ZigBee與IEEE802.11b的干擾問題分析

盧啟超

（廣東美的制冷設備有限公司 廣東佛山 528311）

ZigBee與IEEE802.11b的干擾問題分析

盧啟超

（廣東美的制冷設備有限公司 廣東佛山 528311）

在短距離無線通信技術中，ZigBee扮演著重要的角色，其優勢顯著，如：經濟性、靈活性與環保性等，因此，其應用日漸廣泛，但在實際運用過程中，可能對其他無線通信技術造成影響。隨著IEEE802.11b技術的快速發展，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系統的概況，重點闡述了二者干擾問題，旨在為二者發展奠定堅實的基礎。

ZigBee；IEEE802.11b；干擾問題

1 ZigBee與IEEE802.11b系統的概況

1.1 ZigBee

目前，無線通信技術快速發展，其發展趨勢體現在兩方面：①蜂窩移動通信技術，如：TD-LTE、CDMA2000與WIFI技術，此類技術發展方向為高速率、高用戶容量及較大的網絡覆蓋范圍；②短距離無線通信技術，如：ZigBee與藍牙技術等，其發現方向為低成本、低功耗等。由于ZigBee具有明顯的經濟性、靈活性，因此，獲得了各個領域的高度認可。當前，ZigBee的標準主要有三種，分別為ZigBee1.0、ZigBee1.1、ZigBee Pro Future，三者具有兼容性，同時其設備類型有兩種，分別為全功能設備與精簡功能設備，前者的網絡拓撲結構為網狀網格、星形網絡等，后者僅支持星形網絡，上述兩種設備可細化了不同的邏輯設備，具體包括三種：①ZigBee協調器；②ZigBee路由器；③ZigBee終端設備。對于ZigBee協議棧而言，其物理層與MAC層協議采用的標準均為IEEE802.15.4。

1.2 IEEE802.11b

它主要對物理層及媒體介質訪問控制子層的相關內容進行了規定，它作為新的補充標準，促進了WIFI技術的發展。IEEE802.11b涉及的技術主要為直接序列擴頻與補充編碼鍵控，其中DSSS速率為5.5Mbps，CCK為11Mbps，與舊標準相比，其通信速率明顯提高，因此，其作為WLAN標準，具有較為廣泛的應用。對于IEEE802.11系統而言，其標準還包括IEEE802.11a與IEEE802.11g等，該系統的拓撲結構主要有兩種：①獨立基本服務集網絡；②擴展服務集網絡。對于IEEE802.11b來說，其物理層結構主要分為兩部分：①物理層會聚協議子層，即：PLCP；②物理介質依賴子層，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議管理，以此維護IEEE802.11基站間通信，該層所提供的服務主要包括異步數據傳送、MSDU排序及安全服務等，其幀類型有三種，分別為數據幀、控制幀與管理幀，第一種實現了工作站間信息的傳送與轉交，第二種實現了區域清空、信道獲取及載波監聽維護等，同時對接收到了數據進行確認，進而保證了工作站間數據傳送的可靠性，它包括節能輪詢控制幀、清除發送幀、應答幀等，第三種實現了工作站與AP檢的通信、連接與認證。對于MAC層而言，其接入機制主要分為分布式訪問控制與中心網絡控制兩種方式，前者為競爭訪問協議，后者為無競爭訪問協議[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均對頻分復用方式進行了利用，此方式雖然增加了系統的容量，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、鄰頻干擾與互調干擾。在兩個系統共存情況下，較為重要的性能參數為前兩種干擾類型。

2.2 WLAN信道特性

對于WLAN信道而言，其特性主要表現在以下三方面：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境具備理想均勻的介質，其中不存在障礙物、反射物及吸收物，但受電磁波能量擴散因素的影響，進而導致了傳播損失；②沖擊響應，它主要是由于多經衰落引起的，其中的多經衰落主要是指電磁波傳播的路徑各異，接收機所接收的電磁波相位不同，并且具有時變性，在此情況下，同相位的信號經疊加，而有所增強，而反相位信號因疊加，而有所減弱；③不同的信道，通常情況下，無線局域網信道分為兩種，分別為室內信道與室外信道，前者覆蓋范圍相對較小，但環境變化較大，此時各類干擾因素均會對電磁波傳播造成不同程度的影響，其中常見快衰落損耗；后者覆蓋范圍內的場景具有特定性，如：學校、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，在應用ZigBee時，常受到來自于IEEE802.11b的干擾，特別是在同一頻段上時，受噪聲干擾，極易出現分組傳輸沖突。為了充分發揮二者的作用，使其工作具有有序性與高效性，相應的共存機制得到了高度的關注與廣泛的研究，根據報道可知，在信號處理方面，提出的共存機制有兩種，分別為協作方式與非協作方式，前者是利用分組的時序安排算法實現的，同時對中央控制器的執行復雜度進行控制，使ZigBee處于休眠模式，即：非工作狀態；后者主要是借助控制分組大小、動態信道分配與功率實現的[4]。

3 總結

綜上所述，在社會發展過程中，ZigBee和IEEE802.11b系統的重要性日漸顯著，為了凸顯二者的作用，相關問題得到了人們的高度關注。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上，二者的優勢將更加顯著。

[1]馬恒，張帥，洪林.基于Wi-Fi技術的礦用無線瓦斯傳感器的研究與設計[N].安全與環境學報，2012，04：225～228.

[2]王宣宣.IEEE802.11bWi-Fi與無線個域網藍牙之間的共存分析[D].北京郵電大學，2013.

[3]徐恒.礦井無線傳感器網絡移動組網協議與節點定位算法研究[D].合肥工業大學，2013.

[4]姜秀柱.基于EPA的煤礦工業以太網實時調度算法研究[D].中國礦業大學，2011.

TN929.5

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1004-7344（2016）13-0277-01

2016-4-15