2.4 GHz ISM頻段支持Wi-Fi(IEEE 802.11b/g/n),zigbee和Thread(IEEE 802.15.4),Bluetooth和Low power Bluetooth。這些不同的2.4 GHz無線電標準的同時操作會降低一個或多個無線電的性能。為了提高抗干擾性,每個2.4 GHz ISM無線電標準都支持某種程度的沖突避免或消息重試功能。在低數據吞吐率,低功率水平或足夠的物理間隔下,這些2.4 GHz ISM標準可以共存,而對性能沒有重大影響。 但是如下方式使用使得共存問題變得更加突出:
增加了Wi-Fi傳輸功率以擴展范圍:+30 dBm Wi-Fi接入點現在很常見;
Wi-Fi吞吐量增加:
根據可達到的信噪比(SNR),文件傳輸或視頻流的高吞吐量要求可能會導致2.4 GHz ISM頻段內的Wi-Fi占空比較高;
將Wi-Fi、zigbee、Thread和低功耗藍牙(BLE)集成到同一設備中以實現網關功能。
Wi-Fi對zigbee的影響
Wi-Fi在2.4 GHz ISM頻帶上最多支持14個重疊的20/22 MHz帶寬信道,發射功率高達+30 dBm。同樣,2.4 GHz ZigBe支持16個非重疊的2 MHz帶寬信道,發射功率高達+20 dBm。這些Wi-Fi和zigbee 、Thread通道映射如圖所示。
干擾問題
當WiFi網絡與ZigBee網絡位于同一頻道時,WiFi網絡通常會干擾ZigBee網絡。
WiFi信號頻譜中的包含兩個組成部分:
包含數據子載波的20 MHz“正方形”部分
兩側的旁帶波,這是正常的副作用
邊帶波可能不攜帶WiFi數據,但它們完全有能力淹沒ZigBee傳輸。 通常只有在靠近正在傳輸的設備(嘗試進行速度測試或高清視頻流)時,才可以看到邊帶。當ZigBee接入點和WiFi接入點彼此非常靠近時(例如在同一通信柜中),這一點尤其明顯。 在同一環境中部署ZigBee和WiFi網絡時,實現和平共存的信道規劃至關重要。
驗證
為了更好地了解Wi-Fi對Zigbee、Thread的影響,Silicon Labs測量了占空比為100%的802.11n(MCS3,20 MHz帶寬)分別以各種功率進行發送,同時接收以足夠功率發送的802.15.4消息達到1%的PER(接收靈敏度)。下圖顯示了在同一個(重合的)頻道,相鄰頻道和相距較遠頻道時的結果。
同頻道(Zigbee重疊Wi-Fi)
在Zigbee通道12處,EFR32可以接收到比Wi-Fi發射功能低6dB的802.15.4信號。
相鄰頻道(一個Wi-Fi帶寬內的Zigbee)
-35dBm或更弱的Wi-Fi發射功率(100%占空比)接收-80 dBm IEEE802.15.4信號。
遠距頻道(超過一個Wi-Fi帶寬的Zigbee)
在Zigbee 25通道上,EFR32可以接收-85dBm的802.15.4信號,Wi-Fi發射功率-22dBm
如下圖所示,在藍色節點處有一個功率較大的WiFi發射器
綠色范圍表示WiFi信號開啟時802.15.4節點的可接收范圍, 綠色和黃色之間表示只有WiFi信號關閉時,才能接收到802.15.4信號。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:WiFi和Zigbee信號共存與干擾
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