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Unser F&E-Manager Jürgen Fitschen hält auf dem Wireless Congress einen Vortrag auf Englisch mit dem Titel "Wireless Out-of-Band Debugging for IoT Devices". Der Wireless Congress findet parallel zur electronica vom 13. bis 14.11.2024 in München statt.
Die meisten Testaufgaben bei der Entwicklung eines neuen drahtlosen IoT-Geräts werden in der Regel direkt an den Entwicklerarbeitsplätzen oder in speziellen Laboren durchgeführt, nicht aber in der tatsächlichen Anwendungsumgebung. Dies führt dazu, dass viele Produkte und Lösungen in der Markteinführungsphase nicht wirklich optimal und fehlerfrei funktionieren. Ursachen für diese Praxisprobleme sind neben Inbetriebnahmefehlern oft völlig andere Umgebungsbedingungen und die damit verbundenen Störgrößen sowie typische Dauerbetriebsprobleme (z.B. kritische Speicherfragmentierung, unerwartete Neustarts, usw.). Die Details und Ursachen solcher Fehler können in der Praxis nur in umfangreichen Feldtestphasen diagnostiziert und behoben werden. Dies erfordert spezielle Hard- und Softwarekonfigurationen sowie kontextbezogene Testkonzepte.
Am Beispiel eines typischen IoT-Gateways mit einem drahtlosen Sensor und einer 4G/5G-Mobilfunkverbindung zum Internet wird gezeigt, wie die Qualität einer neuen drahtlosen IoT-Anwendung durch Feldtestphasen in den Anwendungsumgebungen der Pilotkunden und ausgefeilte, an die jeweilige Aufgabenstellung angepasste Testwerkzeuge deutlich verbessert werden kann. Im vorgestellten Beispiel nutzt das verantwortliche Entwicklungsteam einen debuggingfähigen Fernzugriff via GDB/gdbserver auf wichtige Schlüsselkomponenten über eine separate Out-of-Band (OoB) Funkverbindung.
Die Applikationsbrücke zwischen dem zu testenden IoT-Gateway (Device under Test, DuT) und der OoB-Kommunikationsverbindung ist ein spezielles Debug- und Test-Proxy-System. Es verfügt über eine USB- oder SWD-Verbindung zum DuT, eine SDR-Schnittstelle für das drahtlose Sensornetzwerk und die Möglichkeit, die Stromversorgung des DuT ein- und auszuschalten. Der Debug- und Test-Proxy misst auch elektrische Parameter (Spannung, Strom). Darüber hinaus kann das Debug- und Test-Proxy-System automatisierte Überwachungs- und Diagnosefunktionen ausführen, um Entwickler bei der Erkennung komplexer Fehlerszenarien zu unterstützen. Im Vortrag werden die folgenden zwei Beispiele zu diesem Thema vorgestellt:
SNR/Airtime-Überwachung: Durch eine periodische Messung des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) (Signal-to-Noise-Ratio oder Signal-Rausch-Verhältnis) wird festgestellt, ob das Frequenzband für die Kommunikation mit den Umweltsensoren von ausreichender Qualität ist und ob die Anforderungen für die jeweils vorgesehene IoT-Funkanwendung erfüllt werden. Hierfür wird ein SDR-basiertes Messverfahren verwendet, bei dem die Rohdaten verschiedene Algorithmen durchlaufen, um Anomalien zu erkennen.
Überwachung des Systemzustands: Es wird ein kontextbezogener Parametersatz (Feature Set) definiert, der den jeweiligen Systemzustand innerhalb einer Zeiteinheit möglichst genau beschreibt (z.B. Anzahl Tx/Rx-Pakete/Bytes für alle Kommunikationsschnittstellen, Speicherstatus, CPU-Auslastung, Airtime der WSN- und WWAN-Schnittstellen, Energieverbrauch, usw.). Die Parameter werden periodisch aufgezeichnet und durch Überwachungs- und Klassifizierungsfunktionen ausgewertet.
Der Vortrag findet am Donnerstag, 14. November um 15:00 Uhr (Session 10: WSN, IIoT) im ICM München statt.
Hier finden Sie alle Informationen zum Wireless Congress.
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