Testen und Prüfen
Fertigung auf Trab gebracht
Einfacher, kostengünstiger, schneller: Die Rolle der signalisierungsfreien Messung im Fertigungsprozess eines M2M-Gerätes.
Endgeräte für die M2M-Kommunikation im HF-Bereich kommen in einer immer breiteren Palette zum Einsatz. Sie bieten eine mobile und drahtlose Kommunikationsmethode für Produkte in Marktsegmenten, wie zum Beispiel der Fahrzeugindustrie, der Medizinbranche, dem intelligenten Gebäude und der industriellen Automatisierungsbranche.
M2M-Geräte sind dabei oft komplex, unterstützen mehrere Verbindungsstandards, wie zum Beispiel Mobilfunktelefonie, den Netzwerkbetrieb mit geringer Reichweite sowie die Satellitenortung via GPS und/oder Glonass in einem Einzelmodul oder Chipsatz. Als wichtiger eigenständiger Funktionsblock muss das M2M-System getestet werden, um nachzuweisen, dass seine Leistung die Vorgaben der Anwendung erfüllt.
Verschiedene Testanforderungen in der Entwicklung und Fertigung
Befindet sich ein Industrieerzeugnis in der Entwicklung oder in der Vorfertigung, so muss das Testverfahren eine umfassende Untersuchung eines jeden Aspekts des Betriebs des M2M-Gerätes unterstützen. Zum Zwecke der Fehlerdiagnose und Verfeinerung des Systemdesigns kann es vorkommen, dass der Entwickler detailliert verfolgen möchte, wie das Gerät Verbindungen mit anderen Geräten herstellt, aufrechterhält und beendet. Befindet es sich erst einmal in Massenproduktion, sind die Anforderungen anders geartet. Die Konstruktion ist fertiggestellt und die Spezifikationen des Gerätes sind bekannt. Daher müssen Fertigungstests nun schlichtweg bestätigen, dass die Leistungsanforderungen des M2M-Gerätes erfüllt werden.
In einem M2M-Gerät, das mehrere Übertragungsprotokolle unterstützt, sind die Ausrüstungen und Messroutinen, die für die Tiefenprüfung in der Entwicklungsphase zum Einsatz kommen, für die Massenproduktion ungeeignet. Sie sind zu langsam, komplex und teuer. Als Alternative bietet sich eine „signalisierungsfreie” Messstrategie an, mit der die Messzeit pro Gerät reduziert wird.
Signalisierungstest versus signalisierungsfreie Messungen
Bei einem Signalisierungstest ist es erforderlich, dass das drahtlos angebundene Messobjekt (DUT) eine Verbindung unter Nutzung des entsprechenden Übertragungsprotokolls herstellt. Bei einer signalisierenden Messung an einem GSM-Modem stellt das Modem zum Beispiel eine Verbindung mit einem GSM-Basisstations-Simulator her. Der Ablauf dabei erfolgt nach dem standardisierten Zeichengabeprotokoll für die GSM-Telefonie, wie von 3GPP, dem normgebenden Gremium für die Mobiltelefonbranche, spezifiziert. Sobald die Verbindung aufgebaut ist, wird das DUT mit Over-the-Air-Prüfbefehlen – oder „aktivierten Loop-Modi“ – solange angesteuert, bis die geforderten Ergebnisse erreicht sind.
Der Vorteil von Signalisierungstests besteht darin, dass sie die Leistungsfähigkeit des Messobjekts zur Ausführung der tatsächlichen Funktionen, für die es entwickelt und gebaut wurde, unter simulierten realen Bedingungen prüfen. Die Ergebnisse solcher Tests liefern dem Entwickler Informationen, die bei der Festlegung und Optimierung der Spezifikationen des Messobjekts hilfreich sind, wie zum Beispiel der HF-Ausgangsleistung, Frequenz, Modulation et cetera. Genauso helfen sie bei der Fehlersuche in der Protokollsoftware des Geräts.
Außerdem ist die Implementierung des Protokoll-Stacks und der Software in Bezug auf die Konformität mit Standardspezifikationen validiert und getestet. Zur Überprüfung der Leistung eines Gerätes werden umfangreiche Testwerkzeuge, beispielsweise Funkverbindungsanalysatoren, Protokolltester und Konformitäts-Testsysteme, die im Signalisierungsbetrieb laufen, genutzt.
Signalisierungstests sind jedoch relativ komplex, langsam und teuer. Sie bedeuten:
- Zeitaufwand – die zusätzliche Zeitdauer, die zum Anmelden des Gerätes im Netzwerk und dem anschließenden Steuern eines Messablaufs über die Signalisierungsverbindung benötigt wird.
- Kostenaufwand – ein Signalisierungstest macht den Einsatz eines Host-Simulators - wie zum Beispiel eines Basisstation-Simulators beim Testen eines Funkmodems – erforderlich.
Beim signalisierungsfreien Messen wird dieser Zeit- und Kostenaufwand reduziert, (siehe Abbildung 1). Bei der Herstellung von Mobiltelefonen wird das signalisierungsfreie Messen als schnellstes und kosteneffektivstes Verfahren zur Verifizierung eines sich in Produktion befindlichen Gerätes anerkannt. Das signalisierungsfreie Messen misst spezifische Parameter, wie zum Beispiel die HF-Ausgangsleistung, Frequenzgenauigkeit und Zeitablauf. In der Produktion verfügt das Gerät zudem über verifizierte Protokollsoftware auf dem Gerät. Wenn die HF-Leistung des gefertigten Gerätes sowie dessen Protokollsoftware verifiziert ist, kann der Hersteller davon ausgehen, dass die Signalisierungsleistung den Gerätespezifikationen entspricht, ohne dass er einen Signalisierungstest durchführen muss.
Hersteller anderer Gerätetypen können nach einem ähnlichen Verfahren vorgehen. Bei der Entwicklung eines neuen Pkw kann der Hersteller eine Kombination von Fahrwerk, Karosserie und Motor auf einer Teststrecke testen, um so die die dynamischen Leistungseigenschaften des Fahrzeugs, wie zum Beispiel die Höchstgeschwindigkeit, zu prüfen. In der Produktion kann er ein Fahrzeug mit gleicher Spezifikation bauen und die maximale Ausgangsleistung des Motors auf einem stationären Prüfstand nachweisen. Danach kann er voraussetzen, dass der Pkw bezüglich der Höchstgeschwindigkeit seiner Spezifikation genügt, ohne Zeit dafür aufzuwenden, jeden gefertigten Pkw einer Testfahrt auf der Teststrecke zu unterziehen.
- Fertigung auf Trab gebracht
- Integrierte Tools unterstützen das signalisierungsfreie Messen
- Hintergrund: M2M-Gerätetest auf Mehrfachprotokoll- und Mehrfachfrequenz-Basis
Lesen Sie mehr zum Thema
