Forum: HF, Funk und Felder Xbee-Pro Series 2 Reichweite


von Marcel L. (superhans)


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Tag zusammen,

ich teste gerade die Reichweiten der oben beschriebenen Module. Das 
Protokoll ist ZB (ZigBee PRO Feature Set).
Habe Module mit RPSMA, Chip und u.Fl Antenne und würde gerne wissen 
welche Kombination, in Bezug auf Reichweit, am meisten bringt.
Leider bin ich nicht der Funk Spezialist. Aber Grundlegend ist klar, 
dass wenn irgenwas zwischen Sender und Empfänger steht, das das Signal 
gedämpft wird, also "um die Ecke Funken" --> größere Dämpfung.
Soweit so gut. Bissher habe ich mit direkter Sichverbindung getestet.
Laut Spezifikation sollen die XBee-PRO Module ja mit 10mW also(10dB) 
1500m Funken können. Bissher komme ich aber nur auf Verbindungen bis ca. 
200m.

Nun zu den Fragen:
- Hat jemand Erfahrung mit den -PRO Modueln im freien Feld?
- Gibt es gravierende Unterschiede zwischen den Antennentypen? An den 
RPSMA Modulen habe ich bissher 9dBi Antennen benutz, wie sie auch am 
WLan Router genutz werden!
- Gibt es grundlegende Dinge die ein "NICHT"-Funker falsch machen kann, 
bzw. typische Fehler?

Die Signalstärke werte ich mit dem XBee eigenen Parameter aus. Sobald 
ich in den Grenzbereich von -102dBm komme(steht auch so im Datenblatt) 
bricht die Verbindung ab. Ich frage mich nur warum diese -102 dBm schon 
bei ca. 200m erreicht werden.

Jede Anmerkung ist mir wilkommen.

Gruß

von Nun (Gast)


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Schechte Antenne, schlechter Antenneneinbau, schlechter Azntennen 
standort.

von Markus U. (markjus) Benutzerseite


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Ich habe nur mit den XBEE Series 2 (ohne Pro) Reichweitenversuche 
gemacht. Die Module haben die Whip-wire-Antenne und damit kam ich auf 
knapp 50m (freies Sichtfeld, bei 1,25mW). Ich hatte mir ehrlich gesagt 
auch mehr erwartet.

Laut Datenblatt sollen die ja 120m Reichweite haben (Outdoor/RF 
Line-of-Sight Range). Die Frage ist, ob damit der boost-mode (2mW 
Sendeleistung) gemeint ist, oder nicht (datasheet: Transmit Power 1.25 
mW (+1 dBm) / 2 mW (+3 dBm) boost mode).

von Marcel L. (superhans)


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Nun schrieb:
> Schechte Antenne, schlechter Antenneneinbau, schlechter Azntennen
> standort.

Was ist denn eine schlechte Antenne?
Die bissher verwendete 9dB Antenne ist aussen am Gehäuse befestigt. 
Weiterhin habe ich den Empfänger direkt draussen plaziert, denn die 
Fensterscheibe im Büro hat ca. -15dB ausgemacht.

Markus U. schrieb:
> ... damit kam ich auf
> knapp 50m (freies Sichtfeld, bei 1,25mW). Ich hatte mir ehrlich gesagt
> auch mehr erwartet.

Wie kommst du auf die 1,25mW?

Markus U. schrieb:
> Die Frage ist, ob damit der boost-mode (2mW
> Sendeleistung) gemeint ist, oder nicht (datasheet: Transmit Power 1.25
> mW (+1 dBm) / 2 mW (+3 dBm) boost mode).

Ich denke schon das die höchste Einstellung auch am meisten bringt? Hört 
sich sinnvoll an^^

Noch etwas zu den Daten allgemein:
Wenn die Transmit Power 10mW beträgt, was sagt mir das? Das ich bei der 
Spannungsversorgung von 3,3V einen Strom von 3mA habe? (10mW/3,3V = 
3mA?!)
In den Power Requirements steht beim Strom was von 205mA:

http://www.digieurope.de/de/products/wireless/zigbee-mesh/xbee-zb-module#specs

von Heisenberg (Gast)


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Das sind ja übelste Daten. Ein Raspberry Pi mit TL-WN722N schafft locker 
100m. Und das sind reale Bedingungen mit WLANs in der Umgebung und 
Hauswänden und Bäumen dazwischen. Dabei liegt der Gesamtstromverbrauch 
bei ~500mA. Nettodatenrate 3-5Mbit/s.

von Markus U. (markjus) Benutzerseite


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Naja das kann man so überhaupt nicht vergleichen. Die XBees sind für 
bestimmte Sachen besonders geeignet, die mit WiFi so nicht zu machen 
sind (Zigbee-Mesh-Networking, sleep-mode, API-Mode, AD-Wandler, 
GPIO-Ports etc.).

So sind z.B. batteriebetriebene Sensoren/ Energy Harvesting Module mit 
uC und XBee recht einfach zu bauen. Und mit der Reichweite ist es ja 
auch nur ein Problem bei Point-to-point, weil die XBees in 
Coordinator/Router/End-Device-Konfiguration Daten weiterleiten 
(Mesh-Network).

von Heisenberg (Gast)


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Ja schon klar dass das unterschiedliche Plattformen sind.

Wobei aber dieser WiFi Adapter auch 802.11s Mesh Networking unterstützt 
und der RasPi Model B nochmal ca. 200mA weniger verbrauchen wird. Als 
Sensorplattform wäre das also durchaus interessant. Klar, in Energy 
Harvesting Regionen wird man nicht kommen, aber dafür kostet das Ding 
dann unter 30 Euro und der WiFi Adapter nochmal 10 ...

Andererseits sind 10 oder 15W Solarpanels so billig geworden, dass es 
dann vielleicht doch wieder interessant wird.

von Markus U. (markjus) Benutzerseite


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XBee Series 2 transmit (boost-mode) ~43mA, power-down <1µA. Das sind 
reale, nachgemessene Werte. Da kommst Du mit Raspi/ WiFi niemals hin.

Abgesehen davon hat der RasPi nicht mal einen AD-Wandler, da braucht es 
dann z.B. extra einen MCP3008 oder MCP3208.

von Marcel L. (superhans)


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Markus U. schrieb:
> XBee Series 2 transmit (boost-mode) ~43mA, power-down <1µA. Das sind
> reale, nachgemessene Werte. Da kommst Du mit Raspi/ WiFi niemals hin.

Das sind auch die Werte mit denen ich gerechnet hatte. Aber auf was 
beziehen sich dann die 205mA im Datenblatt???

Hat jemand Erfahrungen mit u.Fl <--> RPSMA Adaptern. Ich habe das Gefühl 
ein Pigtail (10 cm) an meinem XBee-PRO u.Fl dämpft das Signal um ganze 
10 dbm. Ist das möglich?

von Heisenberg (Gast)


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Hab ich auch nie behauptet. Aber wenn man den Strom hat oder den Platz 
für ein Solarpanel dann ist das vielleicht nicht so wichtig und andere 
Vorteile könnten dann den Ausschlag geben (vollwertiges Linux mit 
ordentlich RAM, hohe Rechenleistung, schnellere Anwendungsentwicklung 
mit Sprachen wie Python, hohe Datenraten, schnelle 
Umprogrammierbarkeit/Softwareupdates übers Netzwerk ...)

von Markus U. (markjus) Benutzerseite


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Die 40mA sind für eine normale Version. Du hast geschrieben, dass Du die 
PRO-Version nutzt. Die braucht laut Datenblatt - wenn Du die S2B hast - 
117mA im transmit und 3.5µA im power down Modus.
Hast Du denn mit den verschiedenen Versionen mal die RSSI-Werte 
ausgelesen?

von Marcel L. (superhans)


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Markus U. schrieb:
> Hast Du denn mit den verschiedenen Versionen mal die RSSI-Werte
> ausgelesen?

Ja habe ich. Den Wert habe ich bissher als Indikator genommen. Ich bin 
mit meiner Messbox quasi übers Feld gelaufen und hab mir Gleichzeitig 
per Smartphone und Teamviewer (Wahnsinn die Technik Heutzutage^^) die 
Empfangenen Daten am PC angeschaut. Umsoweiter ich weg war vom Empfänger 
desto schlechter war meine Signalstärke. Bei ca. -100 dBm war dann 
Schluss. Steht ja auch so im Datenblatt (Receiver Sensitivität ca.  -102 
dBm)

Markus U. schrieb:
> Die braucht laut Datenblatt - wenn Du die S2B hast -
> 117mA im transmit und 3.5µA im power down Modus.

Wie kommst du auf die 117mA? Im Datenblatt von den XBee und XBee-PRO 
Modulen (siehe Anhang pdf-Seite 9) steht was mit 200! Weiterhin müste 
ich sowas doch auch messen können?! (Zwischen Batterie und Modul ein 
Multimeter in Reihe geschaltet?!) Dabei kommen aber nie mehr als 30mA 
raus?

von Markus U. (markjus) Benutzerseite


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Das aktuelle Datasheet ist Rev. M, das verlinkte ist noch aus 2010. Die 
117mA beziehen sich auf max. transmit power für eine XBEE PRO S2B (die 
nicht programmierbare Version). Receive ist ~40mA.

von Marcel L. (superhans)


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Markus U. schrieb:
> Das aktuelle Datasheet ist Rev. M, das verlinkte ist noch aus 2010. Die
> 117mA beziehen sich auf max. transmit power für eine XBEE PRO S2B (die
> nicht programmierbare Version). Receive ist ~40mA.

So ein Mist, vielen Dank erst einmal für den Hinweis. Guck seit Wochen 
in dieses Datenblatt. Aber auf den ersten Blick scheint sich nichts sooo 
gravierendes geändert zu haben, Digi wird ja nicht das Rad neu erfunden 
haben...

Markus U. schrieb:
> Ich habe nur mit den XBEE Series 2 (ohne Pro) Reichweitenversuche
> gemacht. Die Module haben die Whip-wire-Antenne und damit kam ich auf
> knapp 50m (freies Sichtfeld, bei 1,25mW). Ich hatte mir ehrlich gesagt
> auch mehr erwartet.

Kannst du vielleicht mal grob beschreiben wie du vorgegangen bist? Dazu 
ein paar Randbedingungen etc.?!

von Markus U. (markjus) Benutzerseite


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Das ist schon knapp zwei Jahre her mit der damaligen XBee Firmware.
Die Coordinator-AT XBee war an einem ATMEGA, der alles auf der seriellen 
Schnittstelle an den sendenden XBEE Router-AT zurückgeschickt hat (die 
beiden Module waren direkt aufeinander adressiert - kein Broadcast). 
Wenn nichts mehr zurückkam, war die maximale Reichweite erreicht. Es 
waren also eher sehr rudimentäre Tests ;). Kein RSSI, keine Broadcasts.
Erstaunt war ich nur über die im Freifeld wirklich geringe Reichweite 
gegenüber den Datenblatt-Angaben. Ich bin mir aber nicht mehr sicher, ob 
der boost-mode enabled war. Möglicherweise hat es auch daran gelegen.
Allerdings ist die Reichweite in meinem jetzigen Sensor-Netzwerk im Haus 
auch nicht berauschend, von daher muss man die (Sende)-Reichweiten - 
zumindest bei den von mir verwendeten wire whip Antennen - sehr mit 
Vorsicht genießen. Abgesetzte, abgestimmte Antennen dürften da 
wesentlich besser abschneiden.
Was man auch in Betracht ziehen muss, sind vorhandene WiFi-Netzwerke, 
die möglicherweise die XBEEs stören könnten.

von Marcel L. (superhans)


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Okay. Naja ich muss mir das ganze doch mit etwas größerem Aufwand 
angucken.  Beim Kunden hat die am weitesten entfernte Ecke ca. 500m (wie 
gesagt freies Feld). Da das von mir entwickelte System aber auch 
woanders eingesetzt werden soll, wäre es natürlich gut zu wissen wie 
weit man kommen kann. Es gibt ja auch noch die Möglichkeit des Routings. 
Allerdings stört mich Momentan die Angabe mit den 117mA. Ich habe 
bissher gedacht ich könnte mit Batterie arbeiten.

Das gute an dem RSSI Wert ist, dass man eine ungefähre Angabe hat wie 
weit man sich noch weg bewegen kann. Die ASSOC LED leuchtet ja auch bei 
Verbindung. Aber man hat überhaupt keinen Indikator dafür ob man noch 
Spielraum hat oder nicht.

von Markus U. (markjus) Benutzerseite


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Stör' Dich mal nicht an den 117mA. Wenn die XBEE nicht permanent sendet, 
dann reduziert sich das ja auf max. 40mA. Wenn Du sie schlafen legen 
kannst, dann wird der Energieverbrauch noch wesentlich niedriger. 
Lediglich der Coordinator muss halt ständig in Betrieb sein.
Ich habe z.B. einen XBEE-Aussensensor, der alle 4 Minuten für max. 2 
Sekunden aufwacht und einen Temperaturwert sendet. Die 3 NiMH-Zellen 
halten ca. ein Jahr incl. Selbstentladung (sind eneloop-Akkus), 
Wettereinflüssen (letzes Jahr bis -20°C), low Iq-LDO und und low current 
Temperatursensor. Geht natürlich nur mit gutem LDO und ein bischen 
Überlegung bezgl. der Netzwerkgestaltung, ist aber im Grunde kein 
Problem. Mit Broadcast wird das beispielsweise schwieriger.
Auch ein ATMEGA im sleep-Modus, der per Interrupt geweckt Daten über die 
per Pin-Sleep schlafende XBEE schickt, ist sehr sparsam. Da sprechen wir 
im power-down von wenigen µA. Das Aufwecken und Senden dauert nur 1-2 
Sekunden und auch das kann man bestimmt noch optimieren.

von Florzo (Gast)


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Ich hab mal an einer Messe mit einem XBee Entwickler gesprochen. Ich 
wollte die Version mit Kabel Anschluss verwenden, da die Pigtail version 
etwas unguenstig ist. Zum einen bedingt sie ein Plastikgehauese, zum 
Anderen schribt mit auch im Plastikgehaeuse die antenne immer noch vor 
was ich wie daneben platzieren kann. Bei zwei Elkos daneben kommt dann 
auch nichts mehr raus. Beim Plastik ist man auch limitiert. Ein Epoxy 
Gehaeuse ist polariserbarer Kunststoff, dh absorbiert wie Sau. Ein 
Metallgehaeuse ist sympatischer. Also das XBee mit Kabelanschluss. 
Schade, dass der Anschluss einen  U-FL Stecker erwartet. Ein 
Einzelstueck als Uebergang von U-FL nach SMA hat das dreifach des XBee 
Pro modules gekostet. Und sonst ist die Mindestbestellmenege bei Hirose 
10'000 Stueck.
Also der Entwickler meint dann er stecke einfach einen Draht in die 
Buchse. Das gehe auch .... aeh. Ja. vielleicht im selben Raum.

von Marcel L. (superhans)


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Markus U. schrieb:
> Mit Broadcast wird das beispielsweise schwieriger.

Wie meinst du das?

Florzo schrieb:
> Ich hab mal an einer Messe mit einem XBee Entwickler gesprochen. Ich
> wollte die Version mit Kabel Anschluss verwenden,

Was ist denn die Version mit "Kabel" Anschluss??
Und was heißt das mit 2 Elkos nichts mehr raus kommt, sorry florzo aber 
ich versteh deinen beitrag nicht so^^

von Florzo (Gast)


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Es gibt ein Xbee version mit 50 Ohm anschluss, allerdings nicht SMA , 
sondern U-Fl. Da kann man dann ein Koax dranmachen und die Antenne an 
einem besseren Standorf aufstellen, wo ich zB die Elektronik nicht habe 
moechte. und man kann fuer die Elektronik ein Metallgehaeuse verwenen. 
Zumindest gab es diese Version einmal.

Bei einer Version mit Pigtail Antenne sollte man die Antenne mit mit 
zuviel Metall und Dielektrikum umbauen, sonst ist dann nichts mehr. Also 
keine Leiterplatte mit GNDPlane parallel unter die Antenne.

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