在當今迅速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)領域網(wǎng)關提供了高效、可靠和低功耗的無線通信解決方案，特別適用于智能家居物聯(lián)網(wǎng)而備受矚目。本文詳細介紹了Zigbee智能網(wǎng)關的定制開發(fā)過程，著重分析了其核心的測試流程和關鍵的技術指標，包括靈敏度、發(fā)射功率和EVM性能等，并用東勝Zigbee網(wǎng)關測試實踐輔助說明。了解Zigbee網(wǎng)關的測試至關重要，因為這些測試確保了網(wǎng)關設備在實際部署前的性能、可靠性和標準兼容性。這對于確保設備能在各種環(huán)境下穩(wěn)定運行，并與其他Zigbee設備無縫交互至關重要。

本指南旨在為讀者提供從理論到實踐的全面視角，幫助和技術專家理解和掌握Zigbee網(wǎng)關的高級測試方法。無論您是在尋求優(yōu)化現(xiàn)有產(chǎn)品的性能，還是在探索新的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，這篇文章都將是您寶貴的資源。

延伸閱讀：Zigbee智能網(wǎng)關定制開發(fā)指南（一）：主控，操作系統(tǒng)，天線設計選擇思路

Zigbee射頻測試內(nèi)容及分析（實驗室測試參數(shù)）

Zigbee的測試規(guī)范主要依據(jù)IEEE 802.15.4 標準對整機性能進行測試。Zigbee整機性能測試包括發(fā)射機和接收機性能測試。發(fā)射機射頻的主要需求分為兩部分：保證有用信道中發(fā)射信號的質(zhì)量和防止來自于無用發(fā)射的頻率分量。接收機應具有對抗大范圍干擾信號的能力，從而保證有用信號可靠解調(diào)，并避免傳輸?shù)倪^度敏感。

發(fā)射機測試

發(fā)射機測試原理：分析發(fā)射機發(fā)射信號，首先要用一個理想的接收機把發(fā)射信號變成數(shù)字的基帶信號。然后在數(shù)字中進行信號處理，得出相應的指標。實際測試時，一般利用高性能的頻譜儀或信號分析儀作為理想的接收機。經(jīng)過理想接收機并AD轉換后得到IO數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行一系列的脈沖成形濾波、內(nèi)插、抽取就會得到初始的測量信號，然后還需要對測量信號進行幅度、相位和頻率，以及時間的修正以得到修正測量信號，然后對測量信號進行解擾、解擴、解調(diào)、再調(diào)制、再擴頻、再加擾，經(jīng)過成形濾波器就得到了參考信號，最后通過修正測量信號和參考信號的比較計算就得到了信道內(nèi)測量的各個指標。

對于發(fā)射機，在發(fā)射機測試指標里主要包括如下測試項目：

● 發(fā)射機信號輸出功率

發(fā)射機發(fā)射功率應不干擾其他設備和系統(tǒng)，因此Zigbee的輸出功率一定要滿足指標要求。不同地區(qū)的發(fā)射功率在相應的頻段上是不同的，在大發(fā)射功率10mW(EIRP)。

● 頻譜發(fā)射模板

對于無線數(shù)據(jù)通信Zigbee來說，發(fā)射機的頻譜發(fā)射模板及雜散發(fā)射特性直接影響其對現(xiàn)存的無線電業(yè)務造成干擾。發(fā)射機頻譜功率應低于規(guī)定的限值，在我國頻譜功率模板限值如表1 所示。對于相對限值和限值，平均功率譜均值的測量均采用100kHz 的分辨率帶寬。對于相對限值參考功率為中心頻率fc±600kHz的平均功率譜密度。

下表發(fā)射功率狀態(tài)發(fā)射雜散

● 中心頻率容限

發(fā)射中心頻率容忍度應在頻率值的±40ppm范圍內(nèi),目前我司出廠要求中心頻率誤差 <±30kHz,優(yōu)于標準設計

● 誤差矢量幅度(EVM)

EVM指的是誤差向量(包括幅度和相位的失量)，表征在一個給定時刻理想基準信號(物理層規(guī)范參考信號)與實際發(fā)射信號的向量差。從EVM參數(shù)中，我們可以了解到一個輸出信號的幅度誤差和相位誤差。

上圖 誤差矢量計算EVM是衡量一個RF 系統(tǒng)總體調(diào)制質(zhì)量的指標，定義為信號星座圖上測量信號與理想信號之間的誤差，用來表示發(fā)射器的調(diào)制精度，調(diào)制解調(diào)器、PA、混頻器、收發(fā)器等對它都會有影響。

發(fā)射機調(diào)制的準確度決定于EVM 的測量。當測量1000 碼片時發(fā)射機的EVM應小于35%。目前我司出廠要求EVM <35%,優(yōu)于標準設計

接收到的實際發(fā)送信號應在接收系統(tǒng)恢復后的基帶IQ碼片上測量。

發(fā)射機測試方法舉例說明

如下是我是一款DSGW-520智能家居屏幕網(wǎng)關產(chǎn)品的Zigbee性能測試介紹；

Zigbee芯片：EFR32MG21A020F768IM32-B

Zigbee性能參數(shù)：

測試方法：

1）LITEPOINT IQxstream-5G無線綜測儀通過ipex轉SMA線連接網(wǎng)關Zigbee模組

2）網(wǎng)關上電進入系統(tǒng)，發(fā)射調(diào)制波指令，測試11、18、26低中高三個信道

3）無線綜測儀界面查看發(fā)射功率、頻偏、EVM參數(shù)并觀察其值是否在標準范圍內(nèi)

測試結果：

測試截圖

接收機測試

接收機測試原理：接收機測試目的是為了評估無線數(shù)據(jù)通信接收部分整體性能是否符合設計和驗收要求。一般情況下測試端口位于射頻輸入端口，采用標準信號源產(chǎn)生射頻測試信號，饋入接收機，然后對輸出碼流進行測試以對接收機性能進行評估。

在接收機測試指標里主要包括如下測試項目：

● 接收機靈敏度

接收機靈敏度是指滿足一定的接收包錯誤率的情況下，接收機的最小輸入功率。在滿足下表條件下設備具有達到-85dBm或更好的靈敏度。

接收機測試方法舉例說明

如下是一款DSGW-520產(chǎn)品的Zigbee性能測試介紹；

Zigbee芯片：EFR32MG21A020F768IM32-B

Zigbee性能參數(shù)：

測試方法：

1）LITEPOINT IQxstream-5G無線綜測儀通過ipex轉SMA線連接網(wǎng)關Zigbee模組

2）網(wǎng)關上電進入系統(tǒng)，調(diào)整Zigbee模組進入接收模式，

3）無線綜測儀界面加載發(fā)射波形文件，分別設置11、18、26低中高三信道，發(fā)送波形數(shù)據(jù)，查看網(wǎng)關接收到的波形數(shù)據(jù)數(shù)量，統(tǒng)計成功率

測試結果：

Zigbee網(wǎng)關通信距離測試（實際使用測試參數(shù)）

以下說明Zigbee網(wǎng)關通信距離測試示例，以東勝DSGW-210 邊緣計算網(wǎng)關（支持Zigbee）為例講解

測試原理：在空曠的室外連接產(chǎn)品和網(wǎng)關后，不斷拉遠距離，然后通過數(shù)據(jù)上報成功率評估最遠通信距離。

網(wǎng)關擺放要求：被測網(wǎng)關擺放位置為如下4個方向，被測設備放置在約1.5米高度的支架上方，每個方向都需要對比測試數(shù)據(jù)

子設備擺放位置：

下圖以門磁傳感器為例進行介紹。

最遠通信距離測試方法：

1）產(chǎn)品上電后，按照產(chǎn)品擺放要求方向擺放產(chǎn)品，并保持離地大約 1.5 米的距離。

2）使用測試 App 添加 Zigbee 網(wǎng)關后，通過Zigbee網(wǎng)關成功對子設備進行配網(wǎng)。

3）慢速拉遠產(chǎn)品和網(wǎng)關的距離，查看數(shù)據(jù)變化。

4）在移動時，產(chǎn)品和網(wǎng)關通信會受一定程度的影響，需要持續(xù)觀察手機 App 對產(chǎn)品

的控制情況。

判斷最遠通信距離的方法：

當 App 控制產(chǎn)品卡頓或者不可控制產(chǎn)品，停留觀察。如果 2 分鐘恢復App控制，繼續(xù)拉遠距離。如果超過 2分鐘 App 不能控制產(chǎn)品，則認為該位置為最遠通信距離。

切換產(chǎn)品擺放方向，重復上述測試最遠通信距離。

Zigbee網(wǎng)關穩(wěn)定性測試方法

（1）模擬用戶環(huán)境，可在家居實驗室執(zhí)行；

（2）網(wǎng)關掛載數(shù)量128個Zigbee子設備，網(wǎng)關穩(wěn)定運行7*24H。

（1）掛載規(guī)格所標稱數(shù)量Zigbee子設備，長時間掛測 7天*24H；

（2）場景模式：

模式1 低頻單控：按sku選1個，每1分鐘控1個設備（全功能，需列出），連續(xù)控10次，遍歷所有sku。不同輪次，選不同臺設備。9個sku，費時約90分鐘。

模式2 低頻多控：全量設備控制，每1分鐘控ON/再1分鐘控OFF，連續(xù)控10輪（ON+OFF），費時約20分鐘。多設幾個群組，調(diào)燈光（需列出）。

模式3 高頻單控：每次控制單個設備，控制完一個指令后（暫定10秒超時），立即控制下一個指令，按sku選1個。不同輪次，選不同臺設備。（全功能，需列出）

模式4 高頻多控：每3秒發(fā)一次群組（全量設備ON/OFF）指令，連續(xù)發(fā)11次，讀次的狀態(tài)，記錄是否成功。多設幾個群組，調(diào)燈光（需列出）。

（3）以上4個場景模式循環(huán)1次 為1組，不斷循環(huán)

（4）大數(shù)據(jù)量測試關注網(wǎng)關穩(wěn)定性、子設備在線率、控制響應時延、執(zhí)行成功率等指標。

在線率、場景執(zhí)行成功率通過iottest平臺監(jiān)控，監(jiān)控環(huán)境為線上生產(chǎn)環(huán)境，監(jiān)控時間7天，達成標準：在線率99%、場景執(zhí)行成功率達99%；設備控制成功率達99%、控制平均耗時<3s：

自動化測試工具測試界面

測試結果：

測試報告匯總

射頻實驗室性能測試報告

用戶使用通信距離測試報告

功能及穩(wěn)定性測試報告

總結

在本文中，我們對已東勝Zigbee智能網(wǎng)關為例講解了一系列測試說明及用例，包括靈敏度測試、持續(xù)運行測試、以及開關操作測試。相信讀完本文，各位工程師對于Zigbee網(wǎng)關相關測試及性能有了更深入的了解。

東勝科技作為的智能設備解決方案供應商，提供一系列高性能的Zigbee網(wǎng)關產(chǎn)品，采取了嚴格的測試程序，以驗證和保證設備的功能性、穩(wěn)定性和高性能表現(xiàn)。這些產(chǎn)品不僅支持廣泛的自動化應用，也保證了超高的可靠性和擴展性。無論是家居自動化、醫(yī)療設備監(jiān)控還是零售行業(yè)智能化，東勝的Zigbee網(wǎng)關都能提供無縫連接，確保智能設備間的高效通信。

東勝物聯(lián)智能可編程Zigbee網(wǎng)關是為企業(yè)級物聯(lián)網(wǎng)量身定制的硬件解決方案，通過提供成熟且完整的硬件平臺，客戶能夠輕松移植或自主開發(fā)應用程序，或基于開源SDK進行底層固件修改與二次開發(fā)，極大地簡化了企業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和解決方案開發(fā)過程中的復雜性，助力客戶以更高效的速度實現(xiàn)技術創(chuàng)新和產(chǎn)品落地。我們強大的ODM服務允許客戶根據(jù)特定需求定制網(wǎng)關產(chǎn)品，無論是外觀設計還是功能配置，都能確保符合您的項目需求。

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