Digi XCTU 네트워크 매핑으로 XBee 네트워크 확인

XCTU의 네트워크 맵은 노드, 경로, 신호 강도를 실시간으로 함께 보여 줍니다.

Digi XCTU는 IoT 네트워크에서 Digi XBee 모듈을 관리하는 Digi의 무료 소프트웨어이며, 네트워크 매핑은 전체 무선 IoT 네트워크를 단일 그래픽 레이아웃의 맵으로 보여 주는 기능입니다. XCTU로 Digi XBee 장치를 쉽고 빠르게 구성할 수 있고, 네트워크 매핑, 모듈 간 통신 범위 테스트, MicroPython을 사용한 지능형 에지 네트워킹 동작 프로그래밍, 대량 펌웨어 업데이트도 할 수 있습니다.

Digi XCTU 네트워크 매핑을 다룬 글의 대표 사진.

기능

네트워크 맵은 노드와 신호 강도를 함께 표시합니다

XCTU의 네트워크 매핑 기능은 전체 시스템을 무선으로 무료로 탐색하게 하며, 전체 Digi XBee IoT 네트워크를 실시간으로 표시합니다. 맵에는 각 노드, 무선 노드 사이의 모든 경로, 각 신호 강도가 함께 나타납니다.

다양한 레이아웃과 필터링 도구로 가장 관심 있는 부분에 집중할 수 있습니다. 네트워크 맵은 스프레드시트나 보고서에 쓰도록 이미지 또는 데이터 테이블로 내보낼 수 있습니다. 아래에서 Zigbee 네트워크 맵을 설정하고 탐색하는 방법을 실습할 수 있습니다.

준비물

준비물은 XBee3 Zigbee 키트와 PC입니다

• Digi XBee3 지그비 메쉬 키트
• Digi XBee3 Zigbee 모듈 3개
• 그루브 평가 보드 3개
• USB 케이블 3개
• 노트북 또는 데스크탑 컴퓨터
• Digi XCTU (무료 다운로드 가능)

17개 Digi XBee 모듈로 구성한 네트워크 맵 예.

다음 가이드는 Zigbee 네트워크를 설정하고 매핑하는 방법을 설명하며, 다양한 Digi XBee 제품에서 작동합니다. Digi XBee3, Digi XBee S2와 S2C 모듈, Digi XBee Wall Routers 등 여러 기종을 섞어 구축한 네트워크도 XCTU 맵에 올바르게 표시됩니다.

XCTU는 프로토콜별 진단 정보를 표시하면서 Digi Mesh 프로토콜 네트워크와 Digi XBee 802.15.4 네트워크도 매핑합니다. 설계와 디버깅에 도움이 되며, 아래의 Zigbee 네트워크와 비슷한 방식으로 동작합니다.

노드 설정

Zigbee 네트워크에는 코디네이터가 하나 있어야 합니다

모든 Zigbee 네트워크에는 코디네이터 노드가 하나 있어야 합니다. 코디네이터로 쓰려면 CE를 1로 설정하고, 이스케이프가 있는 AP 모드에서는 AP를 2로 설정합니다. Digi XBee3 이전 모듈은 Zigbee 코디네이터 API 펌웨어를 불러오세요. 테스트를 쉽게 하려면 NJ를 FF로 바꿔 접속 시간을 무제한으로 설정합니다.

나머지 노드는 Zigbee 라우터로 구성합니다. 모든 Digi XBee Zigbee 모듈은 초기 상태가 라우터로 기본 설정돼 있습니다. 더 안정적인 테스트 네트워크를 위한 설정은 다음과 같습니다.

• NJ를 FF로 설정: 접속 시간을 제한하지 않습니다.
• NW를 14(20분)로 설정: 연결 끊김 같은 네트워크 손실 때 재연결을 실행합니다.
• JV를 1로 설정: 코디네이터가 바뀌었을 때 라우터가 시작하면서 새 코디네이터를 검색합니다.

위 설정은 선택 사항입니다. 테스트 네트워크 설정에 유용할 수 있지만, 기본 초기 설정으로 진행해도 정상 작동합니다.

Zigbee 노드 설정 화면.

테스트할 모든 모듈의 노드 구성(코디네이터와 라우터 설정)이 끝났다면, 최소 하나의 모듈은 개발용 보드나 인터페이스 보드와 USB 케이블로 PC에 직접 연결해야 합니다. 나머지 모듈은 PC에 직접 연결할 필요 없이 플러그인 어댑터, 배터리, USB 전원 공급 장치 등으로 전원만 공급하면 됩니다.

지금까지 예제에서는 코디네이터를 PC에 연결했지만, 코디네이터만 PC에 연결해야 하는 것은 아닙니다. 실제 네트워크 대부분에서 코디네이터는 하나의 노드일 뿐이어서, 코디네이터가 아닌 라우터 중 하나를 PC에 연결해 네트워크에 접속하기도 합니다. 로컬로 연결된 XBee를 API 모드(AP=2)로 바꾸세요. 이 예제는 코디네이터가 아닌 모듈로 진행합니다.

로컬 XBee를 API 모드로 설정하는 화면.

End Device

End Device는 절전 모드를 쓸 수 있습니다

Digi XBee3 모듈에서 Parent-Child 네트워크 토폴로지를 포함해 Zigbee 절전 모드를 탐색할 Sleeping End Device를 만들려면, SM을 4로 설정해 Cyclic Sleep Mode를 구성합니다. 다른 설정은 아래 그림처럼 기본값을 쓸 수 있습니다.

Digi XBee3 모듈의 End Device 설정 화면.

Digi XBee3 이전의 Digi XBee 모듈은 Zigbee End Device AT 펌웨어를 불러와 모듈을 재설정해 End Device로 만듭니다. 이때 Cyclic Sleep Mode가 자동으로 활성화됩니다.

기존 XBee 모듈에서 End Device 펌웨어를 불러오는 화면.

End Device는 모듈이 시작될 때 정해진 상위 노드 모듈과만 통신합니다. Mesh의 직접적인 영향을 받는 노드가 아니므로, 네트워크 맵에서는 상위 노드와의 연결만 보입니다.

펌웨어 업데이트 아이콘이 비활성화된 화면.

다음과 같이 설정하면 준비가 끝납니다.

• Digi XBee 하나를 코디네이터로 구성
• PC에 연결하고 API 모드로 구성한 Digi XBee(Zigbee 코디네이터 또는 라우터) 1개
• 나머지 Digi XBee는 모두 Zigbee 라우터 또는 End Device로 구성한 뒤 전원 인가

매핑 방법

네트워크 모드 아이콘으로 매핑 화면을 엽니다

API 모드의 Digi XBee를 USB로 컴퓨터에 연결한 상태에서 Digi XCTU를 시작하세요. 왼쪽 상단의 더하기 아이콘으로 Digi XBee를 모듈 목록에 추가합니다. 모듈이 목록에 있으면 오른쪽 상단의 네트워크 모드 아이콘을 클릭해 매핑 화면을 엽니다.

네트워크 모드 아이콘으로 매핑 화면을 여는 화면.

매핑 화면은 연결된 모듈, 주소, 연결 방법, 연결 강도를 보여 주므로 네트워크를 탐색하고 이해하는 데 도움이 됩니다. 원하면 네트워크를 계속 스캔할 수 있고, 시간에 따른 네트워크 변화를 이해하는 데 도움이 되는 실시간 지도가 됩니다. 간헐적인 문제를 찾아 고치는 데 특히 유용합니다.

스캔 버튼을 클릭하면 Zigbee 네트워크를 계속 스캔합니다. 먼저 로컬에 연결된 모듈을 찾고, 네트워크의 나머지 모듈을 검색한 뒤 한 번에 하나씩 쿼리하며 연결 강도를 스캔합니다. 이 과정에서 모듈이 추가로 발견될 때마다 맵에 더해지며 맵이 확장됩니다.

네트워크 스캔이 진행되는 화면.

아래 영상은 Digi XBee Zigbee 네트워크 검색 과정 전체를 보여 줍니다. 재생 시간을 줄이려고 중간에 속도를 빠르게 했지만 생략된 내용은 없습니다.

영상 보기 Digi XBee Zigbee 네트워크 검색 과정 영상.

주소와 연결

링크 품질 표시기로 취약한 연결을 찾습니다

Zigbee 네트워크에서는 무선 모듈 사이의 각 방향 연결 강도를 나타내는 링크 품질 표시기(0-255)가 표시됩니다. 이 값으로 모듈 위치 재배치, 안테나 조정, 메쉬 라우터 추가 같은 개선이 필요한 취약한 연결을 찾을 수 있습니다. 모듈 아이콘을 드래그하면 네트워크를 이루는 연결과 관계를 더 잘 이해할 수 있습니다.

각 Digi XBee 모듈 아이콘은 모듈의 현재 역할과 주소 번호를 보여 줍니다. Zigbee 네트워크에서는 코디네이터를 C, 라우터를 R, End Device를 E로 표시합니다.

• 흰색 상자의 긴 16진수는 해당 노드의 64비트 MAC 또는 일련 번호로, 제품 출고 때 부여되는 고유 번호입니다.
• 그 아래의 짧은 16진수는 16비트 네트워크 주소입니다. 모듈이 네트워크 라우팅 테이블에 지정하는 값으로, 실행할 때 할당되며 현재 네트워크에서만 고유합니다.

모듈 아이콘을 두 번 클릭하면 해당 모듈의 구성 모드를 무선으로 직접 실행할 수 있습니다.

모듈 아이콘의 역할과 주소 표시.

Zigbee 라우터와 코디네이터 노드는 보통 다양한 링크 품질로 서로 많은 메쉬 네트워크 연결을 가집니다. End Device는 다릅니다. 모듈이 절전 중일 때 모든 통신을 처리하는 하나의 "상위" 라우터 노드에만 연결됩니다.

End Device가 상위 라우터 노드에만 연결된 모습.

화면 도구

필터, 레이아웃, 검색, 표 보기를 지원합니다

이런 네트워크 매핑으로 메쉬 네트워킹의 신뢰성을 높이고 네트워크를 유연하게 구성할 수 있습니다. 다만 많은 노드를 한 번에 보면 복잡하고 혼란스러울 수 있어, XCTU는 다음 도구를 둡니다.

필터

품질에 따라 표시되는 연결을 필터링할 수 있습니다. 필터를 선택하면 작업에 따라 메쉬 네트워크에서 가장 좋은 연결 지점이나 가장 나쁜 연결 지점을 쉽게 확인할 수 있습니다.

연결 품질 필터를 적용한 화면.

레이아웃

다양한 그래픽 레이아웃을 쓸 수 있습니다. 간단한 그리드 레이아웃으로 화면에 모든 것을 깔끔하게 정리해 시작하고, 다른 레이아웃으로 바꿔 가며 어떤 방식이 네트워크를 가장 잘 나타내는지 확인하세요.

그래픽 레이아웃을 바꾼 화면.

검색

찾기와 확대/축소 기능이 매핑하면서 관리하고 탐색하는 일을 돕습니다.

찾기와 확대/축소 기능 화면.

표

네트워크의 그래프 보기는 노드 사이의 레이아웃과 관계에 대한 정보를 많이 보여 주지만, 네트워크가 커지거나 정렬된 목록이 필요하면 복잡하게 느껴질 수 있습니다. 모든 메뉴의 Table view는 네트워크를 스프레드시트 형태로 표시하므로 수백 개의 노드가 있는 네트워크에서 더 유리할 수 있습니다.

Table view로 네트워크를 표시한 화면.

스캔 설정

작은 네트워크는 Flood, 큰 네트워크는 Cascade

Digi XBee 네트워크를 스캔하는 방법은 여러 가지이며 사용하는 프로토콜에 따라 달라집니다. 작은 Zigbee 네트워크는 "Flood" 모드에서 빠르게 찾을 수 있습니다. 큰 네트워크나 Digi Mesh 네트워크는 네트워크가 포화되지 않도록 "Cascade" 모드가 탐색에 더 유리하지만, Cascade 모드는 더 느립니다. 대부분은 기본값이 잘 작동하며 다른 타이밍으로도 조정할 수 있습니다.

스캔 모드와 타이밍 설정 화면.

출력

맵은 이미지와 CSV 파일로 저장합니다

XCTU의 맵은 두 가지 방법으로 저장하고 출력할 수 있습니다. 하나는 Tools 메뉴의 Screenshot 기능입니다. 네트워크 맵 이미지를 PNG 파일로 저장하거나, 원하면 JPEG 또는 BMP 파일로 저장합니다. 스크린샷은 발표용 정보를 모을 때나 이해하기 어려운 네트워킹 상황을 상대에게 분명히 전달할 때 도움이 됩니다.

Screenshot 기능으로 네트워크 맵을 저장하는 화면.

다른 하나는 데이터를 표 형식의 CSV 파일로 내보내는 방법입니다. 스프레드시트를 만들 때나 디버깅과 네트워크 튜닝 데이터를 로그 저장 공간이나 데이터베이스에 저장할 때 알맞습니다.

네트워크 데이터를 CSV 파일로 내보내는 화면.

적절한 시각화는 무선 네트워크가 어떻게 구성됐는지 이해하고 전달하는 데 큰 도움이 됩니다. 매핑은 보이지 않는 통신에 대한 추상적인 설명을 구체적인 그림으로 바꿉니다. XCTU의 그래픽 레이아웃 도구는 문제 발생 지점을 찾고, 신뢰성을 높이고, 중복을 제거하고, 실제 변경 사항을 모니터링하고, 결과를 문서화하는 데 유용합니다.

XCTU 네트워크 매핑 마무리 사진.

자주 묻는 질문

참고 자료

• Digi XCTU