ユビキタスネットワーク総合分析器

IoT総合分析器による機器化教育IOTA-1100の実現

モノのインターネット総合分析器は空中プロトコル分析器、マイクロ消費電力分析器、スペクトル分析器、信号発生器機能を集積した。カリキュラム教育と実験実訓に新しい可視化と機器化教育効果をもたらし、無線通信の無線データパッケージ（Zigbee、WIFI、Bluetoothパケットキャプチャ）を見て、波形を見て、スペクトルと信号を見て、学生にIoT専門技術を全面的にマスターさせる。

モノのインターネットで使用される無線技術は、非常に高い通信周波数と比較的広いスペクトル範囲に関連している,例えば、2.4GHzで動作する標準化されたワイヤレスデバイスとテクノロジー(Bluetoothなど4.0、ZigBeePRO、WiFi) ,この周波数は世界中のどこにでも使いやすい。しかし、ビルの貫通力と伝送距離を改善し、各種干渉を低減し、無線通信における消費電力を低減するために,設計開発のエンジニアは、各国で定められた他の周波数帯を使用することを考慮することができる(例：5.8GHZ、915MHZ、779MHZ、433MHZ、315MHZ待って)。

モノのインターネット技術では、比較的高い周波数と比較的広いスペクトル範囲に加えて、（ZIGBEE IEEE 802.15.4、Bluetooth、WIFIなどの異なる通信プロトコルを含む）これらのプロトコルスタックは異なる通信基準に基づいて、ソフトウェアによって実現され、最終的には異なるネットワークノード、ルータ、ゲートウェイ間の通信を実現する。無線通信にとって、大量の通信データは異なるパケットで、空中で伝送される。これには、これらの空中伝送を収集し、分析するための特殊な高周波機器が必要であるが、私たちは見えず、手の届かないデータパッケージが必要であり、通信プロトコルの検証と誤りの調査を効果的に実現し、ソフトウェアプロトコルスタックの開発効率を高めることができる。

また、モノのインターネットとしての電池ノードなどは、小さな電池の下で長時間動作する必要があり、これらの微小消費電力状態を測定し監視することも重要な作業である。消費電力を節約するためには、これらのノードは通常瞬間動作状態にあり、これらのノードの長周期、瞬間消費電力、自動記録分析を測定することも複雑な作業となり、専門的な機器が必要である。

モノのインターネット製品の設計と技術開発のこのような実際の需要に基づいて、1つの器具の中で、同時に上記の4つの方面の需要を実現して、これはモノのインターネット総合分析器であり、この新型器具の簡単な実用的な応用を簡単に紹介します。

エアプロトコルアナライザ機能

エアプロトコルアナライザは先進的なデジタル化分析測定装置であり、異なるモノネットワークとセンサネットワークの通信プロトコルが空中で伝送するデータパッケージを収集、分析することができ、その中でIEEE 802.15.4規格に適合するモノネットワークセンサネットワークネットワークネットワークの収集と分析は、モノネットワーク総合アナライザエアプロトコルアナライザの基本的な配置機能である、他の通信規格の収集と分析には、異なるプロトコル拡張モジュールを用いて実現することができる。

【図1】2組の異なるZIGBEEセンサノードの分析収集テンプレートであり、このテンプレートを通じて、空中プロトコル分析器の基本機能を使用する方法を見てみよう。

まず、モノのインターネット総合分析器上のエアプロトコル分析機能（IEEE 802.15.4プロトコル分析器機能）を選択し、画面上に表示されるこのマルチウィンドウ画面を見て、各ウィンドウはそれぞれエアデータパッケージ収集表示、エアパッケージ時間フロー表示、パッケージ内容解析、ネットワークトポロジ表示などの多機能を持っている：

分析器の自動収集コマンドを起動すると、分析器は自動的に内部の2.4 GHZ無線多チャンネル2.4 GHZを通じて無線周波数回路とアンテナを収集し、多チャンネル自動スキャンを実施し、もし空中でZIGBEE基準に合致するデータ包装を発見すれば、自動的に空中包装収集と自動記憶と表示これらのデータを完成する、

図1は2つのZIGBEEネットワークを示し、1つは電池に電力を供給するマイクロモジュールからなるZIGBEEネットワークで、4つのモジュールから構成され、ゲートウェイ、ルータとノード（青）を含み、もう1つは5つのエネルギー収集モジュールからZIGBEEマイクロセンサネットワーク（緑）を構成し、分析器内部の高速埋め込みコンピュータの自動収集と包装と分析などの複雑なアルゴリズムを通じて、ネットワークトポロジウィンドウでは、この2つの独立したネットワークの動作状況とトポロジの状況をリアルタイムで観察することができ、青のネットワークは1つの協調器、2つのルータ、1つの端末ノードからメッシュネットワークを構成する、もう1つのエネルギー収集ネットワーク（緑色）は1つのコーディネータ、2つのルータと2つの端末ノードから1つの独立した電池レス無線センサネットワークを構成し、

パッケージ収集のウィンドウ内では、各データパッケージのフォーマット内部情報を詳細に知ることができ、ネットワークやネットワークルーティングのようなネットワーク自己組織の各種情報を加え、ネットワークトラフィックやビジー状況、ネットワークの信頼性と健康状態を理解し、複数の無線周波数チャネルが互いに独立した無線センサネットワークの透明化監視とリアルタイム分析を実現することができる。

図1、2つの独立したZIGBEEセンサネットワークの空中プロトコル収集と分析のデモ

無線周波増幅器回路の設計、テスト、分析

モノネットワークセンシング層のカバレッジ範囲を強化するために、設計においては無線センサオンチップシステム（SoC）に各種無線周波数増幅器を追加する必要があることが多い。これらの増幅器は315 MHZから2.4 GHZのマイクロ波無線周波数帯で動作するため、試験と分析には高価な無線周波数スペクトル分析器を使用する必要があり、エンジニアが低コストの試験開発ツールを使用しやすいように、モノネットワーク分析器はエンジニアが使用するために異なるスペクトル分析器モジュールを装備している。これらの付加的な機能がユビキタスネットワークアナライザ内部の組み込み型コンピュータとカラーLCD表示とタッチスクリーンを共同で使用するため、全体の機器の増加コストはそれほど高くない、

ユビキタスネットワークアナライザには、フロントパネルに2つの標準的な50オーム無線周波数プラグがあり、無線周波数信号の出力と入力を実現することができ、内蔵されたソフトウェアは2.45 GHZまでの無線周波数スペクトル計と無線周波数信号発生器機能を実現することができ、（選択機能モジュールを使用して5.8 GHZまで達することができる）。

【図2】受信アンプと送信アンプをテストするテストデモ

図2、無線周波増幅器のテスト開発配置模式図

図2には2つのセンサネットワーク無線モジュールの回路基板（緑と青）があり、実際にテストする際には、1つの基板への接続と実際のテストとデバッグしか選択できない。

まず、送信増幅器（図2の緑色回路基板）をテストし、これは一般的に電力増幅器であり、分析器の無線周波数出力ケーブルを緑色回路基板の入力端に接続し（無線トランシーバ出力を切断し）、出力信号を私たちが必要とする周波数（300 MHZ、433 MHZ、900 MHZ、2.45 GHZなど）に調整し、出力端（アンテナ端）を分析器受信ケーブルに接続し、分析器をスペクトル受信状態に設定し、分析器に無線周波数スペクトル信号を観察することができ、波形表示を採用するか密度表示を同時に採用することができ、最大スペクトル軌跡、平均スペクトル軌跡などの高級数値機能を観察することができる、無線周波数信号発生器とスペクトル計を通じて、私たちは電力発生器の各種無線周波数パラメータをテストし、増幅器関連出力インピーダンス、電力、ノイズなどを調整し、高品質電力増幅器の調整とテスト過程を完成することができます。

低雑音増幅器のテストデバッグ（図二青色回路基板）のテストとデバッグは、分析器の入出力端をそれぞれ異なる無線周波数接続するだけで、同様に低雑音増幅器のような高難度無線周波センサモジュールのテストデバッグ作業を容易に実現することができる。

その他の機能と拡張機能モジュール

IOTA-1100モノのインターネットアナライザはまたマイクロ消費電力アナライザ機能を備え、そして標準的な配置として、各種センサーノードなどが瞬間電力の異なる状態で連続的にテストし、自動記録と消費電力、平均電流、最大電流などのパラメータ自動化テスト機能を実現することができる、

同時に、シリーズの新機能の選択モジュールは続々とこの機器の選択配置に参加し、選択配置はHFとUHF RFID分析機能モジュール、5.8 GHZスペクトル計機能モジュールと信号送信機能モジュール、2.7 GHZ無線周波数ネットワーク分析器機能モジュール、RF4CE，Bluetooth 4.0とBluetoothマイクロ消費電力、3 G/4 G無線周波数通信ネットワークなどの試験分析機能モジュールなど。