Pruebas de alcance de las comunicaciones inalámbricas con Digi XCTU

Rob Faludi Rob Faludi, IoT Consultor, Faludi.com
10 de julio de 2019

Bienvenido a nuestra serie sobre la herramienta Digi XCTU® para configurar y probar los dispositivos Digi XBee®. Aquí están los posts anteriores de esta serie:

Este post habla de cómo utilizar Digi XCTU para probar el alcance de la comunicación inalámbrica.

Cómo probar los nodos de Digi XBee con Digi XCTU

En las comunicaciones inalámbricas, predecir la calidad de los enlaces de larga distancia antes de instalar un sistema IoT puede ser fundamental. Por ejemplo, en las aplicaciones de control de petróleo y gas, una conexión de radio puede tener que abarcar varios kilómetros desde el equipo in situ hasta una estación central de control. La mayor distancia a la que pueden comunicarse eficazmente dos radios se denomina alcance.

Es crucial saber si la solución elegida funcionará antes de atravesar la tundra para desplegarla. La aplicación XCTU de Digis proporciona las herramientas automatizadas y gráficas necesarias para realizar pruebas de bucle invertido de todo el sistema, incluidas las antenas y el cableado. Una vez in situ, los factores ambientales locales pueden incluirse en sus predicciones. ¿Quiere saber si sus Digi XBees llegarán hasta el final? Digi XCTU le da tranquilidad.

Piezas necesarias

  • XBee 3 Zigbee Mesh Kit, que contiene:
    • 3 Digi XBee 3 Módulos Zigbee
    • 3 placas de evaluación de Grove
    • 3 cables USB
  • Un ordenador portátil o de sobremesa
  • XCTU(descarga gratuita)

NOTA: Estas instrucciones funcionarán con muchos modelos de radios XBee, incluyendo Zigbee, 802.15.4, DigiMesh y Digi XBees sub-GHz.

Configuración básica

Comience por seguir las instrucciones del artículo de configuración de la XCTU para:

  1. Descargar Digi XCTU.
  2. Conecte un Digi XBee 3 a su ordenador con una placa de evaluación Grove.
  3. Abre XCTU y haz clic en Añadir dispositivo para conectarte al XBee 3:

Configurar un XBee local

A continuación, configura el Digi XBee 3 conectado localmente para que sea un coordinador en modo API. Para una descripción completa de este proceso, consulta nuestro artículo Gestionar redes XBee de forma inalámbrica con XCTU. Los pasos básicos son:

  1. Cambie el rol del dispositivo CE a "Red de formación [1]". Haga clic en el icono del lápiz para escribir su cambio en el firmware.
  2. Opcionalmente, cambie la configuración de la API de AP para que sea "Modo API con escapes [2]". Esto no es necesario para las pruebas de alcance, aunque hará que algunas operaciones sean más rápidas.
  3. Opcionalmente, puede cambiar el tiempo de unión del nodo NJ a FF, que es una configuración especial que elimina todos los límites de tiempo de unión.

Montar el hardware de la red

Montar y alimentar un Digi XBee 3 remoto. Puede montarse en una placa de evaluación y conectarse a una fuente de alimentación USB. Si utilizas una batería USB, puedes mover tu XBee 3 remoto durante la prueba de alcance. Por defecto, los módulos Zigbee Digi XBee 3 se unirán a cualquier red disponible, por lo que no es necesario configurarlos para este ejemplo.

Acceda a los dispositivos remotos de Digi XBee

Para probar el alcance de tu red inalámbrica, XCTU necesita conocer al menos una radio XBee 3 remota. Haz clic en el icono de red que aparece con el módulo de radio local a la derecha de su recuadro, aquí marcado en rojo.

XCTU buscará en la red de radio asociada a tu módulo local otros Digi XBees en la misma red. Haz clic en Añadir dispositivos seleccionados para incluir esos módulos XBee remotos en tu colección. Aparecerán justo debajo de tu módulo local.

Pruebas de alcance con Digi XCTU

Una vez que hayas añadido tu radio local y descubierto al menos un XBee remoto en el XCTU, estarás listo para hacer algunas pruebas de alcance. Este es un procedimiento muy sencillo.

  1. Comience por elegir el Prueba de alcance de la opción Herramientas menú.
  2. En Prueba de alcance de radio se muestra la ventana, incluyendo la sección de Selección de Dispositivos en la parte superior y los gráficos de Prueba de Alcance debajo de ella.
  3. En el Selección de dispositivos seleccione la radio local y, a continuación, elija una de las radios remotas descubiertas, como se muestra.
  4. Para esta primera prueba vamos con la configuración por defecto, utilizando el Cluster ID 0x12 para establecer el loopback en el módulo de radio XBee Zigbee remoto y enviando 100 paquetes con un retraso de 1 segundo (1000ms). NOTA: Para los dispositivos que no son Zigbee, es posible que tenga que utilizar un puente de bucle de hardware, conectando el RX al pin TX en la radio remota para que cualquier cosa recibida se transmita inmediatamente de vuelta en modo AT. Para los protocolos que soportan el clúster 0x12, este loopback se realiza automáticamente por usted en el software.
  5. Inicie la prueba de alcance haciendo clic en Iniciar la prueba de alcance como se muestra. XCTU comenzará a enviar paquetes y a medir la intensidad de la señal en los que se devuelvan.
  6. Todos los datos se muestran en gráficos, incluido el indicador de intensidad de la señal recibida local y remota (RSSI), el número de paquetes enviados y recibidos, y un gráfico de líneas que muestra todos estos valores a lo largo del tiempo.
  7. El gráfico de líneas es probablemente la sección más útil, especialmente si mueve la radio remota durante la prueba, porque puede ver todos los cambios. En general, a medida que se aleja, la intensidad de la señal disminuye, mientras que el porcentaje de recepción se mantiene alto. En algún momento empezará a perder señal y el porcentaje de recepción empezará a bajar cuando el RSSI caiga cerca de -100 dBm. Acercar las radios restablecerá la conectividad y mejorará el RSSI.

Prueba en vivo

Aquí hay un vídeo que muestra todo el proceso de pruebas de alcance con Digi XCTU. Al principio, las radios locales y remotas están muy juntas. Luego, a medida que se alejan, se observa una reducción del RSSI y, finalmente, la pérdida de algunos paquetes. Cuando se vuelven a juntar, la pérdida de paquetes se detiene y la intensidad de la señal vuelve a niveles útiles.

Por qué tienen sentido las pruebas de alcance inalámbricas

Comprender la calidad y la fiabilidad de las conexiones inalámbricas de larga distancia significa probar la distancia más larga a la que dos radios pueden comunicarse eficazmente. La aplicación Digis XCTU proporciona herramientas gráficas automatizadas para realizar pruebas de alcance completas. Crea gráficos que muestran cómo cambia el rendimiento de la radio con el tiempo y la distancia.

En un sentido muy práctico, puede utilizar Digi XCTU para preparar un despliegue de IoT :

  • Puedes predecir la pérdida de alcance de la señal y asegurarte de que todos los nodos están a esa distancia, con un margen de seguridad.
  • Puede comprobar cuánta señal absorbe una pared, un edificio, un recinto de dispositivo personalizado o un terreno accidentado.
  • Y puedes comparar el rendimiento a diferentes frecuencias, o con diferentes protocolos para obtener la mejor fiabilidad y alcance.

Digi XCTU le ofrece muchas herramientas empíricas para el diseño de su red, y los resultados del mundo real para respaldar sus decisiones para su tranquilidad.

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