Test de portée de communication sans fil avec Digi XCTU

Rob Faludi Rob Faludi, IoT Consultant, Faludi.com
10 juillet 2019

Bienvenue dans notre série sur l'outil Digi XCTU® pour configurer et tester les appareils Digi XBee®. Voici les articles précédents de cette série :

Ce post explique comment utiliser le Digi XCTU pour tester la portée de votre communication sans fil.

Comment tester la portée des nœuds Digi XBee avec Digi XCTU

Dans le domaine des communications sans fil, il peut être crucial de prévoir la qualité des liaisons longue distance avant d'installer un système IoT . Par exemple, dans les applications de surveillance du pétrole et du gaz, une connexion radio peut devoir couvrir plusieurs kilomètres entre les équipements sur site et une station de surveillance centrale. La distance la plus longue sur laquelle deux radios peuvent communiquer efficacement est appelée leur portée.

Il est crucial de savoir si la solution que vous avez choisie fonctionnera avant de traverser la toundra pour la déployer. L'application Digis XCTU fournit les outils automatisés et graphiques nécessaires pour tester la portée de la boucle complète de votre système, y compris les antennes et le câblage. Une fois sur place, les facteurs environnementaux locaux peuvent être inclus dans vos prédictions. Vous voulez savoir si vos Digi XBees tiendront la distance ? Le Digi XCTU vous apporte la tranquillité d'esprit.

Pièces nécessaires

  • XBee 3 Zigbee Mesh Kit, contenant :
    • 3 Digi XBee 3 Modules Zigbee
    • 3 cartes d'évaluation Grove
    • 3 câbles USB
  • Un ordinateur portable ou de bureau
  • XCTU(téléchargement gratuit)

REMARQUE : Ces instructions fonctionnent avec de nombreux modèles de radios XBee, y compris Zigbee, 802.15.4, DigiMesh, et les XBees Digi sub-GHz.

Configuration de base

Commencez par suivre les instructions de l'article Configuration du XCTU pour :

  1. Télécharger Digi XCTU.
  2. Connectez un Digi XBee 3 à votre ordinateur avec une carte d'évaluation Grove.
  3. Ouvrez XCTU et cliquez sur Add Device pour vous connecter au XBee 3 :

Configurer un XBee local

Ensuite, configurez l'adresse Digi XBee 3 connectée localement pour qu'elle devienne un coordinateur en mode API. Pour une description complète de ce processus, consultez notre article Manage XBee Networks Wirelessly with XCTU. Les étapes de base sont les suivantes :

  1. Changez le rôle du dispositif CE en "Réseau de formation [1]". Cliquez sur l'icône du crayon pour écrire votre changement dans le micrologiciel.
  2. En option, modifiez le paramètre AP API Enable pour qu'il soit "API Mode With Escapes [2]". Cela n'est pas nécessaire pour les tests de portée, mais cela accélère certaines opérations.
  3. En option, vous pouvez changer le temps de jonction des nœuds NJ en FF, ce qui est un paramètre spécial qui supprime toutes les limites de temps de jonction.

Assembler le matériel du réseau

Assemblez et alimentez une télécommande Digi XBee 3. Elle peut être montée sur une carte d'évaluation, puis connectée à une source d'alimentation USB. Si vous utilisez une batterie USB, vous pouvez déplacer votre XBee 3 distant pendant le test de portée. Par défaut, les modules Zigbee Digi XBee 3 rejoignent tout réseau disponible, nous n'avons donc pas besoin de les configurer pour cet exemple.

Accéder aux dispositifs distants Digi XBee

Pour tester la portée de votre réseau sans fil, XCTU doit connaître au moins une radio XBee 3 distante. Cliquez sur l'icône réseau affichée avec le module radio local sur le côté droit de sa boîte, ici encerclé en rouge.

XCTU recherchera dans le réseau radio associé à votre module local d'autres Digi XBee sur le même réseau. Cliquez sur Ajouter les appareils sélectionnés pour inclure ces modules XBee distants dans votre collection. Ils seront affichés juste en dessous de votre module local.

Test de gamme avec Digi XCTU

Une fois que vous avez ajouté votre radio locale et découvert au moins un XBee distant dans XCTU, vous êtes prêt à effectuer des tests de portée. Il s'agit d'une procédure très simple.

  1. Commencez par choisir le Test de gamme de l'option Outils menu.
  2. Les Test de portée radio s'affiche, avec la section Sélection du dispositif en haut et les graphiques de test de portée en dessous.
  3. Dans le Sélection des dispositifs sélectionnez la radio locale, puis choisissez l'une des radios distantes découvertes comme indiqué.
  4. Pour ce premier test, nous utilisons les paramètres par défaut, en utilisant l'ID de cluster 0x12 pour définir le bouclage sur le module radio XBee Zigbee distant et en envoyant 100 paquets avec un délai d'une seconde (1000 ms). REMARQUE : pour les appareils non Zigbee, il peut être nécessaire d'utiliser un cavalier de bouclage matériel, en connectant la broche RX à la broche TX de la radio distante afin que tout ce qui est reçu soit immédiatement retransmis en mode AT. Pour les protocoles qui prennent en charge le cluster 0x12, ce bouclage est effectué automatiquement pour vous dans le logiciel.
  5. Commencez le test de portée en cliquant sur Début du test de portée comme indiqué. Le XCTU commencera à envoyer des paquets et à mesurer la force du signal sur ceux qui sont renvoyés.
  6. Toutes les données sont affichées sous forme de graphiques, y compris l'indicateur de force du signal reçu (RSSI) local et distant actuel, le nombre de paquets envoyés et reçus, et un graphique linéaire qui montre toutes ces valeurs dans le temps.
  7. Le graphique linéaire est probablement la section la plus utile, surtout si vous déplacez la radio à distance pendant le test, car vous pouvez voir tous les changements. En général, à mesure que vous vous éloignez, l'intensité du signal diminue tandis que le pourcentage de réception reste élevé. À un moment donné, vous commencerez à perdre du signal et le pourcentage reçu commencera à chuter lorsque le RSSI tombera près de -100 dBm. En rapprochant les radios, vous rétablirez la connectivité et améliorerez le RSSI.

Test en direct

Voici une vidéo qui montre le processus complet de test de portée avec Digi XCTU. Au début, les radios locales et distantes sont très proches les unes des autres. Puis, au fur et à mesure qu'elles sont éloignées l'une de l'autre, vous verrez une réduction du RSSI et éventuellement des paquets perdus. Lorsqu'elles sont rapprochées, la perte de paquets s'arrête et la force du signal revient à des niveaux utiles.

Pourquoi les tests de portée sans fil sont judicieux

Pour comprendre la qualité et la fiabilité des connexions sans fil longue distance, il faut tester la plus longue distance sur laquelle deux radios peuvent communiquer efficacement. L'application Digis XCTU fournit des outils graphiques automatisés pour des tests de portée complets. Elle crée des graphiques qui montrent l'évolution des performances de la radio en fonction du temps et de la distance.

D'un point de vue très pratique, vous pouvez utiliser Digi XCTU pour préparer un déploiement sur IoT :

  • Vous pouvez prévoir la perte de portée du signal, puis vous assurer que tous les nœuds se trouvent à cette distance les uns des autres, avec une marge de sécurité.
  • Vous pouvez tester la quantité de signal absorbée par un mur, un bâtiment, un boîtier d'appareil personnalisé ou un terrain vallonné.
  • Et vous pouvez comparer les performances à différentes fréquences, ou avec différents protocoles pour une fiabilité et une portée optimales.

Le Digi XCTU vous offre de nombreux outils empiriques pour concevoir votre réseau, ainsi que des résultats concrets pour étayer vos décisions, pour une plus grande tranquillité d'esprit.

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