사물인터넷 종합 분석기

사물인터넷 종합분석기 계기화 교육 IOTA-1100 실현

사물인터넷 종합 분석기는 공중 프로토콜 분석기, 마이크로 전력 분석기, 스펙트럼 분석기, 신호 발생기 기능을 통합했다.교육과정 수업과 실험 실습에 새로운 시각화 및 기기화 교육 효과를 가져다 줄 것이며, 무선 통신의 무선 데이터 포장 (Zigbee, WIFI, Bluetooth 데이터 패키지 캡처), 파형을 보고, 스펙트럼과 신호를 보고, 학생들이 사물 인터넷 전문 기술을 전면적으로 습득할 수 있도록 할 것이다.

사물인터넷에서 사용하는 무선 기술은 매우 높은 통신 주파수와 비교적 넓은 스펙트럼 범위와 관련된다.,예:2.4GHz에서 실행되는 표준화된 무선 장치 및 기술(블루투스4.0、ZigBeePRO、WiFi) ,이 주파수는 거의 세계 어느 곳에서나 편리하게 사용할 수 있다.그러나 빌딩의 투과력과 전송 거리를 개선하고, 각종 간섭을 줄이며, 무선 통신의 전력 소비량을 줄이기 위해,설계 개발 엔지니어는 국가별 주파수 대역 사용을 고려할 수 있음(예:5.8GHZ、915MHZ、779MHZ、433MHZ、315MHZ잠깐만)。

사물인터넷 기술에서 비교적 높은 주파수와 넓은 스펙트럼 범위뿐만 아니라 다양한 통신 프로토콜 스택도 관련된다. (ZIGBEE IEEE802.15.4, Bluetooth, WIFI 등 서로 다른 통신 프로토콜 포함) 이런 프로토콜 스택은 서로 다른 통신 표준에 따라 소프트웨어에 의해 실현되고 최종적으로 서로 다른 네트워크 노드, 라우터, 게이트웨이 간의 통신을 실현한다.무선 통신에 대해 말하자면, 대량의 통신 데이터는 서로 다른 패킷으로 공중에서 전송된다. 이것은 특수한 고주파 기기가 이러한 공중에서 전송되는 것을 수집하고 분석해야 한다. 그러나 우리는 볼 수 없고, 만질 수 없는 데이터 포장을 해야만 효과적으로 통신 프로토콜에 대한 검증과 오류 검사를 실현할 수 있고, 소프트웨어 프로토콜 스택의 개발 효율을 높일 수 있다.

또한 사물인터넷의 배터리 노드 등은 모두 아주 작은 배터리에서 장시간 작업할 수 있어야 한다. 이러한 마이크로 전력 상태를 측정하고 감시하는 것도 매우 중요한 작업이다. 왜냐하면 전력 소모를 절약하기 위해 이러한 노드는 보통 순간 작업 상태에 있기 때문이다. 따라서 이러한 노드의 긴 주기를 측정하고 순간 전력 소모와 자동화 기록 분석도 복잡한 작업이 되고 전문적인 기구가 부담해야 한다.

바로 사물인터넷제품의 설계와 기술개발의 이런 실제수요에 근거하여 신형의 무선주파수측정기가 나타났다. 이것이 바로 사물인터넷종합분석기이다. 이 측정기는 한대의 계기에서 동시에 상술한 4개 방면의 수요를 실현했다. 아래에 우리는 이 신형의 측정기의 간단한 실제응용을 간단히 소개하겠다.

공중 프로토콜 분석기 기능

공중프로토콜분석기는 선진적인 디지털화분석검측설비로서 부동한 사물인터넷과 센서네트워크의 통신프로토콜이 공중에서 전송되는 데터포장을 수집하고 분석할수 있다. 그중 IEEE 802.15.4 표준에 부합되는 사물인터넷센서네트워크네트워크에 대한 수집과 분석은 사물인터넷종합분석기 공중프로토콜분석기의 기본배치기능이다.다른 통신 표준에 대한 수집과 분석은 서로 다른 프로토콜 확장 모듈을 사용하여 실현할 수 있다.

그림 1은 두 그룹의 서로 다른 ZIGBEE 센서 노드가 분석하여 채집한 템플릿으로, 우리는 이 템플릿을 통해 공중 프로토콜 분석기의 기본 기능을 어떻게 사용하는지 살펴보았다;

우선, 우리는 사물인터넷 종합 분석기의 공중 프로토콜 분석 기능 (IEEE802.15.4 프로토콜 분석기 기능) 에 들어가서 화면에 나타난 이 다중 창 화면을 볼 수 있다. 각 창은 각각 공중 데이터 포장 수집 디스플레이, 공중 포장 시간 흐름 디스플레이, 포장 내용 해석, 네트워크 토폴로지 디스플레이 등 다양한 기능을 가진다.

분석기 자동 수집 명령을 시작하면 분석기는 자동으로 내부의 2.4GHZ 무선 다중 채널 2.4GHZ를 통해 무선 주파수 회로와 안테나를 수집하고 다중 채널 자동 스캔을 실시하며 공중에서 ZIGBEE 표준에 부합하는 데이터 포장을 발견하면 자동으로 공중 포장 수집과 자동 저장 및 표시를 완료합니다.

그림 1에서 두 개의 ZIGBEE 네트워크, 하나는 배터리로 전원을 공급하는 마이크로 모듈로 구성된 ZIGBEE 네트워크, 게이트웨이, 라우터와 노드 (파란색) 를 포함한 네 개의 모듈로 구성되어 있으며, 다른 하나는 5개의 에너지 수집 모듈로 구성된 ZIGBEE 마이크로 센서 네트워크 (녹색), 분석기 내부의 고속 임베디드 컴퓨터의 자동 수집 및 포장 및 분석 등 복잡한 알고리즘을 통해 네트워크 토폴로지 창에서 우리의 두 개의 토폴로지 네트워크 상황을 실시간으로 관찰할 수 있습니다.또 다른 에너지 수집 네트워크 (녹색) 는 코디네이터 하나, 라우터 2 개, 터미널 노드 2 개로 독립적 인 배터리 없는 무선 센서 네트워크를 구성합니다.

포장 수집 창에서 우리는 각 데이터 포장의 형식 내부 정보, 네트워크와 네트워크 라우팅 등 네트워크 자체 조직의 각종 정보를 상세하게 이해할 수 있으며, 네트워크 트래픽과 바쁜 상황, 네트워크 신뢰성과 건강 상태를 이해할 수 있으며, 여러 무선 주파수 채널이 서로 독립된 무선 센서 네트워크의 투명화 모니터링과 실시간 분석을 실현할 수 있다.

그림 1, 2개의 독립된 ZIGBEE 센서 네트워크 공중 프로토콜 수집 및 분석 시연

무선 주파수 증폭기 회로 설계, 테스트 및 분석

사물인터넷 감지층의 범위를 강화하기 위해 우리는 무선 센서 슬라이스 시스템 (SoC) 에 각종 무선 주파수 증폭기를 추가해야 한다. 이 증폭기는 315MHZ에서 2.4GHZ의 마이크로파 주파수 대역에서 작동하기 때문에 테스트와 분석은 비싼 무선 주파수 스펙트럼 분석기를 사용해야 한다. 엔지니어가 저렴한 테스트 개발 도구를 사용하기 편리하도록 사물인터넷 분석기는 서로 다른 스펙트럼 분석기를 갖추고 있다.이러한 부가 기능은 사물인터넷 분석기 내부의 내장형 컴퓨터와 컬러 LCD 디스플레이와 터치스크린을 함께 사용하기 때문에 전체 기기의 증가 비용은 그리 높지 않다;

사물인터넷 분석기는 전면 패널 2개의 표준 50옴 무선 플러그가 있어 무선 주파수 신호의 출력과 입력이 가능하며, 내장된 소프트웨어는 최대 2.45GHZ의 무선 주파수 스펙트럼과 무선 주파수 신호 발생기 기능을 구현할 수 있다(선택 기능 모듈을 사용하면 최대 5.8GHZ까지 가능).

그림 2는 수신 증폭기와 발사 증폭기를 테스트하는 테스트 시연이다

그림 2. 무선 주파수 증폭기 테스트 개발 구성 설명도

그림 2에는 두 개의 센서 네트워크 무선 모듈의 회로 기판 (녹색과 파란색) 이 있는데, 실제 테스트 시 그 중 하나의 기판에 대한 연결과 실제 테스트 및 디버깅만 선택할 수 있다;

우선, 우리는 송신 증폭기 (그림 2 녹색 회로 기판) 를 테스트합니다. 이것은 일반적으로 전력 증폭기입니다. 우리는 분석기 무선 주파수 출력 케이블을 녹색 회로 기판의 입력단 (무선 송신기 출력 끊기) 에 연결하고, 출력 신호를 우리가 필요로 하는 주파수 (300MHZ, 433MHZ, 900MHZ, 2.45GHZ 등) 에 조정하고, 출력단 (안테나단) 을 분석기 주파수 스펙트럼에 연결하여 송신 상태를 관찰할 수 있습니다. 수치 기능;무선 주파수 신호 발생기와 스펙트럼을 통해 우리는 출력 발생기의 각종 무선 주파수 파라미터를 테스트할 수 있으며, 증폭기 관련 출력 임피던스, 출력, 소음 등을 조정하여 고품질 출력 증폭기 디버깅과 테스트 과정을 완성할 수 있다;

저소음 증폭기 테스트 디버깅 (그림 2 파란색 회로 기판) 에 대한 테스트와 디버깅은 분석기 입력 출력단을 각각 다른 무선 주파수 연결하기만 하면 되며, 마찬가지로 저소음 증폭기와 같은 고난도 무선 주파수 센서 모듈에 대한 테스트 디버깅 작업을 쉽게 실현할 수 있다.

추가 기능 및 확장 기능 모듈

IOTA-1100사물인터넷 분석기는 또한 마이크로 전력 분석기 기능을 갖추고 있으며, 표준 구성으로 각종 센서 노드 등이 순간 전력이 다른 상태에서 연속적으로 테스트할 수 있으며, 자동 기록 및 전력 소비, 평균 전류, 최대 전류 등 파라미터 자동화 테스트 기능을 실현할 수 있다;

이와 동시에 계렬의 새로운 기능의 선택모듈은 륙속 이 기구의 선택배치에 가입하게 되는데 선택배치에는 HF와 UHF RFID분석기능모듈, 5.8GHZ 스펙트럼기기능모듈과 신호발사기능모듈, 2.7GHZ 무선주파수네트워크분석기기능모듈이 포함된다.RF4CE，Bluetooth 4.0과 Bluetooth 마이크로 전력 소비량, 3G/4G 무선 통신 네트워크 등 테스트 분석 기능 모듈 등.