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无线技术测试QA

ZigBee测试Q&A问答

一、ZigBee抗干扰特性主要有哪些?

ZigBee抗干扰特性主要是抗同频干扰,即来自共享相同频段的其它技术的干扰。

主要特性如下:

1、空闲信道评估(ClearChannelAssessment,CCA):

判断信道是否空闲。

IEEE802.15.4物理层在碰撞避免机制中提供CCA的能力,即如果

信道被其它设备占用,则允许传输退出而不必考虑采用该信道的通信协议。

现主要有3种空闲信道评估模式:

(1)判断信道的信号能量,若信号能量低于某一个门限量,则认为信道空闲;

(2)判断无线信道的特征,这个特征主要包括两方面,即扩频信号和载波频率;(3)综合前两种模式,同时检测信号强度和信号特征,给出信道空闲判断。

2、动态信道选择:

ZigBee个人区域网(PAN)中的协调器(网络的中心节点,负责网络的组织和维护)。

首先要扫描所有的信道,然后确认并加入一个合适的PAN(不需要创建一个新的PAN),减少同频段PAN的数量,降低潜在的干扰。

如果干扰源出现在重叠的信道上,协调器上层的软件要应用信道算法选择一个新的信道。

3、信道算法:

在网络初始化或者响应中断时,ZigBee设备都会先扫描一系列被列入信道表参数中的信道,以便进行动态信道选择,按照上述空闲信道来设置信道表参数,以便加强网络的共存性能。

在严重干扰期间,ZigBee不改变信道,而是依靠其低占空比、免冲突算法(每个设备在发送数据之前侦听信道)来减小由于传输冲突所造成的数据丢失。

4、直序扩频技术(DSSS)和频率快变FA:

直接序列扩频技术具有一定的抗干扰效果(如下图所示),在其它条件相同情况下传输距离要大于跳频技术(发射功率为0dBm的情况下,Bluetooth有10m作用范围,而ZigBee在室内能达到30——50m作用范围)。

所谓频率快变是改变频率、以避开一个已知干扰源或信号源的影响。

 

由上图可见,ZigBee的误码率在信噪比为4dB的情况下可达10-9,要达到同样误码率,Wi-Fi要达10dB,蓝牙高达16dB,ZIGBEE的抗干扰性能明显高于Wi-Fi和蓝牙技术。

5、应答重传和帧缓存:

ZigBee的MAC层和应用层(APS部分)具有自动请求重传ARQ和帧缓存功能。

当传送数据帧给设备时,如果接收设备处于忙或者休眠状态而不能接收该帧,那么网络的主协调设备就暂时缓存该帧,直到接收端接收该帧。

虽然调制方式很简单,但ZigBee在2.4GHzISM频段表现出了很好的抗干扰性能,非常适合于低功耗、低数据传输的应用场合。

目前ZiBee产品在CE认证中主要采用的测试标准为EN300328、而在FCC中则主要采用Part15C的测试要求。

摩尔实验室(MORLAB)在ZigBee产品测试过程中积累了一定的经验,可完成ZigBee产品的各国认证也可帮助我们的客户完善其的ZigBee产品,使其在设计中就考虑到各国指标的相关限制要求

 

wifi测试简介

为网络增加“无线”功能不仅改变了物理层测试的要求,还需要同时控制很多层的测试工作,因此更增加了系统复杂性。

  要点

 •Wi-Fi市场很大,并正在向诸如娱乐电子与语音通信等新的应用扩展;

  •Wi-Fi采用了更加复杂的协议,因此需要比有线网络更广泛的测试;

  •无线网络的移动、动态与空间特性促使人们采用射频测试与数据测试相结合的工具;

  •为确保可重复性,测试需要在屏蔽罩或法拉第笼内完成,以消除外界干扰;

  用于射频测试与系统环境仿真的专用工具正在成为现实

以IEEE802.11标准为基础的无线网络在设备数量和应用范围两个方面都做好了实质性发展的准备。

然而,与有线网络相比较,无线网络本身固有的移动特性使物理层与协议层之间产生的交互作用大大增加了验证一个设计所需的测试的复杂性和测试的次数。

所幸的是,能够使这一过程合理化的各类工具正在不断出现。

802.11a/b/g标准统称为WiFi(无线保真),它已经在家庭用户中造就了一个庞大的不断成长市场,人们发现,无线方案是家庭资源共享以太网(如打印机和宽带连接)的一种简单的替代方案。

另外,对需要移动计算能力的商务用户来说它也是热门技术。

根据市场研究公司In-Stat的数据,公共WLAN(无线局域网)或“热点”正在商务用户和家庭用户中快速普及。

仅2005年第一季度,全球WiFi设备销售额就达到7.376亿美元,比2004年同期增长15%。

虽然WiFi在家庭和商务计算机接入中的应用仍处增长势头,但也出现了这一技术的新兴市场。

In-Stat正在追踪各类新兴应用,如VoWLAN(无线局域网语音传输)、将WiFi用作消费电子连接的一种方法,以及VoWLAN与手机的结合。

每一类都代表着一种能匹配或超过计算机接入的市场。

这些重要市场的增长将使更多的设计师首次面对WLAN测试的挑战。

很多设计师的知识背景仍然是传统的有线网络,因而无线网络测试对他们而言是个很不一般的挑战。

与传统网络相比,WLAN有一个射频物理层界面问题。

复杂的协议使测试更麻烦

VeriWave公司首席技术官ThomasAlexander称,首先要考虑的是无线协议更复杂了。

他指出,WLAN协议中的很多附加特性都是为了满足无线局域网络(LAN)在动态配置、空间性质以及移动性这三方面的需求,而有线网络则没有这些要求。

这些要求更增加了无线测试的复杂性。

WiFi的动态配置允许终端站向AP(接入点)询问以实现网络接入,并使AP接通自己所支持的服务。

虽然有线网络也有类似功能,但它们一般出现在较高层的协议中。

WiFi则是在MAC(媒体访问控制)层实现的。

当有多个AP可供使用时,WiFi站还必须用“关联”来确定使用哪一个,而AP也要用“鉴别权”来确定该终端站是否为合法用户,然后才准予接入。

有线连接由于没有物理安全问题,因此无需鉴别步骤。

而在无线连接中,某个人可能会把车停在一个区域内,试图从这里免费接入互联网。

WiFi的空间特性也会产生一些问题,如“隐藏结点”,这在有线网络中是没有的。

出现这种情况时,两个站终端都位于一个AP的覆盖范围中,但不在相互的信号范围内。

由于两者都不能检测冲突,于是当两个站试图向该AP发送消息时就会重复发生碰撞。

在有线网络中,通过小心的设计和安装,可以在物理层上控制噪声电平,并且交换机可以将网络分成可管理的网段。

但是无线网络设备的设计者则不能假设一种可控环境。

WiFi与蓝牙、便携式电话和微波炉,以及其它射频源共享其频段。

设计者无法控制试图连接某个AP的终端站数量。

无线协议必须允许网络能够完全适应所处的环境。

WiFi的移动性也对设备和协议提出了更多的功能要求,有线网络则没有这些负担。

其中之一是电池供电的终端可能需要有电源管理功能,以优化功耗问题,例如当终端靠近AP时,要降低发射功率以节省能量。

另一个增加的协议功能是在传输期间实现AP之间的动态切换,这类似于手机的漫游。

其它附加的功能还有速率自适应,即根据接收信号的功率调整数据传输速率的能力,从而优化整个信道的性能。

不能完全分开的层

复杂的协议还会产生其它麻烦。

对有线网络,工程师们可以单独测试系统层,然后只需将测试后的各部分组合起来,就可以装配成一个可行的系统。

按照传统的网络测试模型,测试无线网络设备的设计有两项主要工作。

一是数字工程师和软件工程师从网络角度用协议分析仪和网络分析仪对设备进行评估。

另一是射频工程师使用矢量信号分析仪、频谱分析仪与信号发生器、示波器和其它射频仪器,对射频部分进行评估。

但是,老谚语“整体大于其各部分之和”可以毫不迟疑地应用于测试WiFi产品的设计上。

无线网络物理层和协议层不仅需要单独测试,还要同时测试验证较高层是否能正常运行。

这种测试需要很多设备协同工作,包括射频设备和数字设备,共同建立所需测试条件,并测量结果。

还好,射频测试设备供应商已经在所需设备的联合与自动化方面作了不少工作,在2004年年中至年底就推出了很多这类产品。

Agilent科技公司创立了N4010A无线连接性测试套件,它采用软件模块实现信号分析与矢量分析功能,以及信号产生功能,并构成了一个更完备的射频测试包(图1)。

同样,Anritsu公司也为自己的频谱分析仪提供软件,将多种WLAN射频测试功能组合于一个仪器内。

LitePoint公司则用IQView来测试WiFi发射机与接收机的功能。

该公司还提供IQWave软件,用于与仪器一起建立定制的信号波形,以测试有损波形的响应。

最近,NationalInstruments公司也用一款PXI仪器包进入了这个市场,该仪器包带有LabView开发软件以及一个来自SeaSolve软件公司的软件包,软件包可以对WiFi射频设备进行物理层顺从性测试。

 

既然已经覆盖了对物理层部分的测试,似乎较高层的测试只需要数字图形发生器和协议分析仪就够了。

但WiFi复杂的协议要处理网络的动态、空间与移动特性,一台仪器无法用一个纯数字图形模仿所有这些参数。

工程师们必须用射频链接对这些参数进行测试,以执行速率自适应功能、隐藏结点检测功能,以及其它与信号强度有关的条件。

这一领域的WiFi测试最为困难。

为了提供可重复的测试,DUT(待测设备)需要一种可控制的激励。

这意味着至少要将待测设备放在一个屏蔽罩内,隔离杂乱信号的干扰。

另外,激励信号的强度必须可控,这就涉及到使用可编程衰减的问题。

最后,为了仿真一个完整的网络配置,必须要从一个独立源产生多个激励信号。

协议测试

可惜,现有的大多数射频测试仪器都直接用单信号激励DUT。

在多信号环境下对设备的测试则需要使用多台仪器。

而协调多台仪器信号建立使用起始聚集的测试设置的可重复测试条件则非常困难。

测试的设置需要使用复杂的接线方案,这种方案要对每个信号源作手工调校,再反馈给屏蔽罩内的DUT;或者要将整个测试配置放在一个法拉第笼内,这是一种可以阻止EM场外泄或进入的金属箱,这样才能达到测试的可重复性。

而WiFi的移动特性使测试的设置更加复杂。

测试必须设法重复DUT或激励信号的移动过程,这样才能对设备作彻底检验。

Azimuth系统公司的首席执行官RayCronin说:

“WiFi的全部意义就在于移动性。

你必须拥有能测试移动性对服务质量影响的系统。

”有些公司如Azimuth公司、Ixia公司和VeriWave公司一直在关注产生多个可控激励信号的方法,以及用可编程衰减来仿真移动性的影响。

这些公司已经在生产能提供用于协议分析以及能够协调产生多种测试信号的产品,用于范围很宽的条件下WLAN设备的评测。

但各家公司的测试方法也不尽相同。

Azimuth公司的W系列测试平台为DUT提供了一个屏蔽罩,通过一个电缆系统反馈受控信号(图2)。

测试信号来自一组发生器模块,一台计算机控制着这组模块,规定每个模块的功能,协调信号的活动,并且用可编程衰减器管理射频输出的组合。

这样,系统能够在可重复配置环境下模仿多种传输图形和信号条件,包括漫游状态,而无需屏蔽室。

Ixia公司的IxWLAN与VeriWave公司的WaveTest系统则允许使用电缆方法和开放方法(图3)。

系统可以同步控制多个测试激励设备产生的网络信号,同时控制测试激励设备的发射功率和接收阈值。

系统可以用于法拉第笼的电缆配置方式,或者用于开放场的环境。

VeriWave系统还能够捕捉场中的信号,供以后在实验室条件下回放。

这三类系统的一个重要属性是它们的可升级性。

它们都能够模仿几十个接入点和数百个站点,从而建立多种测试设置,并且都能实现自动控制。

这种方法针对拥挤条件的用户,允许的设计测试可以实现在这样条件下系统的实际安装和系统性能的测试。

测试结果可以帮助系统管理员对设备安装作出规划,达到最佳流量。

这些系统的另一个重要属性是它们所能提供的自动化水平。

开发团队可以利用供应商提供的软件对这些系统进行配置,从而实现系统使用的一个完整的顺从性测试套件。

运行这些测试套件并不提供设计认证,而是让开发团队确信自己的设计会通过认证。

这些协议测试系统还可以在测试期间解决网络问题,从而完成对WiFi设备的测试。

但它们并不提供对射频参数的测量,尽管WaveTest系统可以产生射频测试设备的触发信号以协调这样的测量。

测试工程师必须分别测试射频部分和数据部分。

WiFi测试可能会促使工具的整合,但有些两步走的步骤还是会发生。

测试系统的滞后

这种两步舞看来还要持续一段时间。

正如Azimuth公司的Cronin所指出的:

“要在测试技术之前发展一种新技术来支持它”。

WiFi技术仍在不断发展。

除了a、b、g版本以外,还正在开发802.11标准的新版。

例如,802.11q标准可以将虚拟LAN映像到无线网络上。

802.11i版则在网络上增加了新的安全协议,增强了无线连接的隐密性。

另一个趋势是在无线网络上增加语音功能,它需要控制服务质量和时序质量。

满足不断变化的WiFi设计的需求是对WiFi测试提出的极大挑战。

传统的硬接线测试产品太慢,已经不能适应快速变化的技术。

今天的无线测试设备必须用软件来实现自适应,才有希望跟上技术的发展。

NationalInstruments公司正在自己的射频测试系统中采用可编程方案(图4),该公司的模块化仪器产品经理DarcyDement称:

“技术发展了,测试也必须跟着发展。

当设备采用软件驱动时,设计者可以使自己的工具跟上标准的变化。

通过使用LabView这样的开放结构,设计者还能介入测试参数,从而针对自己的特殊需求进行定制。

”Azimuth公司的Cronin也同意可编程性是测试跟上标准变化的关键。

他说:

“如果我们的工具里没有可编程能力,标准的变化就会成为开发人员创立自己的特定工具的负担。

利用现有的全套系统测试工具,自动将射频测试能力和为跟踪标准的变化提供途径的工具具备可编程性,开发人员在将WiFi包含到他们的下一个设计方面便能处于有利地位。

实现和验证各种设计的测试工具正不断出现,如用于可利用宽带连接进行聊天的游戏系统,能将数据发送至音响系统的音乐播放机,以及可从WAN切换至LAN的手机。

这些标准化测试工具的出现意味着无线网络创新更多、增长更快,而设计人员失败的次数更少。

 

蓝牙测试简介

蓝牙技术属于一种短距离、低成本的无线连接技术,是一种能够实现语音和数据无线传输的开放性方案,因此,目前无线通信的“蓝牙”刚刚露出一点儿芽尖,却已经引起了全球通信业界和广大用户的密切关注。

蓝牙技术产品是采用低能耗无线电通信技术来实现语音、数据和视频传输的,其传输速率最高为每秒1mb/s,以时分方式进行全双工通信,通信距离为10米左右,配置功率放大器可以使通信距离进一步增加。

蓝牙产品采用的是跳频技术,能够抗信号衰落;采用快跳频和短分组技术,能够有效地减少同频干扰,提高通信的安全性;采用前向纠错编码技术,以便在远距离通信时减少随机噪声的干扰;运行于在全球范围开放的2.4g赫兹ism波段上;采用fm调制方式,使设备变得更为简单可靠;“蓝牙”技术产品一个跳频频率发送一个同步分组,每组一个分组占用一个时隙,也可以增至5个时隙;蓝牙技术支持个异步数据通道,或者3个并发的同步语音通道,或者一个同时传送异步数据和同步语音的通道。

蓝牙的每一个话音通道支持64kbps的同步话音,异步信道支持的最大速率为721kbps、反向应答速率为57.6kbps的非对称连接,或者432.6kbps的叫对称连接。

2.为什么要测试蓝牙设备?

答:

(1)保证优秀的最终用户体验。

(2)保证最优功能。

蓝牙产品是完善的RF通信器件,使用复杂的软件驱动操作。

为实现完整的功能,还要求其它软件组件,如产品唯一的蓝牙标识符。

在制造过程中必需对其进行全面测试,以保证其能够在现场正确运行。

(3)校准元器件和子系统。

(4)性能检验。

在一定程度上,必须测量蓝牙系统设计,保证其符合蓝牙规范。

通常会在投入批量生产之前,对一组设备样品执行一致性测试。

但是,在制造过程中包括某些关键一致性测试将产生很高的置信度,保证设计一直满足蓝牙标准。

要测量的参数包括调制精度、灵敏度、功率输出和各种频谱测量指标。

这些测试与整体质量流程和材料的置信度一起,将有助于保证产品可靠,拥有适当的工作范围,提供宣称的性能。

(5)主要使用环境。

对蓝牙设备,意味着在作为从单元、主单元或两者的典型日常职责中,它将建立或加入一个微微网络。

微微网络是联网蓝牙设备使用的度量单位。

用户可以在一个微微网络中运行最多8台蓝牙设备。

只有全功能测试(其中许多是非蓝牙测试),才能检验产品是否以客户将要使用的方式运行。

(6)筛查材料瑕疵和流程错误。

工程师必须识别由于位移或漂移引起的器件性能异常所导致的性能实效。

尽管这些故障源于器件供应商,但这些故障最终将由设计或测试工程师负责处理和解决。

(7)质量保证。

这包括制造流程的完整性和改良,包括数据采集和统计流程控制;连续检验关联的性能,确认测试计划假设条件或推导新的关联;持续检验产品与蓝牙标准或联邦通信委员会或欧洲电信标准协会各项规定的一致性。

 

蓝牙测试相关问答

1.什么是蓝牙技术?

   答:

所谓蓝牙(bluetooth)技术,实际上是一种短距离无线电技术,利用蓝牙技术,能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信,也能够成功地简化以上这些设备与因特网internet之间的通信,从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效,为无线通信拓宽道路。

说得通俗一点,就是蓝牙技术使现代一些能轻易携带的移动通信设备和电脑设备,不必借助电缆就能联网,并且能够实现无线上因特网,其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电,组成一个巨大的无线通信网络。

    蓝牙技术属于一种短距离、低成本的无线连接技术,是一种能够实现语音和数据无线传输的开放性方案,因此,目前无线通信的“蓝牙”刚刚露出一点儿芽尖,却已经引起了全球通信业界和广大用户的密切关注。

蓝牙技术产品是采用低能耗无线电通信技术来实现语音、数据和视频传输的,其传输速率最高为每秒1mb/s,以时分方式进行全双工通信,通信距离为10米左右,配置功率放大器可以使通信距离进一步增加。

蓝牙产品采用的是跳频技术,能够抗信号衰落;采用快跳频和短分组技术,能够有效地减少同频干扰,提高通信的安全性;采用前向纠错编码技术,以便在远距离通信时减少随机噪声的干扰;运行于在全球范围开放的2.4g赫兹ism波段上;采用fm调制方式,使设备变得更为简单可靠;“蓝牙”技术产品一个跳频频率发送一个同步分组,每组一个分组占用一个时隙,也可以增至5个时隙;蓝牙技术支持个异步数据通道,或者3个并发的同步语音通道,或者一个同时传送异步数据和同步语音的通道。

蓝牙的每一个话音通道支持64kbps的同步话音,异步信道支持的最大速率为721kbps、反向应答速率为57.6kbps的非对称连接,或者432.6kbps的叫对称连接。

2.为什么要测试蓝牙设备?

答:

(1)保证优秀的最终用户体验。

  

(2)保证最优功能。

蓝牙产品是完善的RF通信器件,使用复杂的软件驱动操作。

为实现完整的功能,还要求其它软件组件,如产品唯一的蓝牙标识符。

在制造过程中必需对其进行全面测试,以保证其能够在现场正确运行。

 (3)校准元器件和子系统。

  (4)性能检验。

在一定程度上,必须测量蓝牙系统设计,保证其符合蓝牙规范。

通常会在投入批量生产之前,对一组设备样品执行一致性测试。

但是,在制造过程中包括某些关键一致性测试将产生很高的置信度,保证设计一直满足蓝牙标准。

要测量的参数包括调制精度、灵敏度、功率输出和各种频谱测量指标。

这些测试与整体质量流程和材料的置信度一起,将有助于保证产品可靠,拥有适当的工作范围,提供宣称的性能。

 (5)主要使用环境。

对蓝牙设备,意味着在作为从单元、主单元或两者的典型日常职责中,它将建立或加入一个微微网络。

微微网络是联网蓝牙设备使用的度量单位。

用户可以在一个微微网络中运行最多8台蓝牙设备。

只有全功能测试(其中许多是非蓝牙测试),才能检验产品是否以客户将要使用的方式运行。

 (6)筛查材料瑕疵和流程错误。

工程师必须识别由于位移或漂移引起的器件性能异常所导致的性能实效。

尽管这些故障源于器件供应商,但这些故障最终将由设计或测试工程师负责处理和解决。

 (7)质量保证。

这包括制造流程的完整性和改良,包括数据采集和统计流程控制;连续检验关联的性能,确认测试计划假设条件或推导新的关联;持续检验产品与蓝牙标准或联邦通信委员会或欧洲电信标准协会各项规定的一致性。

3.蓝牙技术规范包括哪几部分?

答:

(1)蓝牙技术规范分为两个部分:

第一部分详细说明了蓝牙协议的各组成部分,如:

无线收发、基带定义、连接管理、以及服务确定协议、传输层协议和不同通信协议间的互操作性等。

第二部分则讲解了蓝牙不同类型终端的应用协议和执行过程。

(2)蓝牙资格认证涉及:

RF一致性测试;协议一致性测试;外围互操作性测试;遵从规范的声明以及文档评审。

一致性测试是针对一个参考系统来测试产品,而互操作性测试是针对其它一些产品来测试。

4.蓝牙技术有哪些应用?

答:

蓝牙技术产品与因特网internet之间的通信,使得家庭和办公室的设备不需要电缆也能够实现互通互联,大大提高办公和通信效率。

因此,蓝牙将成为无线通信领域的新宠,将为广大用户提供极大的方便而受到青睐。

目前已开发的应用包括:

在手机上的应用:

嵌入蓝牙技术的数字移动电话将可实现一机三用,真正实现个人通信的功能。

在办公室可作为内部的无线集团电话,回家后可当作无绳电话来使用,不必支付昂贵的移动电话的话费。

到室外或乘车的路上,仍作为移动电话与掌上电脑或个人数字助理pda结合起来,并通过嵌入蓝牙技术的局域网接入点,随时随地都可以到因特网上冲浪浏览,使我们的数字化生活变得更加方便和快捷。

同时,借助嵌入蓝牙的头戴式话筒和耳机以及话音拨号技术,不用动手就可以接听或拨打移动电话。

在掌上电脑上的应用:

掌上电脑越来越普及,嵌入蓝牙芯片的掌上pc将提供想象不到的便利。

通过掌上电脑,不仅可以编写e-mail,而且可以立即发送出去,没有外线与pc连接,一切都由蓝牙设备来传送。

这样,在飞机上用掌上电脑写e-mail,当飞机着陆后,你只须打开手机,所有信息可通过机场的蓝牙设备自动发送。

有了蓝芽技术,你的掌上电脑能够与桌面系统保持同步。

即使是把电脑放在口袋中,桌面系统的任何变化都可以按预先设置好的更新原则,将变化传到掌上电脑中。

回到家中,随身携带的pda通过蓝牙芯片与家庭设备自动通信,可以为你自动打开门锁、开灯,并将室内的空调或暖气调到预定的温度等等。

进入旅馆可以自动登记,并将你房间的电子钥匙自动传送到你的pda中,从而你可轻轻一按,就可打开你所定的房间。

其它数字设备上的应用:

数字照相机、数字摄象机等设备装上bluetooth系统,既可免去使用电线的不便,又可不受存储器容量的困忧,随时随地可将所摄图片或影像通过同样装备bluetooth系统的手机或其它设备传回指定的计算机中,蓝牙技术还可以应用于投影机产品,实现投影机的无线连接。

在传统家电中的应用:

蓝牙系统嵌入微波炉、洗衣机、电冰箱、空调机等传统家用电器,使之智能化并具有网络信息终端的功能,能够主动地发布、获取和处理信息,赋予传统电器以新的内涵。

蓝牙作为一个全球开放性无线应用标准,通过把各种语音和数据设备用无线链路连接起来,使人们能够随时随地实现个人区域内语音和数据通信的交换与传输,随着技术的发展和完善,蓝牙必将对人们的生活和工作产生重大影响。

ZigBee测试简介

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