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同為2.4G,ZigBee與Wi-Fi如何相容

發(fā)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(wǎng)關采用的是基于NXP的一顆工業(yè)級ZigBee射頻芯片——JN5168進行組網(wǎng)通訊。而多功能網(wǎng)關是通過Wi-Fi技術接入到小米云和其它智能設備。
 

 
在上圖中,我們可以看到小米的多功能網(wǎng)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(xié)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沖突的。在前人的研究中,我們知道,Wi-Fi干擾的存在導致ZigBee網(wǎng)絡丟包率高達58%,從發(fā)射功率、CSMA機制的回退時間、數(shù)據(jù)幀間隔這些參數(shù),都可以看出Wi-Fi節(jié)點在獲取信道方面具有壓倒性優(yōu)勢,因而對ZigBee網(wǎng)絡的通訊性能產(chǎn)生嚴重影響。
 
那么,類似如小米智能家庭套裝網(wǎng)關將WiFi和ZigBee在一起工作的智能網(wǎng)關,是如何實現(xiàn)ZigBee與Wi-Fi共存的呢?這是一個亟待解決的問題,并直接影響著ZigBee網(wǎng)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(wǎng)關里面的ZigBee網(wǎng)絡和Wi-Fi采用分時通訊機制,避開沖突。并在通訊時將智能網(wǎng)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信號的干擾。
 
解決方法二:方法一只是在物理上解決Wi-Fi信號對ZigBee網(wǎng)絡的干擾,但是在實際應用中,智能網(wǎng)關和路由器的距離是不可控的,或者是由使用者的使用習慣和家庭布局決定的,那么我們就只有通過ZigBee的抗干擾算法,實現(xiàn)自動規(guī)避Wi-Fi信號對ZigBee網(wǎng)絡的干擾。
 
這里提出一種叫MuZi—Mulit Channel Zigbee(多通道ZigBee)通訊機制算法,實現(xiàn)自動規(guī)避Wi-Fi信號對ZigBee網(wǎng)絡的干擾。
 
首先,通過ZigBee的CCA(信道空閑評估)機制,啟動干擾檢測,對周圍范圍內(nèi)的干擾級別進行評估,如果認為周圍的Wi-Fi干擾達到一定程度,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(nèi)置的FastZigbee協(xié)議內(nèi)置了特有的干擾檢測算法。
 
其次,進行信道切換,信號切換時,為了避免過多的信號切換,我們需要盡可能的最小化全網(wǎng)的目標的信號的數(shù)量。因此,在每個節(jié)點都會維護一張鄰居信道表,每個表項記為,其中Ngh為臨近節(jié)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(jié)點。
 
最后,需要對整個網(wǎng)絡的連通性進行維護,在確保臨近節(jié)點切換成功后,重建臨近節(jié)點信道表。
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