大數(shù)據(jù)分析與自動化控制是時代的主流，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(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)用場域為公里等級且要求傳輸速度快，適合的應(yīng)用如一般手機通訊與車聯(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)會自動閃避同頻率下較強的干擾訊號；NBIoT則是因為使用了需要執(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因為有基地臺的布建，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)會拿來做決策或是執(zhí)行自動化控制，若無線效能不佳可能會導(dǎo)致以下幾點問題：

1. IoT產(chǎn)品不容易與Server保持穩(wěn)定聯(lián)機，裝置為了保持聯(lián)機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，若要增設(shè)更多的訊號中繼站，相對的建置成本也會提高。
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)異常或是設(shè)備無法控制，進(jìn)而造成生產(chǎn)錯誤或是機臺錯誤動作，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IoT產(chǎn)品時沒有對于無線效能做好把關(guān)，上述潛在風(fēng)險就會發(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，以智慧工廠的場域為例，過去我們也曾遇過一個實際案例。此產(chǎn)品為藍(lán)牙?氣壓傳感器(圖二)，主要用來做實時管線氣壓壓力偵測，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，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)品在哪個方向或位置會有比較好的效能。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)品不管在哪個角度都不會有死角。

(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，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2D平面的訊號發(fā)射狀態(tài)，類似計算機斷層的切片結(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。在這個平面上藍(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。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)該將場型較強的角度對到Server的方向才比較能夠減少發(fā)生問題的機率。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，越來越多工廠會布建各式各樣無線產(chǎn)品來達(dá)成自動化控制與數(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間的平衡是一個重要課題。例如沒有在使用系統(tǒng)時，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)機后再開機的等待時間短。

「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)，這個概念最早從Windows 8開始，當(dāng)時稱為「Connected Standby」，經(jīng)過OS操作系統(tǒng)的改版升級，Windows 10時代發(fā)展為「Modern Standby」。新式待命的概念主要是提供實時回復(fù)的用戶體驗，讓系統(tǒng)可以從待命中快速回復(fù)到正常操作狀態(tài)。

這個想法類似生活中的智能型手機，屏幕解鎖后馬上可以使用，當(dāng)屏幕關(guān)閉時，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)式儲存媒體（HDD）或是混合式儲存媒體（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，系統(tǒng)會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、電子郵件等；當(dāng)系統(tǒng)都沒有相關(guān)活動時，會進(jìn)入「最深的運行時間閑置平臺狀態(tài)」（DRIPS），在這個狀態(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)點呢？和傳統(tǒng)S3相比，系統(tǒng)喚醒時間和回復(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)時間>

<系統(tǒng)狀態(tài)與電力消耗>

以平臺支持度來說，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時體驗：

儲存媒體與新式待命的關(guān)聯(lián)

以系統(tǒng)儲存媒體支持方面來看，可以分幾個面向：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；另外一個則為主流儲存媒介NVMe （PCIe），透過支持PCIe Power State L1.2，可以將儲存媒體更有效進(jìn)入低電源模式。

混合式儲存媒體（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)式儲存媒體（HDD）在支持Modern Standby時，通常會透過加大快?。℉DD Buffer）的方式，因為轉(zhuǎn)頭磁頭的讀寫速度，會因為寫入組件的移動時間而影響到回復(fù)（Resume）時間，加上旋轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)會增加電量的耗損?？偨Y(jié)來說，支持Modern Standby并不需要一個相對高規(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參考驗證平臺（Intel Reference Validation Platform, RVP）與各項組件制定了相對應(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)證測試實驗室，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)驗證并取得認(rèn)證（認(rèn)證種類請參考下表）：

實際測試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)閑置時就會進(jìn)入睡眠模式，這部分又分別為「D3Cold」與「D3Hot」，這兩個都屬于Modern Standby power status，D3 cold相對D3Hot的狀態(tài)來說，為更加省電的狀態(tài)，基本上在這個狀態(tài)都是電源完全移除，而進(jìn)入深眠的設(shè)備會消耗掉多少系統(tǒng)電力也攸關(guān)到整機的電池壽命。Modern Standby很重要的一個項目是回復(fù)時間，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良好的操作感受。為使讀者更加清楚，我們利用主流NVMe儲存媒體來說明這些關(guān)鍵因素：

【NVMe – D3Hot】

以實測案例來看，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儲存媒體這部分也符合用戶的實時體驗，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，提供了快且實時的系統(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間。Allion的完整Modern Standby測試服務(wù)，從組件端驗證，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。

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，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)量測到的延遲時間是否一致」。因此我們需要量測各個揚聲器延遲時間的具體偏移量，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，我們需要兩個揚聲器，一個揚聲器用來仿真人員講出語音指令，另一個用來模擬背景聲音。將前述兩個揚聲器及智慧音箱，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)行延遲時間的評估。

圖1: 揚聲器及麥克風(fēng)連接示意圖

圖2：實際布置場景

智慧音箱 時間延遲量測 大不易?

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

智慧揚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難題，收音后又很難以人工方式找到測試音的精確起始時間。

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

時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)，首先在揚聲器與麥克風(fēng)相距2.5m的條件下，我們量測到 7.35ms的時間差, 當(dāng)時的溫度大約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 – 聲延遲量測之驗證 – 揚聲器與麥克風(fēng)相距約2.5 公尺

為了比較人工手動與自動化量測所產(chǎn)生的差異，我們同時進(jìn)行了手動量測與自動化量測，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，因為都被人工量測的誤差給淹沒了。

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)，實測結(jié)果如下：

表2：自動化量測數(shù)據(jù)

圖表：自動化量測數(shù)據(jù)折線圖－逐次誤差

從結(jié)果中可以看到，播放語音的揚聲器A及播放環(huán)境音的揚聲器B，其延遲時間在經(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聲器，存在著類似 “抖動(Jitter)” 的現(xiàn)象，即每一次量測到的延遲時間，都有一點點變化，這個變化量大約有 0.15秒之間，主要是無線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機與來源內(nèi)容的變動性所引起。

如此比較我們可以了解，聲音延遲量測的自動化，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化，大量節(jié)省量測及分析時間！

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WiFi 6 (802.11ax)對于能量強度(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。

實質(zhì)在硬件提升后，除了可維持穩(wěn)定最高聯(lián)機速率外，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，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，如果因為天線場型嚴(yán)重影響到無線傳輸效能，進(jìn)而將會影響到消費者的使用感受，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)行整機無線傳輸?shù)男茯炞C。

百佳泰可提供無線效能的測試與相關(guān)的驗證服務(wù)，如天線效能測試(Antenna Test)，無線芯片模塊端的驗證(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)助客戶在最短的時間內(nèi)，驗證無線產(chǎn)品的設(shè)計要求與通訊質(zhì)量，一起為您的產(chǎn)品質(zhì)量做把關(guān)。

過往Wi-Fi技術(shù)純熟地運用于各項電子裝置，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。車機加上一張4G/5G的SIM卡 (或e-SIM) 就是一個小型的無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)站提供車內(nèi)IoT裝置與乘客使用，尤其在長時間駕車的環(huán)境中更是提供大家一個上網(wǎng)排解無聊的管道。

目前交通工具網(wǎng)絡(luò)熱點實際應(yīng)用上還是比較偏大眾運輸上的使用，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?、同時上傳與下載的能力好不好、多人同時使用時的效能佳不佳、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。

百佳泰實測：車機無線效能比較

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

車用無線效能測試項目:

1. 最大同時連線時的穩(wěn)定度
2. 最大傳輸速度
3. 無線網(wǎng)絡(luò)時間公平性測試
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)備同時使用效能
7. 連續(xù)連線/斷線情境下的穩(wěn)定性
8. 長時間使用下的穩(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而對測試結(jié)果產(chǎn)生誤差，因此統(tǒng)一用Google Pixel 4手機來當(dāng)此測試的終端設(shè)備

測試結(jié)果比較:

A. 最大同時連線時的穩(wěn)定度

Model A 與 Model B 在多設(shè)備同時連線時都很穩(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 在下載時的封包錯誤率在每一臺終端設(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)時間公平性測試

這個測試目的是確認(rèn)兩臺終端在不同距離下使用，被分配到的時間與流量是否公平，從實驗數(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信號的衰減也不會太大。 Model A和Model B在每個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

由上面實驗數(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)備同時使用效能

本測試目的是以多人同時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的整體效能比單獨一個用戶使用時的傳輸速度表現(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。但是如果有多個使用者同時觀看影片串流或是一個使用者觀看高清影片(1080P) 那這樣的數(shù)字就可能會有延遲或不順的現(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. 長時間使用下的穩(wěn)定性

測試結(jié)果表示，在長時間（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%。但是實驗中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，會導(dǎo)致使用者在車內(nèi)使用時會感到不順暢或延遲的情況發(fā)生。

由上面的幾項測試數(shù)據(jù)為了方便比較我們整理成一個總表如下，各項比較下來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。

百佳泰車機驗證解決方案

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、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)備同時使用效能
• 最大無線傳輸速度 (上傳、下載、上傳加下載同時)
• 距離與傳輸速度的效能
• 空間域中Wi-Fi訊號的一致性
• 長時間使用下的穩(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)，因此一個能夠提供高效能且穩(wěn)定車機系統(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，若您對于車機系統(tǒng)生態(tài)圈有驗證需求，或想咨詢相關(guān)服務(wù)，請來信至cn_service@allion.com.cn。