Comment placer mon antenne ?


Plusieurs personnes nous ont posé la même question : Comment optimiser et surtout comment placer correctement un Hotspot et son antenne ? Un premier temps, nous vous conseillons de lire notre guide Helium ICI.

La plupart des personnes se concentrent sur l’antenne et sa puissance en dBi. Ce n’est assurément pas la meilleure approche pour optimiser votre couverture. Comme vous allez le voir, les antennes et les câbles ne font pas partie de nos priorités.

Pour le moment, la couverture est un point important du projet Helium, mais demain l’utilisation par des appareils IoT sera un point à ne pas négliger. Dans cet article, nous allons tout d’abord voir comment placer correctement votre hotspot et votre antenne. Prenez un café et n’hésitez pas à rejoindre notre discord pour en discuter avec nous.

Les fondamentaux

Comme vous le savez, Helium est un réseau de hotspots qui transmettent et reçoivent des signaux radio, puis les achemine via votre connexion Internet ou 4G. En général, plus un hotspot reçoit de signaux (optimal 4/6 Witness, 0.6×6 Rewards), plus il gagne d’HNT. Les hotspots enregistrent toutes les transactions sur une blockchain et récompensent les propriétaires (en HNT) qui fournissent une couverture radio avec les autres (Witness).

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Il y à cinq aspects fondamentaux pour effectuer la meilleure couverture radio possible :

# La densité des hotposts qui vous entourent (reward scaling)

# L’horizon dégagé (line of sight)

# Le placement de votre hotspot

# L’antenne et sa puissance

# La longueur, le type, la qualité du câble, et le nombre de connexions

Densité des Hotspots

Mapping the world with hexagons. Hexagons are everywhere, from… | by andrew allen | the helium blog

Helium a fait le choix d’utiliser un système de grille hexagonale venant d’un projet open source H3 Uber Hexagonal, afin de définir une zone sur laquelle les récompenses seront établies (reward scaling). La densité optimale est déterminée à l’aide de cette grille par des calculs assez complexes, que nous n’aborderons pas ici (si jamais vous faire un petit mal de crâne, c’est par ici). Sachez que la précision est de l’ordre de 1m², c’est la résolution la plus faible et précise qu’offre l’index H3. Les hexagones forment des grilles de différentes tailles en fonction de la topographie locale (villes, banlieues, zones rurales).

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Comme vous le savez, il faut être placé à plus de 300 mètres d’un hotspot voisin (1 km pour être optimal). Si vous avez des voisins trop proches, tâchez de mettre votre antenne  le plus haut possible afin d’avoir une meilleure couverture qu’eux. En plus de cette règle des 300 mètres, il faut aussi prendre en compte les hexagones afin de maximiser vos récompenses.

Les récompenses sont échelonnées sur une échelle (en bas de la carte de San Francisco). Elles sont liées aux hexagones H3 ou sont déclarées les challengeurs (émetteurs) et les témoins (récepteurs). Cette modification de la distribution des récompenses a pour but de mieux encourager la couverture en réduisant les récompenses obtenues en transmettant/témoignant à des points chauds situés à proximité les uns des autres. Les formules utilisées pour la mise à l’échelle sont détaillées dans le HIP17.

Helium Place, vous permettra de positionner correctement votre Hotspot à plus de 300 mètres des autres et vérifier vos hexagones ! Dans la zone en rouge, la densité est trop élevée (moins de 300 mètres par rapport à vos voisins). Dans la zone verte, c’est un endroit parfait. Petite option : si vous souhaitez voir l’ensemble des hexagones : Cliquez en haut à gauche du menu puis cliquez sur les différentes résolutions hexagonales, RES6, 7, 8…

Suivant la résolution hexagonale, RES 6, 7, 8, 9 et 10 il y a une densité de Hotspot à respecter (regardez principalement la résolution 8) !

RES 6Densité max 100 HS
RES 7Densité max 20 HS
RES 8Densité max 4 HS
RES 9Densité max 2 HS
RES 10Densité max 1 HS

Vous atteindrez une densité optimale à chaque résolution H3 possible.. Si le défi se trouve dans un hexagone où la densité est supérieure à la valeur optimale configurée, il obtiendra des récompenses liées à une échelle donnée (1.0, 0.9, 0.8… en bas à droite de la carte de San Francisco). Les témoins de ces transmissions reçoivent également des récompenses liées à cette échelle de valeurs (celle de l’émetteur). Il est important de noter que l’échelle du témoin n’a pas d’importance. Vidéo explicative en anglais.

Dans une configuration standard, nous observons que les hotspots ont un witness (une connexion) dans un rayon de 10 km  en moyenne. Essayez donc d’optimiser votre signal pour couvrir ces 10 km (en dessinant un cercle sûr la carte par exemple). Pour rappel, vous pouvez monter à 25 Witness au maximum avec un hotspot, 4/6 étant l’idéal pour maximiser vos gains en HNT.

Para1 table for how far away most hotspots are witnessing each other

Pour trouver le bon positionnement, nous allons nous appuyer sur différentes cartes :

# L’indispensable Explorer, afin de voir les hotspots installés actuellement.

# La seconde, Mappers, va nous permettre de déterminer la couverture réseau des Hotspots actuels.

# La troisième, Helium Place, vous permettra de positionner correctement votre Hotspot à plus de 300 mètres des autres. Dans la zone en rouge, une densité est trop élevée (moins de 300 mètres par rapport à vos voisins). Dans la zone verte, c’est un endroit parfait. Petite option : si vous souhaitez voir l’ensemble des hexagones : Cliquez en haut à gauche du menu puis cliquez sur les différentes résolutions hexagonales, RES6, 7, 8…

# Et finalement, vous avez Hotspotrf, limité à dix utilisations gratuites qui un outil trois en un. Il vous permettra d’ajouter différents paramètres comme le gain de votre antenne, la perte du câble… Attendez, lisez la suite !

 

Il faut prendre en compte pour trouver le meilleur emplacement :

# Les 300 mètres avec votre voisin

# Les Hexagones H3 (densité des Hotspots)

# Un rayon de 10 km autour de vous

Pour conclure, l’important est de trouver le juste milieu. Dense, mais pas trop, juste ce qu’il faut. Une densité optimale égale un maximum de gains en HNT.

Avoir un horizon dégagé

Avant de vous concentrer sur l’achat de LA plus grosse antenne avec un gros nombre de dBi (pour avoir la plus grosse), le plus important c’est d’avoir une vue dégagée.

Il y a trois points importants à respecter pour votre antenne :

# En extérieur, les murs et les fenêtres bloquent les ondes radio.

# En hauteur, l’antenne doit être au-dessus de tout obstacle.

# Dans la mesure du possible, la vue dégagée

 

Le champ de vision (line of sight) de votre antenne est bien plus important que sa puissance. Une antenne standard de 3 dBi en hauteur sur le toit de votre immeuble sera bien plus performante qu’une antenne de 10 dBi au top de la technologie, mais, au rez-de-chaussée. ET CELA DANS 100% DES CAS !

Pour déterminer le champ de vision, vous avez trois outils à votre disposition. Airlink, le plus simple pour débuter et le plus intuitif. Helium Vison et v2dbe (les deux nécessitent la création d’un compte). Si vous voulez vous simplifier la vie vous avez aussi Heywhatsthat.

Pour v2dbe, voici la configuration (0.025 Tx car un POC se fait en 868 Mhz soit 14 dBm soit 0.0251 Watts):

Pasted into comment placer correctement mon antenne 1 10

Vous pouvez modifier la hauteur et le gain de votre antenne (ici en jaune).

Si vous êtes à 1 km de votre voisin, mais qu’il y a une colline entre vous deux, cela ne fonctionnera pas ! La terre bloque les ondes radio. Le béton et les immeubles vont aussi atténuer fortement votre signal. L’eau est par contre un très bon conducteur : si vous êtes au bord d’un lac, c’est un endroit parfait !

Installez votre antenne en extérieur le plus haute possible en extérieur : Oui, mais quelle hauteur ?

Une antenne placée à 36 mètres de hauteur a une puissance d’émission d’environ huit à dix fois supérieure qu’une antenne à 10 mètres de hauteur. Faites au mieux, nous sommes bien d’accord que 36 mètres c’est difficilement réalisable. Mais retenez que plus votre antenne sera haute plus vous aurez une couverture importante et de potentiels gains (HNT).

Notez que pour être optimal à 90% il faut être à 6 mètres au-dessus de votre toit et des toits environnants. Une différence même de 1 mètre peut améliorer sensiblement votre couverture.

Essayer d’obtenir un champ de vision aussi large que possible sur une grande partie de votre ville. Favoriser les zones urbaines (rien ne sert de couvrir une foret). L’idéal serait de couvrir une banlieue de plusieurs milliers de personnes afin d’apporter une couverture utile au réseau Helium.

Pour conclure cette partie sur le champ de vision, un accès dégagé et une bonne hauteur, sont deux éléments essentiels pour avoir une zone de couverture maximale et atteindre les hotspots voisins et donc gagner plus.

Le placement

Vous devez absolument prendre en compte la topographie de votre environnement pour le placement de votre hotspot et de votre antenne.

Si vous êtes entourés de collines, de montagnes, d’arbres ou d’immeubles, la couverture peut être complètement différente.

Même si un hotspot peut sembler très proche de vous, s’il y a une colline le signal ne passera pas.

Exemple avec deux hotspots à 3 km de distance:

Pasted into comment placer correctement mon antenne 1 3

Je vous conseille de vous aider de Google Earth pour cela !

Petit exemple, si vous habitez dans une cuvette comme à Monnetier (Haute Savoie), je vous souhaite bien du courage. Vous serez en effet très limité et il faudra installer une antenne en haut de la montagne :

Pasted into comment placer correctement mon antenne 1 5

Sachez qu’à travers de la terre, aucune onde radio ne passe. Quant aux bâtiments, la propagation de l’onde radio sera fortement réduite. Par exemple, un mur en béton armé va atténuer votre signal de 27 dB tandis qu’un mur de plâtre va l’atténuer de 0.8 à 3 dB. Nous aborderons les différents calculs en fin d’article.

Il faut donc mettre votre antenne le plus haut possible et surtout à l’extérieur de votre logement afin d’éviter toutes pertes importantes de signal !

Plus le terrain autour de chez vous est plat; plus vous pouvez utiliser une antenne avec un gain élevé. Il est maintenant temps de parler de cette fameuse antenne !

L’antenne

C’est un sujet récurrent chez les personnes avec qui nous discutons. Elles s’imaginent souvent qu’en ayant la meilleure, elles gageront plus d’HNT.

L’antenne de base livrée avec les hotspots est déjà assez bonne. Particulièrement l’antenne RAK en fibre de verre avec le hotspot Nebra extérieur.

Une antenne fait deux choses : elle transmet (tx) et elle reçoit (rx). La plupart des gens s’intéressent à la qualité de l’émission d’une antenne, mais à long terme, cela n’a que peu d’importance. L’essentiel réside principalement dans la qualité de réception d’une antenne.

N’oubliez pas que (tutoriel), le réseau Helium vous récompense si vous êtes capable de recevoir des transmissions de capteurs IoT  vers vos hotspots, puis de pousser ces informations sur la blockchain via une connexion Internet. Pour le moment, la puissance/couverture est prise en compte dans cette partie récompense, mais elle est amenée à diminuer au fil du temps.

À l’heure actuelle, la blockchain ne peut pas déterminer quel type d’antenne vous avez. Elle peut par contre supposer que si vous avez une antenne trop puissance, vous enfreignez les lois de la physique et invalidez le signal.

Nous vous recommandons de ne pas dépasser 6 dBi, au-delà de 9 dBi vous aurez surement des signaux invalidés (la blockchain vérifie le rapport RSSI et SNR).

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Vous pouvez voir cela dans l’explorer Helium :

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Si la qualité de votre communication est mauvaise, cela sera annulé et ne sera pas comptabilisé comme VALIDE :

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Exemple d’un signal INVALIDE :

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Mais, qu’est-ce donc que ce fameux « dBi » ? Le gain d’antenne est le pouvoir d’amplification passif d’une antenne. C’est le rapport entre la puissance rayonnée dans le lobe principal et la puissance rayonnée par une antenne de référence, isotrope ou dipolaire. Pour faire simple, c’est la concentration d’une antenne quand elle émet et reçoit.

Explication :

Antenna length vs dbi

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Pour conclure quelle antenne faut-il choisir ? Vous avez trois options :

# La première est la plus recommandée : N’achetez rien, utilisez simplement l’antenne fournie avec votre hotspot. Vérifiez d’abord votre densité et votre champ de vision. Vous pouvez acheter une petite antenne d’une puissance de 3 dBi en fibre de verre du constructeur RAK Wireless pour la mettre en extérieur.

# Deuxièmement, si vous avez un bon emplacement avec une bonne hauteur, achetez une antenne 5.8 dBi de chez RAK Wireless. /!\ Attention à la réglementation !

# Troisièmement, si vous sentez que vous avez besoin d’un gain plus élevé et que vous comprenez les avantages d’une antenne à gain de ce type, offrez-vous l’antenne RAK Wireless 8 dBi 🙂 /!\ Attention à la réglementation !

À noter : il y a des règlementations sur la puissance de vos antennes en dBi, pensez à vérifier la règlementation en vigueur. En France, la règlementation est sur la puissance en sortie d’antenne (25mw == 14dbm). Vous pouvez inclure la perte liée à votre câble et vos connecteurs dans le calcul.

Nul n’est censé ignorer la loi.

Pasted into comment placer correctement mon antenne 1 9

Le chemin le plus court

OK, maintenant nous arrivons à un sujet assez vaste, mais de moindre importance. Comment devez-vous connecter votre hotspot à votre antenne ?

Idéalement, vous ne voulez pas ajouter de câble. Si câble il devait y avoir,  choisissez-en un un épais, court et le moins de connecteurs possibles :). Nous vous recommandons l’utilisation d’un câble type LMR400 minimum pour l’interconnexion.

Faites passer l’alimentation via votre câble Ethernet en PoE (voir notre tutoriel), en direction de votre hotspot qui sera en hauteur (un toit par exemple). Puis connectez votre antenne à un câble, le plus court possible (type LMR400). Ne placez pas (si vous voulez des gains maximums) votre hotspot dans votre grenier ou sous votre toiture avec 20 mètres de câbles coaxiaux de qualité médiocre. Vous allez avoir une perdition trop importante et ce n’est pas ce que nous souhaitons.

Bien sûr, un bon câble de type LMR 400 à un cout. Cependant son choix n’est pas négligeable pour le bon fonctionnement et l’optimisation de votre installation.

En résumé, nous ferrons un calcul entre le gain de l’antenne et la perte liée au câble pour déterminer votre puissance isotrope rayonnée effective (EIRP). Si vous avez une antenne standard de 3 dBi, cela vous donnera 11 dBm (hotspots EU standard) + 3 dBi = 14 dBm en gain d’antenne sans prendre en compte les pertes liées aux câbles et connectiques. En règle générale une connectique = 0.5 dB en moins.

Avec un câble de type LMR 400 et deux connecteurs cela vous donnera : 11 dBm (hotspots EU standard) + 3dBi (antenne) – 1.3 dB (câble LMR400 10m) – 1 dB (connecteurs) = 11.7 dBm.

Autre exemple avec une antenne 5.8 dBi : 11 dBm (hotspots EU standard) + 5.8 dBi (antenne) – 1.3 dB (câble LMR400 10m) – 1 dB (connecteurs) = 14.5 dBm soit au-dessus de la réglementation en vigueur française ! Il vous faut donc un câble plus grand ou moins blindé avec plus de pertes !

À noter : il y a des règlementations sur la puissance de vos antennes en dBi, pensez à vérifier la règlementation en vigueur. En France, la règlementation est sur la puissance en sortie d’antenne (25mw == 14dbm). Vous pouvez inclure la perte liée à votre câble et vos connecteurs dans le calcul.

Nul n’est censé ignorer la loi.

Pour info et pour vous aider :

Unités de mesure – wi-fi, la vitesse comparée au débit

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C’est le moment de prendre votre troisième doliprane 🙂

Le sujet de l’antenne radio est très vaste, mais nous arrivons à la fin de l’article et de notre boite de doliprane. Vous avez maintenant toutes les cartes en main pour placer correctement votre hotspot et votre antenne !

 

Retrouvez nos différents guides techniques :

Tutoriel sur le réseau Helium, le point complet !

Comment placer mon antenne ?

Nos liens utiles

Nos guides d'achat matériel :

Bobcat

Cal-chip - RAK Wireless

Linxdot