Bezdrátová senzorová síť a její plánování Úvod Rádiový přenos dat ze senzorů a vytváření senzorových sítí je dnes stále běžnější. Vznikají nové komunikační standardy a s problematikou rádiové komunikace se setkávají i ti uživatelé, kteří ji dosud užívali pouze pasivně. Obzvláště složitá situace je tam, kde využíváme rádiové přenosy uvnitř husté zástavby nebo uvnitř budov. Odhad pokrytí budovy RF signálem ještě před instalací samotné technologie může ušetřit mnoho času a problémů.
Úkoly měření 1.
Zapněte stolní PC i notebook (na obou účet student, heslo student) a na obou spusťte program WavenisTester. Zvolte sériové rozhraní, k němuž je připojen radiomodem (na stolním PC COM1, na notebooku lze zjistit ve správci zařízení) a stiskněte tlačítko LoadDLL. Do příkazové řádky programu zapište sekvenci A0 a odešlete ji. Pokud je přijata odezva modemu (kladné potvrzení 06 a identifikační řetězec), funguje komunikace mezi modemem a počítačem správně (příkazy se zadávají hexadecimálně).
2.
Podle přiložené tabulky příkazů na konci návodu (detaily naleznete v manuálu k radiomodemům) ověřte následující nastavení obou modemů: a)
Switch mode status (příkaz 5010) musí vracet 510000
b)
RF communication mode (příkaz 66) musí vracet 670000A3
c)
RSSI autocorrection (příkaz 5A) musí vracet 5B0001
V případě, že se nastavení bude lišit, změňte ho na požadované hodnoty. 3.
Ověřte vzájemnou komunikaci mezi radiomodemy. Adresa radiomodemu je vždy napsána přímo na něm na spodní straně krytu (pod čárovým kódem). Příkaz pro odeslání zprávy má formát 22aaaaaaaaaaaadd..dd, kde aa..aa je adresa cílového modemu a dd..dd jsou vysílaná data.
4.
Ověřte, že úroveň přijímaného signálu je vyšší než –70 dBm. K tomu slouží dvojice příkazů pro čtení parametru RSSI (Received Signal Strength Indicator). Úroveň lokálně přijímaného signálu od daného uzlu získáme příkazem 6Aaaaaaaaaaaaa, úroveň příjmu vzdáleného uzlu získáme příkazem 68aaaaaaaaaaaa, kde aa..aa je adresa vzdáleného uzlu (v obou případech !!!).
Přibližná převodní tabulka mezi indikátorem RSSI a vstupní úrovní je následující: Vstupní úroveň (dBm)
RSSI
-69
0x1F
-74
0x1C
-79
0x19
-84
0x16
-89
0x12
-94
0x0E
-99
0x0A
-104
0x06
-109
0x02
Rozsah indikace RSSI je 0 – 20h. 5.
Na notebooku spusťte program I-Prop, který umožňuje odhad pokrytí RF signálem v budovách. Seznamte se s principem jeho funkce podle kapitoly 9 (str. 31) manuálu k programu I-Prop.
6.
Dle postupu uvedeného v kapitole 10 manuálu vytvořte nový projekt. Podkladová bitmapa je uložena v souboru „blok B3.bmp“. Upravte měřítko modelu (vzdálenost od konce chodby (směr k halovým laboratořím) ke dveřím laboratoře je přibližně 21 m) Vyzkoušejte modelování s využitím „one-slope“ modelu, ověřte vliv nastavení jednotlivých typů prostředí. Doplňte třetí a páté patro budovy (zkopírováním 4 patra) a namodelujte situaci v nich. Výstupní úroveň stacionárního modemu je 14 dBm, vliv použité antény zanedbejte.
7.
K podkladové bitmapě definujte jednotlivé zdi a jejich typy (nezbytné pro „multi-wall“ model. Pro uvedený model postačuje rozlišení dvou typů zdí – slabé a silné). Opět modelujte rozložení úrovně signálu ve všech třech patrech.
8.
Odpojte notebook od síťového zdroje a s využitím příkazu 6A zmapujte úroveň příjmu vyčtením RSSI indikátoru alespoň na 3 různých místech ve všech třech patrech.
9.
Analyzujte, jak dobře model pokrytí předpověděl skutečně naměřené rozložení úrovně signálu. Bez kalibrace antén (mobilního i stacionárního modemu) nelze samozřejmě očekávat shodu absolutních hodnot – simulace bude zatížena aditivní chybou!
10. Zapněte přístupový bod WiFi a pomocí programu Winbox zkontrolujte, že je nastaven v režimu AP.
11. V programu I-Prop změňte parametry modelu tak, aby frekvence 2,4 GHz ležela mezi fmin a fmax (chybové hlášení ignorujte). 12. Proveďte kalibraci modelu pomocí odměru na chodbě. 13. Opět změřte sílu signálu na celém 4. podlaží, případně i v pátém podlaží. (Jak pomocí programu inSSIDer, tak pomocí sledování zaregistrovaných klientů v programu Winbox) 14. Ověřte vliv zisku antény a polarizace (jednak pomocí programu inSSIDer na notebooku, jednak pomocí sledování libovolného AP v programu Winbox). 15. Porovnejte naměřené výsledky se simulací. 16. Porovnejte výsledky (přesnost simulace) pro bezdrátový modem a WiFi. 17. Postupně připojujte různé předložené antény, odhadněte jejich zisk, pokud víte, že anténa TPLink se zabudovaným stojánkem má zisk 5 dBi. Ověřte vliv polarizace a zastínění (např. rukou) na příjem signálu jednotlivých antén.
Poznámky k měření Radiomodem lze parametrizovat následujícími příkazy a parametry: // Read and Write functional parameters 40=write, 50=read 5000 // read awakening period (násobky 100 ms, 0 = 20 ms, max. 0A = 10s) 5001 // read wakeup type (0=long, 1=short - 50 ms) 5002 // read wakeup length (násobky 1 ms, 1400 = 20 ms, 1027 = 10 s) 5003 // read polling group 5004 // read radio ACK (0 - ne, 1 ano) 5005 // read radio address 5006 // read relay route status (0 - disabled, 1 - enabled) 5007 // read relay route 5008 // read polling route 5009 // read polling group number 500A // read polling time (násobky 100 ms) 500C // read radio user timeout (násobky 100 ms) 500E // read exchange status 5010 // read switch mode status (automatic TX mode) 5016 // read multicast group 5017 // read broadcast reception timeout // Read and Select RF communication mode 66 // read RF communication mode 6400A1 // select 433 MHz, FH, 9600 640012 // select 868 MHz, SC, 4800 640094 // select 868 MHz, SC, 4800, Alarm Band 6400A2 // select 868 MHz, SC, 9600, channel select 6400A3 // select 868 MHz, FH, 9600 6400B3 // select 868 MHz, FH, 19200 6400B6 // select 869 MHz, 500 mW 6400B9 // select 915 MHz, FH, 19200
// Read and Select RF channel 62 // read RF channel 60xx // select channel number 0 - 21 // Read and Select transmission power (only WaveCard) 54 // read TX power 44xx // select TX power (xx = 00 - 0A, -16dBm - +14dBm) // Read and Set RSSI threshold autocorrection 5A // read RSSI threshold autocorrection setting 4600 // set 4601 // reset // Read RSSI (response 00 = 0%, 2F = 100%) 6Axxxxxxxxxxxx // read local RSSI (xxxxxxxxxxxx = radio address of cooperating module) 68xxxxxxxxxxxx // read remote RSSI (xxxxxxxxxxxx = radio address of cooperating module) // Selecting serial BaudRate 4200 // 9600 4201 // 19200 4202 // 38400 4203 // 57600 4204 // 115200 // Read FW version A0
// read FW version
// Test Mode B000 B001 B002 B003
// continuous reception // continuous transmission without modulation // continuous transmission with modulation // stand-by
// Remote Services 80xxxxxxxxxxxxSSPP 80xxxxxxxxxxxx20 80xxxxxxxxxxxx28
// request service (xxxxxxxxxxxx = radio address, SS = service, PP = params) // get type // get FW version
// send message 22 xxxxxxxxxxxx 00
// send data 00
Program inSSIDer Jedná se o jednoduchou utilitu pro měření síly signálu bezdrátových sítí. Program postupně prochází všechny kanály a hledá přístupové body. Při měření umožňuje sledovat sílu signálu v dBm a zároveň zobrazit časový průběh síly signálu v grafu. Lze ho tedy použít k nasměrování antény, ale i k ověření pokrytí oblasti signálem. V programu pro lepší přehlednost použijte filtrování podle ESSID. V záložkách ve spodní části obrazovky zvolte možnost Time Graph.
Winbox Jedná se o utilitu určenou ke konfiguraci síťových prvků vyráběných firmou Mikrotik. Tato zařízení jsou postavena na RouterOS, který vychází z OS Linux. V zásadě se jedná o grafický terminál. Připojení k Routerboard RB411U Pro připojení použijte přednastavený účet. Pokud není nastaven, připojujete se k IP adrese 192.168.88.1, přihlašovací jméno je admin, heslo nechte prázdné.
Ověření/Nastavení režimu AP a vysílacího výkonu Po přihlášení klikněte v menu v levé části obrazovky na položku Wireless. Nastavení karty zahájíte dvojklikem na položku wlan1 v zobrazeném seznamu (konfigurace se provádí na kartě Wireless a TX Power). Stejným způsobem můžete také sledovat jednotlivé připojené klienty na kartě Registration (karta Signal).
