維庫電子市場網 發表於 2019-09-09 11:54:26
在物聯網時代，所有裝置幾乎都將透過無線技術連接上網。然而，無線環境宛如無形高速公路，頻道、帶寬相當有限，物聯產品的無線功能驗證方式，與過去已有非常大差異，本篇文章將從常見的無線連接問題談起，透過實境場域的熱區圖（Heat Map）聯機分析，為各位介紹物聯網時代的無線驗證趨勢。
未來物聯網、智能家庭產品將會越來越多，所使用的無線頻段越來越擁擠，消費者將會更不能接受無線質量差的使用體驗。無線技術應用已逾二十年，大多數用戶早已熟悉Wi-Fi、Bluetooth等等應用技術，但仍有一些常見的聯機問題，卻將是最直接影響產品質量與實際消費者體驗的關鍵：
1. 無線訊號不穩定
產品與產品、無線基地臺之間，距離的遠近、傳輸？徑上經過的材質，會影響無線網絡傳輸訊號的強弱，也就直接造成無線傳輸效能上的差異。舉一個家中常見的例子，當手機連接家中無線網絡的時候，坐在家中客廳還連得上，但把手機帶進臥室或其他房間，隔了道水泥牆，瞬間從滿格變成訊號微弱。
2. 狀態顯示已聯機，但網絡超慢延遲高
這也是很常見的無線聯機問題，明明就顯示已聯機、與AP訊號聯機滿格，但網絡速度就是慢、延遲高，有時甚至等同於無法操作。這類型問題常常發生在同頻段的同頻幹擾，或是其他無線技術的訊號幹擾。
3. 「無線漫遊」有聯機卻無作用
當使用範圍比較廣的時候，往往會需要擴展無線網絡的覆蓋範圍。然而，無線漫遊（Wireless Roaming）在不同AP切換之間，仍然會有短暫斷線的時間差，而這時間差就會有無法重連、程序作用中斷的可能。像是掃地機器人在家中打掃，走到另一個空間，在A位置還能被操控，走到B雖然裝置顯示有聯機，卻什麼指令都傳不出去，得再重新連接才能上網。
「無線網絡」與「IoT產品」、「使用場域」之間息息相關、密不可分；未來智能家庭的面貌，從攝影機，到插座、燈光、甚至是煙霧偵測器等等，所有的裝置，都得透過無線技術連上網絡。如果因為剛剛那些問題，而影響使用者體驗，嚴重者甚至可能造成生命財產損失，對消費者、產品及品牌，都會是傷害。
圖說：未來智能家庭應用眾多，網絡聯機是物聯串接的重要關鍵
百佳泰在無線網絡領域深耕十多年，更是許多無線（Wi-Fi、Bluetooth）及物聯網技術（LoRa、OCF）協會所指定的認證測試實驗室，早已從物聯網產品的應用面、技術面著手，運用「Heat Map場域分析」，設計出「從產品到場域」的完整驗證方案，來確保產品最佳的無線效能表現。
為何需要無線 Heat Map 場域分析？
現在無線產品的效能驗證，已與過去有非常大的差異。對IoT產品而言，一般的無線效能測試已不足夠，必須以實際情境為考慮，從使用者行為角度出發，模擬真實無線環境，才可避免發生「實驗室Pass、市場Fail」的尷尬處境。
「無線Heat Map場域分析」考慮到不同產品有著不同的聯機需求，結合了實境場域概念，具備了以下兩種有別於以往的驗證特點：
1. 無線質量可視化 確保訊號完整性及最佳效能
無線訊號觸不著、摸不到，在不同場域中的質量較難掌握，Heat Map 則補足了這部份的不足，能做出高效清楚的圖形化場域分析。
像是AP放置的位置、周邊環境、設備，甚至是家具的材質，都會影響到產品效能。以往無線訊號的質量，都是圖表「點」對「點」的方式呈現；百佳泰經過長時間的驗證研究，以多年專業的測試經驗，設計開發了一套由Heat Map做為工具，從「點」到「面」的分析方法。以更全貌的方式，完整呈現訊號強度 （RSSI），可以具體掌握智能裝置的無線連接（如Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee等等）效能與質量。
以上圖的Heat Map場域實測為例，在這Wi-Fi的場域環境中，紅色為訊號較強的區域，裝置會有較佳的效能表現，黃色則代表著訊號強度中等，綠色、藍色則為訊號強度尚可、或較差的覆蓋環境。我們實際量測後發現，不同的智能裝置在不同的訊號環境下，效能的確都有差異。透過實測分析，我們可藉此確保在整個場域中都能有一定的聯機質量。而在Heat Map場域分析中，還會輔以三種指針作為聯機質量參考：
延遲 （Latency）
吞吐量 （Throughput）
丟包率 （Packet Loss）
這三種指針能夠協助分析出裝置無線聯機質量，找出訊號不穩定的問題點，進而改善聯機狀況。
2. 環境因子仿真 發掘裝置關鍵問題
使用環境千變萬化，無線訊號也會受到各種影響。IoT產品開發過程，要以各種環境條件來測試，以確保無線質量可靠度。百佳泰控制各種會影響訊號的因子，仿真出訊號單純、複雜的環境，來協助找出影響裝置效能的關鍵問題。
以下圖為例，圖左是訊號單純的環境，右邊則是訊號複雜的環境，訊號源很多，很有可能也參雜著不同的無線技術。因此，同頻、鄰頻的無線射頻（如Wi-Fi， Zigbee， Thread皆使用2.4G網段），很有可能造成訊號幹擾，造成裝置效能差異。此外，我們也能藉此判斷出環境死角、訊號強弱點，藉此改善裝置效能。
然而，要營造控制變因的測試環境，不論是技術或成本皆有一定門坎。百佳泰現已建構了實境場域，透過各種困難測試環境，控制訊號差異的變因，並輔以Heat Map，來協助廠商找出無線裝置的關鍵問題。
IT玩家實測 無線問題狀況多
為了驗證智能型裝置的無線效能，我們情商一位長期關注智能產品的IT玩家，其家中已有多種不同類型、品牌的智能裝置，包含了攝影機、語音助理、門鎖甚至是煙霧傳感器等等。在這IT玩家55坪的家裡，已經配置了兩臺無線AP供這些裝置聯機使用。我們以他的情況，以Heat Map實地分析；驗證後發現，部份的智能裝置的無線連接效能不如預期，甚至雙AP情況下，家中仍有3分之1區域是沒訊號或訊號不良。我們就舉當中的幾個例子，說明實測所遇到的狀況與發現的問題點。
圖說：IT玩家55坪的家中，即使已配置兩臺AP，仍有3分之1是收不到訊號或訊號不良
1. 智慧攝影機：距離近卻常瞬間斷線
這位IT玩家將智慧攝影機裝在家門口，希望能遠程監控家中狀況。剛開始使用時，功能聯機還算正常可用，不過後來卻發現，雖然攝影機距離無線AP僅有5公尺，各項訊號指數（延遲、吞吐量、訊號強度）皆良好，但卻常常發生瞬斷，造成使用上極大困擾。
這是一個很典型的使用情境案例，當智能裝置聯機時，即使在互聯裝置間的直視性（Line Of Sight，LOS）範圍內，仍然有可能會斷線。而這樣的結果，造成的原因除了可能是裝置間的互操作性問題，也有很大機率是室內裝潢導致裝置可靠度不夠。
後來，我們將智能攝影機移動位置之後，功能運作就恢復正常。以此實測案例來看，原因是來自攝影機鄰近家中的風水裝潢，受到其金屬材質幹擾的影響。這種例子，在臺灣的消費者家中環境，絕非少見的單一個案。
圖說：攝影機距離AP僅有5公尺，但仍然會發生瞬間斷線的聯機問題。
2. 智慧音箱：反應時快時慢，延遲導致效果差
這位IT玩家擁有著許多不同廠牌的智能音箱、智能插座，並習慣將其擺放在家中桌上使用。他發現，環境條件相同、但將產品擺在不同材質的桌面上時，在訊號傳輸上也產生了不同程度的延遲差異；有的產品完全不受影響，效能表現依舊極佳，但有的就出現了延遲（Delay）問題。
無線裝置遇上了延遲問題，消費者會立即對其印象分數大打折扣，這類問題在智慧音箱上更尤其明顯。
深究其原因，我們發現，這跟這位玩家家中的桌子材質有關。他的桌子為金屬材質，當移到木質桌面上時，情況就有好轉；當產品放置在金屬表面材質上，有可能會讓無線訊號時好時壞，而導致延遲問題。除此之外，其他電子產品也會造成影響（短距離訊號幹擾），例如在家中，不少人都會把無線AP、數字機頂盒或其他網絡設備放在一起，但我們實測時也發現，這些裝置彼此間也會造成訊號幹擾。
圖說：產品位置相同，但擺放在不同材質表面上時，效能也會有明顯差異
3. 無線AP：特定區域收不到無線訊號
在這次的場域實測中，我們也遇到一個狀況：明明這位玩家家中無線訊號穩定，裝置也運作正常，更沒有其他無線訊號的幹擾，但一樣坐在餐桌上，有些位置就是訊號不穩定或收不到訊號；但稍稍離開或走幾步路之後，卻又有了收訊。
這種訊號不穩定、甚至無訊號的問題，倘若沒有透過Heat Map 找出收訊問題點，很難找到最根本的原因。通常無線訊號覆蓋率不足的原因，可能是受到家具、牆柱、鏡面，或是其他特殊物品、金屬材質的幹擾。以這次案例為例，後來發現導致裝置無法作用的關鍵，是來自家中室內裝潢及按摩椅的幹擾。
圖說：家中無線訊號不穩定、甚至無訊號，很有可能是受到裝潢或是金屬材質物品的幹擾。
未來物聯網的智能生活，網絡聯機能力重要性如同電力一般，缺一都不可。這位IT玩家的使用情境，可能你我家中都是如此。當所有家電產品智能化，連電飯鍋、冰箱、洗衣機都可連網之際，無線訊號問題若未被重視，反而會成為智能產品的隱憂。
RF效能測試 可協助除錯改善無線效能
物聯網產品開發過程中，除了發現問題，如何改善也很重要。當透過「Heat Map 場域分析」發現聯機問題後，我們可再由「RF效能測試」來協助找出根本原因。RF效能測試能夠驗證無線組件的效能，從天線、模塊到最終產品逐步測試，各有不同的驗證項目，三項環節缺一不可。
另外，各種裝置本身中的電子組件，也會產生電磁幹擾，從CPU、無線晶片組，到甚至USB、HDMI接口或屏幕，都有可能干擾效能。不同的使用情境也會也可能影響無線傳輸速度，甚至造成訊號中斷。例如Wi-Fi聯機時，USB裝置進行數據存取，可能會導致Wi-Fi傳輸速率下降，甚至無法正常聯機。
除了裝置本身的幹擾源之外，其他無線技術更是一大隱憂。2.4G頻帶的使用技術非常多，Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee甚至是無線電話，皆使用2.4GHz頻率。使用手機時，就很有可能因為Wi-Fi、Bluetooth同時開啟而受到幹擾。
智能裝置需整合性驗證 才能打造最佳使用體驗
物聯網裝置功能複雜，以往純效能導向驗證，已不足以應付智能裝置所需要的應用類型測試。目前百佳泰已備有各種的RF測試環境，包括843 Chamber、333 Shielding Room、Shielding Box等等，能提供完善的RF訊號測試量測與分析；而為了仿真真實的智能裝置用戶場景，百佳泰以其多年專業經驗，投入IoT測試研究，設計了最常見的五大應用情境，也已於2017年底正式啟用IoT實驗場域，透過裝置互連驗證，協助廠商發掘智能產品可能遭遇的技術問題。
未來智能裝置測試趨勢，將會朝著整合式驗證邁進。百佳泰還會持續推出更多測試驗證服務，對症下藥，提供最符合您需求的產品解決方案。
來源;維庫電子市場網
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