是德科技解析什么是物联网设备法规一致性测试及如何进行物联网合规性测试
现在技术把世界各地的人和物都联系在一起。然而，随着通用无线标准的使用范围不断扩大，拥塞会导致无线通信发生间歇性的、难以追踪的故障。为了解决拥塞问题，标准机构和监管部门发布了一些建议和法规，保证无线频谱得到高效、有效的利用。 作为射频工程师的您，可以回答以下三个相关问题吗？
●Wi-Fi6/6e的引入，对法规一致性测试和认证测试有哪些影响？
●法规一致性测试和Wi-Fi联盟( Wi-Fi Alliance)的认证测试有哪些不同？
●如何更好的进合规性测试？
我们将在文中回答这些问题，并深入介紹什么是物联网设备合规性测试，为什么合规性非常重要，以及您将面临哪些测试挑战以及应对这些挑战的解决方案，高效完成实验室检测 。
当前Wi-Fi 6/6e的发展状态如何？
在当今互联日益紧密的世界中，无线连接变得越来越重要日常产品。 物联网 (IoT) 市场预计到 20251 年将增长至 1.6 万亿美元。预计到 2030 年，活跃物联网设备数量将超过 254 亿个²。 每个物联网无线设备使用未经许可的频谱来实现连接； 这些设备受到进入市场前进行全面的监管测试。
如何高效完成实验室检测？请下载下面這本白皮书，它讨论了新的Wi-Fi 6E 标准（802.11ax，E 表示“Extension 扩展”）和现有 Wi-Fi 标准。 论文还涵盖了设备制造商为满足新监管要求而需要克服的测量挑战无线物联网设备的要求。全球监管环境非常复杂。 每个地区或国家都有其监管标准和要求。 在特定领域销售产品之前，必须进行认证/授权国家/地区，无论制造原产地如何。大多数国家参考两个主要标准机构的指导——欧洲标准机构欧盟和联邦电信标准协会 (ETSI)美国通信委员会 (FCC)。 两个组织都有多个标准涵盖无线 LAN (WLAN) 的 IEEE 802.11 标准的演变。
随着Wi-Fi6/6e的概念和一些相关的技术更新，如更高阶的调制技术1024QAM，上行的多用户MU-MIMO和更高阶MIMO技术等，这些技术使物联网设备的功能较以前的版本Wi-Fi 5更强大，但是从测试的角度对测试仪器也提出了更高的要求，测试的复杂性也大为增加。
图 1 Wi-Fi 6 新技术及性能提升
这两年里，Wi-Fi6/6e的发展是非常迅速的，当然市场前景也是非常广阔的。到目前为止，基于Wi-Fi联盟的信息，光是通过Wi-Fi联盟认证测试过的Wi-Fi 6/6e的产品就已经有80款之多，下面的表格中列出了部分产品，其中Wi-Fi 6/6e生产或研发的厂家包括我们所熟知的各个大厂，这些大厂也基本上都是Wi-Fi 联盟的成员。
表 1 通过Wi-Fi 联盟Certified的部分Wi-Fi6/6e产品
其实，不光是Wi-Fi6，就连Wi-Fi 6e产品也有很多，包括从芯片到模组再到各种终端，如手机、电脑、路由器、PCI 卡和8k 的高清电视等等，如下图。这些产品同样来自于各个Wi-Fi领域的头部厂家。在我国，由于我们并没有开放Wi-Fi 6e的频段，到目前为止，还没有看到国内的Wi-Fi 6e的产品。当然，就我们了解，一些国内厂家也在积极的在做Wi-Fi 6e方面的研发，目标是国外的Wi-Fi市场。
图 2 支持Wi-Fi 6/6e的部分产品
目前，有哪些国家已经开放了Wi-Fi 6e频段或在考虑开放Wi-Fi 6e的频段呢？
如下图，到2021年4月，已经有些国家和地区开放了Wi-Fi 6e的频段，如美国，巴西，智利，韩国，英国和欧盟等，不过他们开放的频段不一样，有的只开放了500M的频段，如欧盟国家；而有的则整个1.2G的频段全部开放。另外一些国家也正在考虑像欧盟一样开放500M频段，如阿根廷和一些中东国家；而另外一些国家，如日本等则考虑开放全部的1.2G的频段。
图 3 Wi-Fi 6e 频段实施和考虑实施的地区分布
因此，对于国内想开发Wi-Fi 6/6e产品的厂家，可以重点关注一下这些已经开放和考虑开放Wi-Fi 6e频段的国家和地区，因为只有在这些国家和地区，才会有Wi-Fi 6e产品的需求。
那么问题来了，是不是，有了Wi-Fi 6e的产品，就能够在这些国家销售呢？
答案是否定的。因为在任何国家售卖IoT产品，还需要通过当地的法规监管方面的测试，这个测试就叫物联网设备合规性测试。
物联网法规一致性测试测试
首先我們要知道什么是合规性测试。关于合规性测试，它是一种非功能性测试方法，用于确定构建的系统是否满足组织的既定标准，又被称为“一致性测试”。对于合规性测试，基本上是系统检查以确定是否满足所有要求。每个组织内不时成立一个由监管机构和合规专家组成的委员会，以确保合规。而该委员会确保开发团队符合组织的要求。
如何进行合规性测试？
执行合规性检查的过程非常简单。为开发生命周期的每个阶段创建并记录了一组标准和程序，必须将每个阶段的可交付成果与标准进行比较，以确定潜在的差距。这可以在审核过程中由负责人实施，但行者AI谛听仍然建议由一个独立的团队完成。
在检查过程结束时，应向每个阶段的作者提供需要解决的不合格位置列表。行动项目完成后，应重复检查过程以确保不合格问题已得到验证和关闭。
什么是物联网设备法规一致性测试测试？
物联网设备设备由于要发射信号，所以会对其他的设备造成干扰，影响其运行。在大多数国家和地区，一些无线电频谱和紧急服务用到的无线电设备是不允许被干扰并影响使用的。所以，对各种无线电设备和其他RF设备都要进行监管，以保护无线电频谱不被滥用和紧急服务不受影响。
为了达到这一目标，所有的IoT产品，必须经过当地国家和政府部门（所授权的机构）的测试才允许在本地区使用，这个测试就是合规性测试。这里所谓的法规（regulation）就是国家和政府部门对在本地区使用的物联网设备的监管要求。
各个国家都有不同的监管机构，如下图，我国的监管机构就是国家无线电委员会，美国的国家监管机构就是联邦通信委员会，即所谓的FCC（Federal Communications Commissions），欧盟地区的监管机构就是CE/RED指导委员会。IoT产品通过相应的测试之后，一般会在产品的背面打上相应的标签，如FC , CE 和 SRRC等，表明此IoT产品可以在相应的地区生产或售卖。
图 4 全球多国物联网设备的法规认证测试图谱（ISM band)
物联网设备的合规性测试，也就是各个国家(市场)准入的法规一致性测试。大家都知道，某种无线设备(一些免监管的微功率设备除外)，如果要想在中国市场上销售，必须经过国家的无线电监管机构的测试并许可，才能在IoT产品上打上相应的标签，进入市场销售。在中国做这个工作的就是国家无委(SRRC)和各地方无委。其他各个国家也一样，都有类似中国国家无委这样的机构，例如美国就是FCC，联邦通信委员会。
两个主要的法规一致性测试标准体系
表 2 物联网设备法规测试标准及演进
从测试项目上来看，无论是ETSI还是FCC的测试标准，都主要是测试物理层射频的指标，包括发射和接收，主要是围绕频率的准确度，功率的准确度以及功控有效性，带宽的准确度和杂散/辐射的大小等做文章。一个比较特殊的测试项目也是一个比较复杂的项目是DFS，即所谓的动态频率选择，他是检测设备对雷达信号的避让机制的有效性，是测试的难点之一。
对于国内的厂家，无论是要出口IoT产品到其他的国家或地区，或是在当地生产产品，都必须要通过当地的法规认证测试，否则不允许销售和生产。对，记住，生产的IoT产品也必须要通过当地的法规认证测试。
FCC认证是什么意思?
美国的国家监管机构就是联邦通信委员会，即所谓的FCC（Federal Communications Commissions）。无线RF物联网IOT设备出口美国需要满足FCC-ID认证，FCC禁止包括IoT供应商在内的不合规的RF设备供应商在美国销售其设备。
图 5 FCC认证标识
物联网供应商的合规要求：
IoT操作受FCC低功耗设备规则第15部分的约束。传输RF能量的设备归为“有意辐射器”，而其他大多数产生但不传输RF能量的设备则归为“无意辐射器”。故意散热器通过认证过程进行了授权。由FCC授权的电信认证机构（“ TCB”）根据申请人提交的表示和测试数据（说明符合FCC的RF发射限制和其他要求）颁发认证。
任何寻求获得射频设备认证的实体都必须遵守详细的FCC技术和管理要求。认证和测试信息已公开发布在FCC网站上。无意辐射器通过以下两个“自我授权”程序之一进行授权：验证或符合性声明（“ DoC”）。这些过程是相似的。他们要求责任方将其设备的原型提交经过批准的实验室进行测试，以确保符合FCC的规定。如果设备通过了测试，则实验室将发出验证或DoC。该方不会将授权提交给FCC，但必须保留该授权，并在需要时将其移交给FCC。
无论授权类型如何，所有RF设备在投放市场之前都必须正确标记为符合FCC规则。根据设备类型，会施加不同的标签要求。
FCC认证违规处罚：
寻求授权的一方（通常是制造商，供应商或进口商）是负责确保遵守FCC规则的一方。FCC对RF设备供应商施加的最严厉的惩罚是命令其将未经授权的设备撤出市场。FCC还命令供应商停止销售该设备。最近的FCC裁决增加了执法方面的关注。通过记录表明它可以“取消”射频设备供应商的授权，FCC通知了不合规的供应商，他们可能被禁止在美国合法销售其产品。
遵守FCC认证规则比以往任何时候都更为重要：
IoT设备供应商建议与了解FCC规则的经验丰富的专业人员合作，以评估违反FCC规则的风险并确保合规性。精明的物联网设备供应商应为其所有设备实施最佳实践，以最大程度地减少违反FCC的风险。此外，任何接受FCC调查的供应商，只要能证明其已采用最佳做法，都可能会避免遭受FCC最严重的处罚。所有物联网供应商都应了解FCC的工作方式以及遵守规则的最有效方法。不理解或故意忽略FCC规则的供应商可能遭受与Wizard相似的命运，即被排除在美国市场之外。商通检测提供IOT物联网设备FCC认证服务！
CE认证是什么认证?
CE标志是产品进入欧盟国家及欧盟自由贸易协会国家市场的“通行证”。任何规定的（新方法指令所涉及的）产品，无论是欧盟以外还是欧盟成员国生产的产品，要想在欧盟市场上自由流通，在投放欧盟市场前，都必须符合指令及相关协调标准的要求，并且加贴CE标志。这是欧盟法律对相关产品提出的一种强制性要求，为各国产品在欧洲市场进行贸易提供了统一的最低技术标准，简化了贸易程序。目前包括24条新方法指令涉及CE认证。
需要CE认证的国家有：所有欧洲经济区域的国家。
图 6
图 6 CE准确的含义是：CE标志是安全合格标志而非质量合格标志。它被视为制造商打开并进入欧洲市场的护照，凡是贴有“CE”标志的产品就可在欧盟各成员国内销售，无须符合每个成员国的要求，从而实现了商品在欧盟成员国范围内的自由流通。
法规认证测试测试哪些项目呢？遵循什么样的标准？
当前针对物联网设备(ISM频段)的法规一致性测试，测试方法主要遵循两个大的标准，即FCC标准 Part 15.247和 Part 15.407 和ETSN标准 EN300328和EN 301 893。几乎所有其他地区的测试标准都是根据这两个标准演化来的，只是根据各个国家频率监管的要求，可能略有不同。我国主要是遵循ETSI相关标准。
各个国家/地区的无线法规一致性测试官方机构
总的来说，只要了解了ETSI和FCC的测试规范，基本上就掌握了测试规范的核心。剩下的就是如何用系统实现这些测试。所以，对于物联网的法规一致性测试的关键之一是了解和熟悉各个国家的测试法规的细节；另外一个就是有好的测试系统完成测试。
是德科技作为领先的物联网设备测试厂商，曾参与欧盟和FCC的法规认证测试项目，有丰富的测试经验，同时有完善的测试系统用于各个测试机构。对厂家来说，在IoT产品拿到测试机构进行认证测试之前，通常会进行产品的预认证测试。在有了信息之后，然后再去做正式的认证测试以节省时间和成本。
那么Wi-Fi 6/6e的引入，对物联网设备法规一致性测试有哪些影响？
前面我们提到过，FCC和ETSI的法规测试标准主要是针对功率和频率的测试展开的，所以对于单独的Wi-Fi 6而言，测试项目并没有变化，尽管Wi-Fi 6引入了新的技术，但是频段没有变化，对功率的要求也没有变化，其变化主要是物联网设备本身内部的变化，如更高阶调制，天线数增加等，因此对测试基本没有影响；但是Wi-Fi 6E的引入就不一样了，因为是频段发生变化了，因此就需要在扩展的频段上进行相关的测试。
大家从上面两大标准的表格里也可以看到，FCC Part15.407中扩展了设备工作的频段，覆盖了Wi-Fi 6e频段的上限7.125GHz；ETSN 的标准增加了EN 303 687 （目前还处于draft阶段）来描述Wi-Fi 6e设备的测试内容。
物联网设备法规一致性测试有哪些挑战？别怕，使用KEYSIGHT的测试方案！
物联网设备法规一致性测试的难点主要集中在几个方面：
第一个是ETSI自适应测试（Adaptivity），此测试主要是验证IoT产品共享信道的能力，来检测一个非常长的时间间隔，产生大量的数据，处理大量的数据需要时间；
第二个就是前面提到的动态频率选择（DFS）测试 ，此测试是验证物联网设备对雷达信号的避让能力。因为有各种各样的雷达信号，每种雷达信号还有不同的频率，每个频率还要做重复的测试，花费的测试时间非常长；
第三个难点就是跳频状态下的测试，因为有很多信道，每个信道检测的时间间隔很长，而且检测的速度很快，再加上物联网设备本身在干扰条件下的自适应模式和非自适应模式，所以测试花费的时间也很长；
还有一个就是在多达8个天线的情况下进行MIMO功率的测试时，对同步的要求非常高，信号之间的同步时间小于500ns。
这些挑战大家不用担心，因为是德科技最新推出了一套IoT的法规一致性测试方案，其强大的功能帮你克服测试时间长，对仪器要求高等各种挑战，而且满足大家在研发阶段，预认证测试阶段和最后的认证测试阶段等不同时期的测试需求，节省大家的成本和时间。大家还可以充分利用现在已有的是德科技的信号源，信号分析仪等测试物联网设备，搭建测试系统。
物联网合规性测试的几个问题：
1. 物联网器件制造商需要在销售IoT产品的具体国家对产品进行认证的说法是否正确？
A. 是
B. 否
2. FCC和ETSI使用不同的标准编号来标注各个工作频段，下列哪一项是正确？
A. FCC第15.247部分和第15.407部分标准分别针对的是在2.4 GHz 和3 GHz频段运行的器件
B. EN 301 893针对的是在4 GHz频段运行的器件
C. ETSI EN 300 328标准针对的是在5 GHz频段运行的器件
D. EN 303 687标准针对的是在 6 GHz 频段运行的器件
3. 下列哪项是针对Wi-Fi 6E 新频段引入的测试要求？(1) 为了满足天线方向图的要求，避免向距离地平线 30° 以上的方向发射信号 (2) 使用数据库识别来自Wi-Fi 6E 器件所在地理位置的可用信道。可以使用未被占用的频率，而不允许使用已被占用的频率 (3) 使用竞争式协定（CBP）功能让器件检测活跃信道上的活动并延迟发射，直到被检测到的信号消失再进行发射
A. (1)+(2)
B. (1)+(3)
C. (2)+(3)
D. (1)+(2)+(3)
4. 关于Keysight IOT0047A 监管测试解决方案，下列哪一项是不正确?
A. 该测试方案可以执行ETSI、FCC 和 DFS 测试
B. 该测试方案配有专用测试软件，涵盖了 ETSI EN300 328 / 301 893 / 303 687（草案）、FCC 第 15.247 部分/第 15.407 部分以及 DFS 的最新测试例
C. 该测试系统支持一系列物联网器件类型和常见无线制式（不包含ZigBee）
D. 该测试方案使用包含配套器件的信令测试方法简化测试自动化流程并加快测试速度
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