Asegurar el rendimiento de los productos electrónicos domésticos conectados

Mediciones de coexistencia inalámbrica

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Situación actual

El título del éxito de Bob Dylan de 1964 «The Times They Are A-Changin’» es perfectamente aplicable a los productos electrodomésticos. La industria de electrónica de consumo necesita evolucionar y seguir el ritmo de las crecientes apetencias de su clientela, y participa en el proceso para convertir en realidad el sueño de un mundo verdaderamente conectado. La tendencia de la Internet de las cosas (IoT) ha irrumpido definitivamente en nuestros hogares. Nos permite acceder de forma remota y controlar cualquier objeto desde cualquier parte del mundo siempre que esté conectado a internet. Sistemas de parlantes inalámbricos, termostatos, sistemas de seguridad y de monitoreo para el hogar, robots domésticos, detectores de humo/CO, iluminación, monitores de consumo de energía doméstico, sistemas de cierre de puertas, refrigeradores, lavadoras y detectores de agua: todos estos productos están ahora equipados con un módulo de comunicación inalámbrica integrado que incluye tecnologías como WLAN, LPWAN o Bluetooth®.
(La marca denominativa Bluetooth® y sus logotipos son marcas registradas propiedad de Bluetooth® SIG, Inc. y cualquier uso de dichas marcas por parte de Rohde & Schwarz se realiza bajo licencia)
Las funciones de conectividad añadidas suponen también nuevos desafíos y requisitos para la aceptación. Los productos que no satisfacen los requisitos normativos pueden acarrear multas considerables, y en algunos países esto puede suponer incluso la suspensión de su comercialización. Casi todos los nuevos productos conectados incluyen una pantalla, sistemas de altavoces y compatibilidad para aplicaciones que facilitan la interacción del usuario. De ello se deriva una serie de nuevos desafíos en cuestión de seguridad, funcionalidad y aseguramiento de la calidad. Las tecnologías de conectividad (WLAN, Bluetooth®, etc.) operan principalmente en la banda ISM de 2,4 GHz. En ocasiones, otros sistemas conectados ubicados en las inmediaciones del receptor pueden transmitir por frecuencias que se solapan, empeorando el rendimiento del receptor. Esto es lo que se conoce en el ámbito de la radiofrecuencia como el problema de la coexistencia inalámbrica. Los problemas de coexistencia degradan la experiencia del usuario, y puesto que los usuarios no afines a la técnica no entienden cuál es el origen del problema, tienden a pensar que radica en el producto. La consecuencia es una pérdida de prestigio de la marca.

El desafío

El desafío consiste en probar la coexistencia y la experiencia del usuario para garantizar una alta calidad de servicio en el uso real, y asegurar la seguridad del producto y el cumplimiento de los estándares para evitar riesgos en el lanzamiento al mercado. El caso de uso previsto del dispositivo examinado (DUT) debe estar definido para identificar el entorno electromagnético de línea de base y el respectivo rendimiento funcional del sistema de comunicación deseado. Partiendo de esta información es posible definir el peor escenario de RF y recrearlo posteriormente para el ensayo. Pongamos por ejemplo una lavadora inteligente conectada a una red WLAN. Conforme al caso de uso previsto, normalmente está instalada en un área donde el entorno electromagnético es generalmente invariable en el tiempo y estable. El peor escenario posible se presenta cuando la lavadora está instalada en un área con una señal WLAN muy débil y hay colocado encima o cerca de la lavadora un smartphone que está ejecutando un hotspot Wi-Fi activo y una aplicación Bluetooth®, transmitiendo a máxima potencia.
¿Qué ocurre si se agrega un smartwatch a la ecuación? El desafío de medición consiste en recrear exactamente este entorno electromagnético y condiciones de ensayo repetibles dentro de una cámara anecoica.

La solución de Rohde & Schwarz

El DUT se coloca en una gran cámara semianecoica. La antena del R&S®CMW500 está orientada directamente hacia la antena integrada en el DUT. El sistema de prueba de radiocomunicaciones R&S®CMW500 se utiliza para establecer una conexión activa punto a punto con el DUT emulando una red no celular (p. ej. Bluetooth® o WLAN) y, si es necesario, redes celulares (como 3G/4G). El amplificador de alta potencia R&S®BBA150 se emplea opcionalmente para potenciar el nivel de la señal durante la prueba radiada. Se ejecuta un ensayo de rendimiento funcional de línea de base y se registran los resultados de todos los KPI relevantes (como velocidad de transferencia de datos, PER, BLER, rendimiento de vídeo y de audio). En la siguiente repetición, el nivel de potencia de la señal deseada se reduce a la condición de margen de celda para reproducir el peor escenario posible y se introduce la señal interferente con el R&S®SMW200A. El generador de señales vectorial R&S®SMW200A se utiliza para generar señales interferentes electromagnéticas moduladas de banda ancha en condiciones reales. El tipo de señal interferente utilizado para el ensayo de coexistencia es un aspecto muy discutido. El R&S®SMW200A es un instrumento extremadamente potente capaz de generar cualquier tipo de señal con cualquier frecuencia sobre la marcha. El rendimiento funcional que indican los resultados en ese momento mostrará la divergencia de los resultados de línea de base. Al realizar el ensayo de coexistencia es importante monitorear el espectro de RF. En la mayoría de los estándares está especificado como paso obligatorio. En este sistema de prueba se emplea el analizador de señal y espectro R&S®FSVA3000 para vigilar el espectro de RF. Hoy en día, la mayoría de los productos de domótica están provistos de una pantalla y un sistema de altavoces integrado. Estas dos características facilitan al usuario la interacción con el producto. Por ello, es sumamente importante probar el rendimiento funcional a nivel de aplicación en presencia de interferencias. El DUT puede reproducir vídeo y audio desde el servidor de streaming del R&S®CMW500 a través del enlace WLAN. El software R&S®AdVISE ejecuta el análisis de la calidad de imagen y de sonido en tiempo real. R&S®AdVISE es un producto de software exclusivo que funciona con cualquier cámara web HD con USB y un micrófono para recopilar datos en directo que permiten monitorear el rendimiento de audio y vídeo del DUT en tiempo real. Las anomalías se registran automáticamente y se documentan en el informe de pruebas.

Acerca de Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz es un proveedor único para satisfacer todas las necesidades de prueba y medición de coexistencia de RF inalámbricas. Fabricamos sistemas de prueba y medición de gama superior sobre la base de nuestra extensa experiencia adquirida a lo largo de años en el campo de los ensayos de coexistencia inalámbrica.