LQI Zigbee: Analýza a zlepšení ukazatele kvality spojení Zigbee vašich zařízení

LQI Zigbee (Link Quality Indicator) je klíčovým praktickým kritériem, které je třeba vzít v úvahu při používání bezdrátových technologií, jako je Zigbee, pro vytvoření jednoduché, nákladově efektivní a flexibilní inteligentní domácnosti, protože měří kvalitu spojení a dosah komunikace.

Co je LQI Zigbee?

LQI Zigbee je zkratka pro Link Quality Indication a je to indikátor kvality spojení našeho zařízení Zigbee.

Tento LQI je hodnota v rozmezí 0 až 255.

Pokud se podíváme na informace na webové stránce Zigbee2mqtt, zjistíme, že maximální hodnota LQI 255 znamená, že máme dokonalou kvalitu spojení s nulovou chybovostí.

Čím více toto číslo klesá, tím horší je kvalita spojení, a pokud máme hodnotu nad 40, mělo by to být přijatelné a naše zařízení by mělo fungovat normálně.

Začněme jednoduchým příkladem. Máte rozbočovač pro domácí automatizaci Zigbee.

Zakoupili jste zařízení Zigbee a připojili ho k tomuto rozbočovači. V závislosti na tom, kde jste toto zařízení Zigbee a váš rozbočovač domácí automatizace Zigbee umístili, budou spolu správně komunikovat nebo ne.

Obecně platí, že tento přímý dosah je obvykle v interiéru, 10 až 15 metrů.

Tento rozsah je však vždy proměnlivý a závisí na mnoha faktorech, jako jsou:

• Vzdálenost.
• Překážky jako nábytek.
• Domácí spotřebiče, jako je mikrovlnná trouba, které vyzařují rušení ve stejném pásmu.
• Směrovače Wi-Fi používají stejnou frekvenci 2,4 GHz jako Zigbee.
• Překážkový materiál, např. kov, může signál silně zeslabit.
• Typ a tloušťka stěn.
• Vítr nebo déšť, pokud na zahradě používáte zařízení Zigbee.

To jsou hlavní kritéria, která mohou ovlivnit komunikační vzdálenost zařízení Zigbee.

Musíme se také vyvarovat rušení, jako je například oddálení našeho USB klíče Zigbee od USB portu rozbočovače domácí automatizace, který může způsobit rušení kvůli deportovanému USB kabelu.

Máme zajímavý příklad klíčů Smlight, které fungují přes Ethernet a díky síťovému kabelu RJ45 umožňují přemístění klíče mimo směrovač a ne do blízkosti rozbočovače domácí automatizace.

Jak ověřit LQI Zigbee?

S ohledem na tyto informace budeme moci zjistit, jaký je trend kvality spojení pro jednotlivá zařízení Zigbee, samozřejmě pokud to náš rozbočovač domácí automatizace Zigbee umožňuje.

To je případ Jeedom a Home Assistant s platformou Zigbee2mqtt, které budeme testovat pro tento obsah.

Pokud například do našeho domácího automatizačního rozbočovače zapojíme dveřní a okenní senzor Zigbee, při každém otevření nebo zavření dveří se aktualizuje LQI, a proto můžeme zjistit, zda má náš senzor dostatečný dosah, nebo ne.

Jak vidíte, při každém otevření nebo zavření je LQI proměnlivý, i když máme tendenci mít trend s hodnotami ve stejném rozmezí.

Pokud tento snímač posuneme dále, uvidíme nižší hodnotu LQI. Toto je jednoduchý příklad přímé komunikace mezi zařízením Zigbee a naším rozbočovačem domácí automatizace.

Nyní se podíváme na větší konfiguraci s různými zařízeními Zigbee. Jedná se o různá zařízení nainstalovaná na různých místech a u každého z nich vidíme LQI.

A pokud se podíváme na mapu sítě Zigbee, jak můžete vidět, je zde velká pavučina mezi různými zařízeními různých značek, což je velmi zajímavý detail, protože je možné kombinovat značky, které používají tuto technologii Zigbee, a všechny mohou komunikovat společně.

Zařízení v modré barvě jsou ta, která mohou opakovat signál a nazývají se koordinátory, což jsou zařízení připojená k napájení, a hvězdička je koordinátor Zigbee, což je obvykle náš klíč Zigbee nebo rozbočovač domácí automatizace, který v sobě integruje čipovou sadu Zigbee, a zařízení v zelené barvě jsou „koncová zařízení“, tj. zařízení napájená z baterie, akumulátorů nebo solárního panelu.

Zajímavé na Zigbee je, že jakékoli zařízení Zigbee připojené k napájení může opakovat signál, s výjimkou modulu Zigbee bez nulového vodiče a dalších izolovaných případů.

Mezi zařízení, která mohou opakovat signál, patří termostat, modul žaluzie, světelný modul, USB klíč, zástrčka, žárovka.

A existuje zařízení, které považuji za velmi zajímavé a které osobně používám v kanceláři, kde pracuji, k opakování signálu tlačítka Zigbee pro otevření elektrické brány budovy pro každodenní příjem zboží.

Jedná se o klíč Smlight Zigbee.

Bez ohledu na model lze tyto klíče použít jako koordinátory, tj. můžete použít jeden s rozbočovačem domácí automatizace, jako je Home Assistant Green, a zahrnout do něj všechna zařízení Zigbee a učinit z něj koordinátor této instalace… ale můžete se také rozhodnout zakoupit další klíče Smlight a použít je jako směrovače, tj. budou opakovat signál, jako by to byla jiná zařízení Zigbee, jako jsou žárovky, zásuvky a další.

Externí otočná anténa vám jistě umožní pokrýt komunikační rozsah s lepším výkonem.

Proto můžete tento typ výrobku hodnotit, ale jako opakovač lze samozřejmě použít jakékoli jiné zařízení Zigbee připojené k síti.

Za zmínku stojí i některé komentáře uživatelů, které naznačují, že některé značky jsou dobrými sousedy a jiné ne tak dobrými sousedy. To znamená, že mohou existovat značky, které nepomáhají správně při opakování signálu.

Proto doporučuji, abyste si před nákupem ověřili zkušenosti uživatelů s některými konkrétními značkami a produkty, pokud se snažíte zlepšit tento rozsah Zigbee.

Na této mapě, kterou vidíme, máme například termostat Zigbee a dvě rozhraní LQI, 255 a 151.

255 je kvalita spojení z koordinátoru do termostatu a 151 je kvalita spojení z termostatu do koordinátoru. Pokud máte zařízení připojené k napájení a které je koordinátorem, budete mít 2 hodnoty LQI, protože se jedná o obousměrnou komunikaci.

Tento termostat je vzdálen 1 m od rozbočovače domácí automatizace, a proto má klíč Smlight s tímto termostatem vynikající kvalitu spojení, ale tento termostat má nižší kvalitu spojení, i když je stále vysoká.

Jak vidíte, máme senzory, jako je dveřní senzor, který živě komunikuje s rozbočovačem domácí automatizace s vynikajícím LQI Zigbee, ale jiné senzory, jako je senzor kouře, to dělají prostřednictvím modulu žaluzie, také s vynikajícím LQI.

Jak můžeme vylepšit Zigbee LQI?

Nejdříve můžeme zkontrolovat, zda naše zařízení Zigbee komunikuje správně a stoprocentně. Jinými slovy, pokud 10krát otevřeme a zavřeme dveře, nedojde ke ztrátě informací, a to platí pro každé zařízení.

K entitám můžeme přistupovat v našem zařízení.

A aktivujte historii LQI, abyste mohli sledovat trend a zjistit, zda je třeba posílit komunikační signál.

Například máme snímač pohybu Zigbee, který má obvykle LQI mezi 160 a 190 v průběhu času.

Je třeba poznamenat, že v noci, kdy v kanceláři nikdo není, se LQI hlásí delší dobu, protože jakékoli zařízení napájené z baterie, akumulátoru nebo solárního panelu se probudí k odeslání informace pouze každých X minut, pokud nedojde k náhlé změně, jako je zjištěný pohyb, otevření nebo zavření dveří, velká změna teploty nebo jiná událost, která vyvolá okamžité hlášení.

Během dne, kdy dochází k pohybu v kanceláři, je každý pohyb příčinou hlášení LQI v tomto čase, takže v tomto ohledu máme větší aktivitu.

Zařízení Zigbee jsme připojili k napájení ve střední vzdálenosti a nyní máme LQI tohoto senzoru mezi 248 a 255, což je pozoruhodné zlepšení.

Tímto způsobem můžeme zlepšit LQI našeho senzoru, ale také můžeme tento senzor nebo náš koordinátor Zigbee přesunout, pokud nechceme kupovat další zařízení Zigbee, která mohou fungovat jako opakovače.

V některých případech může být řešením také aktualizace zařízení Zigbee prostřednictvím OTA, aby bylo možné zlepšit správu komunikace.

Stojí za zmínku, že tento LQI není v různých řešeních viditelný, takže v mnoha jiných rozbočovačích domácí automatizace než Home Assistant nebo Jeedom se Zigbee2Mqtt budete s touto informací pravděpodobně slepí.

Ale jak jsem již zmínil, i když nemáte data v ruce, pokud zjistíte, že zařízení Zigbee selhává při komunikaci, můžete jej otestovat v blízkosti rozbočovače a zjistit, zda je to problém vzdálenosti.

V případě potřeby si můžete zakoupit zařízení připojené k elektrické síti, které tento signál posílí.

I když samozřejmě buďte velmi opatrní, vždy byste si měli ověřit, že každé zařízení Zigbee, které se chystáte koupit, je kompatibilní s vaším rozbočovačem pro domácí automatizaci Zigbee.

Stručně řečeno, mít tyto informace může být velmi důležité pro vytvoření projektu inteligentní domácnosti s menším počtem chyb v komunikaci, a proto můžete ovládat svá zařízení odkudkoli na světě pomocí telefonu a správně provádět vytvořené automatizace.