Z-WAVE : Optimiser les transmissions radio

Ce document se propose de vous sensibiliser aux nombreux éléments pouvant influer sur la fiabilité et les performances de votre réseau Z-Wave et de vous donner quelques astuces pour les optimiser. 

 

Notez bien que plus vous aurez de modules alimentés de façon permanente (micro-modules, modules prise, etc.) qui sont capables de router les informations (fonction "répéteur"), plus votre réseau Z-Wave aura de routes possibles (on dit alors qu'il est "maillé") et donc, plus il sera capable de contourner par lui-même les problèmes d'obstacles, distance ou perturbations (voir cet article sur les fonctions ACK, et réseau maillé du Z-Wave)

Estimer la distance d'émission Z-Wave

 Lorsque vous envisagez un réseau sans-fil Z-Wave, il y a un certain nombre d'éléments à prendre en compte :

  • Epaisseur réelle des murs.
  • Matériaux des murs et de leur renforcement (ex : béton armé = Présence de barres d'acier).
  • Présence d'autres matériaux (câbles, éléments de fixation et finition, etc.).
  • Mobiliers et équipements (meubles, réfrigérateur, téléviseur grand écran, etc.).
  • Sources de perturbations électromagnétiques et espacement avec les modules Z-Wave.

 

Atténuation

L'élément le plus important à vérifier est la distance entre les éléments sans-fil, elle doit être largement inférieure à la distance théorique maximale permise par l'équipement Z-Wave, d'autant plus qu'il y a des obstacles entre l'émetteur et le récepteur.

Avec le tableau ci-après, il est possible d'estimer la distance de transmission possible.

Tableau permettant d'estimer la distance effective de transmission.
Obstacle Distance avant atténuation Type Atténuation Distance restante
après atténuation
No 1 30 m Béton 30% 21 m
Reprendre la valeur à l'étape suivante
No 2 21 m Verre 10 % 18,90 m
Reprendre la valeur à l'étape suivante
No 3 18,9 m  Mur en Plâtre  10 % 17 m
Reprendre la valeur à l'étape suivante
... 17 m ... ... ...

 

Attention, si la transmission se fait en diagonale de l'obstacle, l'épaisseur de cet obstacle doit être mesurée en diagonale.
Epaisseur réelle d'un mur en diagonale
Epaisseur du mur en diagonale 

De nombreux autres éléments peuvent influer sur les communications : éléments de fixation, autres éléments utilisant des ondes radio (particulièrement si la fréquence est proche des 868,4Mhz), humidité importante dans une pièce, etc.
Le calcul est donc très approximatif et nécessite de faire des tests pour choisir les meilleurs emplacements.

Atténuation en fonction des matériaux.
Matériaux Epaisseur Atténuation
Bois < 30 cm 10 %
Plâtre < 10 cm 10 %
Verre avec couche métallique / Miroir  < 5 cm 10 %
Pierre < 30 cm 30 %
Béton célullaire < 30 cm 20 %
Brique pleine < 30 cm 35 %
Béton armé < 30 cm 30 à 90 %
... Dalle < 30 cm 70 %
... Mur extérieur / porteur < 30 cm 60 %
... Mur intérieur < 30 cm 40 %
Grille métallique / Treillis < 1 mm 90 %
Couche d'aluminium < 1 mm 100 %

Perturbations liées à d'autres émetteurs d'ondes radio. 

Certains émetteurs proches des 868,42Mhz du Z-Wave peuvent perturber son fonctionnement, vérifiez donc si vous ne prossédez pas une centrale d'alarme ou d'autres équipements sur cette fréquence.

Des problèmes peuvent aussi être constatés si vous êtes très proche d'un émetteur GSM qui utilisent entre autres la bande de fréquence de 876 à 959Mhz ou si vous êtes très proche d'un émetteur de télévision "TNT" de 474Mhz à 786Mhz.

Si leur fréquence n'est pas strictement identique, la puissance des émetteurs (surtout TV) risque d'écraser les fréquences proches, donc le Z-Wave.

Les modules Z-Wave doivent idéalement être positionnés à plus de :

  • 50 cm d'un équipement produisant des perturbations électro-magnétiques comme par exemple :

    • Ordinateurs
    • Four à micro-ondes
    • Bloc d'alimentation (particulièrement si à découpage)
    • Equipements audio/vidéo
    • Lampes fluo-compactes (lampes à économie d'énergie) - Tubes "Néon"
    • Equipements WiFi / Bluetooth 
  • 1,5 m des équipements suivants :

    • Moteurs électriques
    • Appareils électriques de mauvaise qualité (mal blindés / mal filtrés)
    • Téléphones sans-fil (DECT, GSM)

 

Obstacles

 Les ondes radio peuvent être masquées par un obstacle en métal.

Masquage des ondes radio Z-Wave par un obstacle en métal
Masquage des ondes radio Z-Wave par un obstacle métallique

 

Réflections

Les matériaux génèrent des réflections qui peuvent suivant les cas amplifier ou atténuer le signal.

Déplacer un module de quelques dizaines de centimètres peut avoir un effet étonnant sur la puissance et la qualité du signal.

Z-Wave : Gain par réflexion
Z-Wave : Gain par réflection

 

Z-Wave : Atténuation par réflexion
Z-Wave : Atténuation par réflection



Hauteur de montage

La hauteur de montage d'un module, par exemple un détecteur de mouvement monté à l'extérieur, est très importante.

En effet, suivant la hauteur de montage, le signal devra ou non, en plus du mur extérieur, traverser la dalle de l'étage, ce qui peut suffire à empêcher la transmission.

Z-Wave : Effet de la hauteur de montage sur la transmission
Effet de la hauteur de montage d'un détecteur PIR sur la transmission

 

Améliorer le fonctionnement du réseau Z-WAVE grâce à des répéteurs

La technologie Z-Wave a plus d'un tour dans son sac !

En effet son fonctionnement de type réseau maillé permet d'augmenter les distances d'émission ou de contourner les obstacles en passant par des répéteurs Z-Wave (aussi appelés "Routing Slave").

Les répéteurs "Routing Slave" peuvent être des modules à alimentation permanente comme des micro-modules, des modules prises ou des répéteurs spécialisés comme le tout nouveau AEON LABS / AEOTEC DSD37 dont les performances seront optimales grâce à l'utilisation d'une antenne optimisée.

Pour plus d'informations, nous vous recommandons la lecture de l'article sur les avantages du Z-Wave (ACK, Retour d'informations, maillage, etc.).

 

Réseau maillé Z-Wave avec répéteur / amplificateur AEON LABS / AEOTEC DSD37
Représentation schématique du fonctionnement de un ou plusieurs répéteurs
AEON LABS / AEOTEC DSD37 dans un réseau maillé Z-Wave.

 

Suite : L'inclusion 

 

 

Cet article est une adaptation du document "Z-Wave, Technical Basis.


Mis à jour le : 07/06/2016 à 15:26 Auteur : Jérôme Massiaux, technicien domotique-store.fr



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