ZigBee與IEEE802.11b的干擾問題分析

盧啟超

（廣東美的制冷設(shè)備有限公司 廣東佛山 528311）

ZigBee與IEEE802.11b的干擾問題分析

盧啟超

（廣東美的制冷設(shè)備有限公司 廣東佛山 528311）

在短距離無線通信技術(shù)中，ZigBee扮演著重要的角色，其優(yōu)勢顯著，如：經(jīng)濟(jì)性、靈活性與環(huán)保性等，因此，其應(yīng)用日漸廣泛，但在實(shí)際運(yùn)用過程中，可能對(duì)其他無線通信技術(shù)造成影響。隨著IEEE802.11b技術(shù)的快速發(fā)展，其在不同場所均有所使用，在此情況下，它與ZigBee相互干擾的問題日漸凸顯。本文介紹了ZigBee與IEEE802.11b系統(tǒng)的概況，重點(diǎn)闡述了二者干擾問題，旨在為二者發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

ZigBee；IEEE802.11b；干擾問題

1 ZigBee與IEEE802.11b系統(tǒng)的概況

1.1 ZigBee

目前，無線通信技術(shù)快速發(fā)展，其發(fā)展趨勢體現(xiàn)在兩方面：①蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，如：TD-LTE、CDMA2000與WIFI技術(shù)，此類技術(shù)發(fā)展方向?yàn)楦咚俾?、高用戶容量及較大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍；②短距離無線通信技術(shù)，如：ZigBee與藍(lán)牙技術(shù)等，其發(fā)現(xiàn)方向?yàn)榈统杀尽⒌凸牡?。由于ZigBee具有明顯的經(jīng)濟(jì)性、靈活性，因此，獲得了各個(gè)領(lǐng)域的高度認(rèn)可。當(dāng)前，ZigBee的標(biāo)準(zhǔn)主要有三種，分別為ZigBee1.0、ZigBee1.1、ZigBee Pro Future，三者具有兼容性，同時(shí)其設(shè)備類型有兩種，分別為全功能設(shè)備與精簡功能設(shè)備，前者的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為網(wǎng)狀網(wǎng)格、星形網(wǎng)絡(luò)等，后者僅支持星形網(wǎng)絡(luò)，上述兩種設(shè)備可細(xì)化了不同的邏輯設(shè)備，具體包括三種：①ZigBee協(xié)調(diào)器；②ZigBee路由器；③ZigBee終端設(shè)備。對(duì)于ZigBee協(xié)議棧而言，其物理層與MAC層協(xié)議采用的標(biāo)準(zhǔn)均為IEEE802.15.4。

1.2 IEEE802.11b

它主要對(duì)物理層及媒體介質(zhì)訪問控制子層的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了規(guī)定，它作為新的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)了WIFI技術(shù)的發(fā)展。IEEE802.11b涉及的技術(shù)主要為直接序列擴(kuò)頻與補(bǔ)充編碼鍵控，其中DSSS速率為5.5Mbps，CCK為11Mbps，與舊標(biāo)準(zhǔn)相比，其通信速率明顯提高，因此，其作為WLAN標(biāo)準(zhǔn)，具有較為廣泛的應(yīng)用。對(duì)于IEEE802.11系統(tǒng)而言，其標(biāo)準(zhǔn)還包括IEEE802.11a與IEEE802.11g等，該系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有兩種：①獨(dú)立基本服務(wù)集網(wǎng)絡(luò)；②擴(kuò)展服務(wù)集網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于IEEE802.11b來說，其物理層結(jié)構(gòu)主要分為兩部分：①物理層會(huì)聚協(xié)議子層，即：PLCP；②物理介質(zhì)依賴子層，即PMD，前部分有效連接了MAC層與PMD層。

MAC層的作用主要是借助共享信道上的訪問與協(xié)議管理，以此維護(hù)IEEE802.11基站間通信，該層所提供的服務(wù)主要包括異步數(shù)據(jù)傳送、MSDU排序及安全服務(wù)等，其幀類型有三種，分別為數(shù)據(jù)幀、控制幀與管理幀，第一種實(shí)現(xiàn)了工作站間信息的傳送與轉(zhuǎn)交，第二種實(shí)現(xiàn)了區(qū)域清空、信道獲取及載波監(jiān)聽維護(hù)等，同時(shí)對(duì)接收到了數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)，進(jìn)而保證了工作站間數(shù)據(jù)傳送的可靠性，它包括節(jié)能輪詢控制幀、清除發(fā)送幀、應(yīng)答幀等，第三種實(shí)現(xiàn)了工作站與AP檢的通信、連接與認(rèn)證。對(duì)于MAC層而言，其接入機(jī)制主要分為分布式訪問控制與中心網(wǎng)絡(luò)控制兩種方式，前者為競爭訪問協(xié)議，后者為無競爭訪問協(xié)議[1]。

2 ZigBee與IEEE802.11b的干擾問題

2.1 頻率干擾類型

頻譜作為重要、稀缺的資源，為了提高頻譜利用率，大部分無線通信系統(tǒng)均對(duì)頻分復(fù)用方式進(jìn)行了利用，此方式雖然增加了系統(tǒng)的容量，但干擾問題也較為突出，其中涉及的干擾主要包括三種，分別為同頻干擾、鄰頻干擾與互調(diào)干擾。在兩個(gè)系統(tǒng)共存情況下，較為重要的性能參數(shù)為前兩種干擾類型。

2.2 WLAN信道特性

對(duì)于WLAN信道而言，其特性主要表現(xiàn)在以下三方面：①自由傳播損耗，無線電波傳播過程中，最為簡單的方式便是自由空間傳播，此空間主要是指傳播環(huán)境具備理想均勻的介質(zhì)，其中不存在障礙物、反射物及吸收物，但受電磁波能量擴(kuò)散因素的影響，進(jìn)而導(dǎo)致了傳播損失；②沖擊響應(yīng)，它主要是由于多經(jīng)衰落引起的，其中的多經(jīng)衰落主要是指電磁波傳播的路徑各異，接收機(jī)所接收的電磁波相位不同，并且具有時(shí)變性，在此情況下，同相位的信號(hào)經(jīng)疊加，而有所增強(qiáng)，而反相位信號(hào)因疊加，而有所減弱；③不同的信道，通常情況下，無線局域網(wǎng)信道分為兩種，分別為室內(nèi)信道與室外信道，前者覆蓋范圍相對(duì)較小，但環(huán)境變化較大，此時(shí)各類干擾因素均會(huì)對(duì)電磁波傳播造成不同程度的影響，其中常見快衰落損耗；后者覆蓋范圍內(nèi)的場景具有特定性，如：學(xué)校、商場等，其信道傳播模型常見的有Okumura-Hata模型、Walfisch-Ikegami模型等[2]。

2.3 干擾分析

通過分析可知，在應(yīng)用ZigBee時(shí)，常受到來自于IEEE802.11b的干擾，特別是在同一頻段上時(shí)，受噪聲干擾，極易出現(xiàn)分組傳輸沖突。為了充分發(fā)揮二者的作用，使其工作具有有序性與高效性，相應(yīng)的共存機(jī)制得到了高度的關(guān)注與廣泛的研究，根據(jù)報(bào)道可知，在信號(hào)處理方面，提出的共存機(jī)制有兩種，分別為協(xié)作方式與非協(xié)作方式，前者是利用分組的時(shí)序安排算法實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)對(duì)中央控制器的執(zhí)行復(fù)雜度進(jìn)行控制，使ZigBee處于休眠模式，即：非工作狀態(tài)；后者主要是借助控制分組大小、動(dòng)態(tài)信道分配與功率實(shí)現(xiàn)的[4]。

3 總結(jié)

綜上所述，在社會(huì)發(fā)展過程中，ZigBee和IEEE802.11b系統(tǒng)的重要性日漸顯著，為了凸顯二者的作用，相關(guān)問題得到了人們的高度關(guān)注。本文主要分析了二者的干擾問題，相信，在此問題有效解決基礎(chǔ)上，二者的優(yōu)勢將更加顯著。

[1]馬恒，張帥，洪林.基于Wi-Fi技術(shù)的礦用無線瓦斯傳感器的研究與設(shè)計(jì)[N].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，04：225～228.

[2]王宣宣.IEEE802.11bWi-Fi與無線個(gè)域網(wǎng)藍(lán)牙之間的共存分析[D].北京郵電大學(xué)，2013.

[3]徐恒.礦井無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)組網(wǎng)協(xié)議與節(jié)點(diǎn)定位算法研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2013.

[4]姜秀柱.基于EPA的煤礦工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度算法研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)，2011.

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1004-7344（2016）13-0277-01

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