Digi XCTU 스펙트럼 분석기로 XBee 채널 선택

노이즈가 가장 적은 채널을 고르면 데이터 전송이 안정되고 메시 네트워크가 빨리 형성됩니다.

Digi XCTU는 개발자가 제품 개발 전후에 Digi XBee 네트워크를 구성하고 테스트하고 관리하도록 무료로 제공되는 구성 도구입니다. 스펙트럼 분석기 같은 도구가 들어 있어 Digi XBee 무선 장치로 무선 네트워크를 구축하는 모든 과정을 단순화합니다.

Digi XCTU 스펙트럼 분석기를 다룬 글의 대표 사진.

기능

스펙트럼 분석기는 채널 에너지를 실시간 측정합니다

XCTU의 스펙트럼 분석기는 다양한 무선 채널의 에너지 레벨을 실시간으로 측정합니다. 그래프와 통계를 추적하면 Digi XBee 네트워크에 가장 알맞은 구성을 고를 수 있습니다.

간섭이 높은 채널을 피하면 네트워크 안정성이 좋아지고 데이터 손실을 막으며 배터리 수명이 늘어납니다. 원치 않는 라디오 노이즈의 원인을 찾는 문제 해결 도구로도 쓸 수 있습니다.

준비물

준비물은 모듈, 평가 보드, USB 케이블, PC입니다

• Digi XBee 또는 XBee3 모듈 1개
• Grove 또는 XBIB 평가 보드 1개
• USB 케이블 1개
• 노트북 또는 데스크탑
• Digi XCTU (무료 다운로드: Digi XCTU 다운로드 페이지)

스펙트럼 분석에 쓰는 준비물 사진.

기본 설정

XCTU에 모듈을 연결하고 기본값으로 되돌립니다

1. Digi XCTU를 다운로드합니다.
2. Digi XBee3 또는 XBee 모듈을 XBIB 또는 Grove 평가 보드에 장착하고 USB 케이블로 PC와 평가 보드를 연결합니다.
3. Digi XCTU를 시작한 뒤 "Add Device"를 클릭해 Digi XBee3 또는 XBee 모듈을 연결합니다.

모듈이 연결되면 왼쪽 목록에서 모듈을 선택합니다. 오른쪽에 구성창이 자동으로 불러와집니다. 모듈을 초기 기본값으로 되돌리려면 다음 순서로 진행합니다.

1. "Default"를 선택하고 "Yes"를 클릭합니다. 기본 공장 펌웨어 설정으로 자동 변경됩니다.
2. "Write"를 선택해 변경된 설정을 모듈의 펌웨어에 입력합니다.

XCTU에서 모듈 기본값을 설정하는 화면.

분석 순서

스펙트럼 분석은 도구 메뉴에서 시작합니다

1. 도구 메뉴에서 스펙트럼 분석기를 선택해 시작합니다.
2. 스펙트럼 분석기 창이 나타납니다. 상단에서 장비를 선택하고 하단에서 그래프를 봅니다.
3. 상단 "Device Selection" 위치에서 로컬 라디오(모듈)를 선택합니다.
4. 처음 실행할 때는 기본 구성을 그대로 쓰기를 권장합니다. 1000ms(1초) 간격으로 100개의 샘플을 확인하면 무선 환경을 합리적으로 먼저 조사할 수 있고, 이를 바탕으로 나중에 더 큰 간격으로 더 많은 샘플을 확인할 수 있습니다. 하루 동안 무선 환경이 어떻게 변하는지 보려고 24시간 분석을 하려면 60000ms 샘플링 간격을 선택해 1440개가 넘는 샘플을 확인합니다.
5. "Start spectrum analysis" 버튼을 눌러 분석을 시작합니다. Digi XCTU가 각 채널을 차례로 확인하고, 데이터는 실시간으로 표시됩니다.
6. 모든 데이터는 막대 차트로 표시되며 기본적으로 모든 채널이 보입니다. 확인이 필요 없는 채널은 선택을 취소할 수 있습니다. 그래프는 각 채널의 현재값, 최대값, 최소값, 평균값을 보여 줍니다.
7. 막대 차트에서 자세히 보고 싶은 채널의 막대를 클릭하면 숫자 데이터를 포함한 해당 채널의 세부 정보가 아래에 표시됩니다. 노이즈 상태를 나타내는 녹색 4단 막대 그래프로 채널이 얼마나 쓰이는지 확인해 피할 채널을 알 수 있습니다.

도구 메뉴에서 스펙트럼 분석기를 선택하는 화면.

스펙트럼 분석기 창 화면.

Device Selection에서 로컬 라디오를 선택하는 화면.

스펙트럼 분석이 진행되는 화면.

2.4GHz에서 쓰는 Digi XBee3 Zigbee 라디오 모듈의 값은 다음과 같습니다.

2.4GHz Digi XBee3 Zigbee 라디오 모듈의 채널 값.

900MHz에서 쓰는 Digi XBee-PRO 900HP 라디오 모듈은 다음과 같이 추가 채널을 씁니다.

900MHz Digi XBee-PRO 900HP 라디오 모듈의 채널 값.

다음 화면에서 선택된 채널이 피하고 싶은 채널의 예입니다.

채널을 선택해 세부 정보를 보는 화면.

라이브 테스트

2.4GHz보다 900MHz에서 간섭이 적습니다

아래 두 영상은 전체 스펙트럼 분석 과정을 보여 줍니다. 첫 번째 영상은 2.4GHz 범위의 데이터가 변하는 모습입니다. 영상에서 가장 좋은 채널은 14번, 가장 나쁜 채널은 4번으로 예상할 수 있습니다.

영상 보기 2.4GHz 스펙트럼 분석 과정 영상.

두 번째 영상은 900MHz 범위에서 같은 분석을 보여 줍니다. 2.4GHz보다 채널이 더 많고 간섭이 훨씬 적다는 점을 쉽게 알 수 있습니다.

영상 보기 900MHz 스펙트럼 분석 과정 영상.

요약

노이즈가 적은 채널이 IoT 시스템을 안정시킵니다

스펙트럼 분석 기능은 로컬 무선 주파수를 탐색해 노이즈가 가장 적은 채널과 범위를 정하고, IoT 시스템에 가장 알맞은 성능을 결정하는 빠른 방법입니다. Digi XCTU는 선호 채널을 고르는 데 쓸 수 있는 상세 분석을 자동으로 생성합니다.

분석하는 동안 주변 환경을 이동하면 가능한 간섭원과 타이밍을 파악하는 데 도움이 됩니다. 노이즈가 가장 적은 채널을 고르면 데이터를 더 안정적으로 전송하고, 메시 네트워크를 더 빠르게 형성하며, 각 라디오의 유효 범위를 넓히고, 배터리 사용을 줄일 수 있습니다. 유지보수 같은 관리에도 영향을 줍니다.

자주 묻는 질문

참고 자료

• Digi XCTU