Zigbee智能網關定制開發指南（二）：Zigbee網關測試

在當今迅速發展的物聯網領域網關提供了高效、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網而備受矚目。本文詳細介紹了Zigbee智能網關的定制開發過程，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、發射功率和EVM性能等，并用東勝Zigbee網關測試實踐輔助說明。了解Zigbee網關的測試至關重要，因為這些測試確保了網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境下穩定運行，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網關的高級測試方法。無論您是在尋求優化現有產品的性能，還是在探索新的物聯網解決方案，這篇文章都將是您寶貴的資源。

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

Zigbee射頻測試內容及分析（實驗室測試參數）

Zigbee的測試規范主要依據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射機和接收機性能測試。發射機射頻的主要需求分為兩部分：保證有用信道中發射信號的質量和防止來自于無用發射的頻率分量。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，并避免傳輸的過度敏感。

發射機測試

發射機測試原理：分析發射機發射信號，首先要用一個理想的接收機把發射信號變成數字的基帶信號。然后在數字中進行信號處理，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。經過理想接收機并AD轉換后得到IO數據，對這些數據進行一系列的脈沖成形濾波、內插、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、再調制、再擴頻、再加擾，經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測量的各個指標。

對于發射機，在發射機測試指標里主要包括如下測試項目：

● 發射機信號輸出功率

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

● 頻譜發射模板

對于無線數據通信Zigbee來說，發射機的頻譜發射模板及雜散發射特性直接影響其對現存的無線電業務造成干擾。發射機頻譜功率應低于規定的限值，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。

下表發射功率狀態發射雜散

● 中心頻率容限

發射中心頻率容忍度應在頻率值的±40ppm范圍內,目前我司出廠要求中心頻率誤差 <±30kHz,優于標準設計

● 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(物理層規范參考信號)與實際發射信號的向量差。從EVM參數中，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 系統總體調制質量的指標，定義為信號星座圖上測量信號與理想信號之間的誤差，用來表示發射器的調制精度，調制解調器、PA、混頻器、收發器等對它都會有影響。

發射機調制的準確度決定于EVM 的測量。當測量1000 碼片時發射機的EVM應小于35%。目前我司出廠要求EVM <35%,優于標準設計

接收到的實際發送信號應在接收系統恢復后的基帶IQ碼片上測量。

發射機測試方法舉例說明

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

Zigbee芯片：EFR32MG21A020F768IM32-B

Zigbee性能參數：

測試方法：

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

2）網關上電進入系統，發射調制波指令，測試11、18、26低中高三個信道

3）無線綜測儀界面查看發射功率、頻偏、EVM參數并觀察其值是否在標準范圍內

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據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產品的Zigbee性能測試介紹；

Zigbee芯片：EFR32MG21A020F768IM32-B

Zigbee性能參數：

測試方法：

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

2）網關上電進入系統，調整Zigbee模組進入接收模式，

3）無線綜測儀界面加載發射波形文件，分別設置11、18、26低中高三信道，發送波形數據，查看網關接收到的波形數據數量，統計成功率

測試結果：

Zigbee網關通信距離測試（實際使用測試參數）

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

測試原理：在空曠的室外連接產品和網關后，不斷拉遠距離，然后通過數據上報成功率評估最遠通信距離。

網關擺放要求：被測網關擺放位置為如下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據

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

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

3）慢速拉遠產品和網關的距離，查看數據變化。

4）在移動時，產品和網關通信會受一定程度的影響，需要持續觀察手機 App 對產品

的控制情況。

判斷最遠通信距離的方法：

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

切換產品擺放方向，重復上述測試最遠通信距離。

Zigbee網關穩定性測試方法

（1）模擬用戶環境，可在家居實驗室執行；

（2）網關掛載數量128個Zigbee子設備，網關穩定運行7*24H。

（1）掛載規格所標稱數量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，連續控10輪（ON+OFF），費時約20分鐘。多設幾個群組，調燈光（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秒發一次群組（全量設備ON/OFF）指令，連續發11次，讀次的狀態，記錄是否成功。多設幾個群組，調燈光（需列出）。

（3）以上4個場景模式循環1次 為1組，不斷循環

（4）大數據量測試關注網關穩定性、子設備在線率、控制響應時延、執行成功率等指標。

在線率、場景執行成功率通過iottest平臺監控，監控環境為線上生產環境，監控時間7天，達成標準：在線率99%、場景執行成功率達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

功能及穩定性測試報告

總結

在本文中，我們對已東勝Zigbee智能網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網關產品，采取了嚴格的測試程序，以驗證和保證設備的功能性、穩定性和高性能表現。這些產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、醫療設備監控還是零售行業智能化，東勝的Zigbee網關都能提供無縫連接，確保智能設備間的高效通信。

東勝物聯智能可編程Zigbee網關是為企業級物聯網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應用程序，或基于開源SDK進行底層固件修改與二次開發，極大地簡化了企業在物聯網產品和解決方案開發過程中的復雜性，助力客戶以更高效的速度實現技術創新和產品落地。我們強大的ODM服務允許客戶根據特定需求定制網關產品，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。

咨詢東勝物聯專家‍

選擇東勝科技的Zigbee網關或定制服務，您將獲得行業內的產品，和的技術服務。歡迎隨時咨詢東勝物聯。我們將竭誠為您提供的解答和服務，助力您的產品成功上市，共創美好未來。