Qu’est-ce qu’une bonne gamme sous-GHz? Un contrôle de la réalité

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Qu’est-ce qu’une bonne gamme sous-GHz? Un contrôle de la réalité


La réponse à cette question n’est pas toujours ce que les modèles théoriques nous disent.

Nous voulions voir par nous-mêmes à quel point la théorie pouvait différer du monde réel.

Nous nous sommes donc promenés dans le quartier pour tester la théorie avec notre testeur de puissance de signal sous-GHz.

Voici où nous avons marché:

Et voici nos résultats:





La carte de connectivité résultante

La communication sans fil doit être fiable

Construire un produit sans fil implique plus d’inconnues que la simple adéquation au marché et le retour sur investissement. Certains sont plus ancrés dans la physique, mais ils affectent toujours l’économie d’un produit.

La gamme est l’une de ces inconnues.

Mais qu’est-ce que la portée?

Disons-le simplement: à quelle distance pouvons-nous placer deux appareils et avoir encore une communication fonctionnelle entre eux.

Pourquoi la portée sans fil est-elle importante?

Parce que si nous dépassons la portée sans fil, la qualité du réseau en souffrira.

Nous voulons éviter:

  • Perte de données,
  • Livraison tardive des données,
  • Une réduction du nombre d’appareils que nous pouvons prendre en charge,
  • … Et peut-être même perdre le contrôle de nos appareils – parce qu’ils sont hors de portée.

Si nous savons à quelle plage nous attendre, nous pouvons répondre à des questions telles que:

  • À quelle distance pouvez-vous placer des appareils?
  • Combien d’appareils pouvez-vous avoir dans un réseau?
  • Combien de données pouvez-vous envoyer sur le réseau?
  • À quoi ressembleront les procédures d’installation?

Ces questions sont très importantes d’un point de vue commercial.

Quelle est l’importance? Dans un cas, la portée sans fil a conduit à 430 millions de poursuites.

Prédictions théoriques: que sont-elles?

Regardons d’abord ce que la théorie nous dit.

La théorie a été développée au début des années 1940: ies et s’appelle l’équation de Friis. En gros, l’équation de Friis prédit la plage de transmission pour une puissance d’émission donnée.

Le producteur de puces sans fil Texas Instruments a publié un outil d’estimation de la portée (swsc002a) pour permettre aux personnes utilisant leurs puces d’utiliser plus facilement l’équation de Friis pour prédire la portée sans fil. C’est un excellent moyen de voir ce que dit la théorie.

Vous définissez les conditions approximatives de deux appareils, l’antenne que vous utilisez, le débit de données, etc., et cela vous donnera une portée estimée basée sur la formule de transmission Friis.

Il y a une quantité extrêmement grande de facteurs qui entrent en jeu, et nous effleurons à peine la surface ici. Il est impossible de tout rendre compte à ce stade. Et c’est le point – un tel outil manquera finalement simplement en raison de toutes les inconnues.

Mais pas si vite!

Dans le monde réel, les ondes radio sont réfléchies, atténuées, interférées et les conditions seront différentes pour chaque appareil que vous y installerez. Même bouger de quelques centimètres peut faire la différence entre être entendu et ne pas être entendu.

Les modèles théoriques ne tiennent pas compte de ces effets réels.





L’outil d’estimation de la plage théorique.

Quand la théorie ne correspond pas à la réalité

Bien que l’équation de Friis nous donne un bon point de départ, il est impossible de l’appliquer aux appareils que vous déployez dans le monde réel.

Il y a tout simplement trop d’inconnues. Et les inconnues seront différentes pour chaque appareil. Pour aggraver les choses, les inconnues changent avec le temps. C’est ainsi que fonctionne le monde réel.

Voyons donc ce que le monde réel nous dit!

Utilisons notre testeur de puissance de signal sub-GHz Thingsquare.

En utilisant le testeur de puissance du signal lorsque nous déployons nos appareils, nous pouvons éviter les pires endroits dès le départ. C’est une excellente alternative est de déplacer aveuglément les appareils et d’espérer trouver un bon endroit. Il s’agit d’un test de bout en bout, envoyant des données significatives dans les deux sens, ce qui signifie que les liens asymétriques sont détectés tôt.

Et une fois les appareils déployés, l’appareil surveillera et signalera en permanence ses conditions sans fil afin que nous puissions voir en temps réel, à distance, les tarifs de la santé du réseau.

Ces informations sont utilisées automatiquement pour former des réseaux maillés auto-réparateurs et efficaces où aucun appareil n’est laissé en échec et le réseau est utilisé efficacement.

Allons nous promener!

Pour tester la théorie, nous nous sommes promenés avec un morceau de matériel en main.

Le matériel que nous utilisons est le Texas Instruments LPSTK Tableau de développement. Il est alimenté par deux AAA-batteries et nous utilisons l’antenne fouet incluse.

Nous avons utilisé le TI Matériel LPSTK comme appareil de test portatif.

La LPSTK était connecté à un point d’accès placé derrière une fenêtre au troisième étage avec une vue sur les toits des bâtiments adjacents. Nous avons utilisé la bande de fréquences 868 MHz.

Que prédit la théorie?

Nous avons exécuté les équations de Friis sur un ensemble de paramètres réalistes pour la puissance d’émission, le gain d’antenne et les pertes d’antenne. Comme ces paramètres sont difficiles à connaître avec certitude, nous avons fait varier les paramètres pour obtenir une gamme de résultats.

Le résultat théorique: il faut s’attendre à une portée d’environ 1800 à 2600 mètres.

Les résultats théoriques tiennent-ils en pratique?

Comme toujours, la réalité a le dernier mot.

Nous n’avons pas été en mesure d’atteindre les résultats prévus par la théorie.

La portée maximale que nous avons atteinte était juste en dessous de 850 mètres – moins de la moitié de ce que la théorie prévoyait.

L’emplacement avec une portée maximale avait une ligne de vue presque dégagée vers le point d’accès, mais avait toujours un viaduc en béton sur le chemin. Nous avons également traversé la rue pour voir ce qui allait se passer: la connexion était complètement coupée. Il n’y avait pas du tout de connectivité.





L’emplacement de portée maximale, 850 mètres. Le point d’accès est entouré de rouge, au troisième étage du grand bâtiment.

Cela nous indique également que la plage en elle-même n’est pas toujours une métrique significative. Lorsque nous avons traversé la rue, nous n’avons pas beaucoup changé la distance, mais cela a eu un impact considérable sur la connectivité.

La force du signal varie beaucoup, même en bougeant un peu.

Une autre observation est l’étendue de la façon dont le signal est réfléchi par les bâtiments. Grâce à ce phénomène, la connectivité a été trouvée dans des endroits surprenants. C’est quelque chose qui est très difficile à exprimer dans des outils théoriques tels que l’estimateur de gamme.

Alors que les résultats du monde réel sont assez éloignés de la théorie, les résultats pratiques s’alignent sur notre expérience: les environnements urbains sont imprévisibles.

Donc je connais la gamme: maintenant quoi?

Maintenant que vous connaissez la portée approximative de vos appareils, vous voudrez peut-être l’augmenter. Ou du moins tirer le meilleur parti de la gamme que vous avez déjà.

Il y a beaucoup de choses que l’on peut faire en tant que concepteur de produit ou installateur pour augmenter la portée. Mieux encore, aucun des conseils suivants ne nécessitera de bouleversement de la science connue.

Choisissez l’emplacement judicieusement

Le moyen le plus simple d’obtenir une bonne couverture est simplement de choisir judicieusement l’emplacement des appareils.

Évitez les pires endroits en utilisant des mesures sur site comme nous venons de le faire. Parfois, il suffit de déplacer quelques décimètres.

Analysez votre cas d’utilisation afin qu’une installation typique soit définie, RF le chemin peut être correctement réglé en tenant compte de cela.

Tirer parti du maillage

Le maillage sans fil s’étendra automatiquement lorsque de nouveaux appareils sont ajoutés. Cela peut être utilisé pour augmenter la portée – en plaçant de nouveaux appareils dans des endroits stratégiques.

La fréquence radio compte aussi. Chez Thingsquare, nous préférons utiliser un réseau sous-GHz car il est intrinsèquement livré avec une portée plus longue et moins de conflits que les autres fréquences, telles que la bande de fréquences 2,4 GHz.

Utilisez une meilleure antenne

Le choix de l’antenne compte aussi beaucoup. Parfois, vous pouvez avoir une antenne remplaçable et choisir l’antenne pour chaque déploiement.

Choisissez une antenne qui a un diagramme de rayonnement approprié qui convient au scénario de déploiement. Notez qu’une antenne hautement directionnelle peut ne pas être meilleure car vous devez réduire la puissance de sortie de transmission pour la conformité réglementaire (ETSI, FCC 15.247, et ainsi de suite). Cela réduit également la capacité du réseau maillé de choisir automatiquement un meilleur itinéraire si le chemin se détériore.

Conclusions

Le réseautage à longue portée n’est pas facile, et encore plus difficile avec toutes les inconnues.

Les modèles théoriques peuvent donner une idée approximative, mais cela n’est valable que pour un cas d’utilisation restreint et il est difficile à définir pour l’installation réelle. C’est donc un outil très grossier avec une facilité d’utilisation limitée.

Les meilleurs résultats sont obtenus lorsque nous évaluons chaque installation et que nous nous abstenons d’utiliser les points faibles, mais ce qui est vraiment essentiel, c’est d’avoir des capacités de détection et d’ajustement au moment de l’exécution.

Si les conditions se détériorent, le système doit être capable de détecter, d’ajuster et de faire face.

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