zigbee模塊丨ZigBee為什么可以抗干擾？

　　ZigBee是一項(xiàng)新興的短距離無線通信技術(shù)（IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)），主要面向的應(yīng)用領(lǐng)域是低速率無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)，主要特征是近距離、低功耗、低成本、低傳輸速率。其工作方式是：在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，最后這些數(shù)據(jù)可進(jìn)入計(jì)算機(jī)分析或者被另一種無線技術(shù)（如：WiMax）收集。工作頻段分為：2.4G——全球通用、868M——?dú)W洲、915M——美國。由于和藍(lán)牙、Wi-Fi等其它短距離無線通信技術(shù)一樣選擇2.4GHZ（2.4～2.483GHz）ISM頻段，因此，其抗干擾性能尤為引人關(guān)注。摩爾實(shí)驗(yàn)室（MORLAB）經(jīng)過近段時(shí)間對ZigBee技術(shù)的研究及相關(guān)測試實(shí)踐總結(jié)出如下幾點(diǎn)，這也是ZigBee模塊產(chǎn)品抗干擾能力強(qiáng)的主要原因。

　　ZigBee抗干擾特性主要是抗同頻干擾，即來自共用相同頻段的其他技術(shù)的干擾。主要特性如下：

　　1、空閑信道評估（Clear Channel Assessment，CCA）：

　　判斷信道是否空閑。IEEE 802.15.4物理層在碰撞避免機(jī)制中提供CCA的能力，即如果

　　信道被其他設(shè)備占用，則允許傳輸退出而不必考慮采用該信道的通信協(xié)議。

　　現(xiàn)主要有3種空閑信道評估模式：（1）判斷信道的信號能量，若信號能量低于某一個(gè)門限量，則認(rèn)為信道空閑；（2）判斷無線信道的特征，這個(gè)特征主要包括兩方面，即擴(kuò)頻信號和載波頻率；（3）綜合前兩種模式，同時(shí)檢測信號強(qiáng)度和信號特征，給出信道空閑判斷。

　　2、動態(tài)信道選擇：

　　ZigBee個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（PAN）中的協(xié)調(diào)器（網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的組織和維護(hù)）。首先要掃描所有的信道，然后確認(rèn)并加入一個(gè)合適的PAN（不需要創(chuàng)建一個(gè)新的PAN），減少同頻段PAN的數(shù)量，降低潛在的干擾。如果干擾源出現(xiàn)在重疊的信道上，協(xié)調(diào)器上層的軟件要應(yīng)用信道算法選擇一個(gè)新的信道。

　　3、信道算法：

　　在網(wǎng)絡(luò)初始化或者響應(yīng)中斷時(shí)，ZigBee設(shè)備都會先掃描一系列被列入信道表參數(shù)中的信道，以便進(jìn)行動態(tài)信道選擇，按照上述空閑信道來設(shè)置信道表參數(shù)，以便加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的共存性能。

　　在嚴(yán)重干擾期間，ZigBee不改變信道，而是依靠其低占空比、免沖突算法（每個(gè)設(shè)備在發(fā)送數(shù)據(jù)之前偵聽信道）來減小由于傳輸沖突所造成的數(shù)據(jù)丟失。

　　4、直序擴(kuò)頻技術(shù)（DSSS)和頻率快變FA：

　　直接序列擴(kuò)頻技術(shù)具有一定的抗干擾效果（如下圖所示），在其他條件相同情況下傳輸距離要大于跳頻技術(shù)（發(fā)射功率為0dBm的情況下，Bluetooth有10m作用范圍，而ZigBee在室內(nèi)能達(dá)到30——50m作用范圍）。所謂頻率快變是改變頻率、以避開一個(gè)已知干擾源或信號源的影響。

　　直序擴(kuò)頻技術(shù)（DSSS)和頻率快變FA

　　由上圖可見，ZigBee的誤碼率在信噪比為4dB的情況下可達(dá)10-9，要達(dá)到同樣誤碼率，Wi-Fi要達(dá)10dB，藍(lán)牙高達(dá)16dB，ZIGBEE的抗干擾性能明顯高于Wi-Fi和藍(lán)牙技術(shù)。

　　5、應(yīng)答重傳和幀緩存：

　　ZigBee的MAC層和應(yīng)用層(APS部分)具有自動請求重傳ARQ和幀緩存功能。當(dāng)傳送數(shù)據(jù)幀給設(shè)備時(shí)，如果接收設(shè)備處于忙或者休眠狀態(tài)而不能接收該幀，那么網(wǎng)絡(luò)的主協(xié)調(diào)設(shè)備就暫時(shí)緩存該幀，直到接收端接收該幀。

　　雖然調(diào)制方式很簡單，但ZigBee在2.4GHz ISM頻段表現(xiàn)出了很好的抗干擾性能，非常適合于低功耗、低數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用場合。目前ZiBee產(chǎn)品在CE認(rèn)證中主要采用的測試標(biāo)準(zhǔn)為EN300328、而在FCC中則主要采用Part 15C的測試。

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