智能家居Zigbee网关定制开发测试篇，助力IoT开发者

上期我们对智能家居Zigbee网关的主控、操作系统、天线设计等进行了定制选型指南的分析：（点击阅读）

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本期将详细介绍Zigbee智能网关的定制开发过程，着重解析其核心的测试流程和关键的技术指标，包括灵敏度、发射功率和EVM性能等，并用东胜Zigbee网关测试实践辅助说明。了解Zigbee网关的测试至关重要，因为这些测试确保了网关设备在实际部署前的性能、可靠性和标准兼容性。这对于确保设备能在各种环境下稳定运行，并与其他Zigbee设备无缝交互至关重要。
通过提供从理论到实践的全面视角，我们希望帮助开发者、技术专家理解和掌握Zigbee网关的高级测试方法。无论您是在寻求优化现有产品的性能，还是在探索新的物联网硬件解决方案，它都将对您有所帮助。如您需网关定制开发，请联系我们咨询。

01 Zigbee射频测试内容及分析（实验室测试参数）

Zigbee的测试规范主要依据IEEE 802.15.4 标准对整机性能进行测试。Zigbee整机性能测试包括发射机和接收机性能测试。发射机射频的主要需求分为两部分：保证有用信道中发射信号的质量和防止来自于无用发射的频率分量。接收机应具有对抗大范围干扰信号的能力，从而保证有用信号可靠解调，并避免传输的过度敏感。

>>>发射机测试

发射机测试原理：分析发射机发射信号，首先要用一个理想的接收机把发射信号变成数字的基带信号。然后在数字中进行信号处理，得出相应的指标。实际测试时，一般利用高性能的频谱仪或信号分析仪作为理想的接收机。经过理想接收机并AD转换后得到IO数据，对这些数据进行一系列的脉冲成形滤波、内插、抽取就会得到初始的测量信号，然后还需要对测量信号进行幅度、相位和频率、时间的修正，以得到修正测量信号，然后对测量信号进行解扰、解扩、解调、再调制、再扩频、再加扰，经过成形滤波器就得到了参考信号，最后通过修正测量信号和参考信号的比较计算就得到了信道内测量的各个指标。

对于发射机，在发射机测试指标里主要包括如下测试项目：

●发射机信号输出功率

发射机发射功率应不干扰其他设备和系统，因此Zigbee的输出功率一定要满足指标要求。不同地区的最大发射功率在相应的频段上是不同的，

在中国最大发射功率10mW(EIRP)。

● 频谱发射模板对于无线数据通信Zigbee来说，发射机的频谱发射模板及杂散发射特性直接影响其对现存的无线电业务造成干扰。发射机频谱功率应低于规定的限值，在我国频谱功率模板限值如下图所示。对于相对限值和绝对限值，平均功率谱均值的测量均采用100kHz 的分辨率带宽。对于相对限值参考功率为中心频率fc±600kHz最高的平均功率谱密度。

下表是最大发射功率状态发射杂散

● 中心频率容限发射中心频率容忍度应在频率最大值的±40ppm范围内。

● 误差矢量幅度(EVM)EVM指的是误差向量(包括幅度和相位的失量)，表征在一个给定时刻理想无误差基准信号(物理层规范参考信号)与实际发射信号的向量差。从EVM参数中，我们可以了解到一个输出信号的幅度误差和相位误差。

上图误差矢量计算EVM是衡量一个 RF 系统总体调制质量的指标，定义为信号星座图上测量信号与理想信号之间的误差，用来表示发射器的调制精度，调制解调器、PA、混频器、收发器等对它都会有影响。

发射机调制的准确度决定于EVM 的测量。当测量1000 码片时发射机的EVM应小于35%。

接收到的实际发送信号应在接收系统恢复后的基带IQ码片上测量。

>>>发射机测试方法举例说明

如下是东胜物联的DSGW-520智能家居屏幕网关产品的Zigbee性能测试介绍；
Zigbee芯片：EFR32MG21A020F768IM32-B

Zigbee性能参数：

测试方法：

1）LITEPOINT IQxstream-5G无线综测仪通过ipex转SMA线连接网关Zigbee模组

2）网关上电进入系统，发射调制波指令，测试11、18、26低中高三个信道

3）无线综测仪界面查看发射功率、频偏、EVM参数并观察其值是否在标准范围内

测试结果：

测试截图：

>>>接收机测试

接收机测试原理：接收机测试目的是为了评估无线数据通信接收部分整体性能是否符合设计和验收要求。一般情况下测试端口位于射频输入端口，采用标准信号源产生射频测试信号，馈入接收机，然后对输出码流进行测试以对接收机性能进行评估。

在接收机测试指标里主要包括如下测试项目：

● 接收机灵敏度

接收机灵敏度是指满足一定的接收包错误率的情况下，接收机的最小输入功率。在满足下表条件下设备具有达到-85dBm或更好的灵敏度。

接收机测试方法举例说明
如下是一款DSGW-520产品的Zigbee性能测试介绍；

Zigbee芯片：EFR32MG21A020F768IM32-BZigbee

性能参数：

测试方法：

1）LITEPOINT IQxstream-5G无线综测仪通过ipex转SMA线连接网关Zigbee模组

2）网关上电进入系统，调整Zigbee模组进入接收模式

3）无线综测仪界面加载发射波形文件，分别设置11、18、26低中高三信道，发送波形数据，查看网关接收到的波形数据数量，统计成功率

测试结果：

02 Zigbee网关通信距离测试（实际使用测试参数）

以下说明Zigbee网关通信距离测试示例，以东胜物联DSGW-210边缘计算网关（支持ZigBee）为例讲解

测试原理：在空旷的室外连接产品和网关后，不断拉远距离，然后通过数据上报成功率评估最远通信距离

网关摆放要求：被测网关摆放位置为如下4个方向，被测设备放置在约1.5米高度的支架上方，每个方向都需要对比测试数据

子设备摆放位置：下图以门磁传感器为例进行介绍。

>>>最远通信距离测试方法

1）产品上电后，按照产品摆放要求方向摆放产品，并保持离地大约 1.5 米的距离。

2）使用测试 App 添加 Zigbee 网关后，通过Zigbee网关成功对子设备进行配网。

3）慢速拉远产品和网关的距离，查看数据变化。

4）在移动时，产品和网关通信会受一定程度的影响，需要持续观察手机 App 对产品的控制情况。

>>>判断最远通信距离的方法

当App控制产品卡顿或者不可控制产品，停留观察。如果2分钟恢复App控制，继续拉远距离。如果超过 2分钟 App 不能控制产品，则认为该位置为最远通信距离。

切换产品摆放方向，重复上述测试最远通信距离。

03 Zigbee网关稳定性测试方法

环境搭建（1）模拟用户环境，可在家居实验室执行；（2）网关挂载最大数量128个Zigbee子设备，网关稳定运行7*24H。

测试步骤

（1）挂载规格所标称最大数量Zigbee子设备，长时间挂测 7天*24H；

（2）场景模式：

模式1 低频单控：按sku选1个，每1分钟控1个设备（全功能，需列出），连续控10次，遍历所有sku。不同轮次，选不同台设备。9个sku，费时约90分钟。

模式2 低频多控：全量设备控制，每1分钟控ON/再1分钟控OFF，连续控10轮（ON+OFF），费时约20分钟。多设几个群组，调灯光（需列出）。

模式3 高频单控：每次控制单个设备，控制完一个指令后（暂定10秒超时），立即控制下一个指令，按sku选1个。不同轮次，选不同台设备。（全功能，需列出）.

模式4 高频多控：每3秒发一次群组（全量设备ON/OFF）指令，连续发11次，读最后一次的状态，记录是否成功。多设几个群组，调灯光（需列出）。（3）以上4个场景模式循环1次为1组，不断循环。（4）大数据量测试关注网关稳定性、子设备在线率、控制响应时延、执行成功率等指标。

测试标准

在线率、场景执行成功率通过iottest平台监控，监控环境为线上生产环境，监控时间7天，达成标准：在线率99%、场景执行成功率达99%；设备控制成功率达99%、控制平均耗时<3s。

测试结果

自动化测试工具测试界面

测试结果：

测试报告汇总

射频实验室性能测试报告

用户使用通信距离测试报告

功能及稳定性测试报告
 

本文以东胜物联Zigbee智能家居网关为例讲解了一系列测试说明及用例，包括灵敏度测试、持续运行测试以及开关操作测试。相信读完本文，各位工程师对于Zigbee网关相关测试及性能有了更深入的了解。
东胜物联作为领先的智能设备解决方案供应商，提供一系列高性能的Zigbee网关产品，采取了严格的测试程序，以验证和保证设备的功能性、稳定性和高性能表现。这些产品不仅支持广泛的自动化应用，也保证了高可靠性和扩展性。

无论是智能家居、医疗设备监控还是零售门店智能化升级等等，东胜物联Zigbee网关都能提供无缝可靠连接，确保智能设备间的高效通信。

东胜物联智能可编程Zigbee网关是为企业级物联网开发者量身定制的硬件解决方案，通过提供成熟且完整的硬件平台，客户能够轻松移植或自主开发应用程序，或基于开源SDK进行底层固件修改与二次开发，简化企业在物联网产品和解决方案开发过程中的复杂性，助力客户以更高效的速度实现技术创新和产品落地。东胜ODM服务则允许客户根据特定需求定制网关产品，无论是外观设计还是功能配置，都能确保满足您的项目需求。

欢迎随时咨询东胜物联，我们将竭诚为您提供最专业的解答和服务，助力您的产品成功上市，共创美好未来。

关于东胜物联

东胜（Dusun）成立于2005年，旗下有子公司杭州软库科技有限公司。东胜物联以嵌入式软硬件开发及物联网通信技术为核心，为客户在物联网与行业应用结合过程中产生的“场景碎片化”问题，提供专业的一站式嵌入式物联网产品化解决方案。凭借快速的OEM/ODM能力、专业服务能力、完整解决方案能力使其在行业享有不错的口碑。其中，快速OEM能力支持从logo、包装、固件等更改，ODM能力则可以支持多类型芯片平台、多操作系统、多标准功能模块化，快速满足客户的多样化需求，有效缩短产品开发周期，为客户灵活定制各种物联网嵌入式产品，实现从概念到成品的一站式服务。