커넥티드 가전 제품의 성능 보장

무선 신호 상호간섭 시험(Wireless coexistence testing)

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1964년 Bob Dylan이 부른 히트곡 "The Times They Are A-Changin'"은 가전 제품에도 해당됩니다. 소비자 전자제품 산업은 진화를 멈추지 않고 그때그때 고객의 취향에 부합하는 제품을 개발하여 진정한 의미의 커넥티드 세상을 실현하는 데 기여해야 합니다. IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 트렌드가 드디어 주택에도 구현되고 있습니다. 인터넷에 연결되어 있는 사물은 IoT를 통해 전 세계 어디에서나 원격 접속으로 제어할 수 있습니다. 무선 스피커 시스템, 온도조절장치, 홈 보안 및 모니터링 시스템, 가정용 로봇, 연기/일산화탄소 탐지기, 조명, 홈에너지 소비 모니터, 도어락, 냉장고, 세탁기, 누수 검출기는 모두 이제 WLAN, LPWAN 또는 Bluetooth® 기술을 지원하는 무선 통신 모듈이 기본적으로 탑재됩니다.
(Bluetooth® 워드 마크와 로고는 Bluetooth SIG, Inc.의 등록 상표이며, 로데슈바르즈는 라이선스 하에 해당 마크를 사용하고 있습니다.)
추가적인 무선통신 기능을 탑재하려면 새로운 과제와 컴플라이언스 요건을 해결해야 합니다. 안전 규정에 적합하지 않은 제품에는 막대한 벌금이 부과될 수 있고, 일부 국가에서는 판매 중지 명령까지 받을 수 있습니다. 신규 출시되는 거의 모든 커넥티드 제품은 디스플레이, 스피커 시스템과 사용자의 손쉬운 조작을 도와주는 앱 지원이 기본적으로 탑재됩니다. 이에 따라 보안, 기능, 품질 보증 측면의 새로운 과제를 해결해야 합니다. 무선통신 기술(WLAN, Bluetooth® 등)은 대부분 2.4 GHz ISM 대역에서 작동합니다. 수신기에 인접한 기타 커넥티드 시스템이 중복 주파수에서 전송을 수행하는 경우가 있으며, 그러한 상황에서는 수신기의 성능이 저하됩니다. RF 산업에서는 이러한 현상을 무선 신호 공존 문제라고 합니다. 공존 문제는 사용자 경험을 감소시키고, 기술 지식이 없는 사용자는 문제의 원인을 이해하지 못하기 때문에 제품에 문제가 있다고 생각합니다. 따라서 브랜드를 낮게 평가하게 됩니다.

목표

실제 사용 시 높은 서비스 품질을 보장하기 위한 공존 시험 및 사용자 경험을 테스트하고 리스크 없는 출시를 위해 보안 및 제품 컴플라이언스를 보장해야 합니다. 기준 EM 환경과 사용할 통신 시스템에서 해당하는 기능수행 능력을 식별하기 위해 DUT(Device under Test)를 적용할 사용 사례를 정의해야 합니다. 이 정보를 기준으로 최악의 RF 시나리오를 정의하고 향후 테스트 시 동일 시나리오를 재생성할 수 있습니다. WLAN 네트워크에 연결된 스마트 세탁기를 예를 들어 보겠습니다. 적용할 사용 사례에 따라 EM 환경이 안정적이고 대부분 시불변인 공간에 배치하는 것이 일반적입니다. 최악의 시나리오는 WLAN 신호가 매우 약한 상태에서 Wi-Fi 핫스팟으로 작동 중이면서 Bluetooth® 애플리케이션을 실행하고 있고 최대 출력으로 전송하고 있는 스마트폰을 세탁기 위 또는 옆에 놓는 경우입니다.
여기에 스마트워치까지 가져오면 어떻게 될까요? 테스트 과제는 이와 정확히 동일한 EM 환경과 테스트 조건을 무반향실 안에서 반복 가능한 방식으로 재생성하는 것입니다.

로데슈바르즈 솔루션

DUT를 대형 반무반향 챔버에 넣습니다. R&S®CMW500의 안테나가 DUT에 내장된 안테나 방향을 직접 가리키도록 합니다. R&S®CMW500 Radio Communication Tester를 사용해 비셀룰러 네트워크(Bluetooth®, WLAN 등)를 에뮬레이션하고, 필요 시 셀룰러 네트워크(3G/4G 네트워크)를 에뮬레이션해 DUT와 활성화된 End-to-End 연결을 구축합니다. 옵션으로 R&S®BBA150 High Power Amplifier를 사용하면 방사 테스트 중 신호 출력을 증폭할 수 있습니다. 기준이 되는 기능수행 능력 테스트를 수행하고 관련된 전체 KPI(예: 처리 데이터 속도, PER, BLER, 비디오 및 오디오 성능) 결과를 기록합니다. 다음 반복 시에는 해당 신호의 전력 레벨을 Cell Edge 조건으로 줄여 최악의 시나리오를 복제하고, R&S®SMW200A를 사용해 간섭 신호를 발생합니다. R&S®SMW200A Vector Signal Generator를 사용해 실제와 가까운 Wideband 변조 EM 간섭 신호를 발생시킵니다. 공존 테스트에 사용하는 간섭 신호의 유형은 논쟁의 여지가 많은 주제입니다. R&S®SMW200A은 모든 주파수에서 모든 유형의 신호를 즉시 발생할 수 있는 매우 강력한 기기입니다. 이 시점에 결과에 나타나는 기능수행 능력은 기준 결과와 어떤 차이가 있는지를 보여줍니다. 공존 테스트를 수행하는 동안 RF 스펙트럼을 모니터링하는 것이 중요합니다. 이 단계는 대부분의 표준에 필수적으로 명시되어 있습니다. 이 테스트 시스템에서 R&S®FSVA3000 Signal and Spectrum Analyzer를 사용하여 RF 스펙트럼을 모니터링합니다. 오늘날에는 대부분의 홈 자동화 제품에 디스플레이 스크린과 스피커 시스템이 기본적으로 탑재되어 있습니다. 사용자는 이러한 두 기능을 이용해 제품과 상호작용합니다. 따라서 간섭이 있을 때 애플리케이션 레벨에서 기능수행 능력을 테스트하는 것은 매우 중요합니다. DUT는 WLAN 링크를 통해 R&S®CMW500의 스트리밍 서버에서 비디오와 오디오를 스트리밍할 수 있습니다. R&S®AdVISE 소프트웨어가 실시간 사진 및 사운드 품질 분석을 수행합니다. R&S®AdVISE는 DUT의 오디오 및 비디오 성능을 실시간으로 모니터링하기 위해 모든 USB 기반 HD 웹캠 및 마이크를 사용해 라이브 데이터를 수집하는 독자적인 소프트웨어 제품입니다. Fault Event는 자동으로 기록되며 테스트 리포트에 문서화됩니다.