ZigBee与IEEE802.11b的干扰问题分析

2016-07-12卢启超

大科技 2016年13期

关键词：物理层二者信道

卢启超

（广东美的制冷设备有限公司广东佛山 528311）

ZigBee与IEEE802.11b的干扰问题分析

卢启超

（广东美的制冷设备有限公司广东佛山 528311）

在短距离无线通信技术中，ZigBee扮演着重要的角色，其优势显著，如：经济性、灵活性与环保性等，因此，其应用日渐广泛，但在实际运用过程中，可能对其他无线通信技术造成影响。随着IEEE802.11b技术的快速发展，其在不同场所均有所使用，在此情况下，它与ZigBee相互干扰的问题日渐凸显。本文介绍了ZigBee与IEEE802.11b系统的概况，重点阐述了二者干扰问题，旨在为二者发展奠定坚实的基础。

ZigBee；IEEE802.11b；干扰问题

1 ZigBee与IEEE802.11b系统的概况

1.1 ZigBee

目前，无线通信技术快速发展，其发展趋势体现在两方面：①蜂窝移动通信技术，如：TD-LTE、CDMA2000与WIFI技术，此类技术发展方向为高速率、高用户容量及较大的网络覆盖范围；②短距离无线通信技术，如：ZigBee与蓝牙技术等，其发现方向为低成本、低功耗等。由于ZigBee具有明显的经济性、灵活性，因此，获得了各个领域的高度认可。当前，ZigBee的标准主要有三种，分别为ZigBee1.0、ZigBee1.1、ZigBee Pro Future，三者具有兼容性，同时其设备类型有两种，分别为全功能设备与精简功能设备，前者的网络拓扑结构为网状网格、星形网络等，后者仅支持星形网络，上述两种设备可细化了不同的逻辑设备，具体包括三种：①ZigBee协调器；②ZigBee路由器；③ZigBee终端设备。对于ZigBee协议栈而言，其物理层与MAC层协议采用的标准均为IEEE802.15.4。

1.2 IEEE802.11b

它主要对物理层及媒体介质访问控制子层的相关内容进行了规定，它作为新的补充标准，促进了WIFI技术的发展。IEEE802.11b涉及的技术主要为直接序列扩频与补充编码键控，其中DSSS速率为5.5Mbps，CCK为11Mbps，与旧标准相比，其通信速率明显提高，因此，其作为WLAN标准，具有较为广泛的应用。对于IEEE802.11系统而言，其标准还包括IEEE802.11a与IEEE802.11g等，该系统的拓扑结构主要有两种：①独立基本服务集网络；②扩展服务集网络。对于IEEE802.11b来说，其物理层结构主要分为两部分：①物理层会聚协议子层，即：PLCP；②物理介质依赖子层，即PMD，前部分有效连接了MAC层与PMD层。

MAC层的作用主要是借助共享信道上的访问与协议管理，以此维护IEEE802.11基站间通信，该层所提供的服务主要包括异步数据传送、MSDU排序及安全服务等，其帧类型有三种，分别为数据帧、控制帧与管理帧，第一种实现了工作站间信息的传送与转交，第二种实现了区域清空、信道获取及载波监听维护等，同时对接收到了数据进行确认，进而保证了工作站间数据传送的可靠性，它包括节能轮询控制帧、清除发送帧、应答帧等，第三种实现了工作站与AP检的通信、连接与认证。对于MAC层而言，其接入机制主要分为分布式访问控制与中心网络控制两种方式，前者为竞争访问协议，后者为无竞争访问协议[1]。

2 ZigBee与IEEE802.11b的干扰问题

2.1 频率干扰类型

频谱作为重要、稀缺的资源，为了提高频谱利用率，大部分无线通信系统均对频分复用方式进行了利用，此方式虽然增加了系统的容量，但干扰问题也较为突出，其中涉及的干扰主要包括三种，分别为同频干扰、邻频干扰与互调干扰。在两个系统共存情况下，较为重要的性能参数为前两种干扰类型。

2.2 WLAN信道特性

对于WLAN信道而言，其特性主要表现在以下三方面：①自由传播损耗，无线电波传播过程中，最为简单的方式便是自由空间传播，此空间主要是指传播环境具备理想均匀的介质，其中不存在障碍物、反射物及吸收物，但受电磁波能量扩散因素的影响，进而导致了传播损失；②冲击响应，它主要是由于多经衰落引起的，其中的多经衰落主要是指电磁波传播的路径各异，接收机所接收的电磁波相位不同，并且具有时变性，在此情况下，同相位的信号经叠加，而有所增强，而反相位信号因叠加，而有所减弱；③不同的信道，通常情况下，无线局域网信道分为两种，分别为室内信道与室外信道，前者覆盖范围相对较小，但环境变化较大，此时各类干扰因素均会对电磁波传播造成不同程度的影响，其中常见快衰落损耗；后者覆盖范围内的场景具有特定性，如：学校、商场等，其信道传播模型常见的有Okumura-Hata模型、Walfisch-Ikegami模型等[2]。

2.3 干扰分析

通过分析可知，在应用ZigBee时，常受到来自于IEEE802.11b的干扰，特别是在同一频段上时，受噪声干扰，极易出现分组传输冲突。为了充分发挥二者的作用，使其工作具有有序性与高效性，相应的共存机制得到了高度的关注与广泛的研究，根据报道可知，在信号处理方面，提出的共存机制有两种，分别为协作方式与非协作方式，前者是利用分组的时序安排算法实现的，同时对中央控制器的执行复杂度进行控制，使ZigBee处于休眠模式，即：非工作状态；后者主要是借助控制分组大小、动态信道分配与功率实现的[4]。