2.4 GHz ISM频段支持Wi-Fi(IEEE 802.11b/g/n),zigbee和Thread(IEEE 802.15.4),Bluetooth和Low power Bluetooth。这些不同的2.4 GHz无线电标准的同时操作会降低一个或多个无线电的性能。为了提高抗干扰性,每个2.4 GHz ISM无线电标准都支持某种程度的冲突避免或消息重试功能。在低数据吞吐率,低功率水平或足够的物理间隔下,这些2.4 GHz ISM标准可以共存,而对性能没有重大影响。 但是如下方式使用使得共存问题变得更加突出:
增加了Wi-Fi传输功率以扩展范围:+30 dBm Wi-Fi接入点现在很常见;
Wi-Fi吞吐量增加:
根据可达到的信噪比(SNR),文件传输或视频流的高吞吐量要求可能会导致2.4 GHz ISM频段内的Wi-Fi占空比较高;
将Wi-Fi、zigbee、Thread和低功耗蓝牙(BLE)集成到同一设备中以实现网关功能。
Wi-Fi对zigbee的影响
Wi-Fi在2.4 GHz ISM频带上最多支持14个重叠的20/22 MHz带宽信道,发射功率高达+30 dBm。同样,2.4 GHz ZigBe支持16个非重叠的2 MHz带宽信道,发射功率高达+20 dBm。这些Wi-Fi和zigbee 、Thread通道映射如图所示。
干扰问题
当WiFi网络与ZigBee网络位于同一频道时,WiFi网络通常会干扰ZigBee网络。
WiFi信号频谱中的包含两个组成部分:
包含数据子载波的20 MHz“正方形”部分
两侧的旁带波,这是正常的副作用
边带波可能不携带WiFi数据,但它们完全有能力淹没ZigBee传输。 通常只有在靠近正在传输的设备(尝试进行速度测试或高清视频流)时,才可以看到边带。当ZigBee接入点和WiFi接入点彼此非常靠近时(例如在同一通信柜中),这一点尤其明显。 在同一环境中部署ZigBee和WiFi网络时,实现和平共存的信道规划至关重要。
验证
为了更好地了解Wi-Fi对Zigbee、Thread的影响,Silicon Labs测量了占空比为100%的802.11n(MCS3,20 MHz带宽)分别以各种功率进行发送,同时接收以足够功率发送的802.15.4消息达到1%的PER(接收灵敏度)。下图显示了在同一个(重合的)频道,相邻频道和相距较远频道时的结果。
同频道(Zigbee重叠Wi-Fi)
在Zigbee通道12处,EFR32可以接收到比Wi-Fi发射功能低6dB的802.15.4信号。
相邻频道(一个Wi-Fi带宽内的Zigbee)
-35dBm或更弱的Wi-Fi发射功率(100%占空比)接收-80 dBm IEEE802.15.4信号。
远距频道(超过一个Wi-Fi带宽的Zigbee)
在Zigbee 25通道上,EFR32可以接收-85dBm的802.15.4信号,Wi-Fi发射功率-22dBm
如下图所示,在蓝色节点处有一个功率较大的WiFi发射器
绿色范围表示WiFi信号开启时802.15.4节点的可接收范围, 绿色和黄色之间表示只有WiFi信号关闭时,才能接收到802.15.4信号。
审核编辑:汤梓红
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原文标题:WiFi和Zigbee信号共存与干扰
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