ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT
Oct 29/9 30/9 # Rohde supersquare
Nov # TME (2) square

ETNtv

Watch ECF videos

 
ECF22 videos
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Timo Poikonen, congatec
  • Kimmo Järvinen, Ziphera
  • Sigurd Hellesvik, Nordic Semiconductor
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Andrea J. Beuter, Real-Time Systems
  • Ronald Singh, Digi International
  • Pertti Jalasvirta, CyberWatch Finland
ECF19 videos
  • Julius Kaluzevicius, Rutronik.com
  • Carsten Kindler, Altium
  • Tino Pyssysalo, Qt Company
  • Timo Poikonen, congatec
  • Wolfgang Meier, Data-Modul
  • Ronald Singh, Digi International
  • Bobby Vale, Advantech
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Zach Shelby, Arm VP of Developers
ECF18 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan CTO
  • Heikki Ailisto, VTT
  • Lauri Koskinen, Minima Processor CTO
  • Tim Jensen, Avnet Integrated
  • Antti Löytynoja, Mathworks
  • Ilmari Veijola, Siemens

logotypen

 2022  # square  (4)
TMSNet  advertisement
ETNdigi
Jan # Farnell sajt skyskrapa
ecf 2023 - reklam
A la carte
AUTOMATION DEVICES EMBEDDED NETWORKS TEST&MEASUREMENT SOFTWARE POWER BUSINESS NEW PRODUCTS
ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT US CONTACT
Tweet

TECHNICAL ARTICLES

Verifioimalla virheettömiä M2M-yhteyksiä

Tietoja
Kirjoittanut Franz-Josef Dahmen, Anritsu
Julkaistu: 11.11.2013
  • Mittaus & testaus

M2M-yhteyksien tuominen laitteisiin edellyttää testaamista. Oikeilla työkaluilla testaaminen on helppoa ja nopeaa. Verkkosimulaattori on usein paras valinta.

Kirjoittaja Franz-Josef Dahmen on Anritsu GmbH:n sovellusinsinööri. Hänellä on yli 18 vuoden kokemus mittaus- ja testausalalta. Anritsun palvelukseen hän tuli vuonna 1995.

M2M eli kone-kone-yhteydet tuovat paljon hyötyjä sekä laitevalmistajille että loppukäyttäjille. Etäanturijärjestelmät, monitorointi, paikannus ja datankeruu tuovat uudenlaisia toimintoja teollisuuden, armeijan ja monen muun alueen koneisiin automaation, maksupäätteiden, älykkäiden mittarien ja logistiikan sovelluksissa.

Kaikissa näissä sovelluksissa langattomuus on suosituin tapa yhdistää laitteen verkkoon. Jopa kiinteissä laitteissa langatonta yhteyssä suositaan usein, koska asennus – erityisesti vaikeapääsyisissä kohteissa – on edullista ja koska valmiita GSM-, 3G- ja LTE-moduuleita on tarjolla suoraan kaupan hyllyltä, samoin kuin Zigbee- ja WiFi-moduuleita.

Kun kännykkäverkot ovat käytettävissä jo lähes kaikkialla, mobiilitekniikat tuovat M2M-yhteyksiä kehittäville laitevalmistajille eniten joustavuutta ja parhaan peiton.

Usein M2M-kehityksessä kyse on kehitystiimin ensimmäisestä tuntumasta hämärään radiotekniikkaan. Pelkkä GSM- tai 3G-moduulin pulttaaminen kiinni lopputuotteeseen ei takaa toimivaa langatonta yhteyttä, oli moduuli sitten kuinka hyvä tahansa.

Tässä artikkelissa kerromme, kuiinka moderneilla simulointitekniikoilla voidaan verifioida M2M-sovelluksen suorituskykyä tuotekehityksen aikana niin, että valmistaja voi vakuuttua sen virheettömästä toiminnasta kentällä.

Testattavat osat

M2M-järjestelmä koostuu kolmesta osasta: M2M-sovelluksesta, tietoliikenneyhteydestä ja M2M-laitteesta, joka yleisimmin on modeemi. Näiden toiminta ja yhteensopivuus ratkaisevat järjestelmän toiminnan luotettavuuden.

Verkon toimintavarmuus ei tietenkään ole laitevalmistajan käsissä, joten verkkoyhteyden valinta on tärkeää. Itse asiassa useimmissa maissa langaton verkko peittää lähes koko maan muodossa tai toisessa. Yleensä peitto on paras 2g-verkoissa. Vuodesta 2000 lähtien näiden rinnalle on rakennettu 3g-verkkoja ja nykyään tarjolle on tullut myös 4g-tekniikkaan pohjaavia verkkoja, joiden myötä laitteilla on jatkuva laajakaistainen yhteys internetiin.

2g-verkot tarjoavat piiri- ja pakettikytkentäisi yhteyksiä käyttäjille. M2M-yhteyksiin GPRS-tekniikka on tällä hetkellä käytetyin tekniikka. Joissakin sovelluksissa, joissa dataa pitää lähettää vain pieniä määriä, käytetään myös SMS-yhteyttä.

Vaikka verkko olisi käytettävissä lähes kaikkialla, pääsy niihin voi vaihdella paikasta ja ajasta riippuen, koska yksittäisessä solussa aktiivisuuden taso vaihtelee. Yksi keskeisiä tuotekehityksen aikana testattavia asioita onkin M2M-sovelluksen toiminta silloin, kun verkkoyhteyttä ei ole käytettävissä.

Modeemin integroimisen vaikutus

Nopein ja helpoin tapa päästä kiinni M2M-kehitykseen on integroida laitteeseen älykäs mobiilimokkula, joka huolehtii sekä fyysisen että protokollatason yhteydestä. Esimerkiksi Sierra Wirelessin, Cinterionin ja Telitin modeemit ovat 3GPP:n vaatimusten mukaan testattuja ja tyyppihyväksyttyjä ratkaisuja.

Standardinmukaisuuden testaaminen takaa, että moduuli toimii verkossa matkapuhelimen tapaan. Valmis moduuli on siis hyvin luotettava ratkaisu jo ennen lopputuotteeseen integroimista.

M2M-järjestelmässä moduuli kuitenkin toimii muun raudan ja ohjelmistojen rinnalla. Tällaisia ovat ohjelmoitavat logiikkaohjaimet, älykkäät sähkömittarit, maksupäätelaitteet ja ajoneuvojen telematiikkajärjestelmät. Lisäksi isäntälaite kontrolloi M2M-moduulin datavirtaa ja tekee sen tyypin ja arvojen pohjalta päätöksiä.

Se, miten moduuli on sulautettu lopputuotteeseen, voi tämän takia aiheuttaa tietoliikennehäiriöitä. Mikäli epäluotettavuus tulee ilmi vasta, kun laite on päästetty kentälle, seuraukset voivat olla tuhoisia.

Kehittämällä testitapauksia, jota jäljittelevät todellisia käyttötapoja, voi paljastaa ja siten auttaa korjaamaan M2M-järjestelmän vikoja ennen kuin laite menee tuotantoon.

Aiemmin kehittäjät käyttivät M2M-järjestelmien toiminnallisuuden testaamiseen prototyyppejä, joita käytettiin olemassaolevissa verkoissa, yhdenmukaisuutta testaavia testijärjestelmiä sekä testaamista varten erikseen pystytettyjä testiverkkoja. Kaikissa näissä menetelmissä on vakavia puutteita.

Toimivassa kaupallisessa verkossa testaaminen löytää vikoja vain niinä aikoina ja niissä paikoissa, joissa testejä ajetaan. Tällöin on vaikea toistaa tiettyjä vaikeita testitapauksia ja sitä kautta löytää vikojen syitä signalointikäyttäytymisestä.

Testausjärjestelmissä testaaminen rajoittuu 3GPP:n määrittelemiin tapauksiin. Tämä estää syvällisen testaamisen, jossa tietyn sovelluksen kannalta kaikkein relevantimpia tapauksia voitaisiin modifioida. Erillisen testiverkon rakentaminen on puolestaan hyvin kallista ja aikaa vievää.

Onneksi on olemassa parempi menetelmä. Langatonta verkkoa simuloimalla voidan testata koko M2M-järjestelmää tuotekehityksen alusta lähtien. Verkkosimulaattorin avulla laitetta ja signaalin käyttäytymistä voidaan tarkastella ykstyiskohtaisesti. Lisäksi sen avulla voidaan simuloida mitä tahansa verkkoprotokollaa ja ympäristöä, myös sellaisia joita kaupallisissa verkoissa ei ole vielä käytössä. Verkkosimulaattori on myös saatavilla “kaupan hyllyltä” kohtuulliseen hintaan.

M2M-virheiden tyypilliset syyt

Mobiiliverkkosimulaattorin myötä vain kehittäjän mielikuvitus rajoittaa M2M-järjestelmän testaamista. Toimiiko siirtyminen solusta toiseen, verkosta toiseen tai eri protokollien välillä? Liittyykö laite verkkoon oikein? Osaako laite rekisteröidä ja autentikoida SIM-kortin oikein? Mikä on datayhteyden nopeus? Entäpä nopeus siirryttäessä solusta toiseen? Osaako laite vastaanottaa suuria määriä SMS-viestejä yhtäaikaisesti? Kuinka herkkä M2M-laitteen RF-vastaanotin on? Kuinka heikoksi signaalin pitää mennä, ennen kuin yhteys verkkoon menetetään?

Jos kehittäjillä ei ole aiempaa kokemusta tietoliikennetestaamisesta, tällaisen testirutiinien suunnittelu ei ole itsestäänselvää. Siksi verkkosimulaattoreissa on ohjelmistotyökaluja, jotka piilottavat allaolevan testauskoodin ja antavat mahdollisuuden määritellä eri testitapauksia graafisen käyttöliittymän avulla.

Tällaisen käyttöliittymän toimintaa kuvaa allaoleva kaappaus Anritsun SmartStudiosta, joka on integroitu MD8475A-verkkosimulaattoriin. Työkalussa on ennalta määriteltyjä vaihtoehtoja useiden solujen ja mobiilistandardien konfigurointiin. Aluksi käyttäjä valitsee, mitä radiotekniikoita simulaatiossa käytetään (esimerkiksi WCDMA-verkosta GPRS-verkkoon siirtyminen). Tämä valinta perustuu niihin standardeihin, joita M2M-laite tukee.

Kuva 1: SmartStudion intuitiivinen käyttöliittymä ohjaa käyttäjää testitapauksen määrittelyssä.

Seuraavaksi pitää asettaa halutut solukohtaiset parametrit, tai yksinkertaisemmin valita jokin ennalta määritellyistä standardeista soluparametreistä. Tämä voidaan tehdä nopeasti painamalla Play-nappia, minkä jälkeen verkko on luotu testausta varten.

Solukonfigurointien avulla käyttäjä voi luoda minkä tahansa mobiiliverkon. Tyypilliset asetukset koskevat mobiiliverkon koodia (MNC, mobile network code) ja maakoodia (MCC, mobile country code). Esimerkiksi koodit MCC 262 ja MNC 02 yksilöivät Vodafone D2:n verkon Saksassa.

Näitä asetuksia voidaan käyttää MD8475A-verkkosimulaattorissa testaamaan M2M-moduulin kykyä rekisteröityä verkkoon ja autentikoitua SIM-kortille tallennetun datan avulla. Simulaattori tallentaa lokiin autentikointiprosessin vaiheet, joita kehittäjä voi tarkastella. Laitteella voidaan myös testata M2M-laitteen kykyä rekisteröityä muihin verkkoihin. M2M-laite voidaan ohjelmoida rekisteröitymään tietyn operaattorin soluihin, mutta myös muiden operaattoreiden verkkoon. Simulaattori voi testata tätä rekisteröintikäyttäymistä tilanteessa, jossa usean operaattorin solu on käytettävissä. Tähän M2M-laite käyttää PLMN-verkkotietoa (Public Land Mobile Network), rajoitusinformaatiota ja eri solujen downlink-signaalitasoja. Simulaattori testaa myös M2M-laitteen rekisteröitymistä kuhunkin soluun. MD8475A-verkkosimulaattori voi testata myös solun uudelleenvalintaa, mitä vaaditaan mikäli tietty solu estää rekisteröitymisen tai downlink-signaali on hyvin heikko.

Kuva 2: M2M-laitteen solun valinnan testaaminen verkkosimulaattorissa.

Viimeinen askel tässä testirupeamassa on testata laitteen kyky vaihtaa solua. Tätä tarvitaan, kun solun downlink-signaali heikkenee sen jälkeen kun ääni- tai pakettiyhteys on saatu aikaiseksi. Tämä testi varmistaa, että mobiililaite yrittää säilyttää yhteyden valitsemalla uudelleen optimaalisen solun vertaamalla solujen signaalitasoja.

Laitteen suorituskyky

Solun valinta ja solusta toiseen siirtyminen ovat vain osa helposti räätälöitäviä ja ajettavia testitapauksia verkkosimulaattorissa ja SmartStudion kaltaisessa testausohjelmistossa. Jokaista testisarjaa varten käyttäjän on arvioitava sovelluksen vikasietoisuutta ottamalla huomioon loppukäyttäjän vaatimukset ja odotukset. Esimerkiksi solun valintaa ja siirtymistä niiden välillä testattaessa laitteen pitäisi läpäistä testi joka kerta, koska kyse on laitteen perustoiminnoista.

Kuva 3. Anritsun verkkosimulaattori MD8475A.

Kattavan verkkosimlaattorin pitää pystyä testaamaan minkä tahansa M2M-sovelluksen suorituskyky ja verifioimaan laiteen toiminnallisuus. Anritsun testauslaitteet piilottavat langattomien standardien kompleksisuuden ja antavat kehittäjän keskittyä itse sovellukseen. Ne tuovat vakaan testiympäristön ja yksinkertaisen käyttöliittymän kompleksisten testien määrittelyyn. Monitori-, loki- ja vika-analyysin työkalut auttavat käyttäjää löytämään ja analysoimaan järjestelmän vikoja nopeasti.

back to top
MORE NEWS

Nappikuulokeisiin tulee puheentunnistus

Eikö olisi näppärää, jos nappikuulokkeita voisi ohjata puheella? ”Seuraava kappale”, ”soita XX:le”, ”lisää volyymiä”, ja niin edelleen? Tämä voi pian olla mahdollista, sillä kanadalainen Fluent.AI sanoo istuttaneensa puheentunnistusalgoritmista DSP-piirille, joka sopii nappikuulokkeisiin.

Haluatko korvata 8-bittisen 32-bittisellä? Näillä pääset alkuun

STMicroelectronics on laajentanut suositun 32-bittisen STM32-mikro-ohjainperhettään tähän asti edullisimmilla ohjaimilla. STM32C0 on siinä mielessä merkityksellinen piiriperhe, että sillä voidaan korvata vanhoja 8-bittisiä ohjaimia monissa sulautetuissa sovelluksissa.

Lähes joka viides 5G-verkko on avoin vuonna 2026

Open RAN on avoin verkkotekniikka, joka perustuu 3GPP:n 5G-standardeihin ja Open RAN Alliancen kehittämiin määrityksiin. Vielä avoimia verkkoja on käytössä varsin vähän, mutta tutkimuslaitos Dell´Oro arvioi, että vuonna 2026 jo 15-20 prosenttia mobiiliverkoista perustuisi ORAN-tekniikkaan.

Sähköauto vie voimansiirron korkeampiin jännitteisiin

Siirtyminen sähköautoihin mullistaa ajoneuvojen voimansiirron ja vaatii uusia komponenttiratkaisuja. Tässä artikkelissa esittelemme korkeajännitesovelluksia käyttävää sähköajoneuvojen tekniikkaa ja esittelemme Samsung Electro-Mechanicsin korkeajännitteisen autojen MLCC-komponentit (monikerroksiset keraamiset kondensaattorit).

Windows 10:n myynti loppuu

Vuodenvaihteessa ylivoimaisesti suosituin Windows-versio oli vuonna 2015 esitelty Windows 10. Kaikista Windows-mikroista kympin osuus oli karvan alle 68 prosenttia. Ylihuomisesta lähtien sen myynti kuitenkin päättyy.

Menikö tämä ohi? ChatGPT on kyberturvan painajainen

Israelilainen Check Point Software on saanut uuden Suomen ja Baltian maajohtajan. Fortinetilta tullut Viivi Tynjälä aloittaa tilanteessa, jossa kybersodassa on astuttu kokonaan uuteen, tekoälyn hallitsemaan aikaan. - ChatGPT:tä on jo käytetty muun muassa haittaohjelmien koodin ja tietojenkalastelusähköpostien kirjoittamiseen, Tynjälä muistuttaa.

ChatGPT nostaa panostuksia kyberturvaratkaisuihin

Yritykset investoivat erilaisiin kyberturvaratkaisuihin tänä vuonna 223,8 miljardia dollaria. Jättimäinen summa kasvaa edellisvuodesta 13,2 prosenttia, kertoo Canalys-tutkimuslaitos. Yksi kasvun moottoreista on tekoäly.

Hyperspektrikamera yhdistää kolme anturia

Kuvantamistekniikoissa mennään koko ajan yhä integroidumpiin ratkaisuihin yhä laajemmalla spektrin alueella. Belgialaisessa IMEC-tutkimuskeskuksessa on kehitetty hyperspektrikamera, joka osaa kuvata näkymää infrapunan ja sen lähialueella sekä näkyvän valon alueella.

Intel lopettaa RISC-V-hautomon raskaiden tappioiden keskellä

Intelillä oli erittäin vaikea neljäs vuosineljännes. Liikevaihto putosi 32 prosenttia 14 miljardiin dollariin ja tappiota kertyi 661 miljoonaa dollaria. Yhtiö ryhtyi samantien leikkaamaan monia toimintoja ja yksi leikkauksen kohteista on RISC-V Pathfinder -ohjelma, joka oi eräänlainen RISC-V-pohjaisten suunnittelujen hautomo.

Elfa myy nyt maailman nopeinta skooppia

Elfa Distrelec ilmoittaa aloittaneensa Rohde & Schwarzin uuden MXO 4 -oskilloskoopin myynnin. R&S itse kutsuu testeriä ensimmäiseksi uuden sukupolven oskilloskoopiksi.  Se on maailman ensimmäinen oskilloskooppi, jonka päivitysnopeus on yli 4.5 miljoonaa aaltomuotoa sekunnissa.

TMSNet  advertisement
 2022  # mobilbox
Sep Oct # Rohde mobilbox
Jan # Farnell  mobilbox f skyskrapa

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Kuinka suunnitella ToF-kamerajärjestelmä?

Monessa konenäkösovelluksessa vaaditaan erilaisten kohteiden etäisyyksien tarkkaa mittaamista. Tämä artikkeli tarjoaa yleiskatsauksen jatkuvan säteilyn (Continous Wave) CMOS-pohjaisen ToF-kamerajärjestelmän tekniikkaan ja sen eduista perinteisiin 3D-kuvausratkaisuihin verrattuna.

Lue lisää...

OPINION

Electronica-raportti: miltä näyttää 40 tuntia osastolla?

Electronica-messut palasivat rytinällä viime viikolla, kun yli 70 000 vierasta tutustui reilun 2000 yrityksen osastoihin ja laajaan seminaaritarjontaan. Käytävillä Electronica tuntuu ruuhkaiselta osastojen kavalkadilta, mutta entäpä messukokemus näyttelyosastolla? EG Electronicsin Maarit Hämeen-Anttila vietti messuosastolla neljä päivää. Alla hänen messuraporttinsa.

Lue lisää...

LATEST NEWS

  • Nappikuulokeisiin tulee puheentunnistus
  • Haluatko korvata 8-bittisen 32-bittisellä? Näillä pääset alkuun
  • Lähes joka viides 5G-verkko on avoin vuonna 2026
  • Sähköauto vie voimansiirron korkeampiin jännitteisiin
  • Windows 10:n myynti loppuu

NEW PRODUCTS

  • Benderin tuotteet Enkom Activen edustukseen
  • Lisää vauhtia USB- ja Ethernet-liittimiin
  • Paikannusmoduuli kestää 105 asteen lämpötilan
  • Kymmenien tuhansien solmujen mesh-verkkoon uusia moduuleja
  • Nopeampi Wi-Fi käyttöön nostalgisesti tikulla
 

NEWSFLASH

twitter
ETN_fi @ETN_fi
ETN_fi This is why Nokia lost the game in mobile phones - an insiders view https://t.co/NB5Wndkx5p
joulu 12 • reply • retweet • favorite
ETN_fi @OnePlus_FI lahjoittaa Pelastusarmeijalle 50 puhelinta jouluapuun. Iso- Britanniassa samanlainen lahjoitus tehdään… https://t.co/LKdl2Pywie
joulu 07 • reply • retweet • favorite
ETN_fi Finnish PM Sanna Marin: We need to cut our dependence on China. https://t.co/598gQXKvlj #Slush2022 #China #electronics #semiconductors
marras 17 • reply • retweet • favorite
ETN_fi https://t.co/ugg6A09vln Need cm level accuracy in your positioning device? Now you can explore this with #ublox two… https://t.co/5rQNxsAu5V
loka 07 • reply • retweet • favorite
ETN_fi EU chip plan would cost €500bn, says NXP CEO https://t.co/j9bD8VpK9c
loka 04 • reply • retweet • favorite
web design services
 

Section Tapet