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2019年09月12日 | 技术文章—ZM32深度解析-25层穿楼实测大揭密
2019-09-12 来源：EEWORLD
摘要：设想下，假如一个ZigBee网络纵向能够覆盖一整栋楼层，横向能覆盖几公里，有多少曾经想做却做不了的事将成为可能？昨天的视频我们展示了25层楼的通信效果，今天为大家揭秘实测过程中我们都做了些什么！
在前面的评测视频中我们对ZM32系列ZigBee模块做了穿楼层和多级路由测试，在测试前后我们做了哪些操作呢？一起来看看吧！
想直接看测试结论以及学习现场实测经验建议的朋友，可以直接跳转到1.3 经验总结，查看详细的测试总结。
一、测试工具及环境介绍
测试工具介绍
本次测试我们使用的测试工具是立功科技无线信号分析仪的工程样机（图1），可以测试ZigBee和LoRa的信号覆盖情况，分析仪需要配合手机APP使用（图2）。
图1 ZM32测试工具
图2 无线分析仪APP
在测试开始前我们需要先对测试工具上的ZM32模块进行配置，通过APP连接测试工具即可开始配置，（图3）。
图 3 配置协调器和路由
无线分析仪目前还处于工程样机阶段，正式版本预计将在今年年底发布。昨天留言评论送的是ZM32模块的标准评估套件（图4），详细的使用手册可以前往致远电子官网，ZM32系列ZigBee模块产品页下载。
图 4 ZM32评估套件
测试环境介绍
我们挑选了一栋30层高的公寓楼，由于1~6层是商铺，人流量比较大，所以我们从第6楼开始测试。
图5 大楼外观
从下面楼层的平面图可以看出，我们在楼层中间测试时，整个环境非常的封闭，没有门窗可以绕射，只能从楼板中间硬核穿透。
图6 楼层平面图
二、实测过程
极限穿楼层测试
测试所采用的全向棒状天线最优辐射方向如图7所示，我们希望在竖直方向上能有更强的信号，所以把天线水平放置。
本次测试使用的是5dBi增益的棒状天线、模块发射功率是19dBm，在天线的最优辐射方向进行测试，有利于信号的传输。
图 7 天线辐射方向
将协调器设备在6楼的图6所示位置布置好后，无线分析仪APP里显示当前的信号强度大约为-10dBm，丢包率为0%。我们带着路由设备往楼上走，一边走一边观察APP里信号强度变化情况。
7楼
信号强度约为-31dBm，较上一楼衰减了21dBm，丢包率为0%，信号质量优。
8楼
信号强度约为-42dBm，较上一楼衰减了11dBm，丢包率为0%，信号质量优。
9楼
信号强度约为-66dBm，较上一楼衰减了24dBm，丢包率为0%，信号质量优。
10楼
信号强度约为-78dBm，较上一楼衰减了12dBm，丢包率为0%，信号质量中。
11楼
到了第11层，设备只能偶尔通信成功，丢包率超过了50%，由此可以判断在当前环境下，ZM32模块可以穿透4层楼。
增加路由节点
基于上述结论，我们可以开始按照每4层楼布置一个路由节点往上扩展信号。每一层的路由设备天线都水平于地面放置，需要注意的是，天线尽量远离墙壁、地面等遮挡物。
顶楼信号情况
我们在10、14、18、22、26楼布置了5个路由设备，来到顶楼，信号强度约为-66dBm，丢包率1.18%，可能由于楼层中有Wi-Fi信号的干扰造成的丢包，信号质量优。
按照这样的效果，ZM32最高可支持15层路由的网络结构，理论上最高可以实现从1楼到60楼的ZigBee通信。
三、 经验总结
本次测试的公寓楼相对密闭，很难通过反射和绕射进行信号传输，用户实际使用中如果环境没有如此苛刻，通信效果可能会更好；
设备安装时，应尽量避免天线靠近墙壁、地面等遮挡物，我们实测过，可能会使信号恶化至少10dB；
如果想要信号更强，在不增加发射功率的情况下，可以选用高增益定向天线，可以增加链路预算，天线的基本选型可以参考文章《让你的数据传得更远：如何正确选用天线》及《【续集】让你的数据传得更远：如何正确选用天线（参数篇）》；
如果天线只能放置在产品内部，应咨询专业的天线厂家，定制适配的天线，减少损耗，优化通信效果。
本次测试选用的是11信道，能够一定程度上减少Wi-Fi的干扰。ZigBee建议优选信道是11、15、20、25。
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史海拾趣
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