Co-Existência Zigbee e Wi-Fi

Interferência de Wi-Fi sobrevivente em redes ZigBee de baixa potência

A sobreposição de frequência em redes sem fio com diferentes tecnologias de rádio pode causar interferências graves e reduzir a confiabilidade da comunicação. As circunstâncias são particularmente desfavoráveis ​​para redes em ZigBee que compartilham o 2.Banda ISM de 4 GHz com remetentes Wi -Fi capaz de 10 a 100 vezes maior poder de transmissão. Nosso trabalho primeiro examina os padrões de interferência entre as redes ZigBee e Wi-Fi na granularidade no nível de bits. Sob certas condições, as atividades do ZigBee podem desencadear um transmissor de wifi próximo para desligar, nesse caso, o cabeçalho é frequentemente a única parte do pacote Zig-bee sendo corrompido. Chamamos isso de regiões de interferência simétrica, em comparação com as regiões assimétricas onde o sinal do ZigBee é fraco demais para ser detectado pelos remetentes WiFi, mas a atividade WiFi pode corromper uniformemente em um pacote ZigBee. Com essas observações, projetamos o BuzzBuzz para mitigar a interferência do WiFi através do cabeçalho e redundância da carga útil. Multi-Headers fornece redundância de cabeçalho dando.

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A rede de área corporal sem fio (WBAN) é a tecnologia mais conveniente, econômica, precisa e não invasiva para monitoramento de saúde eletrônica. O desempenho do WBAN pode ser perturbado ao coexistir com outras redes sem fio. Consequentemente, este artigo fornece um estudo abrangente e uma análise aprofundada de questões de coexistência e soluções de mitigação de interferência nas tecnologias WBAN. Uma pesquisa completa da pesquisa de última geração em questões de coexistência do WBAN é realizada. A pesquisa classificou, discutiu e comparou os estudos de acordo com os parâmetros usados ​​para analisar o problema de coexistência. As soluções sugeridas pelos estudos são então classificadas de acordo com as técnicas seguidas e as deficiências concomitantes são identificadas. Além disso, o problema de coexistência nas tecnologias WBAN é matematicamente analisado e as fórmulas são derivadas da probabilidade de acesso bem -sucedido de canal para diferentes tecnologias sem fio com a coexistência de uma rede interferente. Finalmente, simulações extensas são realizadas usando o OPNET com vários cenários da vida real para avaliar o impacto da interferência de coexistência em diferentes tecnologias WBAN. Em particular, são consideradas três tecnologias principais WBAN Wireless: IEEE 802.15.6, IEEE 802.15.4 e wifi de baixa potência. A análise matemática e os resultados da simulação são discutidos e o impacto da rede interferente nas diferentes tecnologias sem fio é comparado e analisado. Os resultados mostram que uma rede interferente (e.g., WiFi padrão) tem um impacto no desempenho do WBAN e pode interromper sua operação. Além disso, o uso de Wi-Fi de baixa potência para WBANS é investigado e provou ser uma opção viável em comparação com outras tecnologias sem fio.

Co-Existência Zigbee e Wi-Fi

Os canais ZigBee e Wi-Fi existem nos 2.Banda de 4 GHz, existente no mesmo espaço de frequência. Ao implantar Wi-Fi e ZigBee nos mesmos ambientes, o planejamento cuidadoso deve ser executado para garantir que eles não interfiram entre si.

Operar uma rede em ZigBee e uma rede Wi-Fi na mesma frequência farão com que eles interfiram entre si. Geralmente, a rede ZigBee leva o golpe.

Canais ZigBee e Wi-Fi

Os números de canal ZigBee e Wi-Fi podem parecer semelhantes, sugerindo que eles não se sobrepõem. Infelizmente, esse não é o caso.

2.Canais Wi-Fi de 4 GHz

2.Canais ZigBee de 4 GHz

Os três canais não sobrepostos do Wi-Fi (1, 6 e 11) usam exatamente as mesmas frequências que os canais do ZigBee 11-22. Os canais do ZigBee 23-25 ​​também não são imunes, porque podem ser capturados no lobo da banda lateral do canal 11 Wi-Fi (veja Lóbulos de banda lateral abaixo). O canal ZigBee 26 geralmente não é afetado pelo Wi-Fi, mas muitos dispositivos em ZigBee não o suportam.

Interferência

Quando uma rede Wi-Fi está no mesmo canal que uma rede ZigBee, a rede Wi-Fi geralmente interfere na rede ZigBee.

Interferência na banda lateral

Um 802.A assinatura 11g/n no espectro possui dois componentes:

1. A seção “quadrado” de 20 MHz que contém o Subportadores de dados
2. Lóbulos de banda lateral de cada lado, que são um efeito colateral normal

Os lóbulos da banda lateral podem não carregar dados Wi-Fi, mas são totalmente capazes de derrubar transmissões em ZigBee.

Os lóbulos da banda lateral geralmente são visíveis quando você está muito próximo do dispositivo que está transmitindo ativamente (tente fazer um teste de velocidade ou transmitir um vídeo em HD). Isso é especialmente evidente quando o seu ponto de acesso ao ZigBee e o ponto de acesso Wi-Fi estão muito próximos entre si.

Planejamento de canais

Ao implantar redes ZigBee e Wi-Fi no mesmo ambiente, o planejamento de canal para a coexistência pacífica é fundamental.

Normalmente, temos três canais Wi-Fi para trabalhar (utilizando 1, 6 e 11), mas para abrir espaço para o ZigBee, podemos ter desistido do Canal 11.

Quando implantamos nossos APs em casa, queremos manter os pontos de acesso de mesmo canal o mais longe possível para evitar a interferência de co-canal.

Lidar com vizinhos

A maioria das implantações tem neig

Co-Existência Zigbee e Wi-Fi

Você pode escolher um roteador dedicado (por exemplo, um roteador Sonoff Zbdongle-E

Interferência de Wi-Fi sobrevivente em redes ZigBee de baixa potência

A sobreposição de frequência em redes sem fio com diferentes tecnologias de rádio pode causar interferências graves e reduzir a confiabilidade da comunicação. As circunstâncias são particularmente desfavoráveis ​​para redes em ZigBee que compartilham o 2.Banda ISM de 4 GHz com remetentes Wi -Fi capaz de 10 a 100 vezes maior poder de transmissão. Nosso trabalho primeiro examina os padrões de interferência entre as redes ZigBee e Wi-Fi na granularidade no nível de bits. Sob certas condições, as atividades do ZigBee podem desencadear um transmissor de wifi próximo para desligar, nesse caso, o cabeçalho é frequentemente a única parte do pacote Zig-bee sendo corrompido. Chamamos isso de regiões de interferência simétrica, em comparação com as regiões assimétricas onde o sinal do ZigBee é fraco demais para ser detectado pelos remetentes WiFi, mas a atividade WiFi pode corromper uniformemente em um pacote ZigBee. Com essas observações, projetamos o BuzzBuzz para mitigar a interferência do WiFi através do cabeçalho e redundância da carga útil. Multi-Headers fornece redundância de cabeçalho dando.

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A rede de área corporal sem fio (WBAN) é a tecnologia mais conveniente, econômica, precisa e não invasiva para monitoramento de saúde eletrônica. O desempenho do WBAN pode ser perturbado ao coexistir com outras redes sem fio. Consequentemente, este artigo fornece um estudo abrangente e uma análise aprofundada de questões de coexistência e soluções de mitigação de interferência nas tecnologias WBAN. Uma pesquisa completa da pesquisa de última geração em questões de coexistência do WBAN é realizada. A pesquisa classificou, discutiu e comparou os estudos de acordo com os parâmetros usados ​​para analisar o problema de coexistência. As soluções sugeridas pelos estudos são então classificadas de acordo com as técnicas seguidas e as deficiências concomitantes são identificadas. Além disso, o problema de coexistência nas tecnologias WBAN é matematicamente analisado e as fórmulas são derivadas da probabilidade de acesso bem -sucedido de canal para diferentes tecnologias sem fio com a coexistência de uma rede interferente. Finalmente, simulações extensas são realizadas usando o OPNET com vários cenários da vida real para avaliar o impacto da interferência de coexistência em diferentes tecnologias WBAN. Em particular, são consideradas três tecnologias principais WBAN Wireless: IEEE 802.15.6, IEEE 802.15.4 e wifi de baixa potência. A análise matemática e os resultados da simulação são discutidos e o impacto da rede interferente nas diferentes tecnologias sem fio é comparado e analisado. Os resultados mostram que uma rede interferente (e.g., WiFi padrão) tem um impacto no desempenho do WBAN e pode interromper sua operação. Além disso, o uso de Wi-Fi de baixa potência para WBANS é investigado e provou ser uma opção viável em comparação com outras tecnologias sem fio.

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Co-Existência Zigbee e Wi-Fi

Os canais ZigBee e Wi-Fi existem nos 2.Banda de 4 GHz, existente no mesmo espaço de frequência. Ao implantar Wi-Fi e ZigBee nos mesmos ambientes, o planejamento cuidadoso deve ser executado para garantir que eles não interfiram entre si.

Operar uma rede em ZigBee e uma rede Wi-Fi na mesma frequência farão com que eles interfiram entre si. Geralmente, a rede ZigBee leva o golpe.

Canais ZigBee e Wi-Fi

Os números de canal ZigBee e Wi-Fi podem parecer semelhantes, sugerindo que eles não se sobrepõem. Infelizmente, esse não é o caso.

2.Canais Wi-Fi de 4 GHz

2.Canais ZigBee de 4 GHz

Os três canais não sobrepostos do Wi-Fi (1, 6 e 11) usam exatamente as mesmas frequências que os canais do ZigBee 11-22. Os canais do ZigBee 23-25 ​​também não são imunes, porque podem ser capturados no lobo da banda lateral do canal 11 Wi-Fi (veja Lóbulos de banda lateral abaixo). O canal ZigBee 26 geralmente não é afetado pelo Wi-Fi, mas muitos dispositivos em ZigBee não o suportam.

Interferência

Quando uma rede Wi-Fi está no mesmo canal que uma rede ZigBee, a rede Wi-Fi geralmente interfere na rede ZigBee.

Interferência na banda lateral

Um 802.A assinatura 11g/n no espectro possui dois componentes:

1. A seção “quadrado” de 20 MHz que contém o Subportadores de dados
2. Lóbulos de banda lateral de cada lado, que são um efeito colateral normal

Os lóbulos da banda lateral podem não carregar dados Wi-Fi, mas são totalmente capazes de derrubar transmissões em ZigBee.

Os lóbulos da banda lateral geralmente são visíveis quando você está muito próximo do dispositivo que está transmitindo ativamente (tente fazer um teste de velocidade ou transmitir um vídeo em HD). Isso é especialmente evidente quando o seu ponto de acesso ao ZigBee e o ponto de acesso Wi-Fi estão muito próximos entre si.

Planejamento de canais

Ao implantar redes ZigBee e Wi-Fi no mesmo ambiente, o planejamento de canal para a coexistência pacífica é fundamental.

Normalmente, temos três canais Wi-Fi para trabalhar (utilizando 1, 6 e 11), mas para abrir espaço para o ZigBee, podemos ter desistido do Canal 11.

Quando implantamos nossos APs em casa, queremos manter os pontos de acesso de mesmo canal o mais longe possível para evitar a interferência de co-canal.

Lidar com vizinhos

A maioria das implantações tem vizinhos e normalmente executa suas próprias redes sem fio, que têm canais imprevisíveis.

Ao implantar sua rede sem fio, use Chanalyzer + Wi-Spy para:

1. Identifique quais canais os vizinhos estão usando
2. Escolha os melhores canais para sua rede Wi-Fi
3. Executar testes de taxa de transferência em sua rede Wi-Fi para determinar com quais canais ZigBee eles interferirão
4. Implante redes em zigbee em canais que não recebem interferência do seu Wi-Fi, ou dos vizinhos Wi-Fi

# Melhore o alcance da rede e a estabilidade

Caso você esteja passando por um intervalo de rede instável ou ruim, você pode fazer as seguintes coisas para melhorar sua rede.

# Adaptador

Use um adaptador recomendado, especialmente o CC2530 e CC2531, são conhecidos por ter um desempenho ruim.

# Adaptador baseado em USB

O alcance desses adaptadores pode ser muito melhorado ao conectá -los a um cabo de extensão USB, em vez de conectá -lo diretamente ao computador (e.g. Raspberry Pi). Quando conectado diretamente ao computador, a antena sofre de interferência de sinais de rádio e componentes elétricos do computador. Também certifique -se de não posicionar o adaptador muito perto de qualquer outro dispositivo de transmissão de rádio (e.g. um roteador Wi-Fi) ou um SSD.

A Cabo de extensão USB de 50 cm já é suficiente para reduzir a interferência. De preferência obtenha um com blindagem, pois isso pode dar melhores resultados (fonte

Não subestime isso! Colocar seu adaptador próximo a uma porta USB pode matar o sinal de rádio inteiramente, conforme demonstrado neste artigo

Adicionalmente, pode ajudar a conectar o adaptador a um USB 2 em vez de USB 3 Port.

# Tente diferentes orientações do adaptador

A conexão de RF entre o adaptador e outros dispositivos também depende da maneira como é orientada no espaço. Você pode estar tendo relatórios muito ruins do LinkQuality e falhas intermitentes de ping, mas uma vez que o adaptador é girado um pouco, tudo isso pode mudar bastante sem re-localizar o coordenador longe. Tente experimentar o posicionamento e orientação do adaptador no espaço enquanto monitorava os valores de qualidade Link relatados. Você pode achar útil comprar um pequeno conector USB rotativo assim:

# Reduza a interferência Wi-Fi alterando o canal do ZigBee

Alterar o canal ZigBee requer reparo de todos os seus dispositivos!

Como Wi-Fi e Zigbee, ambos operam no mesmo espaço de frequência (2.4 ghz), eles podem interferir entre si. Ao usar o canal ZigBee correto, a interferência com o Wi-Fi pode (em parte) ser evitada. Um bom artigo explicando isso é o ZigBee e a coexistência Wi-Fi

Para alterar o canal ZigBee ZigBee2MQTT Usa que você tem para definir o canal na configuração.Yaml .

# Interferência de outros 2.Dispositivos de 4 GHz

Qualquer dispositivo usando o aberto 2.O espectro de 4 GHz pode interferir com o ZigBee, como Bluetooth ou dispositivos de jogo como Logitech “Unificar” ou “Velocidade da luz” ou Razer “Hyperspeed sem fio”.

# Adicionando roteadores à sua rede

“O ZigBee é um padrão de rede de malha sem fio de baixa potência direcionado para dispositivos movidos a bateria” (consulte a Wikipedia

aberto em nova janela). No entanto, a baixa potência de transmissão pode ser a causa de uma rede instável ou não confiável:

O ZigBee2MQTT permite ao usuário aumentar a energia de transmissão

aberto em nova janela para alguns modelos de coordenador. No entanto, essa medida simples pode ceder a uma rede com comportamento estranho, se as mensagens para um dispositivo final atingirem seu alvo, mas as respostas (ou mensagens) desse dispositivo final não atingirem com segurança o coordenador:

Apresentando um roteador (leia mais sobre isso) pode melhorar o caminho para a frente, bem como o caminho de retorno:

Você pode escolher um roteador dedicado (por exemplo, um roteador Sonoff Zbdongle-E

aberto em nova janela) ou um dispositivo ZigBee de rede elétrica (por exemplo, uma lâmpada de matiz

aberto em nova janela) para estabilizar sua rede. Quase todos os dispositivos alimentados com CA servirão como roteador.

Observe que existem roteadores de qualidade medíocre que podem não se harmonizar bem com sua rede (por exemplo, algumas versões do Sonoff Smart Plug S26R2ZB

aberto em nova janela). Isso pode produzir em erros de roteamento de mensagens. Caso você tenha esses dispositivos em sua rede, pode ajudar “Permitir a junção” restrito ao roteador novo/melhor) para melhorar o desempenho geral da rede.

Se você assume ter problemas de roteamento, tente enviar uma solicitação MQTT para a ponte

Abrir em nova janela para o tópico ZigBee2MQTT/Bridge/Request/NetworkMap para recuperar um mapa da sua rede ZigBee, incluindo rotas.

Para mais detalhes técnicos sobre o roteamento do ZigBee, consulte o “5. Roteamento “no guia do usuário da pilha z Ti

# Hardware

Embora o ZigBee2MQTT não exija muitos recursos, o hardware em que você está executando o ZigBee2mqtt pode afetar o desempenho. Isto é especialmente verdade ao usar hardware de baixa potência como o Raspbery Pi 3. Verifique se os recursos suficientes (CPU/memória) são gratuitos. Por exemplo, a execução de assistente doméstico + ZigBee2mqtt Home Assistant Addon no Raspberry Pi 3 pode dar um desempenho ruim.

# Transmissões

O tráfego do ZigBee pode ser categorizado como Unicast ou Transmissão:

• Unicast é uma mensagem endereçada, geralmente entre um dispositivo ZigBee e o coordenador, possivelmente através de alguns dispositivos intermediários
• Transmissão é um tipo especial de mensagem projetada para alcançar todos dispositivos na rede

Quando um dispositivo recebe uma mensagem de transmissão pela primeira vez, ele transmitirá novamente pelo menos uma vez. O dispositivo acompanha as transmissões que foram re-transmitidas recentemente para evitar repetições de mensagens para sempre. Para redes grandes, as transmissões podem gerar muito tráfego, e leva tempo para a mensagem se propagar para todos os dispositivos.

O ZigBee só pode sustentar uma taxa média de 1 transmissão por segundo, e várias transmissões em um curto tempo aumenta a latência. Para mais informações, consulte esta nota de aplicativo da Silicon Labs

As transmissões são usadas principalmente para tarefas de gerenciamento de rede, como encontrar rotas para dispositivos, mas também por grupos em Zigbee e dispositivos de energia verde. Geralmente é recomendável usar transmissões com moderação.

Gerenciando a coexistência entre Wi-Fi, ZigBee, Thread e Bluetooth

Gateways e hubs da IoT se beneficiam da habilitação de vários protocolos, como Wi-Fi, ZigBee, Thread e Bluetooth, para suportar uma paisagem diversificada. Esses protocolos compartilham os mesmos 2.Banda ISM de 4 GHz e adotar estratégias de coexistência de Wi-Fi podem minimizar a degradação do desempenho que acontece quando um ou mais rádios colocados operam simultaneamente.

A importância de projetar a coexistência de Wi-Fi

A coexistência de Wi-Fi permite vários 2.Tecnologias de 4 GHz, incluindo Wi-Fi, ZigBee, Thread e Bluetooth para operar sem sinais de um rádio que interferem com rádios adjacentes. A interferência degrada o desempenho sem fio por meio de falhas de mensagem, resultando em mais mensagens de tentativas. Esses problemas podem levar a uma redução de capacidade de resposta do dispositivo e aumento do consumo de energia.

A coexistência historicamente foi alcançada por meio de uma combinação de técnicas de design de hardware e recursos de protocolo, como prevenção de colisão ou tentativas de mensagem. Gateways e hubs atuais suportam o aumento da taxa de transferência, geralmente transmitem em níveis mais altos de potência e podem integrar até quatro 2.Rádios de 4 GHz. Esses fatores dificultam a coexistência e exigem que os designers tomem medidas adicionais para garantir um desempenho sem fio IoT avançado e confiável.

Melhorando o desempenho sem fio com a coexistência de Wi-Fi gerenciada

A coexistência Wi-Fi gerenciada é uma técnica eficaz para reduzir a interferência sem fio quando vários rádios operam em um único dispositivo de fator de formato pequeno, como um gateway IoT ou hub. O desempenho sem fio é melhorado com a coexistência gerenciada de Wi-Fi, separando os rádios colocados através de um sistema de sinalização que coordena o acesso a 2.4GHz para transmitir e receber.

Silicon Labs’ Solução de coexistência Wi-Fi gerenciada, baseada no IEEE 802.15.2 Arbitragem de tráfego de pacotes (PTA), implementa um esquema de coordenação que permite que o EFR32 ZigBee SOCS sinalize o dispositivo Wi-Fi antes de receber ou transmitir uma mensagem. Depois que o dispositivo Wi-Fi estiver ciente de uma solicitação EFR32, a transmissão Wi-Fi pode ser adiada, melhorando o EFR32’s confiabilidade da mensagem.

Figura 1: Rede IoT sem coexistência gerenciada

Figura 2: Rede IoT com coexistência gerenciada PTA

Implementando a coexistência de Wi-Fi gerenciada

Silicon Labs’ A coexistência Wi-Fi gerenciada suporta uma, duas e três implementações de PTA de arame. A solução é flexível e suporta solicitações, concessão e sinais prioritários. Implementado na camada MAC e testado com os principais fornecedores de chips Wi-Fi, nossa coexistência de Wi-Fi gerenciada ajuda os designers a melhorar o gateway sem fio da IoT e o desempenho do hub, melhorando a capacidade de resposta e reduzindo o consumo de energia. Leia nossa nota de aplicativo (AN1017) para saber mais sobre Wi-Fi’S Impacto no ZigBee/Thread (IEEE 802.15.4) e métodos para melhorar o gateway IoT sem fio e o desempenho do hub.

Comece com a coexistência de Wi-Fi gerenciada

A coexistência gerenciada é crítica ao usar vários 2.Rádios de 4 GHz em hoje’s pequenos cubos e gateways. O kit de desenvolvimento de coexistência de coexistência Wi-Fi fornece um backplane simples, mas flexível, que os desenvolvedores podem conectar uma solução Wi-Fi e até três (3) rádios de Silicon Labs, incluindo soluções em ZigBee, Thread e Bluetooth, usando a implementação flexível da PTA (Arbitragem de Tráfego de Pacotes) para gerenciar a operação de rádio.

Wi-Fi e Zigbee interferem?

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por Fuzzytoaster

PSA/lembrete sobre a interferência do ZigBee

Tl; dr: Se encontrar problemas com o ZigBee, use um cabo de extensão USB que tenha blindagem.

Recentemente, migrei para um novo servidor (um NUC), que possui apenas portas USB 3. Acontece que o USB 3 é bem conhecido por causar dores de cabeça para rádios em ZigBee. A solução fornecida é sempre usar um cabo de extensão USB. Mas eu já era!

Minha extensão existente era bastante fina, o que significa que não teria nenhuma blindagem. Então, em um palpite, comprei uma extensão USB grossa (o que significa que ele terá papel alumínio de metal ao redor da proteção da EMI) que tinha uma bolha ao longo do comprimento (anel de ferrite que fornece ainda mais proteção). Instantaneamente, literalmente, todos os meus problemas de instabilidade em Zigbee desapareceram.

Algo a considerar se você estiver lidando com problemas de Zigbee! Não tenho idéia se isso importa se a extensão for um cabo USB 2 ou 3, mas acho que o USB 2 é mais seguro, pois 3 é o problema.

Editar: Depois de alguma discussão, agora estou menos confiante de que o USB3 foi a causa exata. No entanto, era evidentemente uma questão de interferência, dada a minha correção funcionada, então o conselho geral ainda está.

Enquanto estamos no assunto, 2.4GHz WiFi também pode causar interferência em ZigBee. Confira este excelente artigo e verifique se o seu wifi não está em um canal que se sobrepõe ao seu canal em ZigBee.

Eu sei que isso é bem pisado para muitos, mas há novos usuários todos os dias, então espero que isso ajude alguém.