LQI Zigbee: analizza e migliora l’indicatore di qualità del collegamento Zigbee dei dispositivi

LQI Zigbee (Link Quality Indicator) è un criterio pratico fondamentale da considerare quando si utilizzano tecnologie wireless come Zigbee per creare una casa intelligente semplice, economica e flessibile, in quanto misura la qualità del collegamento e la portata della comunicazione.

Che cos’è l’LQI Zigbee?

LQI Zigbee sta per Link Quality Indication ed è un indicatore della qualità del collegamento del nostro dispositivo Zigbee.

Questo LQI è un valore compreso tra 0 e 255.

Se guardiamo le informazioni sul sito web di Zigbee2mqtt, possiamo vedere che un valore massimo di LQI di 255 significa che abbiamo una qualità di collegamento perfetta con un tasso di errore pari a zero.

Più questo numero scende, peggiore è la qualità del collegamento e finché il valore è superiore a 40, dovrebbe essere accettabile e il dispositivo dovrebbe funzionare normalmente.

Partiamo da un semplice esempio. Si dispone di un hub domotico Zigbee.

Avete acquistato un dispositivo Zigbee e lo avete collegato a questo hub. A seconda della posizione del dispositivo Zigbee e dell’hub domotico Zigbee, i due dispositivi saranno in grado di comunicare correttamente o meno.

In generale, questo raggio d’azione diretto è di solito al chiuso, da 10 a 15 metri.

Ma questo intervallo è sempre variabile e dipende da molti fattori, quali:

• Distanza.
• Ostacoli come mobili.
• Apparecchi domestici, come ad esempio un microonde, che emettono interferenze nella stessa banda.
• I router Wi-Fi utilizzano la stessa frequenza, 2,4 GHz, di Zigbee.
• Il materiale di ostacolo, ad esempio il metallo, può attenuare fortemente il segnale.
• Il tipo e lo spessore delle pareti.
• Vento o pioggia se si utilizzano dispositivi Zigbee in giardino.

Questi sono i criteri principali che possono influenzare la distanza di comunicazione di un dispositivo Zigbee.

Dobbiamo anche evitare le interferenze, come ad esempio allontanare il nostro dongle USB Zigbee dalla porta USB dell’hub domotico, che può causare interferenze a causa di un cavo USB deportato.

Abbiamo un esempio interessante di dongle Smlight che funzionano su Ethernet e, grazie a un cavo di rete RJ45, consentono di allontanare il dongle dal router e di non avvicinarlo all’hub domotico.

Come verificare l’LQI Zigbee?

Tenendo conto di queste informazioni, saremo in grado di vedere qual è l’andamento della qualità del collegamento per ogni dispositivo Zigbee, naturalmente se il nostro hub domotico Zigbee lo consente.

Questo è il caso di Jeedom e Home Assistant con la piattaforma Zigbee2mqtt che stiamo per testare per questo contenuto.

Ad esempio, se includiamo un sensore Zigbee per porte e finestre nel nostro hub domotico, ora, ogni volta che apriamo o chiudiamo la porta, l’LQI viene aggiornato e, quindi, abbiamo una tendenza per sapere se il nostro sensore ha una portata sufficiente o meno.

Come si può notare, ogni volta che apriamo o chiudiamo, l’LQI è variabile, anche se tende ad avere una tendenza con valori nello stesso intervallo.

Se spostiamo il sensore più lontano, notiamo un LQI più basso. Questo è un semplice esempio di comunicazione diretta tra un dispositivo Zigbee e il nostro hub di automazione domestica.

Ora vedremo una configurazione più ampia, con diversi dispositivi Zigbee. Si tratta di dispositivi diversi installati in luoghi diversi e possiamo vedere l’LQI di ciascuno di essi.

E se accediamo alla mappa della rete Zigbee, come potete vedere, c’è una grande ragnatela tra diversi dispositivi di marche diverse, un dettaglio molto interessante, in quanto è possibile combinare marche che utilizzano questa tecnologia Zigbee e tutte possono comunicare insieme.

I dispositivi in blu sono quelli che possono ripetere il segnale e sono chiamati coordinatori, essendo dispositivi collegati all’alimentazione, e la stella è il coordinatore Zigbee, che di solito è il nostro dongle Zigbee o un hub domotico che integra un chipset Zigbee al suo interno, e i dispositivi in verde sono i “Dispositivi finali”, cioè dispositivi alimentati da batterie, pile o un pannello solare.

L’aspetto interessante di Zigbee è che qualsiasi dispositivo Zigbee collegato all’alimentazione può ripetere il segnale, ad eccezione di un modulo Zigbee senza neutro e di altri casi isolati.

Quindi un termostato, un modulo per tapparelle, un modulo luminoso, un dongle USB, una spina, una lampadina sono alcuni dei dispositivi che possono ripetere il segnale.

E c’è un dispositivo che trovo molto interessante e che uso personalmente nell’ufficio in cui lavoro per ripetere il segnale di un pulsante Zigbee per aprire il cancello elettrico dell’edificio per ricevere le merci su base giornaliera.

Questo è il dongle Smlight Zigbee.

Qualunque sia il modello, questi dongle possono essere utilizzati come coordinatori, cioè se ne può utilizzare uno con un hub domotico come Home Assistant Green per includere tutti i dispositivi Zigbee e renderlo il coordinatore di questa installazione… ma si può anche decidere di acquistare altri dongle Smlight per utilizzarli come router, cioè per ripetere il segnale come se fossero altri dispositivi Zigbee come lampadine, prese e altro.

Disponendo di un’antenna esterna rotante, sarete sicuramente in grado di coprire la gamma di comunicazione con prestazioni migliori.

Pertanto, è possibile valutare questo tipo di prodotto, anche se, naturalmente, qualsiasi altro dispositivo Zigbee collegato alla rete elettrica può essere utilizzato come ripetitore.

Vale la pena notare che alcuni commenti di utenti indicano che alcuni marchi sono buoni vicini e altri non lo sono altrettanto. Cioè, ci possono essere alcuni marchi che non aiutano correttamente a ripetere il segnale.

Vi consiglio quindi di verificare le esperienze degli utenti su alcuni marchi e prodotti specifici prima di qualsiasi acquisto se volete migliorare questa gamma Zigbee.

In questa mappa che possiamo vedere, abbiamo, ad esempio, un termostato Zigbee e due LQI, 255 e 151.

255 è la qualità del collegamento dal coordinatore al termostato e 151 è la qualità del collegamento dal termostato al coordinatore. Quando si ha un dispositivo collegato all’alimentazione e che è un coordinatore, si avranno 2 valori LQI poiché si tratta di una comunicazione bidirezionale.

Questo termostato si trova a 1 m di distanza dall’hub domotico e quindi il dongle Smlight ha un’ottima qualità di collegamento con questo termostato, ma questo termostato ha una qualità di collegamento inferiore, sebbene sia ancora un valore elevato.

Come potete vedere, abbiamo sensori come il sensore della porta che comunica in diretta con l’hub domotico con un eccellente LQI Zigbee, ma altri sensori come il sensore di fumo lo fanno attraverso un modulo per tapparelle, anch’esso con un eccellente LQI.

Come possiamo migliorare l’LQI di Zigbee?

La prima cosa da fare è verificare se il nostro dispositivo Zigbee comunica correttamente e per il 100% del tempo. In altre parole, se apriamo e chiudiamo la porta 10 volte, non c’è perdita di informazioni, e questo vale per qualsiasi dispositivo.

Possiamo accedere alle entità sul nostro dispositivo.

E attivare uno storico LQI per monitorare l’andamento e sapere se è necessario rafforzare il segnale di comunicazione.

Ad esempio, abbiamo un sensore di movimento Zigbee che di solito ha un LQI compreso tra 160 e 190 nel tempo.

Va notato che durante la notte, senza nessuno in ufficio, l’LQI viene riportato su periodi più lunghi, poiché qualsiasi dispositivo alimentato a batteria, a pile o a pannelli solari si sveglia ogni X minuti per inviare informazioni solo se non ci sono cambiamenti improvvisi come un movimento rilevato, l’apertura o la chiusura di una porta, una grande variazione di temperatura o qualsiasi altro evento che produca una segnalazione immediata.

Durante il giorno, dato che ci sono movimenti in ufficio, ogni movimento provoca la segnalazione dell’LQI in questo momento, quindi abbiamo una maggiore attività in questo senso.

Abbiamo inserito un dispositivo Zigbee collegato all’alimentazione a media distanza e ora abbiamo un LQI di questo sensore compreso tra 248 e 255, che rappresenta un notevole miglioramento.

In questo modo possiamo migliorare l’LQI del nostro sensore, ma possiamo anche spostare questo sensore o il nostro coordinatore Zigbee se non vogliamo acquistare altri dispositivi Zigbee che fungano da ripetitori.

Inoltre, in alcuni casi, la soluzione potrebbe essere quella di aggiornare il dispositivo Zigbee via OTA in modo da migliorare la gestione delle comunicazioni.

Vale la pena notare che questo LQI non è visibile in diverse soluzioni, quindi in molti hub domotici diversi da Home Assistant o Jeedom con Zigbee2Mqtt, probabilmente questa informazione non sarà visibile.

Ma, come ho già detto, anche se non si hanno i dati in mano, se si nota che un dispositivo Zigbee non riesce a comunicare, è possibile testarlo vicino all’hub per verificare se si tratta di un problema di distanza.

E, se necessario, è possibile acquistare dispositivi collegati alla rete elettrica per rafforzare questo segnale.

Anche se, ovviamente, bisogna fare molta attenzione, è necessario verificare sempre che ogni dispositivo Zigbee che si intende acquistare sia compatibile con il proprio hub domotico Zigbee.

In breve, avere queste informazioni può essere di grande importanza per creare il vostro progetto di casa intelligente con meno errori di comunicazione e, quindi, avere il controllo dei vostri dispositivi da qualsiasi parte del mondo con il vostro telefono e poter eseguire correttamente le automazioni che abbiamo creato.