無(wú)線路由器最在意的衡量指標(biāo),不外乎就是速度最快、聯(lián)機(jī)最穩(wěn)。事實(shí)上,這些數(shù)據(jù)大多只在單一設(shè)備測(cè)試中所得到的結(jié)果。隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá),家中越來(lái)越多的設(shè)備都仰賴無(wú)線方式來(lái)連接上網(wǎng);例如支持物聯(lián)網(wǎng)的家電、在線影音串流的電視及電視盒、透過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對(duì)戰(zhàn)的游戲主機(jī)等。如果與大量設(shè)備建立聯(lián)機(jī),無(wú)線路由器的傳輸能力,是否依舊維持水平,還是會(huì)快速下降呢?
本篇挑選了兩臺(tái)家用旗艦級(jí)無(wú)線路由器做比較,這是一般消費(fèi)者能簡(jiǎn)單入手的高性能產(chǎn)品。兩臺(tái)家用都是為支持Wi-Fi 6 (802.11ax)的無(wú)線路由器,看看標(biāo)榜著速度最快的旗艦級(jí)家用路由器各自表現(xiàn)如何。
本次的測(cè)試分成:無(wú)線路由器最大聯(lián)機(jī)數(shù)( 最多到200臺(tái)設(shè)備)以及不同聯(lián)機(jī)數(shù)的總傳輸能力測(cè)試(最多到100臺(tái)設(shè)備)共兩個(gè)部分。因?yàn)槟壳笆忻嫔辖^大部分的無(wú)線裝置都為2×2天線的緣故,測(cè)試時(shí)使用的聯(lián)機(jī)裝置會(huì)采用無(wú)線設(shè)備仿真器去仿真現(xiàn)在常見(jiàn)天線數(shù)為2×2無(wú)線裝置。在測(cè)試時(shí),如下圖所示,我們會(huì)排除其他外在因素干擾,將設(shè)備皆放置在隔離箱內(nèi)。
?無(wú)線路由器最大連線數(shù)
在進(jìn)行不同聯(lián)機(jī)數(shù)的總傳輸能力測(cè)試前,我們必須先確認(rèn)這兩臺(tái)無(wú)線路由器所能建立的最大聯(lián)機(jī)數(shù)表現(xiàn),并且在所有聯(lián)機(jī)建立完成后進(jìn)行Ping測(cè)試來(lái)觀察在大量聯(lián)機(jī)的情況下,無(wú)線路由器的延遲表現(xiàn)。這邊會(huì)分成50臺(tái)、100臺(tái)、150臺(tái)、200臺(tái)無(wú)線設(shè)備共四種不同聯(lián)機(jī)數(shù)的測(cè)試。
首先看到ASUS GT-AX11000在50臺(tái)設(shè)備的情況下表現(xiàn)都很穩(wěn)定,但在超過(guò)60臺(tái)時(shí),就會(huì)開(kāi)始有無(wú)法聯(lián)機(jī)的情況,故100臺(tái)以后便無(wú)法再進(jìn)行測(cè)試;而Netgear RAX120的聯(lián)機(jī)數(shù)皆能達(dá)到200臺(tái)。在延遲表現(xiàn)部份都維持在100ms以內(nèi),一般使用者并不會(huì)感覺(jué)出差異。
?總傳輸能力測(cè)試
總傳輸能力測(cè)試主要是觀察無(wú)線路由器在大量連線的情況下,總傳輸能力還能保持住,不會(huì)因?yàn)檫B線數(shù)量增加導(dǎo)致傳輸能力大幅下降。此測(cè)試我們會(huì)以每次增加10臺(tái)設(shè)備直到100臺(tái)設(shè)備為止,觀察傳輸能力下降的幅度,同時(shí)間也會(huì)進(jìn)行Ping測(cè)試,藉以確認(rèn)當(dāng)下延遲的表現(xiàn)。
2.4G
ASUS GT-AX11000的Uplink在超過(guò)40臺(tái)設(shè)備同時(shí)傳輸時(shí),有下降大約30%的幅度。Netgear RAX120的Uplink則是到了超過(guò)90臺(tái)設(shè)備以后,才下降大約10%的幅度。以我們過(guò)往的經(jīng)驗(yàn),若是在企業(yè)級(jí)的設(shè)備上,這種狀況會(huì)改善很多,但畢竟消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品的取向及價(jià)格差異有所不同;以消費(fèi)級(jí)設(shè)備來(lái)說(shuō),這些表現(xiàn)都是不錯(cuò)的。
在無(wú)線路由器到設(shè)備間延遲時(shí)間的部分, Netgear RAX120都在1,000ms以下,只有ASUS GT-AX11000在聯(lián)機(jī)設(shè)備超過(guò)40臺(tái)以后會(huì)超過(guò)1,000ms。一般超過(guò)1,000ms時(shí),使用者就會(huì)有感受了。至于設(shè)備到無(wú)線路由器間延遲時(shí)間的測(cè)試結(jié)果,兩臺(tái)無(wú)線路由器都在聯(lián)機(jī)設(shè)備數(shù)量超過(guò)40臺(tái)以上時(shí),延遲時(shí)間會(huì)超過(guò)1,000ms。
在5G總傳輸能力的測(cè)試中。ASUS GT-AX11000在60臺(tái)設(shè)備以下都能有穩(wěn)定超過(guò)800Mbps的傳輸能力。Netgear RAX120則是隨著聯(lián)機(jī)設(shè)備的增加,傳輸能力有大幅下降的趨勢(shì),最高跟最低的傳輸效能落差甚至來(lái)到大約80%。
5G延遲時(shí)間的部分, ASUS GT-AX11000在聯(lián)機(jī)數(shù)量60臺(tái)以前也都能維持在1,000ms以內(nèi)。Netgear RAX120在聯(lián)機(jī)設(shè)備數(shù)量超過(guò)80臺(tái)以后,延遲時(shí)間有超過(guò)1,000ms的情形發(fā)生,甚至在設(shè)備到路由器間的延遲時(shí)間這項(xiàng)目,設(shè)備聯(lián)機(jī)數(shù)量100臺(tái)時(shí),還有超過(guò)10,000ms的情況。
?結(jié)論
Netgear RAX120跟ASUS GT-AX11000的市場(chǎng)定位為旗艦型的Wi-Fi 6家用無(wú)線路由器,從結(jié)果可以看的出來(lái)在40臺(tái)以下時(shí),無(wú)論是傳輸能力或延遲時(shí)間表現(xiàn)都很穩(wěn)定。但是當(dāng)聯(lián)機(jī)數(shù)量增加超過(guò)60臺(tái)以上時(shí),便出現(xiàn)無(wú)法聯(lián)機(jī)或是延遲時(shí)間大幅上升的情形;不過(guò)這也符合這兩臺(tái)在市場(chǎng)上的定位,畢竟一般的家庭,裝置連接數(shù)應(yīng)該很少大于40臺(tái)以上。
百佳泰實(shí)驗(yàn)室擁有多年的測(cè)試經(jīng)驗(yàn),不僅有符合使用者情境的客制化測(cè)試服務(wù),還能為客戶提供專業(yè)的市場(chǎng)評(píng)測(cè)及競(jìng)品分析的報(bào)告,以精進(jìn)產(chǎn)品性能,從而提高使用者體驗(yàn),協(xié)助各大廠商在同類別的激烈產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)中,贏得品牌口碑搶占市場(chǎng)先機(jī)。
]]>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(chǎng)域內(nèi),IoT產(chǎn)品都扮演著非常重要的角色;透過(guò)無(wú)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(kāi)始將傳統(tǒng)感測(cè)產(chǎn)品加入無(wú)線連接功能,并因應(yīng)不同場(chǎng)域與應(yīng)用,采用不同無(wú)線通信技術(shù)。
現(xiàn)行的無(wú)線通信技術(shù)可根據(jù)傳輸距離與傳輸速度來(lái)分成4大項(xiàng)(如圖一):LPWAN、WAN、LAN及PAN。
(圖一) 無(wú)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(jí)以下即可滿足,我們列舉常見(jiàn)的低速無(wú)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(lái)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(hào);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(hào)。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(hào)達(dá)到減少訊號(hào)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(lái)就是如何優(yōu)化IoT產(chǎn)品的無(wú)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(lái)做決策或是執(zhí)行自動(dòng)化控制,若無(wú)線效能不佳可能會(huì)導(dǎo)致以下幾點(diǎn)問(wèn)題:
而在設(shè)計(jì)IoT產(chǎn)品時(shí)沒(méi)有對(duì)于無(wú)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(duì)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(chǎng)域?yàn)槔^(guò)去我們也曾遇過(guò)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(lái)做實(shí)時(shí)管線氣壓壓力偵測(cè),避免管線壓力過(guò)大或過(guò)低而造成設(shè)備運(yùn)作產(chǎn)生問(wèn)題。
(圖二)藍(lán)牙?氣壓傳感器
此類型產(chǎn)品的無(wú)線性能都是以 BT OTA方式來(lái)進(jìn)行測(cè)試,OTA測(cè)試包含2種指標(biāo):TRP(Total Radiation Power) Pattern及TIS(Total Isotropic Sensitivity) Pattern。透過(guò)TRP數(shù)值可以了解IoT產(chǎn)品訊號(hào)發(fā)射的效能,當(dāng)TRP數(shù)值越大表示訊號(hào)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(duì)應(yīng)代測(cè)物位置與3D Pattern/2D Pattern的結(jié)果,而圖四、五則為一個(gè)無(wú)線效能佳的2D/3D Pattern應(yīng)該長(zhǎng)什么樣子,場(chǎng)型越接近全向性(能量均勻分布在待測(cè)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(cè)試過(guò)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(wú)線效能越強(qiáng),反之顏色越接近紫色訊號(hào)發(fā)射就越弱。從TRP與TIS場(chǎng)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(duì)位置上,這個(gè)角度較容易發(fā)生斷線或不易連上線等問(wèn)題,TRP與TIS場(chǎng)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(cè)物一個(gè)2D平面的訊號(hào)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(chǎng)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(lái)表示能量較強(qiáng)。在這個(gè)平面上藍(lán)牙壓力傳感器場(chǎng)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(lái)為場(chǎng)型較強(qiáng)。以整體趨勢(shì)來(lái)看此傳感器上方與下方的無(wú)線效能較差,在使用使必須注意產(chǎn)品的擺放,應(yīng)該將場(chǎng)型較強(qiáng)的角度對(duì)到Server的方向才比較能夠減少發(fā)生問(wèn)題的機(jī)率。此死角可能來(lái)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(wú)法穿過(guò)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(lái)隨著工業(yè)4.0的興起,越來(lái)越多工廠會(huì)布建各式各樣無(wú)線產(chǎn)品來(lái)達(dá)成自動(dòng)化控制與數(shù)據(jù)收集。但是產(chǎn)品的無(wú)線效能不佳而造成回傳數(shù)據(jù)有遺漏或是無(wú)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(wú)線效能才能有效降低問(wèn)題的發(fā)生。百佳泰可以協(xié)助驗(yàn)證您IoT產(chǎn)品的無(wú)線效能,透過(guò)BT OTA測(cè)試來(lái)分析無(wú)線效能進(jìn)而避免上述問(wèn)題,提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(méi)有在使用系統(tǒng)時(shí),透過(guò)讓系統(tǒng)進(jìn)入待命模式來(lái)有效控制電量耗損并延長(zhǎng)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(kāi)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(lái)的待命狀態(tài),這個(gè)概念最早從Windows 8開(kāi)始,當(dāng)時(shí)稱為「Connected Standby」,經(jīng)過(guò)OS操作系統(tǒng)的改版升級(jí),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(guò)背景保持網(wǎng)絡(luò)連接并透過(guò)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(guò)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(wú)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(guò)一系列的步驟來(lái)確認(rèn),透過(guò)優(yōu)化相關(guān)行為來(lái)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(méi)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(lái)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(lái)說(shuō),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(jiǎn)單,可以透過(guò)Command Prompt(CMD)簡(jiǎn)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(lái)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(lái)看,可以分幾個(gè)面向:第一是最常見(jiàn)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(guò)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(guò)將數(shù)據(jù)存放在Flash中,來(lái)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(guò)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(lái)說(shuō),支持Modern Standby并不需要一個(gè)相對(duì)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(duì)應(yīng)的現(xiàn)代待命認(rèn)證規(guī)范以及認(rèn)證測(cè)試(Modern Standby Compliance Process)。Allion為Intel所認(rèn)可的現(xiàn)代待命認(rèn)證測(cè)試實(shí)驗(yàn)室,提供包含符合Intel Modern Standby功能的認(rèn)證測(cè)試與Microsoft Modern Standby功能的認(rèn)證測(cè)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(qǐng)參考下表):
實(shí)際測(cè)試Modern Standby 的功能與耗電案例
現(xiàn)代待命認(rèn)證測(cè)試 – Modern Standby中有量測(cè)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(duì)D3Hot的狀態(tài)來(lái)說(shuō),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(lái)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(lái)說(shuō)明這些關(guān)鍵因素:
【NVMe – D3Hot】
以實(shí)測(cè)案例來(lái)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(lái)看450 ms就可以從睡眠模式中喚醒,透過(guò)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(kāi)始使用。
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【NVMe – D3Cold】
以實(shí)測(cè)案例來(lái)看,進(jìn)入D3后Power measured (mW) 平均值為0mW (<1mW), 以NVMe來(lái)看,這部分幾乎沒(méi)有消耗掉系統(tǒng)電量,Exit Avg Latency為500 ms來(lái)觀察NVMe和D3Hot完全沒(méi)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。
? ?
總結(jié)來(lái)說(shuō),現(xiàn)代待命透過(guò)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(guò)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(zhǎng)的使用時(shí)間。Allion的完整Modern Standby測(cè)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(yǔ)音識(shí)別,量測(cè)環(huán)境與技術(shù)是關(guān)鍵?
為了評(píng)估語(yǔ)音識(shí)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(cè)環(huán)境,用以評(píng)估語(yǔ)音識(shí)別性能,為求量測(cè)的可靠性,這套量測(cè)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(píng)估量測(cè)環(huán)境架設(shè)是否穩(wěn)定,最可行的做法是:「評(píng)估每次重復(fù)量測(cè)到的延遲時(shí)間是否一致」。因此我們需要量測(cè)各個(gè)揚(yáng)聲器延遲時(shí)間的具體偏移量,如此一來(lái),我們就可以找出量測(cè)環(huán)境潛在的不確定因素。
對(duì)于智慧音箱的語(yǔ)音識(shí)別量測(cè)環(huán)境,我們需要兩個(gè)揚(yáng)聲器,一個(gè)揚(yáng)聲器用來(lái)仿真人員講出語(yǔ)音指令,另一個(gè)用來(lái)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(cè)試情境擺放,再放置一支量測(cè)用的自由場(chǎng)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(kāi)始進(jìn)行延遲時(shí)間的評(píng)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(chǎng)景
智慧音箱 時(shí)間延遲量測(cè) 大不易?
或許一般人以為測(cè)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(duì)于傳統(tǒng)的模擬揚(yáng)聲器來(lái)說(shuō),的確如此;但對(duì)于智慧音箱的揚(yáng)聲器來(lái)說(shuō),就有點(diǎn)挑戰(zhàn)了!
智慧揚(yáng)聲器沒(méi)有模擬輸入端子可以直接饋入信號(hào),必須要從網(wǎng)絡(luò)上播放測(cè)試音;因此如何精準(zhǔn)地控制播放測(cè)試音是個(gè)難題,收音后又很難以人工方式找到測(cè)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(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)共同合作,開(kāi)發(fā)了一套量測(cè)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(hào)處理技術(shù)來(lái)精確判斷各個(gè)揚(yáng)聲器聲音信號(hào)的起始時(shí)間
時(shí)間延遲量測(cè)示范與結(jié)果分享
我們以Audio Precision APx500 來(lái)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(cè)到 7.35ms的時(shí)間差, 當(dāng)時(shí)的溫度大約25度C. 透過(guò)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(cè)系統(tǒng)可以測(cè)出聲音延遲。
圖說(shuō) – 聲延遲量測(cè)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(cè)所產(chǎn)生的差異,我們同時(shí)進(jìn)行了手動(dòng)量測(cè)與自動(dòng)化量測(cè),人工完成的結(jié)果如下:
表1:人工量測(cè)數(shù)據(jù)-逐次誤差
折線圖比較如下:
圖表:人工量測(cè)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(cè)之后,每次的差異量都很明顯。這些差異較大的來(lái)源:包含了人為觸發(fā)時(shí)間的差異、也有可能是來(lái)自人工對(duì)齊的差異…等。在這種人工手動(dòng)量測(cè)的作法下,難以有效發(fā)掘量測(cè)系統(tǒng)環(huán)境的不穩(wěn)定因素,因?yàn)槎急蝗斯ち繙y(cè)的誤差給淹沒(méi)了。
接著,我們以百佳泰開(kāi)發(fā)的量測(cè)系統(tǒng)來(lái)完成圖2的架設(shè),實(shí)測(cè)結(jié)果如下:
表2:自動(dòng)化量測(cè)數(shù)據(jù)
圖表:自動(dòng)化量測(cè)數(shù)據(jù)折線圖-逐次誤差
從結(jié)果中可以看到,播放語(yǔ)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(cè)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(cè)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)與來(lái)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(cè)的自動(dòng)化,排除了人工量測(cè)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(lái),為后續(xù)的語(yǔ)音辨認(rèn)測(cè)試奠定良好的基礎(chǔ)。
由此可知,百佳泰的電聲延遲評(píng)估工具,其精確度可以量測(cè)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(cè)及分析時(shí)間!
]]>隨著WiFi 6 (802.11ax)無(wú)線技術(shù)的發(fā)展與相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品的推出,在透過(guò)無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)時(shí)WiFi 6 (802.11ax)對(duì)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(cè)試環(huán)境是無(wú)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(cè)試環(huán)境進(jìn)化到能夠測(cè)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(lái)提升空間串流的能力,另外亦可嘗試各種不同天線類型來(lái)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(lái)看,在測(cè)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(cè)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(duì)另外市售的3款筆電系統(tǒng)來(lái)實(shí)際測(cè)試,讓我們一起來(lái)看看各家筆電Throughput Performance的表現(xiàn)如何。
筆電系統(tǒng)信息:
測(cè)試數(shù)據(jù)及比較圖:
測(cè)試數(shù)據(jù)及比較圖:
802.11ax下傳比較圖
由測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)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(shuō)假如測(cè)試環(huán)境無(wú)法滿足802.11ax,對(duì)于超高傳輸速率的要求,許多真正的高速效能差異是無(wú)法被驗(yàn)證出來(lái)的!
影響無(wú)線效能最大的因素不外乎就是無(wú)線芯片模塊與天線能力,從3臺(tái)筆電系統(tǒng)信息來(lái)看「操作系統(tǒng)」、「無(wú)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(wú)線效能嗎?為了應(yīng)證,接下來(lái)我們?cè)囍鴮ell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(cè)試的角度,接著再重新測(cè)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(chǎng)型可大幅改變無(wú)線傳輸?shù)哪芰Α?/p>
近年來(lái)隨著802.11ac技術(shù)成熟穩(wěn)定,搭配802.11ac技術(shù)無(wú)線產(chǎn)品已是市場(chǎng)上的主流。但真正能帶來(lái)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(wú)線技術(shù)802.11ax相關(guān)無(wú)線產(chǎn)品,也已在市面上慢慢嶄露頭角。在新一代產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí),如果因?yàn)樘炀€場(chǎng)型嚴(yán)重影響到無(wú)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(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)該把天線擺放位置與場(chǎng)型納入考慮,再進(jìn)行整機(jī)無(wú)線傳輸?shù)男茯?yàn)證。
百佳泰可提供無(wú)線效能的測(cè)試與相關(guān)的驗(yàn)證服務(wù),如天線效能測(cè)試(Antenna Test),無(wú)線芯片模塊端的驗(yàn)證(Conductive Test、OTA Test)、與Throughput Performance測(cè)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(wú)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(guò)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(duì)于智能生活質(zhì)量要求提升,現(xiàn)在車用連線也開(kāi)始加入Wi-Fi技術(shù),提升乘客的乘車和娛樂(lè)的便利性,例如:
本篇主要針對(duì)車機(jī)所能提供的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來(lái)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(méi)有針對(duì)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(tīng)歌、導(dǎo)航與地圖查詢甚至提供無(wú)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(wú)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(zhǎng)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(wú)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(zhǎng)途巴士上面就有提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)讓乘客作商務(wù)以及上網(wǎng)娛樂(lè)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù),逐漸的讓自用車的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)正在普及于市場(chǎng)。
車機(jī)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連線功能與效能挑戰(zhàn)
車用無(wú)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(wèn)題。
百佳泰實(shí)測(cè):車機(jī)無(wú)線效能比較
百佳泰找了兩款支持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)分享功能的車機(jī)并測(cè)試其無(wú)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(guò)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)的效能。
車用無(wú)線效能測(cè)試項(xiàng)目:
連線設(shè)備:
為了不讓使用不同終端機(jī)而對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生誤差,因此統(tǒng)一用Google Pixel 4手機(jī)來(lái)當(dāng)此測(cè)試的終端設(shè)備
測(cè)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?cè)O(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(méi)有這樣的問(wèn)題。
B. 最大傳輸速度
對(duì)于一般的無(wú)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(cè)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)間公平性測(cè)試
這個(gè)測(cè)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(hào)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(lái)看都是可以接受的 (以觀看1080P在線串流影片為評(píng)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(cè)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(cè)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(yǔ)音通訊與觀看普通質(zhì)量的影片串流是沒(méi)問(wèn)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(cè)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(zhǎng)時(shí)間使用下的穩(wěn)定性
測(cè)試結(jié)果表示,在長(zhǎng)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(wú)線訊號(hào)共存性下的效能
對(duì)于無(wú)線路由器來(lái)說(shuō)環(huán)境的干擾 (同頻與鄰頻干擾)對(duì)于效能影響是極大的,無(wú)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(hào)干擾的情況下傳輸速度有落差,分別為91.8%和85%。換句話說(shuō)只剩下原來(lái)的速度的10%~15%。這意味著在外來(lái)無(wú)線訊號(hào)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(cè)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(lái)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。
Item????????????????????????????????? Product | Model A | Model B |
Maximum Connection Test | Worse | Better |
Maximum Throughput Test | Worse | Better |
Airtime Fairness Test | Worse | Better |
Range Versus Rate Test | Worse | Better |
Spatial Consistency Test | Worse | Better |
Multiple STAs Performance Test | Worse | Better |
Multiple Association/Disassociation Stability Test | Worse | Better |
Long Term Stability Test | Same | Same |
AP Coexistence Test | Same | Same |
百佳泰車機(jī)驗(yàn)證解決方案
除了上面所提到的效能測(cè)試之外,百佳泰也為車機(jī)娛樂(lè)裝置提供一站式的完整服務(wù)方案如下:
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(lè)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(lè)性
百佳泰可以成為完美質(zhì)量的守門員,若您對(duì)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(qǐng)來(lái)信至cn_service@allion.com.cn。
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