Nouveau YoctoHub-Wireless-SR et tests de portée radio

Nouveau YoctoHub-Wireless-SR et tests de portée radio

Cette semaine nous avons le plaisir de vous annoncer le YoctoHub-Wireless-SR. Ce module est presque identique au YoctoHub-Wireless, à l'exception de l'antenne: ce YoctoHub utilise une antenne interne au lieu d'une antenne externe. Cela a évidement une influence sur les performances du module: on en a donc profité pour faire quelques tests de portée Wi-Fi avec différentes antennes...


Le YoctoHub-Wireless-SR
Le YoctoHub-Wireless-SR


Le YoctoHub-Wireless-SR vous dispense d'utiliser une antenne externe car il dispose d'une antenne gravée directement sur son circuit imprimé. Si vous regardez attentivement la carte réseau soudée sur le module, vous remarquerez qu'elle n'a pas de connecteur d'antenne, mais qu'il y a à la place quelques composants supplémentaires qui activent une piste en zig-zig sur le PCB. Cette piste c'est l'antenne.

La seule différence entre un YoctoHub-Wireless et un YoctoHub-Wireless-SR
La seule différence entre un YoctoHub-Wireless et un YoctoHub-Wireless-SR


Alors évidement, utiliser une antenne interne dégrade les performances du module, mais jusqu'à quel point ? Pour évaluer la différence, on a réalisé une petite expérience grandeur nature. On en a même profité pour tester une paire d'antenne a fort gain.

Une antenne avec un gain de 8dBi à coté de l'antenne standard du YoctoHub-Wireless (2dBi)
Une antenne avec un gain de 8dBi à coté de l'antenne standard du YoctoHub-Wireless (2dBi)


Pour conduire ces tests, on a utilisé un point d'accès WiFi PoE Netgear ProSafe WG103. Le YoctoHub-Wireless-SR et le YoctoHub-Wireless ont été fixés sur un tube en PVC d'environ 1m25 que l'on a planté dans le sol, et on a effectué les tests de portée en éloignant le hub de plus en plus.

Les YoctoHub-Wireless ont été fixés sur un tube en PVC
Les YoctoHub-Wireless ont été fixés sur un tube en PVC


Chaque test de portée a consisté à mettre le hub sous tension, et à lui faire faire une série de pings sur le serveur pool.ntp.org, ce qui au passage l'aura obligé à obtenir une adresse IP par DHCP et contacter un serveur DNS pour effectuer la résolution de nom. Le test a été considéré comme réussi quand le module arrivait à faire au moins trois pings de suite. Une connection TCP sera en effet au moins aussi résistante que ce simple échange de paquets.

On a réalisé la même série de tests dans trois configurations:

Première remarque: le secret d'une bonne portée radio est la liaison en vue directe. En clair l'antenne du point d'accès doit être directement visible depuis l'antenne du YoctoHub. Le moindre obstacle, comme une clôture ou même un simple arbre peut dramatiquement dégrader les performances. Passés les 250m, nous avons du placer les hubs à trois mètres de haut, justement pour respecter la vue directe. L'expérience a aussi montré que la meilleure orientation pour le YoctoHub-Wireless-SR consiste à aligner le plan du PCB du hub avec l'antenne du point d'accès.

Si possible, placez le YoctoHub-Wireless-SR dans le même plan que l'antenne du point d'accès
Si possible, placez le YoctoHub-Wireless-SR dans le même plan que l'antenne du point d'accès


Pour apprécier la qualité du link, on a utilisé l'indicateur fourni par le module (basé sur le RSSI). Il ne s'agit pas d'une mesure très fiable, mais d'un simple indicateur qualitatif. En dessous de 45%, la vitesse de communication est sérieusement altérée en raison des pertes réseau. En dessous de 40%, le hub peut encore voir le réseau mais ne peut plus correctement communiquer avec. Voici un graphe des résultats obtenu.

Les résultats de l'expérience
Les résultats de l'expérience


Premier résultat: le YoctoHub-Wireless-SRs'en tire plutôt honorablement avec une porté de 230m en vue directe. Ce résultat est à nuancer par quelques différences par rapport à une application pratique réelle:

  • Le test a été fait sans boîtier. Comme l'antenne est intégrée au module, un boîtier aura une influence sur la qualité de réception.
  • Les YoctoHubs ont été positionnés tous deux en vue directe et au même endroit. Sur une application réelle, un YoctoHub-Wireless permettra plus facilement d'obtenir une vue directe que le YoctoHub-Wireless-SR, du fait que son antenne peut être déportée
  • Selon l'application, les modules et autres appareils connectés au hub pourraient affecter la qualité de réception du YoctoHub-Wireless-SR, du fait que l'antenne ne peut en être éloignée.

Le deuxième enseignement de cette expérience est que lorsqu'une grande portée est souhaitée, l'antenne a une influence énorme. On s'en doutait, mais la différence est véritablement spectaculaire. Une simple antenne omnidirectionnelle avec un gain de 8dBi a permis des doubler la portée par rapport à l'antenne standard. Il est probable que l'on puisse obtenir une portée encore plus grande avec une paire d'antennes directionnelles. En Suisse, on peut trouve facilement de telles antennes avec un gain de 20dBi. Mais attention, une antenne directionnelle est plus difficile à bien positionner qu'une antenne omnidirectionnelle.

Pour finir, soyez attentif au fait que l'utilisation d'une antenne à fort gain comme celle que l'on a choisie est peut-être illégale dans votre pays.

Si vous lisez l'anglais, vous trouverez un test encore plus complet (y compris des considérations sur la prise en compte des obstacles et des mesures à l'intérieur de bâtiments) sur le site de Microchip, qui fabrique le composant Wi-Fi utilisé par nos modules.

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