Обеспечение эффективной работы электронных устройств умного дома

Испытания на сосуществование беспроводных сетей

/

Текущее состояние

В 1964 году Боб Дилан записал песню The Times They Are A-Changin («Времена-то меняются»), название как нельзя лучше описывает положение дел в сфере бытовой техники. Отрасль бытовой электроники должна постоянно развиваться, чтобы не отставать от растущих запросов потребителей, а еще — вносить свой вклад в воплощение мечты о по-настоящему взаимосвязанном мире. Интернет вещей (IoT) наконец-то добрался до наших домов. Мы можем удаленно контролировать любой объект из любой части мира — главное, чтобы объект был подключен к интернету. Беспроводные акустические системы, термостаты, системы безопасности и мониторинга, домашние роботы, детекторы дыма и угарного газа, осветительные приборы, счетчики электроэнергии, дверные замки, холодильники, стиральные машины и датчики протечки воды — все эти продукты теперь поставляются со встроенным модулем беспроводной связи, который поддерживает ту или иную форму технологий WLAN, LPWAN или Bluetooth®.
(Словесный знак Bluetooth® и логотипы принадлежат Bluetooth® SIG, Inc. и используются компанией Rohde & Schwarz по лицензии.)
Дополнительные функции подключения порождают новые проблемы и требования в плане соответствия. Несоответствие продукта нормативным требованиям может повлечь за собой огромные штрафы, а в некоторых странах продажа продукта может быть полностью прекращена. Почти все новые подключенные продукты оснащаются дисплеем и динамиками и поддерживают приложения для облегчения взаимодействия с пользователем. Это порождает новый спектр проблем безопасности, функциональности и контроля качества. Большинство технологий подключения (WLAN, Bluetooth® и т. д.) работают в диапазоне ISM 2,4 ГГц (промышленный, научный и медицинский диапазон). Если неподалеку от приемника находятся другие подключенные системы, они могут передавать сигналы на перекрывающихся частотах, что будет ухудшать работу приемника. В радиочастотной отрасли эта ситуация известна как проблема сосуществования различных беспроводных сигналов. Проблемы сосуществования ухудшают восприятие пользователей, а не имеющие соответствующего образования пользователи не понимают причины проблемы и винят во всем продукт. Это наносит урон репутации бренда.

Измерительная задача

Испытания на совместимость и восприятие пользователем для обеспечения высокого качества обслуживания в реальных условиях, а также обеспечения безопасности и соответствия нормативам для уверенного вывода продукции на рынок. Необходимо определить предполагаемый сценарий использования испытуемого устройства (ИУ), чтобы установить базовую электромагнитную среду и соответствующие функциональные характеристики требуемой системы связи. Основываясь на этой информации, можно определить наихудший вариант ВЧ-среды, а затем воссоздать ее для испытаний. Давайте рассмотрим умную стиральную машину, которая подключена к сети WLAN. Согласно предполагаемому сценарию использования, стиральная машина обычно находится в стабильной, не меняющейся во времени электромагнитной среде. Наихудшим вариантом является ситуация, когда стиральная машина расположена в зоне с очень слабым сигналом WLAN, а смартфон, на котором запущены активная точка доступа Wi-Fi и приложение Bluetooth® и который выполняет передачу с максимальной мощностью, размещен сверху или сбоку от стиральной машины.
Что произойдет, если добавить в эту систему умные часы? Контрольно-измерительная задача состоит в стабильном и точном воссоздании этой электромагнитной среды и условий испытаний внутри безэховой камеры.

Решение компании Rohde & Schwarz

ИУ помещается в большую полубезэховую камеру. Антенна R&S®CMW500 направляется прямо на встроенную антенну ИУ. С помощью радиокоммуникационного тестера R&S®CMW500 устанавливается активное сквозное соединение с ИУ путем эмуляции несотовой сети (например, Bluetooth® или WLAN) и, при необходимости, сотовых сетей (например, сетей 3G/4G). Для повышения уровня сигнала во время испытания излучений дополнительно используется усилитель высокой мощности R&S®BBA150. Проводится испытание базовых функциональных характеристик и записываются результаты по всем соответствующим KPI (таким как скорость передачи данных, коэффициент пакетных ошибок (PER), коэффициент блочных ошибок (BLER), видео- и аудиохарактеристики). На следующей итерации уровень мощности полезного сигнала снижается до уровня границы соты, чтобы воспроизвести наихудший сценарий, и с помощью R&S®SMW200A вводится сигнал помехи. Векторный генератор сигналов R&S®SMW200A формирует реалистичные широкополосные модулированные сигналы электромагнитных помех. Мнения о том, какой тип сигнала помехи следует использовать для испытаний на сосуществование, расходятся. R&S®SMW200A — это невероятно универсальный инструмент, который может динамически генерировать любой тип сигнала на любой частоте. Полученные на этом этапе функциональные характеристики покажут отклонение от базовых характеристик. Важным аспектом испытаний на сосуществование является контроль радиочастотного спектра. Этот этап указан как обязательный в большинстве стандартов. В предлагаемой испытательной системе для контроля радиочастотного спектра используется анализатор спектра и сигналов R&S®FSVA3000. В наши дни большинство продуктов для домашней автоматизации оснащаются встроенным дисплеем и встроенными динамиками. Эти две функции упрощают взаимодействие пользователя с продуктом. Поэтому очень важно испытать функциональные характеристики прикладного уровня в условиях помех. ИУ может транслировать видео и аудио с сервера потокового вещания R&S®CMW500 по каналу WLAN. Программное обеспечение R&S®AdVISE выполняет анализ качества изображения и звука в реальном масштабе времени. R&S®AdVISE — это по-настоящему уникальный программный продукт, который использует любую веб-камеру HD и микрофон на базе USB для сбора реальных данных с целью мониторинга аудио- и видеохарактеристик ИУ в реальном масштабе времени. Сбои автоматически регистрируются и документируются в протоколе испытаний.

О компании Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz предлагает комплексный набор решений, отвечающий всем требованиям к испытаниям и измерениям ВЧ-совместимости. Мы производим высококачественные контрольно-измерительные системы, опираясь на обширный многолетний опыт в области тестирования сосуществования различных беспроводных сигналов.