如何保障萬物互聯(lián)的安全性

物聯(lián)網是整個人類最龐大的系統(tǒng)工程，這個龐大的系統(tǒng)工程建立在諸多先進科技之上，諸如數據計算、無線連接、智能傳感等。作為物聯(lián)網的關鍵一環(huán)，無線連接是物物互聯(lián)的橋梁，因此諸多無線連接技術的突破保障了物聯(lián)網的大規(guī)模應用。

物聯(lián)網倡導萬物互聯(lián)，相比于有線技術的束縛，無線技術在諸多應用場景中具有非常明顯的優(yōu)勢。在智能工業(yè)、智能農業(yè)、智能交通、智能電網、智能家居、智能城市、車聯(lián)網等多個信息化應用，機器類通信對無線網絡的基本需求集中在巨量終端接入、超低時延，高效連接，低成本、低功耗，超可靠，全地域覆蓋幾個方面。物聯(lián)網應用涉及的連接技術要求最重要的幾點就是：低功耗以確保續(xù)航能力高、高速率以實現更高性能的智能化應用，低時延以確保接近實時性的數據傳輸，高連接密度以確保龐大的終端設備可以隨時接入網絡。對物聯(lián)網系統(tǒng)開發(fā)人員來說，選擇最適合你的接入技術能夠確保系統(tǒng)更高效可靠的運行，與此同時，你必須掌握各種無線技術組網面對物聯(lián)網應用的測試關鍵技術指標。當IoT遇到無線技術，網絡測試又將迎來什么樣的全新挑戰(zhàn)呢？

5G是否能承受住物聯(lián)網的超速發(fā)展

5G關鍵性能指標包括用戶體驗速率、連接數密度、端到端時延、流量密度、移動性和用戶峰值速率。5G需要具備比4G更高的數據傳輸性能，特別是用戶體驗速率、時延和連接數密度為5G最基本的三個性能指標，這三個性能指標與其說是為了智能手機用戶而設，不如說是為了物聯(lián)網量身定做的技術要求。eMBB（3D或超高清視頻等大流量移動寬帶業(yè)務）、mMTC（大規(guī)模物聯(lián)網業(yè)務） 和 URLLC（如無人駕駛、工業(yè)自動化等需要低時延高可靠連接的業(yè)務）是3GPP定義的5G三大場景。而無人駕駛和工業(yè)自動化也就是普遍意義上的物聯(lián)網，因此可以說，5G就是物聯(lián)網一直等候的廣域無線連接技術。

相比于高速的5G系統(tǒng)，NB-IoT從名稱上就能清楚其專為服務IoT應用開發(fā)，NB-IoT聚焦于低功耗廣覆蓋（LPWA）物聯(lián)網市場，可采取帶內、保護帶或獨立載波三種部署方式，與現有網絡共存。因為NB-IoT自身具備的低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量等優(yōu)勢，使其可以廣泛應用于多種垂直行業(yè)，如遠程抄表、資產跟蹤、智能停車、智慧農業(yè)等。

除了上述兩種炙手可熱的標準，LoRa是近年來IoT應用備受關注的無線新技術，LoRa作為非授權頻譜的一種LPWAN無線技術，主要面向物聯(lián)網應用，其接收靈敏度可達-148 dBm，LoRa功耗極低，一節(jié)五號電池理論上可供終端設備工作10年以上。同時，LoRa使用線性調頻擴頻調制技術，即可保持像頻移鍵控（FSK, Frequency Shift Keying）調制相同的低功耗特性，又明顯增加了通信距離，提高了網絡效率并消除了干擾，因此在此基礎上研發(fā)的集中器/網關能夠并行接收并處理多個節(jié)點的數據，大大擴展了系統(tǒng)容量。2018年阿里和騰訊先后建立了各自的LoRa商用網絡將這一標準推向物聯(lián)網連接技術的風口浪尖。

除了上述三種新技術之外，傳統(tǒng)的WiFi、藍牙和NFC、ZigBee（Thread）等無線技術和2G/3G/4G等通信協(xié)議都將成為物聯(lián)網世界中萬物互聯(lián)的橋梁之一，圖1羅列了在物聯(lián)網應用中可能選擇的各種無線連接技術，僅供各位參考！

圖1物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)中各種無線技術應用場景集合

物聯(lián)網向無線技術發(fā)起了全新挑戰(zhàn)

測試是保障系統(tǒng)傳輸性能和可靠性的關鍵環(huán)節(jié)，不同的無線標準需要不同的測試解決方案，在無線網絡的部署當中，測試儀器對于網絡性能的驗證至關重要，而面向不同的測試網絡，需要選擇最合適的測試儀器和系統(tǒng)完成相應的測試任務。

從NB-IoT產業(yè)鏈來看，終端的發(fā)展與系統(tǒng)設備的發(fā)展是相輔相成的。測試企業(yè)需要提供完整的測試解決方案，覆蓋射頻、協(xié)議、數據測試等方面，并應用到芯片研發(fā)、生產、認證和服務等各個階段。羅德與施瓦茨（R&S）公司（展位號E4.4585）的NB-IoT測試方案由矢量信號發(fā)生器SMW200A和信號與頻譜分析儀FSW組成，R&S FSW/FSV/FSVA/FPS可方便靈活地完成NB-IoT的發(fā)射機測試，測試項完全符合3GPP標準要求。R&S SMW200A可通過單臺儀表完成NB-IoT的接收機測試，尤其是針對鄰道選擇性、阻塞、動態(tài)范圍等指標的測試，不需要另外的信號源。針對NB-IoT終端芯片研發(fā)階段的射頻測試，可采用FSW和SMW200A方案，方便研發(fā)人員進行芯片算法分析驗證和射頻性能調試。利用R&S SMBV100B，可以生成NB-IoT/LTE-M 的各種信號，便于進行深度分析（如圖2）。

R&S無線綜測儀CMW500對于NB-IoT同時提供信令和非信令兩種測試方案，涵蓋了3GPP規(guī)范的各個測試項目?；贑MW500，R&S開發(fā)了CMWRun軟件來進行NB-IoT的自動化測試，幫助研發(fā)和測試工程師提高測試效率。針對外場的基站維護，R&S也提供了專業(yè)的測試方案，手持式頻譜分析儀FSH可以對各種蜂窩信號進行解調，并且具備干擾查找和地圖定位功能；天饋線測試儀ZVH可用于天饋線故障定位、器件測試等需求。

圖2借助R&S SMBV100B生成各種信號示意

在LoRa網絡中sub-GHz設備頻段因采用特殊的擴頻調制方式，通信距離有了較多改善，不過該制式為Semtech公司專利技術，測試時都是采用Semtech公司提供的波形文件，所以必須使用高端矢量信號源才能夠進行測試以至于測試成本更高。針對此情況，是德科技Keysight（展位號E4.4579）提供了廣泛的LoRa測試解決方案，包括用于接收機測試的信號生成和用于發(fā)射機測試的信號分析，以便滿足 LoRa 技術不斷發(fā)展的測試要求。用于物聯(lián)網的 Keysight N7610C Signal Studio 軟件能夠用各種參數靈活地生成 LoRa 波形。這些參數均可通過直觀的圖形用戶界面輕松設置，以在研發(fā)和生產中進行接收機和元器件測試。N7610專門針對IOT的信號波形工作室，可以產生高斯白噪聲，加入頻率誤差，采樣率誤差等近性DUT的抗擾度測試，當需要進行blocking或者抗干擾測試需要用到多臺信號源。另一方面，是德科技還為基于LoRa技術的裝置，提供專用的信號產生和分析工具，包括Keysight X系列信號分析儀與信號產生器（比如針對收發(fā)端不同選擇N5182B MXG或N9020B MXA）、E6640A EXM無線測試儀、以及89600 VSA軟件。特別的，是德科技還提供了更為強大的基于N9063C Analog Demod X-App 的LoRa CSS Demod幫助開發(fā)者更好的測試LoRa系統(tǒng)方案。

除了Lora測試方案之外，是德科技推出全新的物聯(lián)網功能測試解決方案X8711A，為使用 BLE4.2 和 WLAN b/g/n的物聯(lián)網設備提供經濟高效的OTA信令測試。這一獨特的解決方案能夠與生產版本的軟件結合使用，在物聯(lián)網設備正常工作時，測量其重要的射頻性能指標。這樣生產商無需使用復雜或昂貴的測試系統(tǒng)，便可以對設備進行充分測試，檢查其制造缺陷，包括元器件缺失或出錯和焊接問題等。

圖3是德科技的LoRa測試解決方案

與競爭對手類似，泰克科技（展位號E4.4584）提供的物聯(lián)網標準與協(xié)議測試完整方案，能夠為無線產品的定義和復雜的模塊選擇直到產品符合最新標準合規(guī)進行認證，在產品設計的整個過程中提供指導和幫助。比如泰克發(fā)布的LoRa測試解決方案，型號為LOR-4136，采用Semtech 的LoRa 技術，以泰克公司矢量信號源及實時頻譜分析儀為核心，開發(fā)了全套物理層綜合測試方案，以應對物聯(lián)網應用中 LoRa 系統(tǒng)的設計驗證需求。該解決方案運用優(yōu)秀的軟硬件架構設計，全面覆蓋基于LoRa技術的器件、模塊或設備從研發(fā)、生產直到最終認證測試的全產品生命周期的測試需求，提供了一站式專用工具。Lora標準之外，泰克還幫助客戶提供從藍牙到WLAN，從射頻設計到調試以及EMI和EMC等一系列物聯(lián)網無線技術相關的測試解決方案，泰克的方案包含了通過各種領先的示波器產品以及SignalVu-PC軟件配合TTR500 矢量網絡分析儀等專門為物聯(lián)網進行優(yōu)化的軟硬件產品。

圖4泰克物聯(lián)網相關測試產品匯總

除了上述三家的物聯(lián)網無線技術解決方案之外，在2019年慕尼黑上海電子展期間，還有更多家測試儀器展商帶著他們的先進測試儀器和系統(tǒng)級解決方案滿足大家的物聯(lián)網無線測試的需求。與此同時，在本次展會的現場，同期舉行的創(chuàng)新論壇,與行業(yè)領袖共同探討物聯(lián)網、5G與連接器等熱點話題。