大场景中的 uRLLC 和 mMTC 主要就是面向物联网的应用需 求,其中,mMTC是针对未来海量低功耗、低带宽、低成本和时延要求 不高的场景所设计。

随着连接数的增长,网络复杂度的提升,测试需求的难度也在不断增加。 据 IDC 预测,全球数据总量预计 2020 年达到47个 ZB,2025 年达到 163 个 ZB,其中预计 2020 年我国数据量将达到 8060 个EB,占全球数 据总量的 18%。据智研咨询统计,2015 年全球物联网连接数约 60 亿个, 预计 2025年全球物联网连接数将增长至 270 亿个,物联网设备数量将 达到 1000 亿台。常见的物联网落地场景有:智能家居、智慧城市、智 慧交通、智能电网、工业物联网、车联网等,待场景落地后,将带动其 他测试需求,带来大市场空间。

具体而言,在生产线测试方面,制造商面临着组件体积显著变小的挑战,物联网设备的许多功能被加载到可以通过外科手术植入体内或附着在衣服上的东西上;在设备功耗测试方面,制造商需要明确在不同功能下的电池功耗,同时在真实的网络和安装环境下测试,通常物联网设备需要更多的重复传输才能成功传输数据,而重复的次数越多,功耗越高,电池消耗越快;在传感器和数据分析工具测试方面,当产品进入制造阶段时,设计和测试挑战并未结束,元件质量、装配技术或制造工艺的微小变化会对产品产量产生很大影响,使用正确的物联网传感器和数据分析工具检测的制造过程可确保最大限度提高产量并满足创新技术的需求。

政府及运营商测试:准确预测并减轻损失,优化网络系统。 政府方面,政府通过测试来预测和减轻政府无线系统的干扰,政府负责 管理稀缺资源,包括射频频谱等,因此政府机构需要对各种高度复杂的 信号进行建模,添加常见损伤,生成准确的模拟,并分析对无线接收器 的影响,既准确预测同时还采取措施减轻商业无线信号对基本政府系统 的影响能力。

在运营商方面,他们需要通过测试优化网络系统,运营商将其移动和数 据服务产品扩展至物联网,因此定义了两种新兴的蜂窝物联网技术NB-IOT和 LTE-Cat-M1(LTE-M),需要技术验证以确保运营商网络能 够满足支持其物联网业务所需的质量和覆盖要求,而 NB-IoT 和 LTE-M 性能在很大程度上取决于商用网络设备和物联网设备的现场性能以及设 备之间的互操作性,网络设计和配置也会对性能产生重大影响。因此, 运营商需要一种方法来准确测试和测量实验室和实时网络中的技术,还 需要测试其现场 IoT 传感器产品的功能,以验证其性能并对其进行基准 测试。

海底光缆测试:高铺设成本与诊断维修成本。 随着全球海底光缆网已成为关键的基础设施,根据 TeleGeography的数 据,目前在全球范围内,正在使用的海底光缆约有 120 万千米。这些光 缆承载了超过 99%的洲际数据流量,近年来,越来越多的网络公司,如 Facebook、Google 和 Amazon,开始投资建设新光缆,因为它们看到 了拥有和控制自己的海底光缆,从而在其分布在世界各地的数据中心间 交换数据的价值。 海底光缆的铺设成本与诊断维修成本亦非常高,其铺设的运行成本每天 即可高达数十万美元,而修复故障则需要好几周的时间(陆地网的故障 通常在几小时或几天即可修复)。因此,监测和测试这些光纤极其重要, 有许多关键参数需要测试,包括衰减、连接器清洁度、色散、光信噪比(OSNR)、吞吐量、延迟和误码率等。

增长维度二:5G 物联趋势推动测试产业边际扩张,市场空间明显提升

5G终端从手机端全面拓展至物联端、智能汽车端等领域。5G终端将突 破了 4G 时代的手机端,全面拓展至物联端,包括消费类产品、基础类 产品、通用类产品、特定场景产品。其中,基础类产品包括视频直播、 远程医疗会诊等行业场景具有 5G 网络基本接入需求,通用类产品包括 VR/AR、无人机等,它们可以应用于多个场景,属于通用性应用,消费 类产品包括智能手机、智能驾驶等,以及部分垂直行业场景需要用专用5G终端,满足行业特殊需求。5G 时代,在场景和需求方面,用户能体 验速率超过百兆,是 4G 的 10 倍左右,能够显著增强移动互联网业务体 验;在时延方面,5G 端到端的时延能压缩到20ms-40ms之间,能够满 足云端交互应用、如云游戏、办公、AR 应用等需求;在产品和形态方 面,能提供更加沉浸式的体验,更加革命性的交互方式,能进行语音交 互、全息投影、3D建模等等,还能对特定的业务进行算力增强,通过云 端结合对 AI 的处理、视频运算优化。

测试领域对象扩展,产业边际扩张。对于通信测试行业来说,在 5G 时 代他们的测试对象将由传统的人际网络产业链拓展至更多的终端应用产 业链,产业边际扩张。在物联网方面,据中国产业信息网统计及预测, 2018 年,全球物联网市场规模达到 1036 亿美元,同比增长 29.8%,据GSMA预测,至 2025 年全球物联网市场规模将达到 1.1 万亿美元。在 智能驾驶方面,据前瞻研究院统计,智能驾驶汽车到 2025 年可以催生 出一个 2000 亿至1.9万亿美元的市场,至 2035 年全球无人驾驶汽车销 量将达到 1180 万辆,2025-2035 年间年复合增长率为48.35%。

5G时代资本开支上行,为配套产业带来巨量红利。我们预计,5G第一 阶段相比 4G 高峰在投资规模上将提升20%左右,5G 二阶段有望自2022年起,总规模维持高位。

按中性预期,运营商 5G 口径的开支我们认为前三年将大致和 4G 阶段 的 2014 到 2016 年类似,呈现出迅速攀升的态势,预计将从 1000 亿增 长至 1850 亿左右,由于产品成本逐步下降,2022 和 2023 年仍将追加 投资完成覆盖要求,预计将达到每年 2000 亿元的新高点。2019 到 2023 五年累积开支约为8500亿元,相比 4G 从 2014 到 2018 年的 7200 累 积开支提升约18%。

乐观预期下,每年开支较中性预期提升 17%到 20%,五年总开支将超过10000亿,但考虑到运营商收入增长下滑,投资压力将加大,如不引入 新资金来源或建设主体,很难达到该水平;悲观预期下,每年开支较中 性下调 17~20%,五年总开支约在 7000 亿左右,考虑产业成熟期成本 较高,这样的投资规模在满足覆盖需求方面压力较大。

参考 4G 历史数据,国内LTE站点总量占到全球总量的 60%。5G 全球 同步启动,在带动进而引领产业的窗口期,我们预计国内5G站点部署 将抢先,规模占比在 60%左右,随着全球普及这个比重将逐步下降,总 的基站数约在全球的 60~50%之间。

预计至 2025 年,市场规模将达到206亿美元,近 5 年 CAGR=16.08%

市场分类:我们根据测试对象的不同,将测试需求大致分为三类:5G(传 统通信领域)测试、智能驾驶测试、物联测试。其中,

5G(3G/4G)测试是指传统通信领域的测试,包括面向运营商、主设备 商、终端设备厂商等的测试,未来有望受益于 5G 时代资本开支的上行。 智能驾驶测试是指智能驾驶领域的测试,包括传感器、雷达、电池、自 动驾驶系统、以太网等多方面的测试,5G 是实现智能驾驶的基本前提, 随着汽车电动化的普及,未来智能驾驶有望最先实现需求井喷。 物联测试是指物联网领域的测试,包括具备“内在智能”的传感器、移 动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等和“外 在使能”的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等“智能化物件或动 物”或“智能尘埃”,5G 推动了社会从人联时代走向物联时代。

测算结果:

预计到 2025年,全球通信测试市场规模约为 206 亿美元,近 5 年 CAGR 为 16.08%。

其中,预计至 2025年,5G 测试(传统通信领域测试)市场规模约为95.24亿美元,增长较为平稳,5G 时代受益于资本开支上行,通信测试 市场保持上升,比例相对稳定,其中,2020 年、2021 年,由于全球5G大规模建站,该领域测试市场增速较快;

预计至 2025年,智能驾驶测试市场规模约为 28 亿美元,随着智能驾驶 技术的不断革新,及各国政策的大力支持,智能驾驶市场迅速扩张,测 试市场的比例快速上升;

预计至 2025年,物联网测试市场规模约 83.22 亿美元,近 9 年 CAGR=44%,增速较快,主要原因是伴随 5G 的发展,将从人联时代走 向物联时代,物联网市场更加广泛,由于物联网测试技术复杂度相对不 高,故测试需求的比例相对不高,但受益于物联网市场规模的指数型增 长,使得物联网测试市场规模显著增长。

全球高度集中的技术密集型细分市场

二:【市场格局高度集中,高投入高回报技术密集型行业

市场格局:全球几大巨头基本垄断,国内厂商相对技术落后。通信测试 测量领域市场格局高度集中,大多数的测试产品和技术掌握在国外厂商 中,包括是德科技、罗德与施瓦茨、安立、唯亚威、EXFO 等,国产厂 商仍处于相对落后的局面。从厂商风格上看,海外厂商更加看重质量, 对价格不敏感,而相对而言,国内厂商对价格较为敏感,国内厂商技术 相对落后,产品较为低端,市场竞争力偏弱,包括星河亮点、日讯、上 海创远、中创信测等。其中,东方中科是国内从事仪器销售、仪器租赁 及系统集成业务的厂商,主要代理是德科技、罗德施瓦茨等厂商的仪器 产品。

具体来看,2017 年全球通信测试测量市场规模为 70 亿美元,其中商业 通信测试测量的市场规模为 40 亿美元。 是德科技是测试测量行业的全球龙头,2017 年全球市占率达到 22%, 以 LTE技术为例,相对而言在协议一致性测试、运营商验收测试及智能 手机商用测试领域更具优势; 罗德与施瓦茨是全球唯一一家提供用于整个无线通信网络生命周期的一 站式测试与测量解决方案的公司,2017 年全球市占率约 15%; 安立是亚洲最大的测试测量公司,历史悠久,以 LTE 技术为例,在核心 网测试及射频一致性测试领域更具优势;

EXFO是光测试领域的全球龙头,在光测试领域更具优势; 唯亚威是光测试领域领先厂商,且积极布局无线测试领域。

技术密集型行业,下游场景丰富。通信测试仪器属于技术密集型行业, 产品附加值较高,制造成本较低,根据其测试对象,可以分为接入测试、 光测试、数据通信测试和无线测试,其中数据通信测试与无线测试是通 信测试未来发展的主要方向。产业链上游是为本行业提供生产所需要的 金属材料、电子元器件、机电配件等零部件,生产厂商较为分散,发展 相对成熟,产品技术含量低,供应充分,属于充分竞争行业,上游波动 对本行业影响不大;由于通信测试贯穿通信全产业链,其下游场景丰富, 包括运营商、主设备商、终端厂商、政府/学校等研究院以及第三方仪表 租赁公司等。

研发构筑竞争壁垒,高投入高回报。从商业模式上看,通信测试仪器领 域多为 TO B 业务,通常提供非标准化产品,毛利水平高,通过对比全 球四家通信测试仪器上市公司毛利率数据,我们看到,从 2005 年至 2017 年,毛利率水平均保持在40%以上,其中是德科技、EXFO 毛利高达60%; 从技术的角度看,通信测试服务于通信全产业链及全生命周期,需要模 拟各种极端情况以验证产品的可靠性,对技术含量要求高,通过对比全 球三家通信测试仪器上市公司研发费用率数据,我们看到从 2005 年至 2017 年,研发费用率均保持在10%以上,其中 EXFO 近三年研发费用 率接近 20%。通信测试领域技术壁垒高,客户粘性大,客户选择一家公 司提供测试解决方案后,通常较少更换厂商,因此厂商需要不断地进行 研发,以保证技术的领先性。同时,非定制化产品为厂商带来丰厚的毛 利。

Keysight:全球龙头,历史悠久,外延并购快速完善业务线

是德科技是全球电子测试测量行业龙头。于 2014 年上市纽交所,其前 身是安捷伦(Agilent),安捷伦的前身是惠普。1999 年,惠普进行战略 重组,建立一家独立的测量公司和一家计算机与影像公司,其中测试和 测量部门以及相关部门成为了安捷伦科技公司,具体包括元器件、测试 与测量、化学分析、和医疗仪器业务等部门,1999 年 11 月 18 日,安 捷伦上市纽交所。安捷伦又于2014年 11 月将其电子测试仪器部门剥离, 成立是德科技,专注于电子和光信号的测试测量。

通信测试为其主要业务,集中分布在亚洲和美国。公司业务分为4大块, 分别是——通信解决方案(CSG)、电子工业解决方案(EISG)、服务解决 方案(SSG)、IXIA解决方案(ISG),其中通信解决方案占比达52%,其次 为电子工业解决方案,占比为25%。2018 财年公司实现营收38.78 亿美 元,同比增长21.6%,实现净利润1.65 亿美元,同比增长61.8%,综合 毛利率为54.72%,同比提升1.35 个百分点。分区域看(2017 财年数据), 公司业务主要集中在美国、亚洲和欧洲,占比分别为40%、42%、18%。

公司下游客户广泛,与客户联系紧密。公司客户涵盖了全球前 10 大电 信设备商、全球前 10大半导体供应商等,与下游大客户保持长久紧密 的联系,同时,公司研发中心分布全球,与当地研究机构的紧密合作, 充分利用当地市场资源与人才资源,紧密贴近当地客户需求。公司软件 工程师从2014年至 2017 年增长了 65%。

全球龙头,市场份额保持稳定增长。2017年是德科技整体市场份额达到22%,其中,在商业通信领域市场份额为 25%(全球第一),航空航天 及军事通信领域市场份额为 23%(全球第一),网络测试领域市场份额 为 33%(全球第一),网络可视化领域市场份额为10%(全球第二/三), 电子工业测量领域市场份额为 20%(全球第一)。同时公司市场份额保 持每年 3-5%的增速,发展稳定,未来市场可期。

外延并购快速完善业务线。自是德科技上市以来,公司先后通过现金收购Scienlab(2017.8)、Ixia(2017.4)、Anite(2015.8),Electroservices(2015.8),其中,Ixia 是业界领先的 IP 性能测试工具提供商,可以提 供洞察物理和虚拟网络的全面可视性,帮助客户验证网络及关联程序的 安全性与性能;Anite 是无线侧测试厂商,可提供无线协议开发测试,全 堆栈网络测试等;Scienlab 是电子工业测试厂商,可提供汽车电池、动 力系统、充电基础设施测试等;PSNA ELECTROSERVICES LIBERTY LABS 则为公司提供服务解决方案,增加了多品牌维度的校准、天线测 试等。

“软件+硬件+人”的市场战略,为客户提供一体化解决方案。公司最初 是做测试测量仪器的硬件公司,随着通信测试复杂程度的提升与应用需 求的增长,对测试数据的算法分析日益重要,未来,后端软件分析的重 要程度将日益提升,同时针对客户需求提供一体化解决方案将成为行业 趋势。公司制定“软件+硬件+人”的市场战略,并协调公司内部组织架 构,以客户为中心,根据客户需求调配相应的硬件设施与软件系统,并 配备专业服务人员,为客户提供一体化的解决方案。

EXFO:光测试全球龙头,高投入高回报

EXFO是光测试领域的市场领导者。公司为全球领先的通信服务提供商、 网络设备制造商和网络级公司开发更加智能的网络测试、j 监测和分析解 决方案,2000 年于纳斯达克上市。公司是光测试领域的市场领导者,亦 是服务保障领域的技术领导者,服务范围遍布全球。全球前 100 家 CSP 中有 90%的客户使用 EXFP 的解决方案。

Anritsu:124 年历史,亚洲最大测试测量公司

全球领先的测试测量器件、设备、系统制造商。成立于 1895,于 1968 年于东京证券交易所上市,其最初前身是石衫社,1908 年石衫社和 Abe (阿部)电线制作所合并为共立电机株式会社。公司主要瞄准有线和无 线通信系统、移动和 IP网络、超高频和基于红外的测试测量设备,并涉 足通用测试领域。

VIAVI:拆分体积,更加精准灵活地面向市场,积极布局5G产业

全球通信网络测试服务、监控和保障解决方案的供应商。公司前身 Uniphase 成立于 1979年,另一前身 JDS 于 1982 年成立,1999 年 JDS 与 Uniphase 合并为 JDSU。2015 年 8 月,拆分为两家独立上市公司,Viavi Solutions(继承 JDSU 通讯业务)和 Lumentum Holdings(继承商业 光学产品业务)。VIAVI 公司目前主要从事继承于JDSU的网路启用(NE)、 网络服务支持(SE)、以及光学安全及性能产品部门(OSP)。主要客户 包括运营商、网络设备制造商、民用、政府、军用及航空电子类等企业。

三:【5G 推动下的新科技创新周期机遇

测试在 5G 通信网络升级中扮演关键角色

通信测试在5G通信网络升级中必不可少。从产业链的角度看,5G测试 必不可少,按照产业成熟的先后顺序,有了 5G 标准,最先推出的应该 是 5G 网络系统设备,5G 芯片和终端应该是商用的最后环节,因此,测 试设备是 5G 生态必不可少的一环,终端设备的标准符合性或者一致性 测试是移动通信技术商用的基石之一,测试设备应该与芯片和终端商用 同期推出,来支撑 5G 商业化的发展。

2019 年将进入 5G 牌照发放期。2019 年将是 5G 的开局之年,从标准 化进程、5G频谱拍卖和支配节奏、以及推进 5G 服务几方面看,各国都 呈现抢进度的态势,如韩国三大运营商最早完成了频谱拍卖,并在去年 12 月推出 5G 服务;AT&T 也于 12 月在美中南部人口密集地区率先推出 5G 服务;去年 10 月前后,意大利完成了 5G 频谱的拍卖并开始部署5G设备;另外包括爱尔兰、拉脱维亚、西班牙、英国和沙特等国完成了频 谱拍卖,其他数十个国家也表明将在 2019 到 2020 年之间拍卖或者指配 5G 频谱,中国就是其中之一。国内在标准化向商业运营的进程中,规 划实施时点也一再提前:最早在 2012 年开始 5G 标准设计阶段,是计划2022年冬奥会商用,其后计划改变,2017 年正式宣布力争 2020 年商 用,其后又变更为2020年尽早商用,现在定位为 2020 年规模商用。今 年 1 月10日,工信部部长苗圩提出 2019 年即将在若干城市发放 5G 临 时牌照,并在 2019年下半年能够在手机、PAD 等终端用上 5G 业务。

案例一:帮助通信设备商改进收发器性能。

基于云平台的测试方法,测试吞吐量增加了 20 倍,资产利用率提高了10 倍。通信设备商需要在比 4G 设备更高的毫米波频率下运行,因此, 要求测试方设计一个测试平台,在毫米波频率下测试越来越多的收发器 和天线,同时快速执行空中测量。由于 5G 是一种新兴标准,许多必需 测试尚未定义,为了帮助设备商优化改进设备,测试方将数据处理转移 至云服务器,测试吞吐量增加了 20 倍,测试时间缩短了 20 倍,由于测 试速度的提高和空闲时间的缩短,致使资产利用率提高了 10 倍。

案例二:帮助通信运营商将移动和数据服务扩展至 IOT 领域。

“软件+硬件”帮助运营商进行精确的驱动测试,使得优化网络时间缩 短了 50%,运营商获得了 25%收益。运营商希望将其移动和数据服务扩 展至物联网领域,运营商希望技术验证其网络能够满足支持其物联网业 务案例所需的质量和覆盖要求,因此,运营商一方面需要测试实验室和 现场网络,一方面需要测试物联网传感器产品的功能。 测试厂商通过提供硬件(Nemo Outdoor)与软件(Nemo Analyze),Nemo Outdoor 用于测试、故障排除和优化移动和无线网络,Nemo Analyze 用于基准测试、自动故障排除和基于驾驶测试数据的统计报告。 运用 Nemo Outdoor,运营商能够准确测量其物联网服务在实际网络中 传递,为运营商提供了从应用级到射频测量和控制平面信号,根据这些 信息,运营商对其 NB-IOT 和 LTE-M 技术的性能进行了基准测试,同时 待部署的物联网传感器产品也验证了互操作性。Nemo Analyze 则对信 号进行分析,调查问题的根本原因,分析的数据也被快速用来优化网络 以提高 QoS。

使用 Nemo Outdoor 进行精准测试,并使用 Nemo Analyze 进行全面分 析,帮助运营商将优化网络的正常时间缩短了 50%,这种优化使运营商 获得了 25%的收益,同时帮助运营商切入物联网业务,将 NB 物联网技 术部署至其整个网络中。

智能驾驶:积极打造智能汽车强国战略,成长确定性最高

我国积极打造“智能汽车强国”战略,相关政策出台力度不断深化。目 前智能驾驶产业发展仍处于行业发展初级阶段,大部分车辆仍处于辅助 驾驶层面,智能驾驶在新型城市智能交通系统里发挥着重要作用,基于 人、车、路应用场景较为丰富,而与5G结合也成为行业发展的必经之 路,只有 5G 网络能够支持实现智能驾驶的毫秒级时延和接近 100%的 可靠性。

智能驾驶市场成长确定性最高,全球市场规模逐步提升。据 Machina、 IMS、华为联合调研,2017 年全球车联网连接数为9000万个,预计到 2020 年将增加至 3 亿个左右,至 2025 年将突破 10 亿个,年均复合增 长率为 26%。同时,2017 年全球车联网市场规模达到342亿欧元,预 计到 2020 年,市场规模有望达到 400 亿欧元,年均复合增长率为25%。

案例一:智能驾驶的传感器性能测试。

初始测试场景增加 50%,测试开发时间缩短一半。汽车制造厂商希望能 够在多种交通场景中提供完美的“视觉和感知”的能力。利用人工智能 和深度学习算法,使其光探测和测距(LiDAR)和雷达传感器系统能够 做出更多的反应。因此,为确保传感器的性能,需建立和实施更强有力 的测试验证标准。故采用雷达信号发生器模拟各种信号进行广域汽车雷 法测试,利用微多普勒效应探测、三维扫描和步行场景,将步行者与其 他反射较弱或移动缓慢的目标区分开来。这帮助汽车制造厂商最初测试 场景增加了 50%,提供了强大的产品验证,提高了整体产品质量。

案例二:智能汽车的转换器性能测试。

测试吞吐量增加了 4 倍,测试时间缩短了 95%,乘用车与商用车的电气 化使得传统的 12V 平台向高压、大功率直流系统转变,在越来越多的电 子移动性应用程序中,DC-DC 转换器是一个重要的系统部件,一方面是 为动力转向系统,空调以及其他辅助设备提供所需的电力,另一方面在 复合电源系统中,与超级电容串联,起到调节电源输出,稳定母线电压 的作用。在电动汽车(EV)或混合动力电动汽车(HEV)的动力系统中, 这些转换器的功率水平在 60 至 180 千瓦或更高;在车内的其他地方, 越来越多的加速和降压的转换器也被用来为最新的高级驾驶员辅助系统 (ADAS)和各种安全、舒适、方便、车身和底盘功能提供动力。因此, 电动汽车和混合动力汽车的高功率转换器订单呈现快速增长,包括降压 变换器、降压高电压、48V 动力系统等。转换器的测试范围更广,对测 试的效率要求也更高。

基于此,需要重新定义转换器测试,通过自动化来节省时间和降低成本。 通过内置于 N3300 系列电子负载中的测量功能,测试系统可以同时测量 单个转换器的多个输出或多个转换器的单个输出;通过 34980A 多功能SMU,定制多个测试来处理各种转换器型号;配置 B2985A 以检查绝缘 电阻,使系统可提供低至 0.01 fA 的测量分辨率;使用 B2985a 作为可 编程源来产生各种测试场景,以确认转换器在输入电压范围内的正确运 行,通过内置的数据记录功能,捕获测试结果使其更容易分析瞬态,最 终有助于提高产品质量,减少以前手动过程中的人为错误;使用 N8900自动测距直流电源,使测试系统可产生测试客户全系列转换器所需的高 功率、高电压输出。通过这样的测试系统实现了测试吞吐量增加了 4 倍, 总体测试时间减少了 95%。

物联网:未来 10 年通信测试发展的主要动力

物联网将是未来 10 年通信测试发展的主要动力。以 5G 支撑的大连接, 推进万物智能时代的到来,在即将到来的 5G 时代,不仅会掀起新一轮 的移动变革,也将加速全社会向数字化转型。未来十年,物联网领域的 服务对象将扩展至各行业用户,M2M 终端数量将大幅激增,应用无所不 在。从需求层次来看,物联网首先是满足对物品的识别及信息读取的需 求,其次是通过网络将这些信息传输和共享,随后是联网物体随着量级 增长带来的系统管理和信息数据分析,最后改变企业的商业模式及人们 的生活模式,实现万物互联。。

案例一:智能电表厂商生产线的建立与效率提升。

组件小型化下的低成本、高质量测试,效能提高 40%。物联网时代,设 备的许多功能被加载到可以通过外科手术植入体内或附着在衣服上的东 西上,因此,制造商面临着测试较小印刷电路板组件(PCBA)的新挑 战,部件质量、装配技术、制造工艺等方面的微小变化都会对产品产量 产生重大影响。 例如,一家为能源供应商开发智能电表的厂商,无论环境如何变化,测 试仪必须要一个电池上工作 15 年,并提供始终如一的准确可靠的读数。 基于此,测试方采用 PathWave 分析,将使用流程、测试和设备中的数 据执行高级分析,以推动生产改进和效率,通过 Pathwave 分析从多个 来源收集数据以监控 OEE,应用软件强大的趋势检测和异常检测算法对 数据进行异常识别和隔离,通过软件和云计算的强大功能,进行快速的 多维分析,确定这些异常情况的根本原因,并将警报发送给相应的工程 师,通知他们检测到的异常情况。基于 Pathwave,成功帮助智能电表 厂商的生产线效能提高 40%。

案例二:通过“能量收集”延长物联网设备电池寿命

将射频能量转换为直流电源。许多用于物联网的设备旨在实现更高效、 更互联,预计将运行数年,没有更新,没有充电,也没有人为干预。如 何帮助物联网设备延长电池寿命成为物联时代的迫切需求。将电磁辐射 转换为电能,是一种持续给设备电源充电的有效方法,通过收获微波波 段辐射(2.45GHz WiFi 信号)提供新的能源,利用天线截获部分电源产 生的电流,再使用整流器将电流从交流转换为直流,然而,天线的阻抗 额定值通常为几十欧姆,而提供整流的二极管的阻抗为几千欧姆,来自 天线的低阻抗信号不足以驱动整流二极管的高阻抗要求,故需要一种能 够产生足够电压水平的设计来给车载电池充电。

因此测试厂商提供电路仿真工具(EDA)充分优化整流电路,创建物理 部件的模型并添加它们的电路模拟,优化天线及整流器的设计,并采用 动量三维平面场对整流电路进行被动建模和分析,进而建立一个成功的 能力收集系统,将环境 2.45-GHz 无线信号转换为直流电, 此外,电路 仿真工具还帮助优化匹配电容器和超小型 A 型(SMA)连接器,通过优 化连接器与电容器之间的物理距离,进一步降低了整流器的回波损耗。 通过实验与仿真,将射频能量转换为直流电源的阈值为-20dBm,效率约 为 13%,输入功率为 20dBm 时达到最大效率 68%,同时,测试结果与 仿真结果有较好的相关性,实现了天线与整流器间阻抗变化的挑战。


全文下载:通信测试,5G时代的卖水人.pdf (中泰证券行业研究报告)