同為2.4G,ZigBee與Wi-Fi如何相容
發布時間:2016-01-04 責任編輯:susan
【導讀】眾所周知,小米的智能套裝包含的4件套,人體傳感器、門窗傳感器、無線開關與多功能網關采用的是基於NXP的一顆工業級ZigBee射頻芯片——JN5168進行組網通訊。而多功能網關是通過Wi-Fi技術接入到小米雲和其它智能設備。

在上圖中,我們可以看到小米的多功能網關將ZigBee芯片JN5168和Wi-Fi模塊集成到一個小小的電路板上。這個芯片使用的ZigBee頻道是全球免費頻道,2.4GHz.Zigbee協議802.15.4標準把2.4 GHz的ISM頻段劃分為16個信道,每個信道帶寬為2 MHz,ZigBee頻譜列表如下所示:

Wi-Fi在802.11b/g的標準的工作頻段為2.4GHz(2.4GHz-2.4888GHz),劃分為14個信道,每個信道帶寬為22MHz,Wi-Fi頻譜列表如下所示:

從ZigBee與Wi-Fi工作時的頻譜我們可以看到,他們工作的頻率是互相衝突的。在前人的研究中,我們知道,Wi-Fi幹擾的存在導致ZigBee網絡丟包率高達58%,從發射功率、CSMA機製的回退時間、數據幀間隔這些參數,都可以看出Wi-Fi節點在獲取信道方麵具有壓倒性優勢,因而對ZigBee網絡的通訊性能產生嚴重影響。
那麼,類似如小米智能家庭套裝網關將WiFi和ZigBee在一起工作的智能網關,是如何實現ZigBee與Wi-Fi共存的呢?這是一個亟待解決的問題,並直接影響著ZigBee網絡能否在智能家居普及的重要因素。針對這個問題,小編提出幾點個人看法,供大家參考。
解決辦法一:智能網關裏麵的ZigBee網絡和Wi-Fi采用分時通訊機製,避開衝突。並在通訊時將智能網關盡量遠離Wi-Fi路由器,通過電磁波在空氣中傳輸時的衰減,來減少路由器Wi-Fi信號對ZigBee信號的幹擾。
解決方法二:方法一隻是在物理上解決Wi-Fi信號對ZigBee網wang絡luo的de幹gan擾rao,但dan是shi在zai實shi際ji應ying用yong中zhong,智zhi能neng網wang關guan和he路lu由you器qi的de距ju離li是shi不bu可ke控kong的de,或huo者zhe是shi由you使shi用yong者zhe的de使shi用yong習xi慣guan和he家jia庭ting布bu局ju決jue定ding的de,那na麼me我wo們men就jiu隻zhi有you通tong過guoZigBee的抗幹擾算法,實現自動規避Wi-Fi信號對ZigBee網絡的幹擾。
這裏提出一種叫MuZi—Mulit Channel Zigbee(多通道ZigBee)通訊機製算法,實現自動規避Wi-Fi信號對ZigBee網絡的幹擾。
首先,通過ZigBee的CCA(信道空閑評估)機製,啟動幹擾檢測,對周圍範圍內的幹擾級別進行評估,如果認為周圍的Wi-Fi幹擾達到一定程度,將對鏈路性能造成加大影響,則啟動信道切換過程。ZM5168的ZigBee模塊內置的FastZigbee協議內置了特有的幹擾檢測算法。
其qi次ci,進jin行xing信xin道dao切qie換huan,信xin號hao切qie換huan時shi,為wei了le避bi免mian過guo多duo的de信xin號hao切qie換huan,我wo們men需xu要yao盡jin可ke能neng的de最zui小xiao化hua全quan網wang的de目mu標biao的de信xin號hao的de數shu量liang。因yin此ci,在zai每mei個ge節jie點dian都dou會hui維wei護hu一yi張zhang鄰lin居ju信xin道dao表biao,每mei個ge表biao項xiang記ji為wei,其qi中zhongNgh為臨近節地址ID,Ch為Ngh的當前工作信道。每當信道切換時,它將其選擇的目標信道通知其臨近節點。
最後,需要對整個網絡的連通性進行維護,在確保臨近節點切換成功後,重建臨近節點信道表。
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