Interessante RSSI metingen in de auto

[Andre Rodenburg]

Hallo allemaal,

We zijn nu een tijdje bezig met SODAQ NB - IoT bordje en hebben al een aantal testen uitgevoerd.

Vandaag heb ik een RSSI meting gedaan op ongeveer dezelfde manier als Eric Barten deed in zijn forumpost door gebruik te maken van het commando AT+CSQ. Hiervoor heb ik een AT - commando parser geschreven die de CSQ waarde op slaat. Deze CSQ waarde wordt in een pakketje gestopt en gecombineerd met een GPS locatie waardoor je dus een signaalsterkte meting per locatie krijgt.

In plaats van in de lucht of onder de grond heb ik de metingen gedaan in de auto, inclusief grote stukken snelweg.

Deze metingen worden via postman doorgestuurd naar onze eigen backend waar ze vervolgens via een nodered implementatie in onze database terecht komen. Onze database is vervolgens weer verbonden met een webviewer die de metingen visueel inzichtelijk maakt. Dit zorgt voor erg leuke plaatjes:

De schaal is in dBm, de grote groene cirkel is een AT+CSQ = 99 meting wat dus een verlies van het signaal betekent. In de conversie van CSQ naar RSSI wordt 99 een RSSI waarde van 85 dBm, daarom worden ze op het kaartje weergegeven als een grote groene cirkel. Hierdoor kun je echter wel snel zien waar je het signaal verloren bent, daarom noemen we deze ‘bug’ voor nu maar even een feature

De RSSI meting komt aardig overeen wanneer we kijken naar de positie van nabijgelegen GSM masten:

Behalve dat het signaal soms zoek raakt tot dusver nog geen verassingen.

Echter wordt het nu interessanter. Wanneer we langs grote steden rijden (Heerenveen, Drachten, Emmeloord) zien we een bijzonder beeld:

Op een aantal plekken met een goed signaal (zo rond de -70 tot -80 dBm) raakt het signaal plotseling zoek.

GSM mast locaties drachten:

Wanneer we dicht in de buurt van de masten rijden raakt het modem de connectie kwijt.

Op andere locaties gebeurt precies hetzelfde:

GSM mast locaties in dit gebied, de groene circels komen weer ongeveer overeen met de locaties van de masten:

Zelf denk ik dat dit komt omdat op het moment dat je langs een mast rijd je relatieve snelheid tot die mast het grootste is. Met 100-130 km/h resulteert dit soms in verlies van het signaal.

Ik ben benieuwd wat jullie hiervan vinden

[felixdonkers]

@andre-rodenburg Leuke resultaten, wij doen op dit moment een soortgelijke meting in Eindhoven. Zodra ze bekend zijn zal ik ze publiceren.

P.s.

1. 100 [km/h] is inderdaad wat snel, volgens mij ligt dat op de grens van wat volgens de standaard haalbaar is (nb. CAT-M1 ondersteunt tot 300 [km/h]).
2. waarom gebruik je CSQ en niet de informatie in NueStat (RSRQ) ?

[Andre Rodenburg]

@felixdonkers said in Interessante RSSI metingen in de auto:

@andre-rodenburg Leuke resultaten, wij doen op dit moment een soortgelijke meting in Eindhoven. Zodra ze bekend zijn zal ik ze publiceren.

P.s.

1. 100 [km/h] is inderdaad wat snel, volgens mij ligt dat op de grens van wat volgens de standaard haalbaar is (nb. CAT-M1 ondersteunt tot 300 [km/h]).
2. waarom gebruik je CSQ en niet de informatie in NueStat (RSRQ) ?

Ik ben erg benieuwd!

1. Goed punt, ik moet eerlijk zeggen dat ik me hier nog niet in verdiept heb.
2. In andere testen had ik al gebruik gemaakt van AT+CSQ, omdat de code hiervoor al klaar was vond ik dit voor mijn test goed genoeg. Misschien iets voor de volgende keer

[Jesus Gonzalez]

@Andre-Rodenburg Leuke resultaten! Ik werk met Felix

I prefer to switch to English. The first return of CSQ is in the range 0-31 and 99:
The range is the following:
0: -113 dBm or less
1: -111 dBm
2…30: from -109 to -53 dBm with 2 dBm steps
31: -51 dBm or greater
99: not known or not detectable or currently not available

Source: https://github.com/SodaqMoja/Sodaq_nbIOT/blob/master/src/Sodaq_nbIOT.cpp

I hope it helps.

PS: I like the way Cartodb paints the results. I was not aware of this web service. Thanks!

[Andre Rodenburg]

@jesus-gonzalez

I used this simple formula to convert the CSQ value to the RSSI value:

RSSI (dBm) = 2 * CSQ - 113

I tested signal penetration today and I think the minimum RSSI value to receive a package is around -110 dBm, but might just be the limitation of the AT + CSQ command.

[felixdonkers]

Zoals beloofd hierbij een experiment uit EIndhoven.

• Plaatje 1 geeft de RSRP waardes (vergelijkbaar met de RSSI waarde) als kleurcode weer op de landkaart

• plaatje 2 geeft dezelfde RSRP waardes weer als grafiek

• plaatje 3 geeft de ECL waardes weer op de kaart. Dit is volgens mij nog het meest interessant. De ECL waarde geeft immers weer hoeveel ‘moeite’ het modem moet doen om een bericht te kunnen versturen:

  • ECL=0: De output power van de transmitter wordt automatisch bijgeregeld.
  • ECL=1: De output power van de transmitter staat op maximal vermogen (23dBm) en berichten worden een beperkt aantal maal verstuurd waardoor de kans op succes groter wordt.
  • ECL=2: De output power van de transmitter staat op maximal vermogen (23dBm) en berichten worden een groot aantal maal verstuurd waardoor de kans op success nog groter wordt.

P.s. Ik hoor graag als iemand een betere uitleg heeft voor de betekenis van ECL.

[felixdonkers]

Kleine toelichting: een aantal keer wordt RSRP waarde = 0 uitgelezen. Kennelijk heeft het modem op dit moment geen valide meetwaarde beschikbaar. Nog onduidelijk is hoe dat komt of hoe dat voorkomen kan worden.

[afzal_m]

Is er tijdens die RSRP ‘0’ dan ook helemaal geen coverage en/of network attach @felixdonkers ?

Interessante info!

[Andre Rodenburg]

@felixdonkers

Interessant, mooie grafiekjes ook. RSRP = 0 is hetzelfde als AT+CSQ = 99 in mijn grafiek, dat betekent dat je het signaal kwijt bent. Dit zou kunnen betekenen dat de coverage niet voldoende is of je gaat net zoals ik te dicht langs een zend mast.

Als ik zo kijk naar de plaatsing van zendmasten in jouw buurt zou dat best het geval kunnen zijn:

Over die ECL metingen, het enige wat ik daar over kon vinden was dit, misschien heb je er wat aan:

Foto staat op de volgende link: https://futurelab.community/challenge-hardware/

[felixdonkers]

@andre-rodenburg Leuk artikel, is vergelijkbaar met onze opstelling. Een verschil, wij hebben het display niet boven op de SODAQ stack geplaatst maar ernaast. Da’s beter voor GPS ontvangst. Verder is het zeer waarschijnlijk dat de SODAQ hardware en de antenne niet gecalibreerd zijn mbt RF performance. OOk het NB-IoT network is volgens mij nog niet vrijgegeven. Daarmee zijn alle metingen slechts indicatief en kunnen er geen echte harde conclussies aan verbonden worden.

Mbt RSPS=0 (is inderdaad vergelijkbaar met CSQ=99); ik vraag me af of er op dat moment inderdaad geen signaal is. Mijn plaatjes zijn daarin misschien wat misleidend. De route die we gereden hebben is vanaf het centrum van Eindhoven via noord naar west en daarna via de snelweg naar de High Tech Campus in Eindhoven-zuid. Inde stad was de snelheid nooit hoger dan 50 km/h, op de snelweg niet hoger dan 80km/h . In de grafiek is te zien dat de samples met RSRP=0 alleen aan het begin voorkomen, in de stad dus en niet op de snelweg. De antenne dichtheid is in het centrum prima, geen signaal zou betekenen dat er wellicht black spots zijn (vanwege reflecties ofzo). Langs de snelweg (knooppunt de Hogt), zijn er inderdaad minder antennes, maar daar hadden we wel bereik. Welliswaar met ECL=2, maar toch…

P.s. ben benieuwd wel tool je gebruikt om de plaatjes met antenne posities te maken .

Verder hebben we nog metingen gedaan in diverse parkeergarages in de stad. Helaas hebben we niet kunnen vaststellen dat indoor coverage beter is dan met reguliere 4G. Referentie was een Samsung Galaxy met T-Mobile abonnement. Heeft iemand hier al ervaring mee ?

[felixdonkers]

@techniek
Is er een relatie tussen ECL=1 en 2 vs LTE-M Coverage Enhancement Mode A and B ? Zie ook: https://altair-semi.com/wp-content/uploads/2017/02/Coverage-Analysis-of-LTE-CAT-M1-White-Paper.pdf