大數(shù)據(jù)分析與自動(dòng)化控制是時(shí)代的主流，不管是車聯(lián)網(wǎng)、智慧家庭或是在智慧工廠等場域內(nèi)，IoT產(chǎn)品都扮演著非常重要的角色；透過無線通信的方式讓IoT產(chǎn)品與Server云端相互溝通進(jìn)而達(dá)成數(shù)據(jù)收集、自動(dòng)化控制與數(shù)據(jù)分析等功能。因此，許多廠商開始將傳統(tǒng)感測產(chǎn)品加入無線連接功能，并因應(yīng)不同場域與應(yīng)用，采用不同無線通信技術(shù)。

現(xiàn)行的無線通信技術(shù)可根據(jù)傳輸距離與傳輸速度來分成4大項(xiàng)(如圖一)：LPWAN、WAN、LAN及PAN。

1. LPWAN：此應(yīng)用為傳輸距離極遠(yuǎn)(>10km)但傳輸速度不需太高的場域，大多應(yīng)用在智能牧場。
2. WAN：此應(yīng)用場域?yàn)楣锏燃壡乙髠鬏斔俣瓤欤m合的應(yīng)用如一般手機(jī)通訊與車聯(lián)網(wǎng)。
3. LAN：此應(yīng)用為距離短(<100m)但對于傳輸速度有一定的需求，例如智慧家庭的場域。
4. PAN：此應(yīng)用場域其傳輸距離小于100m且傳輸速度需求最低，例如智能工廠

(圖一) 無線通信技術(shù)應(yīng)用

一般IoT產(chǎn)品所需要的傳輸速度需求不會(huì)太高，大多為Mbps等級以下即可滿足，我們列舉常見的低速無線技術(shù)與其特性比較整理如表一所示。

(表一)通訊技術(shù)的特性

以抗干擾能力來看，藍(lán)牙?與NBIoT會(huì)有較佳的效果。原因在于雖然藍(lán)牙?工作頻率與Wi-Fi相同，但采用了跳頻技術(shù)會(huì)自動(dòng)閃避同頻率下較強(qiáng)的干擾訊號；NBIoT則是因?yàn)槭褂昧诵枰獔?zhí)照的頻段，自然不容易有干擾訊號。另以通訊距離作比較的話，NBIoT因?yàn)橛谢嘏_(tái)的布建，整體覆蓋范圍最大，其次是藉由使用低頻段(400MHz)訊號達(dá)到減少訊號在空氣傳播損耗的的LoRa。IoT產(chǎn)品廠商應(yīng)該要了解這些技術(shù)的特性并考慮產(chǎn)品使用的環(huán)境才能選擇最合適的通訊技術(shù)。

決定好要使用的通訊技術(shù)后，再來就是如何優(yōu)化IoT產(chǎn)品的無線效能。IoT產(chǎn)品大多都被使用在資料搜集，搜集后的數(shù)據(jù)會(huì)拿來做決策或是執(zhí)行自動(dòng)化控制，若無線效能不佳可能會(huì)導(dǎo)致以下幾點(diǎn)問題：

1. IoT產(chǎn)品不容易與Server保持穩(wěn)定聯(lián)機(jī)，裝置為了保持聯(lián)機(jī)而增加本身的電力消耗，變得要常常更換裝置電池造成額外人力負(fù)擔(dān)與維護(hù)的不便。
2. IoT產(chǎn)品在預(yù)定架設(shè)的位置根本無法與Server聯(lián)機(jī)，若要增設(shè)更多的訊號中繼站，相對的建置成本也會(huì)提高。
3. IoT產(chǎn)品無法進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或是無法回傳數(shù)值，導(dǎo)致生產(chǎn)異?；蚴窃O(shè)備無法控制，進(jìn)而造成生產(chǎn)錯(cuò)誤或是機(jī)臺(tái)錯(cuò)誤動(dòng)作，讓產(chǎn)線產(chǎn)生額外成本甚至引發(fā)生產(chǎn)停擺的嚴(yán)重情形。

而在設(shè)計(jì)IoT產(chǎn)品時(shí)沒有對于無線效能做好把關(guān)，上述潛在風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)發(fā)生在你的產(chǎn)品上，最終造成用戶的不滿、失去對品牌的信任，嚴(yán)重的話甚至造成人力與成本損失。

另外，以智慧工廠的場域?yàn)槔?，過去我們也曾遇過一個(gè)實(shí)際案例。此產(chǎn)品為藍(lán)牙?氣壓傳感器(圖二)，主要用來做實(shí)時(shí)管線氣壓壓力偵測，避免管線壓力過大或過低而造成設(shè)備運(yùn)作產(chǎn)生問題。

(圖二)藍(lán)牙?氣壓傳感器

此類型產(chǎn)品的無線性能都是以 BT OTA方式來進(jìn)行測試，OTA測試包含2種指標(biāo)：TRP(Total Radiation Power) Pattern及TIS(Total Isotropic Sensitivity) Pattern。透過TRP數(shù)值可以了解IoT產(chǎn)品訊號發(fā)射的效能，當(dāng)TRP數(shù)值越大表示訊號發(fā)射的能量越強(qiáng)，這意味著IoT產(chǎn)品效能佳則可減少中繼站架設(shè)密度。而TIS則是可以知道IoT產(chǎn)品最小可接收到的能量，TIS數(shù)值越小表示在較低的接收能量狀況下還是能夠正常工作。3D Pattern與2D Pattern可以清楚知道IoT產(chǎn)品在哪個(gè)方向或位置會(huì)有比較好的效能。以圖三坐標(biāo)軸標(biāo)示可以清楚對應(yīng)代測物位置與3D Pattern/2D Pattern的結(jié)果，而圖四、五則為一個(gè)無線效能佳的2D/3D Pattern應(yīng)該長什么樣子，場型越接近全向性（能量均勻分布在待測物周圍）表示產(chǎn)品不管在哪個(gè)角度都不會(huì)有死角。

(圖三) 藍(lán)牙?壓力傳感器坐標(biāo)軸

(左圖四)俯視角度的3D Pattern、(右圖五)側(cè)視角度的全向性2D Pattern

實(shí)際測試過藍(lán)牙?壓力傳感器的TRP 與TIS 3D Pattern如下圖六、七。圖中左邊color bar顏色越接近橘色表示無線效能越強(qiáng)，反之顏色越接近紫色訊號發(fā)射就越弱。從TRP與TIS場型結(jié)果可以觀察到藍(lán)牙壓力傳感器的左邊與右下角(紅色箭頭)會(huì)有較佳的效能，而正前方藍(lán)色箭頭(+Z方向)為淺藍(lán)色，表示這個(gè)方位是藍(lán)牙壓力傳感器的能量較弱的位置，所以在架設(shè)的相對位置上，這個(gè)角度較容易發(fā)生斷線或不易連上線等問題，TRP與TIS場型都有一樣的現(xiàn)象。

(左圖六) 俯視角度的TRP 3D Pattern、(右圖七) 俯視角度的TIS 3D Pattern

而2D Pattern則表示待測物一個(gè)2D平面的訊號發(fā)射狀態(tài)，類似計(jì)算機(jī)斷層的切片結(jié)果(目前表示為X-Z Cut)。如下圖八、九，藍(lán)色?箭頭標(biāo)示的位置可以明顯地觀察到場型凹進(jìn)去表示能量較弱，而紅色箭頭標(biāo)示的位置則是凸出來表示能量較強(qiáng)。在這個(gè)平面上藍(lán)牙壓力傳感器場型的左上方與左下方(藍(lán)色箭頭)明顯的凹進(jìn)去表示能量弱，而正左與右下(紅色箭頭)凸出來為場型較強(qiáng)。以整體趨勢來看此傳感器上方與下方的無線效能較差，在使用使必須注意產(chǎn)品的擺放，應(yīng)該將場型較強(qiáng)的角度對到Server的方向才比較能夠減少發(fā)生問題的機(jī)率。此死角可能來自與產(chǎn)品本身上方有鈕扣電池與下方為金屬筒殼，造成電波無法穿過金屬所致。

(左圖八) 側(cè)視角度的TRP 2D Pattern、(右圖九) 側(cè)視角度的TIS 2D Pattern

近年來隨著工業(yè)4.0的興起，越來越多工廠會(huì)布建各式各樣無線產(chǎn)品來達(dá)成自動(dòng)化控制與數(shù)據(jù)收集。但是產(chǎn)品的無線效能不佳而造成回傳數(shù)據(jù)有遺漏或是無法精確控制，就會(huì)造成不可挽回的損失。唯有了解產(chǎn)品的無線效能才能有效降低問題的發(fā)生。百佳泰可以協(xié)助驗(yàn)證您IoT產(chǎn)品的無線效能，透過BT OTA測試來分析無線效能進(jìn)而避免上述問題，提升產(chǎn)品的市場競爭力。

何謂新式待命模式 – Modern Standby？

系統(tǒng)待命在系統(tǒng)電源管理中是不可或缺的一部分，如何在有限的電池容量里取得使用時(shí)間的平衡是一個(gè)重要課題。例如沒有在使用系統(tǒng)時(shí)，透過讓系統(tǒng)進(jìn)入待命模式來有效控制電量耗損并延長使用時(shí)間；而從待命模式中回復(fù)到正常操作環(huán)境，也比從執(zhí)行關(guān)機(jī)后再開機(jī)的等待時(shí)間短。

「新式待命模式」就是一種以傳統(tǒng)待命模式(S3)所發(fā)展出來的待命狀態(tài)，這個(gè)概念最早從Windows 8開始，當(dāng)時(shí)稱為「Connected Standby」，經(jīng)過OS操作系統(tǒng)的改版升級，Windows 10時(shí)代發(fā)展為「Modern Standby」。新式待命的概念主要是提供實(shí)時(shí)回復(fù)的用戶體驗(yàn)，讓系統(tǒng)可以從待命中快速回復(fù)到正常操作狀態(tài)。

這個(gè)想法類似生活中的智能型手機(jī)，屏幕解鎖后馬上可以使用，當(dāng)屏幕關(guān)閉時(shí)，背景持續(xù)保持網(wǎng)絡(luò)連接，能收信、接收通訊軟件的即時(shí)消息。新式待命透過背景保持網(wǎng)絡(luò)連接并透過新的省電技術(shù)控制，在范圍內(nèi)維持軟件運(yùn)作，軟硬件方面透過ACPI低電源閑置（Low Power Idle）的基礎(chǔ)架構(gòu)系統(tǒng)，支持power engine （PEP），D3裝置電源狀態(tài)支持等等，無論是傳統(tǒng)搭配旋轉(zhuǎn)式儲(chǔ)存媒體（HDD）或是混合式儲(chǔ)存媒體（SSD+HDD）的系統(tǒng)都可以支持新式待命。

和傳統(tǒng)S3相比，新式待命模式的最大的差異是背景中維持網(wǎng)絡(luò)連接，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入新式待命時(shí)，系統(tǒng)會(huì)透過一系列的步驟來確認(rèn)，透過優(yōu)化相關(guān)行為來延后非系統(tǒng)關(guān)鍵功能（例如IO input），或是非現(xiàn)代待命相關(guān)的喚醒，并監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)、電子郵件等；當(dāng)系統(tǒng)都沒有相關(guān)活動(dòng)時(shí)，會(huì)進(jìn)入「最深的運(yùn)行時(shí)間閑置平臺(tái)狀態(tài)」（DRIPS），在這個(gè)狀態(tài)則是最佳省電模式。

那么，使用新式待命模式主要有甚么優(yōu)點(diǎn)呢？和傳統(tǒng)S3相比，系統(tǒng)喚醒時(shí)間和回復(fù)較快，并且比S0更加節(jié)省電力，我們可從下表來看：

<系統(tǒng)狀態(tài)與回復(fù)時(shí)間>

<系統(tǒng)狀態(tài)與電力消耗>

以平臺(tái)支持度來說，從Ice Lake大約70%左右的系統(tǒng)支持Modern Standby ，到Tiger Lake平臺(tái)已經(jīng)接近全面性支持Modern Standby。確認(rèn)手上的系統(tǒng)是否支持 Modern Standby的方法很簡單，可以透過Command Prompt（CMD）簡單輸入一串指令：「powercfg /a」，按下Enter鍵后，在 「Standby list」如果出現(xiàn)「S0 Low Power Idle」表示系統(tǒng)可以完整支持（參考下圖），享受現(xiàn)代待命帶來的用戶實(shí)時(shí)體驗(yàn)：

儲(chǔ)存媒體與新式待命的關(guān)聯(lián)

以系統(tǒng)儲(chǔ)存媒體支持方面來看，可以分幾個(gè)面向：第一是最常見的SATA SSD，支持Device Sleep（DevSlp），可以在待命中有效增進(jìn)電池壽命；另外一個(gè)則為主流儲(chǔ)存媒介NVMe （PCIe），透過支持PCIe Power State L1.2，可以將儲(chǔ)存媒體更有效進(jìn)入低電源模式。

混合式儲(chǔ)存媒體（SSD+HDD）可以透過將數(shù)據(jù)存放在Flash中，來加速回復(fù)時(shí)間和達(dá)到節(jié)省旋轉(zhuǎn)頭的省電需求；而傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式儲(chǔ)存媒體（HDD）在支持Modern Standby時(shí)，通常會(huì)透過加大快?。℉DD Buffer）的方式，因?yàn)檗D(zhuǎn)頭磁頭的讀寫速度，會(huì)因?yàn)閷懭虢M件的移動(dòng)時(shí)間而影響到回復(fù)（Resume）時(shí)間，加上旋轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)會(huì)增加電量的耗損?？偨Y(jié)來說，支持Modern Standby并不需要一個(gè)相對高規(guī)的硬件需求，現(xiàn)有硬件即可以有效支持。

Allion Labs與Modern Standby Services

為確保相關(guān)組件模塊能夠符合規(guī)范，Intel與Microsoft以Intel參考驗(yàn)證平臺(tái)（Intel Reference Validation Platform, RVP）與各項(xiàng)組件制定了相對應(yīng)的現(xiàn)代待命認(rèn)證規(guī)范以及認(rèn)證測試（Modern Standby Compliance Process）。Allion為Intel所認(rèn)可的現(xiàn)代待命認(rèn)證測試實(shí)驗(yàn)室，提供包含符合Intel Modern Standby功能的認(rèn)證測試與Microsoft Modern Standby功能的認(rèn)證測試，可為不同的設(shè)備組件進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證并取得認(rèn)證（認(rèn)證種類請參考下表）：

實(shí)際測試Modern Standby 的功能與耗電案例

現(xiàn)代待命認(rèn)證測試 – Modern Standby中有量測進(jìn)入Low Power之后設(shè)備所消耗的電力，ACPI 定義D3當(dāng)系統(tǒng)閑置時(shí)就會(huì)進(jìn)入睡眠模式，這部分又分別為「D3Cold」與「D3Hot」，這兩個(gè)都屬于Modern Standby power status，D3 cold相對D3Hot的狀態(tài)來說，為更加省電的狀態(tài)，基本上在這個(gè)狀態(tài)都是電源完全移除，而進(jìn)入深眠的設(shè)備會(huì)消耗掉多少系統(tǒng)電力也攸關(guān)到整機(jī)的電池壽命。Modern Standby很重要的一個(gè)項(xiàng)目是回復(fù)時(shí)間，在這部分的規(guī)范是要在1000ms內(nèi)將系統(tǒng)回復(fù)，如此一來才能提供使用者一個(gè)良好的操作感受。為使讀者更加清楚，我們利用主流NVMe儲(chǔ)存媒體來說明這些關(guān)鍵因素：

【NVMe – D3Hot】

以實(shí)測案例來看，進(jìn)入D3后Power measured (mW) 平均值僅有1.5 mW， Exit Average Latency規(guī)范要在1000 ms之內(nèi)，以NVMe的來看450 ms就可以從睡眠模式中喚醒，透過的PCIe的NVMe儲(chǔ)存媒體這部分也符合用戶的實(shí)時(shí)體驗(yàn)，當(dāng)使用者按下電源1秒內(nèi)系統(tǒng)就可以正確喚醒并開始使用。

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【NVMe – D3Cold】

以實(shí)測案例來看，進(jìn)入D3后Power measured (mW) 平均值為0mW (<1mW)， 以NVMe來看，這部分幾乎沒有消耗掉系統(tǒng)電量，Exit Avg Latency為500 ms來觀察NVMe和D3Hot完全沒有消耗電量的睡眠模式僅多花50 ms的時(shí)間就可以從睡眠模式中喚醒，不但省電而且一樣快速。

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總結(jié)來說，現(xiàn)代待命透過軟硬件的支持，提供了快且實(shí)時(shí)的系統(tǒng)回復(fù)；特別是電量耗損，更加讓人放心。透過新世代技術(shù)，待命模式下僅有消耗微弱電量，讓系統(tǒng)能提供用戶更長的使用時(shí)間。Allion的完整Modern Standby測試服務(wù)，從組件端驗(yàn)證，確保系統(tǒng)上的組件都能符合相關(guān)認(rèn)證規(guī)范，讓終端產(chǎn)品符合良好用戶體驗(yàn)。

語音識別，量測環(huán)境與技術(shù)是關(guān)鍵?

為了評估語音識別的有效性及指向范圍，環(huán)境的聲學(xué)條件必須盡量和日常生活環(huán)境一致。因此需要建立一套聲學(xué)量測環(huán)境，用以評估語音識別性能，為求量測的可靠性，這套量測系統(tǒng)與工具本身的一致性與重復(fù)性也必須獲得確認(rèn)。

就我們的經(jīng)驗(yàn)，評估量測環(huán)境架設(shè)是否穩(wěn)定，最可行的做法是：「評估每次重復(fù)量測到的延遲時(shí)間是否一致」。因此我們需要量測各個(gè)揚(yáng)聲器延遲時(shí)間的具體偏移量，如此一來，我們就可以找出量測環(huán)境潛在的不確定因素。

對于智慧音箱的語音識別量測環(huán)境，我們需要兩個(gè)揚(yáng)聲器，一個(gè)揚(yáng)聲器用來仿真人員講出語音指令，另一個(gè)用來模擬背景聲音。將前述兩個(gè)揚(yáng)聲器及智慧音箱，依據(jù)測試情境擺放，再放置一支量測用的自由場麥克風(fēng)在這三個(gè)音箱約略等距的位置上，當(dāng)這些都設(shè)置好就可以開始進(jìn)行延遲時(shí)間的評估。

圖1: 揚(yáng)聲器及麥克風(fēng)連接示意圖

圖2：實(shí)際布置場景

智慧音箱 時(shí)間延遲量測 大不易?

或許一般人以為測量揚(yáng)聲器的延遲似乎不難，只要量S揚(yáng)聲器到M麥克風(fēng)從激發(fā)到接收到的時(shí)間就可以了！這對于傳統(tǒng)的模擬揚(yáng)聲器來說，的確如此；但對于智慧音箱的揚(yáng)聲器來說，就有點(diǎn)挑戰(zhàn)了！

智慧揚(yáng)聲器沒有模擬輸入端子可以直接饋入信號，必須要從網(wǎng)絡(luò)上播放測試音；因此如何精準(zhǔn)地控制播放測試音是個(gè)難題，收音后又很難以人工方式找到測試音的精確起始時(shí)間。

因此，百佳泰的聲學(xué)團(tuán)隊(duì)及軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)共同合作，開發(fā)了一套量測方法，可以自動(dòng)化并高效地起始智慧音箱播放，并且運(yùn)用數(shù)字信號處理技術(shù)來精確判斷各個(gè)揚(yáng)聲器聲音信號的起始時(shí)間

時(shí)間延遲量測示范與結(jié)果分享

我們以Audio Precision APx500 來確認(rèn)基本架設(shè)，首先在揚(yáng)聲器與麥克風(fēng)相距2.5m的條件下，我們量測到 7.35ms的時(shí)間差, 當(dāng)時(shí)的溫度大約25度C. 透過公式C=331+0.6T可以求得聲速346 m/s.

換算距離Distance = Speed * Time = 346 * 0.00735 ≈ 2.54 m.

可知該量測系統(tǒng)可以測出聲音延遲。

圖說 – 聲延遲量測之驗(yàn)證 – 揚(yáng)聲器與麥克風(fēng)相距約2.5 公尺

為了比較人工手動(dòng)與自動(dòng)化量測所產(chǎn)生的差異，我們同時(shí)進(jìn)行了手動(dòng)量測與自動(dòng)化量測，人工完成的結(jié)果如下：

表１：人工量測數(shù)據(jù)－逐次誤差

折線圖比較如下：

圖表：人工量測數(shù)據(jù)折線圖 – 逐次誤差

可以看到Speaker A、Speaker B 以及Smart Speaker 在重復(fù)量測之后，每次的差異量都很明顯。這些差異較大的來源：包含了人為觸發(fā)時(shí)間的差異、也有可能是來自人工對齊的差異…等。在這種人工手動(dòng)量測的作法下，難以有效發(fā)掘量測系統(tǒng)環(huán)境的不穩(wěn)定因素，因?yàn)槎急蝗斯ち繙y的誤差給淹沒了。

接著，我們以百佳泰開發(fā)的量測系統(tǒng)來完成圖2的架設(shè)，實(shí)測結(jié)果如下：

表2：自動(dòng)化量測數(shù)據(jù)

圖表：自動(dòng)化量測數(shù)據(jù)折線圖－逐次誤差

從結(jié)果中可以看到，播放語音的揚(yáng)聲器A及播放環(huán)境音的揚(yáng)聲器B，其延遲時(shí)間在經(jīng)歷20次的測試后皆相當(dāng)一致，其變化范圍分別在0.0024s 與0.001s左右。

而播放背景聲音的智慧音箱揚(yáng)聲器，存在著類似 “抖動(dòng)(Jitter)” 的現(xiàn)象，即每一次量測到的延遲時(shí)間，都有一點(diǎn)點(diǎn)變化，這個(gè)變化量大約有 0.15秒之間，主要是無線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)與來源內(nèi)容的變動(dòng)性所引起。

如此比較我們可以了解，聲音延遲量測的自動(dòng)化，排除了人工量測所引入的不確定性，讓Smart Speaker 播放路徑的延遲特性可以真正呈現(xiàn)出來，為后續(xù)的語音辨認(rèn)測試奠定良好的基礎(chǔ)。

由此可知，百佳泰的電聲延遲評估工具，其精確度可以量測出人力所不能及的程度！除一方面達(dá)到品牌大廠所要求的質(zhì)量精度與可重復(fù)性，屏除人為誤差與不確定性，另一方面也做到全自動(dòng)化，大量節(jié)省量測及分析時(shí)間！

隨著WiFi 6 (802.11ax)無線技術(shù)的發(fā)展與相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品的推出，在透過無線傳輸數(shù)據(jù)時(shí)WiFi 6 (802.11ax)對于能量強(qiáng)度(RSSI)的需求比WiFi 5 (802.11ac)還要更高(在天線數(shù)量2×2、傳輸帶寬160MHz狀況下理論傳輸值高達(dá)2402Mbps)，如以目前現(xiàn)有的WiFi 5 (802.11ac)測試環(huán)境是無法達(dá)到WiFi 6 (802.11ax) Throughput的最高理論傳輸速率，且傳輸速率僅能達(dá)到1.9Gbps。

為了從802.11ac的測試環(huán)境進(jìn)化到能夠測試802.11ax的超高速傳輸，硬件上可藉由增加更多的傳輸天線來提升空間串流的能力，另外亦可嘗試各種不同天線類型來產(chǎn)生更高的傳輸能量強(qiáng)度，如下圖為Windows內(nèi)部網(wǎng)卡所顯示的傳輸速率，已可從原本1.9Gbps提升到WiFi 6 (802.11ax最高傳輸值2.4Gbps。

實(shí)質(zhì)在硬件提升后，除了可維持穩(wěn)定最高聯(lián)機(jī)速率外，傳輸數(shù)值也能有明顯提升。以Allion內(nèi)部的 Golden PC數(shù)值來看，在測試環(huán)境改善后，不同的 WiFi 6 (802.11ax) mode傳輸數(shù)值亦都有所提升，尤其是11ax(5GHz)HE160 mode數(shù)值在改善后更是提升了24%。

在測試環(huán)境能夠滿足WiFi 6 (802.11ax) Throughput的最高傳輸速率要求后，Allion針對另外市售的3款筆電系統(tǒng)來實(shí)際測試，讓我們一起來看看各家筆電Throughput Performance的表現(xiàn)如何。

筆電系統(tǒng)信息：

測試數(shù)據(jù)及比較圖：

測試數(shù)據(jù)及比較圖：

802.11ax下傳比較圖

由測試數(shù)據(jù)來看，我們可發(fā)現(xiàn)在中低速率模式下3臺(tái)筆電的表現(xiàn)差距均不大，但在高速率模式(HE160)就出現(xiàn)了明顯的差距。也就是說假如測試環(huán)境無法滿足802.11ax，對于超高傳輸速率的要求，許多真正的高速效能差異是無法被驗(yàn)證出來的！

影響無線效能最大的因素不外乎就是無線芯片模塊與天線能力，從3臺(tái)筆電系統(tǒng)信息來看「操作系統(tǒng)」、「無線芯片模塊」都使用相同的品牌或模塊，而3臺(tái)筆電不同之處就是在于天線擺放的位置，那么，是天線擺放的位置進(jìn)而影響到無線效能嗎？為了應(yīng)證，接下來我們試著將Dell筆電Throughput的擺放位置做調(diào)整，我們將筆電反轉(zhuǎn)90度(如下示意圖)，藉此改變筆電天線測試的角度，接著再重新測試Throughput Performance，結(jié)果發(fā)現(xiàn)上下傳輸?shù)男芫嵘藢⒔?0%(如下表)，由此我們可證明天線場型可大幅改變無線傳輸?shù)哪芰Α?/p>

近年來隨著802.11ac技術(shù)成熟穩(wěn)定，搭配802.11ac技術(shù)無線產(chǎn)品已是市場上的主流。但真正能帶來更好的使用者體驗(yàn)，并提供更高速度與低延遲的下一代無線技術(shù)802.11ax相關(guān)無線產(chǎn)品，也已在市面上慢慢嶄露頭角。在新一代產(chǎn)品開發(fā)時(shí)，如果因?yàn)樘炀€場型嚴(yán)重影響到無線傳輸效能，進(jìn)而將會(huì)影響到消費(fèi)者的使用感受，所以在開發(fā)過程中應(yīng)該把天線擺放位置與場型納入考慮，再進(jìn)行整機(jī)無線傳輸?shù)男茯?yàn)證。

百佳泰可提供無線效能的測試與相關(guān)的驗(yàn)證服務(wù)，如天線效能測試(Antenna Test)，無線芯片模塊端的驗(yàn)證(Conductive Test、OTA Test)、與Throughput Performance測試，WiFi 6認(rèn)證服務(wù)等，我們希望能協(xié)助客戶在最短的時(shí)間內(nèi)，驗(yàn)證無線產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求與通訊質(zhì)量，一起為您的產(chǎn)品質(zhì)量做把關(guān)。

過往Wi-Fi技術(shù)純熟地運(yùn)用于各項(xiàng)電子裝置，隨著用戶對于智能生活質(zhì)量要求提升，現(xiàn)在車用連線也開始加入Wi-Fi技術(shù)，提升乘客的乘車和娛樂的便利性，例如：

1. 無線影像投放
2. Car Play 與Android Auto
3. 車內(nèi)各種IoT 設(shè)備
4. 提供乘車無線網(wǎng)絡(luò)連線功能

本篇主要針對車機(jī)所能提供的無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來做介紹。最早在十年前車子里面就可以裝置SIM卡，主要目的是做汽車定位、行車數(shù)據(jù)回傳與緊急救援服務(wù)等，并沒有針對車主和乘客提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)使用；但隨著電信與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的快速發(fā)展?，F(xiàn)在車內(nèi)可以提供的服務(wù)也更加多元化例如在線聽歌、導(dǎo)航與地圖查詢甚至提供無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)讓乘客使用等等。車機(jī)加上一張4G/5G的SIM卡 (或e-SIM) 就是一個(gè)小型的無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)站提供車內(nèi)IoT裝置與乘客使用，尤其在長時(shí)間駕車的環(huán)境中更是提供大家一個(gè)上網(wǎng)排解無聊的管道。

目前交通工具網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)實(shí)際應(yīng)用上還是比較偏大眾運(yùn)輸上的使用，譬如高鐵或長途巴士上面就有提供無線網(wǎng)絡(luò)讓乘客作商務(wù)以及上網(wǎng)娛樂等使用，目前已陸續(xù)有幾家車廠商在自家的車機(jī)上導(dǎo)入無線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)，逐漸的讓自用車的無線網(wǎng)絡(luò)正在普及于市場。

車機(jī)無線網(wǎng)絡(luò)連線功能與效能挑戰(zhàn)

車用無線在軟硬件的設(shè)計(jì)上還是有種種困難需要去克服，例如支持的頻段(2.4G/5G)、裝置連線的數(shù)量多寡、傳輸?shù)乃俣瓤觳豢?、同時(shí)上傳與下載的能力好不好、多人同時(shí)使用時(shí)的效能佳不佳、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)难舆t、其他設(shè)備的干擾影響大不大、使用應(yīng)用程序的效能與延遲還有與各式連線裝置的兼容系等問題。

百佳泰實(shí)測：車機(jī)無線效能比較

百佳泰找了兩款支持無線網(wǎng)絡(luò)分享功能的車機(jī)并測試其無線網(wǎng)絡(luò)的效能，如下圖模擬在一個(gè)5人座房車?yán)锩?，每個(gè)座位上都有模擬有乘客在透過行動(dòng)裝置(如手機(jī)、平板或筆記本電腦)使用車機(jī)分享無線網(wǎng)絡(luò)的效能。

車用無線效能測試項(xiàng)目:

1. 最大同時(shí)連線時(shí)的穩(wěn)定度
2. 最大傳輸速度
3. 無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)間公平性測試
4. 距離與傳輸速度的效能
5. 車內(nèi)各位置的傳輸公平性
6. 多設(shè)備同時(shí)使用效能
7. 連續(xù)連線/斷線情境下的穩(wěn)定性
8. 長時(shí)間使用下的穩(wěn)定性
9. 無線訊號共存性下的效能

連線設(shè)備:

為了不讓使用不同終端機(jī)而對測試結(jié)果產(chǎn)生誤差，因此統(tǒng)一用Google Pixel 4手機(jī)來當(dāng)此測試的終端設(shè)備

測試結(jié)果比較:

A. 最大同時(shí)連線時(shí)的穩(wěn)定度

Model A 與 Model B 在多設(shè)備同時(shí)連線時(shí)都很穩(wěn)定并且維持在我們設(shè)定的流量 (2Mbps)，另外Model B的封包錯(cuò)誤率在上傳與下載方面都維持在0%表現(xiàn)良好，但是Model A 在下載時(shí)的封包錯(cuò)誤率在每一臺(tái)終端設(shè)備上竟然高達(dá)14%~18%不等，下載仍有很大的改善空間；而上傳部分并沒有這樣的問題。

B. 最大傳輸速度

對于一般的無線路由器而言，傳輸速度結(jié)果應(yīng)為其連線速率(Link rate or Physical rate)的70%?80%左右。但是其測試結(jié)果顯示，Model B傳輸速度為45.3，達(dá)到連線速率(65Mbps)的70％左右在正常的范圍里面；反觀Model A的傳輸速度只有39.9，為連線速率(65Mbps)的60％左右表現(xiàn)略差，這部分是還有改善空間的。

C. 無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)間公平性測試

這個(gè)測試目的是確認(rèn)兩臺(tái)終端在不同距離下使用，被分配到的時(shí)間與流量是否公平，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知Model B整體的傳輸速度優(yōu)于Model A。雖然Model A和Model B的傳輸速度變化在15％以內(nèi)但是Model B的變化差異比Model A更穩(wěn)定。

D. 距離與傳輸速度的效能

由于汽車中的每個(gè)位置距離差異不是很大(小于2公尺)，因此Wi-Fi信號的衰減也不會(huì)太大。 Model A和Model B在每個(gè)位置上的傳輸速度來看都是可以接受的 (以觀看1080P在線串流影片為評判標(biāo)準(zhǔn)約10Mbps)。另外Model B每個(gè)位置的下行/上行傳輸速度性能均優(yōu)于Model A

E. 車內(nèi)各位置的傳輸公平性

由上面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知在車子里面的各位子Model B的下行與上行的傳輸速度均優(yōu)于Model A。且Model B的變化差異也比Model A更好且更穩(wěn)定。

F. 多設(shè)備同時(shí)使用效能

本測試目的是以多人同時(shí)連線使用下的傳輸速度比較，根據(jù)測試結(jié)果Model A和Model B的整體效能比單獨(dú)一個(gè)用戶使用時(shí)的傳輸速度表現(xiàn)較差，最低的傳輸速度僅為7.11Mbps和8.2Mbps。這樣的流量使用一般語音通訊與觀看普通質(zhì)量的影片串流是沒問題的。但是如果有多個(gè)使用者同時(shí)觀看影片串流或是一個(gè)使用者觀看高清影片(1080P) 那這樣的數(shù)字就可能會(huì)有延遲或不順的現(xiàn)象發(fā)生。

G. 連續(xù)連線/斷線情境下的穩(wěn)定性

根據(jù)測試結(jié)果，可以看出Model A 與Model B的Wi-Fi性能在連續(xù)連線/斷線情境下的環(huán)境中保持穩(wěn)定。Model B的性能幾乎是0%，優(yōu)于Model A。

H. 長時(shí)間使用下的穩(wěn)定性

測試結(jié)果表示，在長時(shí)間（12H）連線情況下進(jìn)行監(jiān)視Model A和Model B的Wi-Fi性能都是穩(wěn)定的，且所有的封包錯(cuò)誤率均小于0.1％。

I. 無線訊號共存性下的效能

對于無線路由器來說環(huán)境的干擾 (同頻與鄰頻干擾)對于效能影響是極大的，無干擾和有干擾的環(huán)境之間的差異應(yīng)小于60%。但是實(shí)驗(yàn)中Model A和Model B在有同頻信號干擾的情況下傳輸速度有落差，分別為91.8%和85%。換句話說只剩下原來的速度的10%~15%。這意味著在外來無線訊號存在的情況下，Model A和Model B的Wi-Fi性能急劇下降，會(huì)導(dǎo)致使用者在車內(nèi)使用時(shí)會(huì)感到不順暢或延遲的情況發(fā)生。

由上面的幾項(xiàng)測試數(shù)據(jù)為了方便比較我們整理成一個(gè)總表如下，各項(xiàng)比較下來Model B 的效能都比Model A 優(yōu)秀，這顯示出Model B廠商的產(chǎn)品質(zhì)量的是比較優(yōu)秀的。

百佳泰車機(jī)驗(yàn)證解決方案

除了上面所提到的效能測試之外，百佳泰也為車機(jī)娛樂裝置提供一站式的完整服務(wù)方案如下：

1. 訊號量測

• 高速訊號與低速訊號
• 電源訊號
• 無線天線與場型
• 客制化治具購買

2. 認(rèn)證服務(wù)

• Carplay USB SI / Alexa
• HDMI / USB / Wi-Fi / Bluetooth? / SD / MMC

3. 無線兼容性測試 (藍(lán)牙?與Wi-Fi)

• 手機(jī)、平板、筆記本電腦、行車紀(jì)錄器、導(dǎo)航裝置等等
• 不同無線模塊芯片(Qualcomm、Broadcom、MTK等)
• 不同操作系統(tǒng) (Windows、Android、iOS等)?

4. 無線效能測試

• 最大設(shè)備連線數(shù)
• 多設(shè)備同時(shí)使用效能
• 最大無線傳輸速度 (上傳、下載、上傳加下載同時(shí))
• 距離與傳輸速度的效能
• 空間域中Wi-Fi訊號的一致性
• 長時(shí)間使用下的穩(wěn)定性

5. 無線場域的干擾

• 同頻段與鄰接頻段的干擾
• 不同背景流量的干擾
• 其他裝置訊號的干擾

6. 功能性測試

• 電源管理
• 連接/ 斷開
• 多用戶連接
• 語音/ 影音串流與遙控
• 免持電話功能與控制
• 訊息操作

7. 使用者情境

• 多個(gè)應(yīng)用程序互相切換
  • 影片類 (愛奇藝/騰訊/優(yōu)酷/Youtube/Netflix)
  • 音訊類 (Radio / AUX / QQ / Spotify)
• 多個(gè)設(shè)備互相切換
• 播放操作 / 各種影片格式播放
• 傳入事件切換(電話/簡訊)
• 超出連線范圍
• 其他客戶化使用情境規(guī)劃

在一個(gè)旅程中除了駕駛以外其他乘客接觸最多的就是車用娛樂系統(tǒng)(IVI)，因此一個(gè)能夠提供高效能且穩(wěn)定車機(jī)系統(tǒng)，可以確保最重要的安全性以及舒適的娛樂性

百佳泰可以成為完美質(zhì)量的守門員，若您對于車機(jī)系統(tǒng)生態(tài)圈有驗(yàn)證需求，或想咨詢相關(guān)服務(wù)，請來信至cn_service@allion.com.cn。

近年來隨著車用影音娛樂/數(shù)據(jù)傳輸?shù)纳?，車用網(wǎng)絡(luò)也由較簡單的架構(gòu)演變?yōu)楦鼜?fù)雜的脈絡(luò)，為了符合更快速、穩(wěn)定的傳輸效率，Open Alliance為物理層傳輸通道Cable/Connector制定了TC2-100Base以及TC9-1000Base的RF測試規(guī)范。本篇文章我們將針對TC9（頻率范圍的要求在1~600MHz）的測試分類，延伸考慮以及測試治具部分進(jìn)行分析說明。

汽車以太網(wǎng)? TC9 線纜與連接器 3大測試分類

?1.Connector (SCC Context)?

?2.Cable and Channel (SCC Context)?

?3.Whole Communication Channel (SCC Context)?

測試噪聲影響大？延伸考慮您到位了嗎？

由于在一個(gè)復(fù)合式的傳輸環(huán)境中，信號的傳遞不能單單只考慮自身通道特性，不同的信號對之間相互影響都可能會(huì)造成信號的失真，因此當(dāng)終端產(chǎn)品為multi-lane時(shí)，除了測試獨(dú)立信道(SCC, Standalone Communication Channel)以外，還必須考慮到整個(gè)系統(tǒng)環(huán)境(ES, Environment System)的相互串?dāng)_。

?Environment System Context?

為了得到精確的測量結(jié)果，不論是測試環(huán)境或是治具特性都有一定程度的要求，值得一提的是，線材最大組件長度為15m并允許最多附帶4顆串接連接器，若是待測物以不正常的卷線狀態(tài)擺放或是測試平臺(tái)為導(dǎo)電材質(zhì)，都可能造成在測試過程中待測物受到信號干擾進(jìn)而影響測量數(shù)據(jù)，因此在測試時(shí)均需使用特殊設(shè)計(jì)的絕緣平臺(tái)(絕緣筒)并依固定區(qū)間擺放樣品。

Image by Allion Labs.

Source: Adapted from?IEEE 100BASE-T1 Definitions for Communication Channel.

治具選擇的關(guān)鍵要點(diǎn)

Measurement Fixtures

量測治具有以下3個(gè)要求：低插入損失、差動(dòng)線高頻信號對稱性以及相當(dāng)良好的阻抗匹配。

Impedances and Termination

阻抗要求相較于商用產(chǎn)品嚴(yán)格：

Impedance	Tolerance	Condition
100 Ω	±5%	50 ps
	±10%	5 % limit is exceeded no longer than 120 ps round trip time

Source: Adapted from?Channel and Components Requirements for 1000BASE-T1 Link Segment Type A.

Balance

量測治具不僅要求差動(dòng)走線<30mm，對于差動(dòng)線的高頻信號對稱性用LCL(Sdc₁₁)方式來判斷：

Fixture performance-LCL

Image by Allion Labs.

Conductive Drum

由于Cable可能達(dá)到15m的長度，而在測量上線纜的擺放也有許多限制：

Source: Adapted from?Channel and Components Requirements for 1000BASE-T1 Link Segment Type A.

當(dāng)要測量15m長度的線纜時(shí)，一般的導(dǎo)電桌面可能無法使用。

因此，可以使用Conductive Drum導(dǎo)電筒的方式達(dá)到縮小量測面積。百佳泰為了服務(wù)有意加入汽車以太網(wǎng)的客戶，降低量測的門坎并使汽車以太網(wǎng)能夠迅速的發(fā)展，本公司特別精心制作實(shí)用性質(zhì)高的Conductive Drum(符合TC-9)，有意者可以聯(lián)絡(luò)。

Photo by Allion Labs.

百佳泰一站式測試服務(wù)? 輕松解決測試需求

一般來說，在設(shè)備校準(zhǔn)完成后，需要透過Mode conversion 和Return loss確保測量環(huán)境是否符合需求，若是在設(shè)備本身噪聲過大的情形下進(jìn)行量測，則會(huì)造成測量結(jié)果失真進(jìn)而影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，不僅抓不到問題，還耗費(fèi)De-bug的時(shí)間，造成勞神傷財(cái)。

百佳泰在測試領(lǐng)域深耕多年，建立客戶對數(shù)據(jù)的信任度是我們的宗旨，因此在測量環(huán)境的精確度都有一定的要求。

Verification of VNA calibration accuracy- Return Loss

Image by Allion Labs.

Verification of VNA calibration accuracy- LCL

Image by Allion Labs.

Verification of VNA calibration accuracy- LCTL

Image by Allion Labs.

百佳泰累積多年的車聯(lián)網(wǎng)與線纜連接器等多方測試經(jīng)驗(yàn)，深刻了解到汽車以太網(wǎng)涵蓋各種系統(tǒng)和子系統(tǒng)的多種總線（CAN、LIN、MOST等共存）。因此，我們需要不同的測試手法，來完成汽車和車用網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、調(diào)試、排障、維護(hù)和保養(yǎng)。針對汽車以太網(wǎng)，百佳泰能協(xié)助您的產(chǎn)品迅速找到問題點(diǎn)并實(shí)時(shí)提供分析與建議，最終確保產(chǎn)品擁有高質(zhì)量及符合消費(fèi)者期待，高效達(dá)成產(chǎn)品可靠性與互操作性！

百佳泰測試實(shí)驗(yàn)室除了能夠?yàn)槟鷾y試產(chǎn)品的性能表現(xiàn)，同時(shí)提供更進(jìn)一步的治具服務(wù)，若有測試需求還請發(fā)信至cn_service@allion.com.cn。