În prezent, există o mulțime de dispozitive conectate fără fir. Acestea se găsesc pretutindeni, începând de la dispozitive electronice de consum, cum ar fi laptopurile, telefoanele inteligente și căștile fără fir, până la aparate de uz casnic, precum frigiderele și mașinile de spălat. Acestea pot fi găsite și în uzinele industriale, unde roboții și instrumentele inteligente dialoghează cu serverele. Chiar și mașinile din ziua de azi pot fi considerate “smartphone-uri pe roți”, unde conectivitatea wireless este asigurată de o unitate telematică de control (TCU – Telematic Control Unit).
Dispozitivele cu conectare wireless oferă un mare avantaj și anume lipsa cablurilor. Acest lucru este cel mai des întâlnit în lumea produselor electronice de consum, căștile și boxele fără fir fiind o aplicație comună. Tehnologia Bluetooth a revoluționat utilizarea acestora, oferind mobilitatea, comoditatea și simplitatea vizuală pe care utilizatorii le consideră atractive.
Cu toate acestea, nimic nu este perfect, iar confortul tehnologiei wireless are un cost. Dispozitivele conectate fără fir transmit informații printr-un mediu, precum aerul, vidul sau apa. Acest lucru duce la cea mai mare amenințare în domeniul comunicațiilor fără fir – interferențele, care degradează performanțele radio ale dispozitivelor electronice, ceea ce duce la rate de transfer mai mici, precum și la riscul de a pierde conectivitatea. Acest lucru nu este valabil în cazul dispozitivelor conectate prin cablu, unde informațiile sunt trimise și primite prin cabluri metalice sau optice ecranate.
Tehnologiile wireless utilizează diverse benzi de frecvență pentru comunicație. Aceste benzi de frecvență pot fi împărțite în mai multe canale de comunicație, care acționează ca rute independente pentru a face schimb de informații. Acestea sunt caracterizate de frecvența centrală și de lățimea canalului – denumită în mod obișnuit și lățime de bandă.
În rețelele celulare, canalele de frecvență sunt împărțite între operatorii de rețele mobile (MNO – Mobile Network Operators), care plătesc organismelor de reglementare în domeniul telecomunicațiilor pentru o licență ce le dă drepturi de acces și de utilizare. Acest sistem a fost creat pentru a distribui în mod echitabil resursele de frecvență între operatorii de telefonie mobilă concurenți. Organismele de reglementare în domeniul telecomunicațiilor impun amenzi mari operatorilor care utilizează pentru serviciile lor frecvențe diferite de cele alocate. Prin urmare, este esențial să se asigure că nu există emisii radio suplimentare neautorizate în frecvențele alocate, în fiecare verigă a lanțului de comunicație. Aceste reglementări înseamnă că spectrul de frecvențe licențiate a fost proiectat pentru a reduce riscul apariției unor posibile interferențe.
Amenințarea interferențelor este mult mai mare în cazul rețelelor fără fir cu rază scurtă de acțiune (SRW – Short Range Wireless). Cele mai cunoscute tehnologii din această categorie sunt rețeaua locală fără fir (WLAN – Wireless Local Area Network) și Bluetooth. Ambele funcționează în așa-numitele benzi de frecvență ISM (Industrial, Scientific, and Medical), împărțind o parte din aceste frecvențe. Spre deosebire de frecvențele rețelelor celulare, acestea nu sunt licențiate, dar sunt, totuși, reglementate. După cum sugerează și numele, benzile ISM au fost inițial destinate unor scopuri industriale, științifice și medicale. Cu toate acestea, astăzi este evident că benzile ISM oferă, de asemenea, o modalitate de conectare a dispozitivelor fără fir în case, birouri, mașini și în alte locuri.
Aranjamentul de frecvențe (canalizarea) WLAN în banda de 2,4 GHZ, este de doar 3(4) canale, care nu se suprapun.
Cele mai importante benzi ISM sunt cele de 2,4 GHz și 5,0 GHz. Prima bandă este utilizată de ambele tehnologii SRW menționate mai sus, în timp ce cea de-a doua este utilizată doar de WLAN. Banda ISM de 5,0 GHz oferă mult mai multe canale și, în general, este mult mai puțin ocupată. Acest lucru o face să fie canalul recomandat pentru locurile dens populate, unde se așteaptă ca multe dispozitive conectate să fie active. Singurul dezavantaj este raza de acțiune mai mică a rețelelor care funcționează în banda de 5,0 GHz, spre deosebire de cea de 2,4 GHz, deoarece lungimea de undă mai scurtă a semnalului determină o acoperire mai slabă a distanței. WLAN utilizată în banda ISM de 2,4 GHz are doar trei canale care nu se suprapun, ceea ce crește și mai mult șansele de interferență. O soluție posibilă în aceste benzi este utilizarea unor mecanisme precum Listen Before Talk (LBF), Adaptive Frequency Hopping (AFH) sau Dynamic Frequency Selection (DFS).
Există o mulțime de dispozitive care utilizează în paralel diferite tehnologii wireless. Cel mai bun exemplu este un telefon inteligent. Acesta poate fi conectat la o rețea WLAN pentru conectarea la internet și, în paralel, poate face schimb de informații cu un ceas inteligent prin Bluetooth, fiind în același timp accesibil prin intermediul unei rețele celulare pentru apeluri vocale. Este important să se efectueze teste amănunțite pentru a garanta un nivel decent de experiență a utilizatorului pentru toate tehnologiile fără fir. Totuși, este important să se țină cont de faptul că diferitele standarde și versiuni ale tehnologiilor vor spori complexitatea generală a oricărei testări.
Până în prezent, discuția s-a axat pe interferențele care există din cauza disponibilității limitate a frecvențelor. Interferențele pot rezulta, de asemenea, dintr-o proiectare defectuoasă a părții radio. Aceasta poate duce la emisii nedorite în spectrele de frecvență, producând interferențe pe alte canale. La originea acestor probleme se află, adesea, o alegere greșită a materialelor sau o plasare defectuoasă a componentelor sau pur și simplu prin utilizarea unor piese defecte. Pentru a reduce aceste probleme, au fost introduse o serie de reglementări privind valorile limită pentru transmiterea și recepția semnalelor.
În Europa, aceste limite sunt definite în “European Norms” (EN) create de organizația ETSI (European Telecommunications Standards Institutes). Pe lângă definirea limitelor, EN-urile ETSI specifică, de asemenea, procedurile de testare și multe alte cerințe. Conformitatea cu standardele va asigura că produsul poate îndeplini cerințele de siguranță, sănătate, compatibilitate electromagnetică și utilizarea eficientă a spectrului radio. Un produs poate fi introdus pe piața europeană după ce toate testele necesare au fost efectuate în mod corespunzător.
Organizația de reglementare echivalentă din Statele Unite este FCC (Federal Communication Commission), iar produsele de radiocomunicații vândute în SUA trebuie să fie conforme cu cerințele acesteia. Există și alte organisme de telecomunicații similare în întreaga lume.
În concluzie, există două motive principale pentru interferențe – mai multe dispozitive care utilizează aceleași canale radio, unde există o probabilitate mai mare de apariție a interferențelor și o proiectare defectuoasă a unui produs final fără fir, prin care se poate produce o scurgere de putere în alt canal decât canalul radio prevăzut. Este important să ne asigurăm că dispozitivele funcționează așa cum trebuie, tehnologiile radio putând funcționa în mod armonios unele alături de altele. Dacă nu se reușește acest lucru, costul total al dezvoltării unui produs ar putea crește considerabil.
Portofoliul SRW potrivit pentru testarea coexistenței
Anritsu, în calitate de companie de testare și măsurare, oferă soluții pentru testarea și măsurarea calității și performanței unui dispozitiv wireless în toate fazele de dezvoltare. Oferta variază de la analizoare de spectru și generatoare de semnal până la simulatoare de rețea, cunoscute și sub numele de “call box”.
Pentru validarea SRW, Anritsu poate oferi un tester WLAN, MT8862A și un tester Bluetooth, MT8852B. Testerul WLAN suportă toate standardele vechi, inclusiv cel mai nou, IEEE 802.11ax (cunoscut și sub numele de Wi-Fi 6), cu suport pentru cea mai recentă extindere la banda de 6GHz Wi-Fi 6E. Acesta este dotat cu numeroase caracteristici și este construit pentru a face față oricăror provocări viitoare de testare WLAN. Testerul Bluetooth este un instrument de testare robust și dovedit, care acceptă testarea ambelor tipuri principale de Bluetooth – Bluetooth Classic și Bluetooth Low Energy.
Echipamente din portofoliul Anritsu adecvate pentru testarea coexistenței
Pentru testarea tehnologiilor celulare, Anritsu oferă numeroase instrumente. Analizorul de radiocomunicații MT8821C suportă tehnologiile celulare tradiționale până la 4G, inclusiv tehnologiile IoT celulare Cat. M și NB-IoT.
Există, de asemenea, testerul MD8475B, cunoscut și ca simulator de stație de bază. La fel ca Anritsu MT8821C, acesta suportă tehnologiile celulare tradiționale până la 4G, dar pune mai mult accent pe testarea stratului aplicației în loc de performanța RF.
Pentru tehnologia 5G, există stația de testare pentru radiocomunicații MT8000A. Aceasta poate funcționa în modul Stand Alone (SA) și Non-Stand Alone (NSA), precum și să suporte atât testarea RF, cât și a protocoalelor în gamele de frecvențe FR1 (Sub-7 GHz) și FR2 (mmWave). Modularitatea acestei platforme asigură o scalabilitate ridicată, de la simulare și testare simplă a rețelelor, până la scheme MIMO de ordin înalt și agregare de purtătoare pentru a obține rate de transfer extrem de ridicate.