{"id":4130,"date":"2024-01-21T15:47:33","date_gmt":"2024-01-21T14:47:33","guid":{"rendered":"https:\/\/cbrell.de\/blog\/?p=4130"},"modified":"2024-01-21T22:51:04","modified_gmt":"2024-01-21T21:51:04","slug":"wlan-mit-esp8266-untersuchung-zu-parametern-der-wifi-signalstaerke","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cbrell.de\/blog\/wlan-mit-esp8266-untersuchung-zu-parametern-der-wifi-signalstaerke\/","title":{"rendered":"WLAN mit ESP8266 – Untersuchung zu Parametern der WiFi-Signalst\u00e4rke"},"content":{"rendered":"

Im Projekt Biene40 sollen Sensoren im mehreren Bienenst\u00f6cken am Bienenstand mittels eines Konzentratorkonzeptes vernetzt werden. Als WLAN-f\u00e4hige Microcontroller kommen ESP8266, Raspberry Pi Nano W und Raspberry Pico zum Einsatz. Dieser Beitrag untersucht, welche Umst\u00e4nde die ESP8266 WLAN Signalst\u00e4rke beeinflussen. Die ESP8266 WLAN Signalst\u00e4rke hat wiederum einen Einfluss darauf, wie schnell Messdaten z.B. \u00fcber http \u00fcbertragen werden. Bei schneller \u00dcbertragung kann die Verbindungszeit reduziert werden, das senkt den Energieverbrauch und macht ggf. einen Batteriebetrieb des ESP8266<\/a> m\u00f6glich.<\/p>\n

21.01.2024<\/p>\n

Testreihe 1 – Einfluss der Orientierung der eingebauten Antenne auf die ESP8266 WLAN Verbindungsst\u00e4rke<\/h2>\n

Testaufbau<\/h3>\n

Zum Einsatz kommen ein in\u00b4m Folgenden genanntes „WLAN-Gateway“ mit einem ESP8266 als WLAN-Access-Point, ein als Feldst\u00e4rkesonde programmierter ESP8266 genannt „ESProbe“, eine Fritzbox und ein Mini-WLAN-Router TP-Link-Nano. Die Prinzipskizze des Messaufbaus ist in Abb. 1 dargestellt. Die ESP8266 sowohl f\u00fcr den Acesspoint als auch f\u00fcr die WLAN-Sonde sind jeweils auf einem kleinen Breadboard montiert.<\/p>\n

\"Sketch<\/a><\/p>\n

Abb. 1: Topologie des Messaufbaus. WLAN-Gateway (1) als Accesspoint und ESProbe (4) als WiFi-Signalst\u00e4rke-Sensor befinden sich in einem Raum (8), etwa 5m (6) voneinander entfernt. Der TP-Link-nano (3) ist als weitere Accesspoint im Gartenhaus\u00a0 auf der gleichen Ebene untergebracht. Zwischen ESProbe und TP-Link-nano befinden sich eine Glast\u00fcr (doppelt verglast mit Palladiumbeschichtung) und eine 3cm Holzwand des Gartenhauses. Die Fritzbox (2) als Accesspoint ist im offenen Treppenhaus eine Etage h\u00f6her angebracht, der direkte Abstand zu ESProbe (4) betr\u00e4gt 5 m. Das WLAN-Gateway (1) und ESProbe (4) basieren auf dem ESP8266 D1 Mini (5). Doie Orientierung des ESP8255 im Raum wird jeweils ge\u00e4ndert und die Signalst\u00e4rke gemessen.<\/em><\/p>\n

Fig. 1: Topology of the measurement setup. WiFi gateway (1) as access point and ESProbe (4) as WiFi signal strength sensor are located in the same room (8) without walls between them, about 5m (6) apart. The TP-Link-nano (3) is located as an additional access point in the garden shed on the same level. There is a glass door (double-glazed with palladium coating) and a 3cm wooden wall of the garden shed between the ESProbe (4) and TP-Link-nano (3). The Fritzbox-Router (2) as an access point is installed in the open stairwell one floor above, the direct distance to ESProbe (4) is 5 metres. The WLAN gateway (1) and ESProbe (4) are based on the microcontroller ESP8266 D1 Mini (5). The orientation of the ESP8255 in space is changed and the signal strength is measured for each configuration.<\/em><\/p>\n

Messung 1.1 – Antennenausrichtung flach \/ parallel<\/h3>\n
Access-Point |Feldst\u00e4rke am ESProbe\r\n-------------+---------------------\r\nGateway      |-76 \r\n-------------+---------------------\r\nTP-Link-nano |-81 \r\n-------------+---------------------\r\nFritzbox     |-58<\/pre>\n
Messung 1.2 – Sondenantenne senkrecht, Sonden-Controller radial<\/h3>\n
Access-Point |Feldst\u00e4rke am ESProbe\r\n-------------+---------------------\r\nGateway      |-77 \r\n-------------+---------------------\r\nTP-Link-nano |-82 \r\n-------------+---------------------\r\nFritzbox     |-67<\/pre>\n
Messung 1.3 – Sonden antenne senkrecht, Controller-tangential<\/h3>\n
Der Aufbau entspricht Messung 1.2, ESProbe wurde um 90\u00b0 in der waagerechten gedreht.<\/p>\n
Access-Point |Feldst\u00e4rke am ESProbe\r\n-------------+---------------------\r\nGateway      |-78 \r\n-------------+---------------------\r\nTP-Link-nano |-82 \r\n-------------+---------------------\r\nFritzbox     |-67<\/pre>\n
Messung 1.4 – Gateway und Sonden-Controller ind paralleler Anordnung, Antennen oben<\/h3>\n
Access-Point |Feldst\u00e4rke am ESProbe\r\n-------------+---------------------\r\nGateway      |-65 \r\n-------------+---------------------\r\nTP-Link-nano |-85 \r\n-------------+---------------------\r\nFritzbox     |-65<\/pre>\n
Variante Messung 1.4b – mit Blechdeckel unter Sonden-Controller<\/h4>\n
Access-Point |Feldst\u00e4rke am ESProbe\r\n-------------+---------------------\r\nGateway      |-72 \r\n-------------+---------------------\r\nTP-Link-nano |-91 \r\n-------------+---------------------\r\nFritzbox     |-72<\/pre>\n
Messung 1.5 – Sonde mit Antenne oben und radialer Richtung, Controller waagerrecht<\/h3>\n
Der Aufbau entspricht Messung 1.4, ESProbe wurde um 90\u00b0 in der waagerechten gedreht.<\/p>\n
Access-Point |Feldst\u00e4rke am ESProbe\r\n-------------+---------------------\r\nGateway      |-64 \r\n-------------+---------------------\r\nTP-Link-nano |-85 \r\n-------------+---------------------\r\nFritzbox     |-71<\/pre>\n
Variante Messung 1.5b – mit Blechdeckel unter Sonden-Controller, Sonde mit Antenne oben und radialer Richtung, Controller waagerrecht<\/h4>\n
Access-Point |Feldst\u00e4rke am ESProbe\r\n-------------+---------------------\r\nGateway      |-72\r\n-------------+---------------------\r\nTP-Link-nano |-85\r\n-------------+---------------------\r\nFritzbox     |-77<\/pre>\n
Messung 1.6 – Sonden-Controller aus Breadboard herausgezogen, Sonde mit Antenne oben und radialer Richtung, Controller waagerrecht<\/h3>\n
Access-Point |Feldst\u00e4rke am ESProbe\r\n-------------+---------------------\r\nGateway      |-64 \r\n-------------+---------------------\r\nTP-Link-nano |-88 \r\n-------------+---------------------\r\nFritzbox     |-70<\/pre>\n
Ergebnis Zusammenfassung<\/h3>\n
Das Beste Ergebnis f\u00fcr die Feldst\u00e4rke des Gateways f\u00fcr eine Verbindung zwischen zwei ESP8266 (bis zu -58dbm bei Widerholungsmessungen) wird erzielt, wenn<\/p>\n