確保IoT無線聯網品質 宜特網路效能測試服務有一套

2018-09-27
物聯網(IoT)帶動產業的全面發展,未來將以各式無線網路為基礎骨幹,從數十公分的近場技術、個人區域網路,一直到上百公里的廣域網路,部分新興技術如NB-IoT將直接帶動技術與產品的測試、驗證需求;另外,在不同應用情境之下,也衍生許多客製化服務需求,宜特因應物聯網發展趨勢,打造完整的無線驗證解決方案,希望提供產業更優質的服務。

未來物聯網的應用情境,會出現更多混合性的應用,也就是同一空間並存多種不同的無線網路,複雜性也隨著產業的發展日益提升,可以預期除了干擾之外,如何有效協調不同的網路技術,並提升網路效能,測試認證的發展也將與網路同步蓬勃,而透過模擬建立各類實際場景驗證網路效能將越來越重要。

物聯網無線連結高度多樣性

無線網路技術發展迅速,未來物聯網與無線網路密不可分,宜特科技訊號測試事業處協理余天華(圖1)表示,近距離的NFC(Near Field Communication)與EMVCo,主要應用在行動支付等金融領域;傳輸距離數公尺到數十公尺的個人區域網路(Personal Area Network, PAN)如藍牙(Bluetooth)、ZigBee;傳輸距離小於五公里的無線區域網路(Wireless Local Area Network, WLAN)802.11a/b/g/n/ac,都是過去人們熟悉的網路技術。

圖1 宜特科技訊號測試事業處協理余天華表示,複雜的網路結構對於網路效能、安全性、可靠度等都會有顯著影響,所以物聯網需要系統整合性測試與網路效能測試。

至於無線廣域網路的技術發展則日益多元,主要可分成非授權頻段(un-Licensed Band)的LoRa與授權頻段(Licensed Band)由3GPP主導的各類電信級網路,如GSM、WCDMA、LTE、Cat. M、NB-IoT等。其中低功耗廣域網路(Low Power Wide Area Network, LPWAN)的LoRa、LTE Cat. M、NB-IoT是近期物聯網最熱門的新興技術,將串聯起各式各樣的電子裝置,未來在實際應用上,無論連結數量、跨網路整合等,都比現在的網路應用複雜得多。余天華強調,這些標準也是宜特物聯網無線技術發展的重心。

這麼多無線技術,分屬許多不同的標準制定與推動單位,技術標準各自推動驗證,規範嚴謹程度不一,有些技術甚至沒有認證。余天華指出,以家庭網路為例,至少將會有Bluetooth、Wi-Fi、ZigBee、LTE與NB-IoT等共存的狀況,部分標準使用同樣的頻段,混合使用時不僅可能產生干擾,也會影響整體網路效能,目前有大廠倡議成立開放互連基金會(Open Connectivity Foundation, OCF),希望能解決標準過於破碎、不互通的問題。

效能測試協助解決網路瓶頸

事實上,目前業界宣稱要協助物聯網標準互通的聯盟越來越多,但大多還在發展當中,也尚無實際的規範或足夠雄厚的實力號令產業界,未來幾年相關議題還有待持續發展。因此,宜特特別專注在物聯網無線網路總體效能測試,並提出完整測試架構,包括驗證(Certification)、特殊功能測試(Special Feature Test)、效能測試(Performance Test)、基本測試(Essential Test)等四個部分(圖2)。

圖2 宜特物聯網系統測試架構


特殊功能測試包含系統整合測試(System Integration Test)與安全(Security)功能驗證。效能測試在物聯網應用上通常是檢視系統與系統連結的效能、接收感度惡化(De Sense)造成的無線網路效能降低、傳輸速率(Throughput)指標等;而在基本測試部分,包括安全性(Safety)、法規(Regularity)、可靠度(Reliability)等項目。

物聯網的網路連結將會從現有的網路應用基礎上持續發展,以家用網路來說,最顯而易見的差異就在於連結數量將持續成長,從現有10個左右的網路連結成長到上百個;延伸到廣域網路上,未來半徑數公里的範圍內可能有數萬個各式各樣的網路節點,網路複雜程度較現在提升數百到數千倍。複雜的網路結構對於網路效能、安全性、可靠度等都會有顯著影響。余天華認為,這也是物聯網需要系統整合性測試與網路效能測試的原因。

因應物聯網的複雜狀況,宜特正逐步建立實際的環境模擬,余天華說明,最常見的環境是一般人家中的多房間環境,透過多路徑仿真器(Multipath Emulator)、放大器(Amplifier)與衰減器(Attenuator),還有該公司開發的測試軟體,即可建立一個模擬的室內環境,然後再將相關節點與無線裝置建置好後,就可以了解實際網路運行概況。測試人員只要將環境的穿透、反射等參數加入,再微調實際環境差異,就可以在實驗室完成實際環境的模擬,以便發現網路瓶頸並加以解決。

另外,範圍更大的智慧社區、智慧城市的網路環境,還有室外與室內混合的應用,亦是常見的應用場景。這部份很重要的是穿牆的情境,包括無線訊號針對不同牆面的衰減值,都可透過實際的參數調整模擬。未來,宜特也將持續發展更多場景的模擬,尤其是廣域網路更複雜的網路情境模擬,希望能盡量貼近終端使用的狀況,以進一步提升測試驗證的價值。

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