Comunicación de Zigbee al aire libre a larga distancia (alrededor de 1 - 1.5 km)

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Estoy planeando colocar algunos tableros de control en el campus de la escuela (planeo usar el tablero Arduino con algunos complementos). Me gustaría comunicarme con estas tablas y estaba pensando en Zigbee.

La distancia entre las dos placas controladoras es de alrededor de 1 a 1,5 km. Sin embargo, buscó en wiki que la distancia depende de la línea de visión del transmisor.

Outdoors with line-of-sight, range may be up to 1500 m depending on power output and environmental characteristics

El entorno que pretendo para la instalación tiene muchos edificios, por lo que no hay "línea de visión" entre cada controlador. Entonces, ¿existe alguna forma de que pueda usar Zigbee (tal vez agregue algunos puntos más para la recopilación y transferencia de datos)? ¿O hay algún otro medio de comunicación que pueda usar?

    
pregunta MW_hk

1 respuesta

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La velocidad de datos mínima para Zigbee es de 20k bits por segundo y esto determina el ancho de banda del receptor. Cuanto más ancho es el ancho de banda del receptor, mayor es el ruido que el receptor capta, por lo que correr a un ancho de banda menor significa que para una potencia de transmisión dada, la distancia de operación al receptor puede ser mayor.

La potencia recibida necesaria para una velocidad de datos determinada es: -

La potencia requerida en dBm es -154dBm + 10 \ $ log_ {10} \ $ (velocidad de datos) dBm

Entonces, a 20 kbits / seg, la potencia necesaria es de -111 dBm, pero este es realmente el límite duro y siempre debe considerar lo que se llama un margen de desvanecimiento (básicamente, agregue al menos 20 dB a esta cifra), esto lo lleva a -91dBm .

El transmisor, en el espacio libre (condiciones ideales) empuja la energía de su antena y la fórmula de Friis que iguala el poder a la distancia es la siguiente: -

Pérdida de enlace (dB) = 32.4 + 20 \ $ log_ {10} \ $ (F) + 20 \ $ log_ {10} \ $ (d)

donde F es MHz y d es la distancia entre las dos antenas (kilo metros).

Entonces, si la radio usa 1 GHz y estaba a 1.5 km de distancia, la pérdida del enlace sería 32.4 + 60 + 3.52 = aproximadamente 96dB. Si está transmitiendo + 10dBm, entonces la potencia recibida sería -86dBm. Esto parece funcionar porque calculé que se necesita un receptor de 20 kbps -91dBm PERO, una vez más, se trata de una transmisión perfecta en el espacio libre y hay varias reglas básicas necesarias para convertir esto a "en la tierra" con muchos obstáculos (esto es muy grande tema). Si agrega otros 20 a 40dB a estas cifras, estaría viendo algo que debería funcionar de manera razonablemente confiable.

Esto significa que es posible que necesite transmitir a + 40dBm (10 W de potencia de salida). Esto es demasiado alto para Zigbee, por lo tanto, considere antenas direccionales que agreguen ganancia tanto en el transmisor como en el receptor, o considere una red de malla como se recomienda en el enlace de wikipedia en la pregunta.

    
respondido por el Andy aka

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