가장 복잡한 컨슈머 기기 테스트:유비쿼터스 스마트폰

  • 2015-02-10
  • 김창수 기자, cskim@elec4.co.kr
  • 글 | 짐 맥코드(Jim McCord), 제품 마케팅 엔지니어 키사이트테크놀로지스


네트워크 용량에 대한 요구는 증가할 것이며, 새로운 기기가 출시되는 주기 또한 점점 짧아질 것이다. 스마트폰의 높은 품질을 유지하기 위해 기기들은 점점 더 복잡해질 것이다. 이 순간에도 테스트 기술과 테스트 솔루션은 급변하는 시장의 요구를 충족시키기 위하여 계속해서 진화 중이다.

 

벨이 옆방의 왓슨에게 했다는 유명한 말, “미스터 왓슨, 이리로 오게. 자네가 보고 싶네.” 이것이 바로 인류 최초의 전화 통화 기록이고 이와 함께 전화기가 발명됐다. 오늘날 스마트폰이나 타블릿PC 등과 같은 스마트 기기들은 사실상 언제 어디서나 손쉽게 사용 가능하지만, 실제 이면에는 복잡한 제조공정이 뒤따른다.



대부분의 전자 제품은 많은 기능 추가와 함께 복잡성이 증가했지만
, 실제 사용자들은 스마트폰의 복잡성에 대해 전혀 관심을 두지 않는다. 사용자들은 업그레이드는 언제 할 수 있는 거야?”에 대해서만 관심을 갖는다. 빠르게 변화하는 대량생산 산업 환경과 점점 복잡해지는 모바일 기기 테스트 환경으로 인해 현재까지의 테스트 방법에도 변화가 필요하게 됐다.

시장 영향력

소비자들의 핸드폰에 대한 요구가 커짐에 따라, 네트워크 용량에 대한 요구 또한 급증했다. 시장 점유율 확대와 더불어 모바일 기기 또한 단순한 전화기그 이상이 됐다. 오늘날 핸드폰은 고성능 카메라, 음악 및 비디오 재생기능, 터치스크린과 고화질 디스플레이 등을 모두 포함한다(그림 1 참조). 핸드폰 사용자들은 평균적으로 2년마다 기기를 업그레이드 하는 것으로 추정되며, 그 과정에서 전화를 걸고 받는 것과는 다른 차원의 새로운 기능들이 추가됐다. 이러한 역동적인 시장환경은 통화 품질 저하 없이 신제품 출시를 앞당겨야 하는 것에 대한 압박으로 작용하고 있다.


기술의 진보

오늘날 스마트폰 사용자들의 기대에 부응하는 다양한 서비스가 가능하게 된 것은 일반 소비자들에게는 잘 알려지지 않은, RF 기술의 발전 때문이다(그림 2 참조).

오늘날 LTE-A 캐리어 어그리게이션(Carrier Aggregation, CA)은 인터넷이나 클라우드와 모바일 기기 사이에 광대역 주파수의 채널을 만드는 가장 진보된 기술이다(그림 3 참조). 이 기술은 통신 서비스 사업자가 보유한 주파수 스펙트럼에서 작은 대역들을 추출하고, 그들을 통합하여 광대역 주파수의 채널로 데이터를 전송할 수 있게 도와준다. LTE-A는 최대 5개의 20 MHz 대역 주파수를 통합할 수 있으며, 그 결과 효과적인 100 MHz의 광대역 채널을 만들 수 있다.

새로운 테스트의 필요성

핸드폰 사용자들의 가장 큰 불만 중 하나는 짧은 배터리 지속 시간이다. 핸드폰의 크기가 점점 작아지면서 고해상도 디스플레이처럼 배터리 사용량이 많은 부품들을 집약시키다 보니 배터리 지속 시간이 주요 문제점으로 떠오르게 된 것이다. 설계 단계에서 배터리 지속 시간 테스트는 더 이상 통화 시간에 따른 지속 시간에 대한 것만은 아니다.



다양한 사용자들이 여러 핸드폰 기능을 사용할 때 배터리가 얼마나 지속 되느냐에 대해 알 수 있어야 한다
. 십대 학생들, 부모, 사업가, 또는 데이터 대량 사용자 등 각각의 사용자는 데이터나 통화, 메시지 등 다양한 기능을 서로 다른 패턴으로 사용할 것이다. 이런 다양한 사용 패턴을 설계 단계에서 테스트하고, 이를 통해 배터리 지속 시간에 대한 문제를 제품 대량 생산 전에 해결할 수 있어야 한다.

인증 테스트는 핸드폰 설계가 의도했던 표준과 일치하는지 확인시켜준다. 인증 테스트와 사전 인증 테스트에 최적화된 시험장비를 사용하여 디자인 프로세스의 다양한 단계들에서의 시험을 통하여 초기에 문제들이 발견되어 다루어지도록 점검한다. 핸드폰의 모든 설계가 완료되면 제 3의 인증기관을 통해 표준에 적합한지 테스트한다.

표준 인증 테스트가 완료되면, 제조 단계에서는 두 가지 주요 사항에 대한 테스트를 하게 된다. 최종 디바이스 교정과, 기기 검증이 그것이다. 이 테스트들은 몇 가지 주요한 항목들로 이루어진 전력 세팅과 채널 구성으로 진행된다.

 채널 파워 - DUT(device under test)의 정확한 전력 컨트롤 확인

OBW - DUT에 의한 전송 대역폭이 한계 범위 내에 있는지 확인

ACP, ACLR - DUT가 인접 채널을 간섭하지 않는지 확인

변조 분석 - EVM과 같은 측정 파라미터 시험을 통해 DUT의 신호가 표준 에 부합하는지 확인

이러한 각각의 테스트에 요구되는 시간은 테스트가 필요한 채널(혹은 밴드)의 수와 포맷의 종류에 따라 배가된다. 하지만, 최근 비시그널링(non-signaling) 제조생산 테스트를 통해(그림 4 참조), 기지국의 명령에 따른 콜 셋업과 모드 변경에 관한 오버헤드들은 대부분 제거됐다. 이전의 테스트 기술과 비교하여 많은 시간 절약을 가져옴으로써 더욱 복잡한 기기의 대량생산 시험이 가능하게 됐다. 또한 비시그널링 테스트는 기지국의 기능과 중복될 필요가 없게 되면서 보다 저렴한 비용의 테스트 장비로도 진행이 가능하다.



핸드폰의 새로운 기능 검사
, 예를 들어 블루투스나 WLAN 등은 테스트 시간에도 영향을 미친다. 별도의 측정 애플리케이션은 제조사가 필요한 기능만을 효율적으로 시험할 수 있도록 모듈화 돼 있고, 테스트 요구사항의 증가에 따라 쉽게 추가할 수 있다.

테스트 효율성을 높이기 위해서는 테스트에 불필요한 시간을 최소화 하거나 없애야 한다. 비시그널링 테스트 솔루션은 SAMM(single acquisition multiple measurement) 능력을 갖춰 높은 테스트 효율성을 보장한다. 한 가지, 비시그널링 테스트에 요구되는 사항은 DUT를 직접 컨트롤하는 것이다.

무선기기에 사용되는 무선 모듈이 협력사에서 설계·제작된 경우, 비시그널링 테스트를 통한 시간과 비용절감을 얻기 위해 무선기기의 적정 레벨이 사용되고 있는지가 중요하다. 비시그널링 테스트 솔루션 제공자들은 일반적으로 칩셋 제조사들과 밀접하게 작업을 하는데, 이는 테스트 장비가 칩셋 제조사의 툴킷에서 지원되도록 하기 위해서다. 반면에 몇몇 경우에는 칩셋을 컨트롤하기 위해 테스트 장비 제조사가 툴킷을 제공하기도 한다.

 솔루션 수명

LTE-A를 위한 캐리어 어그리게이션과 더불어 무선랜(WLAN), 블루투스, GNSS 수신기와 같은 무선통신 디바이스 기술의 지속적인 발전과 함께 테스트 솔루션에 대한 중요성도 커지고 있다. 새로운 고속 시퀀스 테스트 기술은 DUT에 보다 복잡한 테스트 루틴을 로딩하고, 고속 테스터로 빠르게 포착해 테스트 시간을 최소화하거나 감소시켜준다.

더불어 멀티 캐리어(multiple carrier)MIMO(multiple input-multiple output) 장비를 순차적인 방법이나 병렬로 테스트 하는 것이 외부에서 퀄리티 높은 제품의 높은 볼륨을 얻기 위해 노력하는 제조사들의 도전으로 이어지고 있다. 이러한 변화들에 맞서 스마트 디바이스 제조사는 힘든 목표와 타이트한 일정을 소화해야 한다.

제조사가 신제품을 보다 빨리 출시하고 비용 대비 효율적으로 대량생산을 할 수 있기 위해서는, 확장 가능하고 빠른 속도와 정확성을 제공하며 작은 공간을 차지하는 테스트 솔루션이 필요하다. 그리고 최신 디바이스에 내장되는 고속 시퀀스에 대응하는 페이스를 유지하도록 향상된 테스트 시퀀스 기능을 갖추는 특성 또한 바람직한 테스트 솔루션이다.

좋은 테스트 솔루션 중 하나는 PXI(PCI eXtensions for Instrumentation) 기반의 모듈형 아키텍처를 구축하는 것이다(그림 5 참조). PXI 기반 솔루션은 발전의 속도가 다른 컴퓨터 기술과 RF 측정에 대해 필요에 따라 개별적으로 업그레이드 할 수 있다. 또한 강력한 테스트 솔루션 역시 제조환경에서 중요한 부분이다. 내구성과 특별히 만들어진 커넥터(일반적으로 N 타입), 강력한 소프트웨어 플랫폼을 갖춘 PXI와 모듈 방식의 장점을 결합한 통합 테스트 시스템은 미래에는 보다 스마트하고 복잡한 디바이스에 대해 진화된 테스트 방법을 제공할 수 있다.

오늘날 스마트폰은 알렉산더 그레이엄 벨에 의해 발명된 전화기로부터 많은 변신을 거듭하여 탄생했다. 미래에는 또 어떤 스마트한 기기가 나올지 예측하기 어렵다. 하지만 분명한 것은 네트워크 용량에 대한 요구는 증가할 것이며, 새로운 기기의 출시 주기 또한 점점 짧아질 것이다. 동시에 스마트폰의 높은 품질을 유지하기 위해 기기들은 점점 더 복잡해질 것이라는 점이다. 실제 사용자들은 모르지만, 이 순간에도 테스트 기술과 테스트 솔루션은 스마트 기기 개발자와 제조사가 제품 출시 시간을 단축하여 사용자들이 원하는 시간에, 원하는 품질의 스마트 기기들을 사용할 수 있도록 계속해서 진화 중이다.

<저작권자(c)스마트앤컴퍼니. 무단전재-재배포금지>

본 기사의 전문은 PDF문서로 제공합니다. (로그인필요)
다운로드한 PDF문서를 웹사이트, 카페, 블로그등을 통해 재배포하는 것을 금합니다. (비상업적 용도 포함)
 PDF 원문보기

관련 기사

  • 100자평 쓰기
  • 로그인

태그 검색
본문 검색
TOP