物联网平台和设备如何进行性能测试

物联网平台和设备如何进行性能测试,第1张

我们都知道物联网 (IoT) 正在快速发展。走过任何一家超市、家居装修中心或电子产品商店你都会看到各种各样的互联智能设备。
物联网设备的数量在 2017 年增长了 31%,达到了 84 亿。2020 年,全球物联网设备连接数量高达 126 亿。预计到 2025 年将有 246 亿设备!

物联网设备的正常运行依赖于快速、可靠和持续的通信,因此连接设备使用的网络至关重要。网络出现带宽有限、延迟过大、网络硬件不可靠等问题,会对设备性能产生重大影响。
IoT 开发人员需要了解这些问题对 IoT 产品性能产生的影响,以确保产品可以正确响应,不丢失数据。

例如:显示 3G 连接的 iPhone 的流量速率可能会低至 384 Kbps 或快至 144 Mbps 。流量的速率取决于环境、服务供应商和可用带宽。流量速率不稳定可能会导致用户与其物联网设备的连接性不佳。
其他网络条件(例如延迟和数据包丢失)也会显着影响应用程序的性能。

所以网络约束是影响物联网连接的主要风险因素。开发人员需要衡量应用程序在各种网络条件下的影响,以确保程序能正确运行。

与在真实的网络环境中测试物联网设备相比,在实验室环境的局域网中测试是不够的。因为在实际情况中,像用户数量、用户与平台的传感器连接方式、最终用户与互联网连接的可靠性这些因素都会影响物联网平台的稳定性。
开发人员需要了解 IoT 平台在不同的网络条件下做出的处理。如果设备在使用期间出现连接问题时用户与移动应用程序的交互是否会断开、传感器是否会将敏感数据发送到物联网平台。

不同类型的网络性能都会有所不同,使用移动网络、广域网、卫星、Wi-Fi 和其他网络连接物联网平台会给用户带来不同的体验。
但是可以构建具有所有这些不同条件的网络的工具很少而且大部分都很昂贵。因此许多企业使用网络损伤仪来模拟不同的网络条件。

在 IoT 平台和设备部署到现实世界网络之前使用网络损伤仪进行测试,是最准确、可扩展最强且成本最低的方式。
使用网络损伤仪测试使物联网开发人员能够了解到物联网设备在多种网络条件以及混合网络环境下的行为。
在不同的网络条件下测试物联网设备,可以使测试人员的使用体验接近最终用户体验,从而可以快速验证物联网部署。

中国联通物联网4gcat1优势:成本低、网络成熟、传输速率高。
成本低:相较于更高速率的4G模块,LTEcat1价格更实惠,目前Cat1模组的成本仅为Cat4模组的一半,甚至更低。
网络成熟:4G网络成熟,对应的cat1芯片,功能成熟(与4G相同)。运营商基站资源,4G芯片产业发展完善,4G相关软件开发成熟。
传输速率高:传输速率可靠(上行)(可靠,与catNB1,catM1相比)。
四信LTECat1无线数传终端F2C16将借助成熟的LTE网络以更好的覆盖、更快的速度、更低的延时,完美取代传统2G/3G网络,为中低速率物联网行业提供优质的无线连接服务。可广泛应用于各种中速速率的中高端工业制造业远程运维物联网(如数字媒体、工业空调、工业泵阀、物流柜、动力电池、充电桩、配电箱、工业表计集中抄表等),以及1路的视频数据一体化工业现场监控场景(如环保监测、消防监测、安防监测、楼宇节能等)。

5G主要三大特点
1、高速率
5G可以说是站在巨人的肩膀上,依托4G良好的技术架构,5G可以比较方便的在其基础之上构建新的技术。未来的5G愿景最强烈的一个方面就是用户体验到的网络速率。4G现在已经很快了,但是还不够,5G要做到的目标是最大10Gbps。
现在的移动网络工作在相对较低的频段,低频段的好处的是传播性能优越,可以使运营商用较少的成本(少量基站)达到很好的覆盖。
在4G LTE中单个载波最大的频率范围是20MHz,通过载波聚合技术可以将多个非连续的载波合起来使用达到更高的速率,但是这样还依然不够。5G的一个特点就是高频,受限于高频的传播性能,所以很多的高频段频率资源没有被使用,这正是5G可以好好利用的资源。
2、大容量
物联网这个话题最近几年来一直占据着热门,但是受限于终端的功耗以及无线网络的覆盖,广域物联网仍处于萌芽的状态,伴随着5G网络的出现,可以预见未来它必将大热。5G将会通过什么技术手段来支持物联网技术的发展呢?首先看看它将如何解决物联网技术的核心问题:功耗问题是困扰着物联网技术发展的最大障碍,因为物联网的节点太多,而且由于很多条件的限制,终端没有办法充电,只有通过初次装入电池,寄希望于终端自身能够节省电能,使用越久越好。为了解决这个问题3GPP专门推出了针对广域物联网的窄带物联网技术,通过限定终端的速率(物联网终端对通信的实时性一般不高),降低使用带宽,降低终端发射功率,降低天线复杂度(SISO),优化物理层技术(HARQ,降低盲编码尝试),半双工使终端的耗电量降低。而5G还会在这个基础上走得更远,通过降低信令开销使终端更加省电,使用非正交多址技术以支持更多的终端接入。
3、低时延高可靠
LTE网络的出现使移动网络的时延迈进了100ms的关口,使对实时性要求比较高的应用如游戏,视频,数据电话成为可能。而5G网络的出现,将会使时延降到更低,会为更多对时延要求极致的应用提供生长的土囊。
降低时延的技术原理:LTE中的一个TTI是1ms,而5G将通过对帧结构的优化设计,将每个子帧在时域上进行缩短从而在物理层上进行时延的优化。相信在后期5G信令的设计上也会采用以降低时延为目标的信令结构优化。

可能有人会想,这Wi-Fi 6的更新虽然沸沸扬扬,但是和我们小众的发烧音响行业有什么关系呢?朋友, 科技 技术是牵一发而动全身的,无论是5G时代还是Wi-Fi 6的到来,只要这标准达到了可推行的高商业价值,那么其实此时硬件厂商们已经摩拳擦掌般准备好了,更优秀的传输能力、硬件更高速的代际刷新,将会大大影响我们音频产品的实际应用,可能以往无法实现的某种臆想中的优化手段,就会因为“路”的拓宽和高速,会让一切数字音乐传输关于音质影响的部分,迸发出一次又一次的高规格提升。故此,即便是小众的电子产业,谁都无法忽视新传输技术的革新,毕竟,你自己不革新,就有极大的可能是别人把你淘汰掉,之前的最新蓝牙传输协议,也终将会让市面上大多数播放器进行最新升级,甚至会淘汰某些不思进取的厂商。
WIFI 6 全称80211ax,是最新一代的无限局域网传输技术,Wi-Fi联盟已经宣布启动Wi-Fi 6认证计划。前两代WIFI 分别为:80211ac (统一改名为WIFI 5,2012年)、80211n (统一改名为WIFI 4,2009年),我们现在用的WIFI 基本上都是WIFI 4 和5,随着家庭联网设备接入的越多,从之前的手机、电脑到如今摄像头、冰箱、扫地机器人、空调等等,此前的WI-FI标准渐渐开始无法承受如此多的设备接入,速度也开始相应下降。为了解决这个问题,国际电机电子工程学会(IEEE)推出了全新的 WI-FI 6 标准,其可以更好地同时处理网络上的大量设备。这就好比移动网络的升级——2G、3G、4G、5G,数字越大,代表的速度越快、性能越好。以后,我们在选择路由器的时候不需要再去研究n/ac/ax这些字母所代表的意思,只需要比下数字大小就可以了。
在MU-MIMO、160MHz信道带宽、88MIMO等技术的引入升级,WI-FI 6 的最高速率可达96Gbps,作为对比 WI-FI 5 为35 Gbps。更多的设备接入且能够加快每台设备的速度,WI-FI 6 最为重要的一点改进是支持OFDMA技术,简单来说它允许一次向多个设备传输数据。这就好比送外卖,WI-FI 5上的OFDM技术仅支持一次送一单,而OFDMA技术允许多单同时接送。放到实际网络环境中,这意味着路由器能够允许更多设备同时连接到网络。在连接相同数量设备的情况下,其速度是 WI-FI 5 的近4倍。
WI-FI 6 最为重要的一点改进是支持 OFDMA 技术,简单来说它允许多个设备以及多个应用同时进行传输以及接收数据。我们用卡车送货来做比喻,WI-FI 5 上的技术仅支持一次送一个目的地且只能运送一种物品(视频、文本、音频等等),而 OFDMA 技术允许多个目的地多个物品同时运送。在提高性能的同时增加了效率,也就能够让更多设备接入WI-FI。Wi-Fi 6有望达到10000 Mbps的速度,是连接到该路由器的所有设备的总数据量。在家里无线分享NAS中的4K的时候,在这个分发机制先进、速率如此高的标准之下,现在让我们卡的无法播放的一些4K多房间分发,将来也许就解决了!不过值得一提的是,即使在没有 WIFI 6 终端的情况下,MU-MIMO 与OFDMA 技术依然能够起到一定的改善作用,最直观的感受就是速度有明显的提升。
WiFi 6 优化了 Long OFDM symbol 发送机制,从 WiFi 5上的 32ms 传输时间提升至 128ms。更长的传输时间使得这个过程变得更加稳定,有效降低丢包率和重传率。此外,WiFi 6 还升级了波束成型技术支持的天线数量,由原本的4个增加为8个。波束成型通过将信号定向发送至特定的终端而不是同时向四周发射,我们可以将其理解为更精准的导d直接射向目标。这可以让路由器的信号范围变得更广,同时也有助于 MU-MIMO 技术的发挥。
OFDMA频分技术的加入以及SpatialReuse 技术的加入使得Wi-Fi 6在解决拥堵,降低时延方面取得了长足的进步。
在MU-MIMO、160MHz信道带宽等技术的支持下,WiFi 6 能够接入更多设备同时最大程度的降低对速率的影响。在当前万物联网的当下,能够起到很大的帮助。当然,不得不说的是在没有 WiFi 6 终端的情况下,WiFi 6 路由器并不能发挥其全部优势,例如OFDMA、TWT技术、BBS着色机制都无法运作。但是现在依然是购入WiFi 6 路由器不错的时机,它能够在一定程度上提升当前的上网体验。此外其实在大部分新 WiFi 标准实行后,也都是路由器先行,终端后行。
支持Wi-Fi技术联盟的第三代安全协议——Wi-Fi网络安全接入(WPA3),在公共和私有Wi-Fi网络提供稳健的用户密码保护和更强大的隐私保护。Qualcomm的技术则支持最新Wi-Fi安全协议(WPA-3)的所有可选和必选要素,包括WPA3- Personal、WPA3- Enterprise、WPA3- Enhanced Open和WPA3 Easy Connect。
在Qualcomm的移动和计算解决方案中,这是双频并发(DBS)2x2 MIMO *** 作与8路数据流探测机制的首次结合。与Wi-Fi 5移动终端相比,其吞吐量翻倍,同时整体覆盖范围扩大50%。
WI-FI 6 采用了一项名为TWT(目标唤醒时间)的功能,其允许终端设备在不进行数据传输时进入休眠状态,减少了持续传输以及搜索信号所需要的时间,这也就意味着电池的消耗将会减少。WiFi 6 标准下,160Mhz 的每条流速率可以跑到 1201 MB/s,相较于 WiFi 5 有一定的提升,能够让支持 160MHz 的 WiFi 5 手机(大多数新款旗舰机都支持)、电脑性能得以充分展现。我们可以将其简单理解为马路宽度,信道带宽越大,能够同时跑的数据越多,相应的连接速度与速率也就越快。
5G是蜂窝数字移动通信技术,既可用于广域高速移动通信,又可用于室内无线上网,具有传输速率高、时延小、并发能力强等优点,但系统复杂、成本高。WiFi 6是无线接入技术,主要用于室内无线终端上网,具有传输速率高、系统简单、成本低等优点,但不适用于高速移动通信。5G和WiFi 6具有以下特点:5G上行峰值传输速率达10Gbit/s,下行峰值传输速率达20Gbit/s。WIFI 6在80 MHz带宽下,单条空间流的峰值速率为 600Mbit/s,在带宽为160MHz、8条空间流的情况下,峰值速率达 96Gbit/s;5G在eMBB场景下时延小于4ms,在uRLLC场景下时延小于1ms。WIFI 6平均时延为20ms,远高于5G的时延。因此,在时延方面,5G优于WIFI 6;5G移动性强,跨区连接速度快,可实现跨区网络无缝切换。WIFI 6跨区建立连接慢;5G系统复杂、成本高,WIFI6系统简单、成本低。因此,在系统建设投入方面,WIFI 6优于5G。
对于目前家庭Wi-Fi 6网络,已经有多款基于Qualcomm最新一代Wi-Fi 6解决方案上市,包括著名品牌NETGEAR。在家用路由器领域,Qualcomm为NETGEAR新一代Orbi Wi-Fi 6 Mesh System提供了三频Wi-Fi芯片,Mesh技术以及Wi-Fi 6 涉及的MU-MIMO和OFDMA技术,显著提高网络容量、覆盖范围和多用户同时连接的性能。这些技术的支持可以满足未来智能家居的需求以及更好的家庭组网。
2020年不仅是5G商用年,也是WiFi6 商用的元年,5G理论速度达到了10Gbps,而WiFi5 在网速、连接设备数等都被5G完爆。5G是否会取代 WiFi 针对这个问题大家都认为,5G网络和WiFi都各有自己的使用场景和对象,网络使用选择取决于用户,随着技术的发展,5G 和 WiFi 会相互配合,在不同场景下,发挥各自优势。本着数码产品买新不买旧的原则,如果你是新选购路由器的话,wifi6还是值得一试的。另外如果你需要大面积的Mesh覆盖,强烈推荐选购wifi6产品,wifi6的高速率特性会令mesh连接更加的稳定高速,体验远超过wifi5时代的mesh体验。在我们影音类的市场,除了有线网络部分,在不少数的需要高速无线网络的玩家们,其实更应对此翘首以盼。

LoRa技术特点

传输距离:城镇可达2-5 Km ,郊区可达15 Km 。

工作频率:目前,LoRa 主要在全球免费频段运行,包括433、868、915 MHz等。

标准:IEEE802154g。

调制方式:基于扩频技术,线性调制扩频(CSS)的一个变种,具有前向纠错(FEC)能力,semtech公司私有专利技术。

容量:一个LoRa网关可以连接上千上万个LoRa节点。

电池寿命:长达10年。

安全:AES128加密。

传输速率:几百到几十Kbps,速率越低传输距离越长。

NB-IoT技术特点

1覆盖广

将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力;

2海量连接能力

NB-IoT比2G/3G/4G有50~100倍的上行容量提升,在同一基站的情况下,NB-IoT可以比现有无线技术提供50~100倍的接入数。基站比传统基站,能够接入更多的(承载LPWA业务的)终端,200KHz频率下面,根据仿真测试数据,单个基站小区可支持5万个NB-IoT终端接入。

3低功耗、低速率、低成本

低功耗意味着 RF 设计要求低,小的 PA 就能实现;

低带宽:意味着不需要复杂的均衡算法

低速率:意味着不需要大缓存,所以可以缓存小、DSP 配置低;

低成本:这些因素使得 NB-IoT 芯片可以做得很小,因此成本就会降低

NB-IOT与LoRa简单对比

未来NB-IoT将在运营商级网络中大放异彩,为物联网时代带来广覆盖、大连接、低成本的网络解决方案;而LoRa则在智慧城市、行业和企业专用应用中实现快速灵活部署。两种网络技术在商用中完全可以实现互补共存。


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