ZigBee自组网的网间串扰和通信解决方案

第57卷第9期2017年9月电讯技术T e le c o m m u n ic a ti o n E n g i n e e r in gV〇l.57,N〇.9S e p t e m b e r,2017doi：10.3969/j.issn.1001 -893x.2017. 09. 016引用格式：朱黎，谭建军，黄双林，等.基于线性调频再扩频的ZigBee网络中W i F i干扰避免方法[J].电讯技术,2017,57(9):1071-1076.[Z H ULi,TAN Jianjun,HUANG Shuanglin,et al.WiFi interference avoidance in ZigBee networks based on linear frequency modulation and direct se­quence spread spectrum[J].Telecommunication Engineering,2017,57(9)；1071-1076.]基于线性调频再扩频的ZigBee网络中W iFi干扰避免方法+朱黎，谭建军***，黄双林，胡涛，徐鹏飞(湖北民族学院信息工程学院，湖北恩施445000)摘要:针对Z i g B e e网络与W i F i网络共享2.4 G H z频段造成的信道干扰问题,提出了 一种基于线性 调频再扩频技术的Z i g B e e网络中W i F i干扰避免方法。

该方法根据检测接收数据包中的链路质量 指示值计算Z i g B e e网络链路通信质量，将链路通信质量作为判断W i F i网络干扰强弱的依据：当链 路通信质量低于最低容忍阈值时，利用线性调频再扩频技术展宽Z i g B e e网络信道射频信号频谱，反 之则保持原有射频信号频谱带宽传输数据。

M a t l a b仿真结果表明，该方法能明显提升Z i g B e e网络 抗击W i F i信号干扰的能力，具有较好的实际应用价值。

zigbee组网方案Zigbee组网方案简介Zigbee是一种低功耗、近距离的无线通信技术，主要应用于物联网领域。

它基于IEEE 802.15.4标准，通过无线信号传输数据，可以实现设备之间的互联和通信。

本文将介绍Zigbee组网的原理以及常见的组网方案。

Zigbee组网原理Zigbee组网主要由三个组成部分组成：协调器（Coordinator），路由器（Router）和终端设备（End Device）。

协调器是整个网络的中心，负责管理和控制整个网络，并在必要时与外部网络通信。

路由器可以通过多跳方式将数据传输到不同的节点，终端设备是网络中的终端节点，主要用于数据的采集和传输。

Zigbee网络采用星状拓扑结构，协调器位于网络的中心，路由器和终端设备通过与协调器的连接来建立网状拓扑结构。

这种结构可以保证网络的稳定性和可靠性。

组网过程中，首先需要进行网络的初始化和配置。

协调器将会发出一个网络启动信号，其他设备在接收到信号后可以加入已有网络或创建一个新的网络。

随后，设备会通过Zigbee的网络协议进行数据的传输和交换。

协议包括了设备之间的通信规则、数据的格式和传输的方式。

Zigbee组网方案Zigbee组网方案有两种常见的方式：单主结构和多主结构。

单主结构在单主结构中，只有一个协调器作为网络的中心，其他设备通过与协调器的连接来进行通信。

这种结构的优点是简单和易于部署，适用于规模较小的网络。

然而，由于只有一个协调器，整个网络的稳定性和可靠性会受到限制。

多主结构多主结构中，可以有多个协调器作为网络的中心。

这种结构的优点是能够提供更高的灵活性和可扩展性，并且可以实现区域之间的连接和通信。

每个协调器都可以管理一部分设备和节点，通过多跳方式实现数据的传输。

然而，多主结构的部署和管理相对复杂，需要更多的设备和资源。

Zigbee网络拓扑结构除了单主结构和多主结构之外，Zigbee还支持多种拓扑结构，包括星状、网状、树状和混合结构。

无线通信网络中的自干扰与抑制算法优化在无线通信网络中，自干扰是一个重要的问题，它会导致信号质量下降、数据丢失和通信性能降低。

为了解决这个问题，需要采取一系列的抑制算法优化措施。

本文将重点介绍无线通信网络中的自干扰问题，以及目前常用的抑制算法优化方法。

首先，让我们理解一下自干扰的概念。

在无线通信网络中，系统中的发射和接收设备之间存在着物理上的耦合，导致由于发射信号的反射、杂散、多径效应等原因而产生的自干扰信号。

这些自干扰信号会与正常的接收信号相互干扰，从而降低了无线通信系统的性能。

为了解决自干扰问题，目前广泛采用的抑制算法优化方法主要包括以下几种：1. 自干扰的空间域抑制算法：自干扰的空间域抑制算法主要通过增加天线间的空间隔离距离来降低自干扰。

同时，采用和干扰源相对位置较好的方向性较强的天线设计，可以进一步减小自干扰。

2. 自干扰的频谱域抑制算法：自干扰的频谱域抑制算法主要通过采用不同的调制方式来降低自干扰。

例如，可以采用正交频分复用（OFDM）等技术来消除自干扰。

3. 自干扰的时域抑制算法：自干扰的时域抑制算法主要通过控制发射和接收设备的时间延迟来降低自干扰。

通过合理调整时隙分配方式，可以有效减小自干扰。

4. 自干扰的切换域抑制算法：自干扰的切换域抑制算法主要通过快速切换发射和接收的状态来降低自干扰。

通过独立设计和灵活控制切换过程，可以有效地抑制自干扰。

在实际应用中，通常需要结合多种抑制算法优化措施来解决自干扰问题。

同时，还需要根据具体应用场景对抑制算法进行针对性的优化。

例如，在高密度的无线通信网络中，可以采用多天线的MIMO技术来降低自干扰；在移动通信中，可以采用动态功率控制来优化自干扰。

值得一提的是，自干扰抑制算法的优化不仅仅局限于硬件层面，还可以通过软件算法上的改进来实现。

例如，可以通过信号处理算法的优化来抑制自干扰。

此外，还可以利用智能算法和机器学习技术来提高自干扰抑制的效果。

总结起来，无线通信网络中的自干扰是一个需要重视的问题，但是通过抑制算法优化可以有效地解决。

无线传输技术如何应对信号噪音和干扰导语：在现代社会中，无线传输技术已经成为生活中不可或缺的一部分。

无线通信的发展使得人们可以随时随地进行信息交流和数据传输。

然而，无线传输技术也面临信号噪音和干扰的挑战。

本文将从硬件优化、信号处理和频谱管理三个方面，论述无线传输技术如何应对信号噪音和干扰。

一、硬件优化传输设备的硬件优化是解决信号噪音和干扰问题的基础。

首先，合理设计天线系统可以增强接收信号和抵抗干扰。

天线的位置、角度和形状都会对信号接收产生影响，合理调整这些参数能有效改善接收信号的质量。

其次，在传输设备中采用高性能的滤波器和放大器组件，可以在一定程度上减少噪音和干扰。

滤波器可以滤除不频繁出现的干扰信号，放大器则可以增强信号强度，提高传输质量。

二、信号处理信号处理是应对信号噪音和干扰的关键措施。

在接收端，通过采用先进的数字信号处理算法，可以抵抗信号噪音和干扰的干扰。

例如，使用最小均方误差（MMSE）算法可以消除信号中的噪音和干扰成分。

再如，应用自适应均衡算法可以抑制多径效应带来的信号干扰。

通过对信号进行滤波、变换和编码等处理，可以有效提高信号的抗干扰能力和传输质量。

三、频谱管理频谱管理是无线传输技术应对信号噪音和干扰的核心措施。

随着无线设备的增多，频谱资源日益紧张，频谱的有效利用和合理分配成为提高传输质量的关键。

首先，可以通过频谱监测和分析技术，及时发现并定位干扰源。

一旦发现干扰，可以采取相应措施，如调整传输频率、使用其他频段等方式来规避干扰。

其次，可以采用认证和加密技术确保无线通信的安全性，避免恶意干扰对网络和数据的破坏。

总结：面对信号噪音和干扰的挑战，无线传输技术在硬件优化、信号处理和频谱管理方面不断发展和完善。

合理设计传输设备的天线系统，采用高性能的滤波器和放大器组件，可以提高信号接收质量。

通过先进的数字信号处理算法，可以消除信号噪音和干扰的影响。

频谱管理则是确保无线传输质量的关键，包括频谱监测、干扰源定位和加密认证等措施。

zigbee解决方案现代物联网技术的不断进步为无线通信行业带来了新的发展机遇，ZigBee因其简单，高效，自我组织，低功耗的特点，逐渐成为物联网无线传感器网络（WSN）中的重要技术标准。

本文将从基本原理、特点优点、应用场景等多方面介绍ZigBee的解决方案。

一、基本原理ZigBee技术采用短距离、低功耗、低速率、短时间的无线通信方式，采用IEEE802.15.4的标准，实现了多个低功耗传感器（LPS）组网间的设备，达到数据通信的目的。

网络结构一般由一个协调器、若干路由器和终端节点组成。

二、特点优点1、低功耗：ZigBee使用的大多是短途通信，硬件控制非常简单，通信过程中的功耗相对低。

2、自身组成：ZigBee节点之间具有自我组织的特性，可以根据节点数量的变化自适应调整，增强了整个网络的稳定性。

3、自适应网络：ZigBee网络不需要依靠中心节点对路由进行管理，构建自适应的网络拓扑结构，能够满足很多应用场景的需求。

4、可靠性：传输过程采用确认机制，确保被接收器正确接收，提高了通信的可靠性。

5、安全性：支持AES-128加密算法，确保数据的机密性和完整性。

三、应用场景1、家庭自动化：ZigBee技术广泛应用于家庭自动化系统中，实现家居设备的智能控制，如智能灯光控制，智能门锁等。

2、车联网：汽车成了不可或缺的交通工具，ZigBee无线传感网络技术可用于实现汽车内外部设备的智能控制。

3、智慧城市：ZigBee技术可以在水电表等领域广泛应用，实现智慧城市的各项服务的优化运营，如停车场的管理及路灯的节能节约。

总之，ZigBee技术解决方案是在物联网应用场景中极具潜力的技术，它运用广泛，已经得到广泛的认可和应用。

怎样能够避免ZigBee和wifi信道干扰一、Zigbee联盟推荐的信道有哪些？原因何在？众所周知，Wifi，Zigbee和Bluetooth使用2.4G频段。

当这三种类型的设备在同一空间中进行通信时，会受到相同频率的恒定干扰。

为了减少Wifi频道和Zigbee频道之间的同频干扰问题，Zigbee联盟建议使用11、14、15、19、20、24、25这些信道。

为什么这七个频道？让我们看一下Wifi信道和Zigbee信道的频谱重叠。

由于wi-fi通常为1、6和11，每个频道的频谱带宽为22MHz，因此，与zigbee频道的分布结合使用时，可以发现频道14和15恰好在wi-fi的频道1和6之间渠道。

通过这种方式，我们可以了解Zigbee联盟推荐频道的原因。

二、实际使用中的问题以上分析的前提是基于Wifi信道的20Mhz带宽分析，其中Wifi信道1和信道6之间存在恒定的频谱间隙，因此对Zigbee信道14和15的干扰很小，在Wifi中通道6和Zigbee存在于通道11之间。

另一方面，Zigbee通道24和25是Wifi11通道的补充。

在美国，Wifi频道仅为1-11，因此Zigbee频道24和25几乎不受Wifi干扰。

如果我们国家的Wifi频道为1-13，则为Wifi频道。

当前，大多数路径使用802.11n技术，并使用HT40技术来提高频谱利用率以提供速度。

关于HT40技术，简单地说，wifi相邻信道用于将带宽从20MHz扩展到40Mhz，并且通过增加使用频谱的宽度直接增加无线数据的传输速率。

应当注意，对于空间流，不仅吞吐量从72.2Mbps增加到144.4（即72.2*2）Mbps。

在20Mhz带宽上，保留了两侧的某些带宽边界，以减少相邻信道中的干扰。

另一方面，40Mhz绑定技术允许将这些保留的带宽用于从104到108的通信，并用72.2*2*108/104进行校正，从而使吞吐量达到150Mbps。

另外，通过使用MIMO技术，使用两个天线时的速率提高到300Mbps。

随着世界上第一个电磁兼容性规范1944年在德国诞生，电磁兼容设计在现代电子设计中变得越来越重要。

普通的10 kV/630 kW"箱式"变压器低频噪音辐射处的电场辐射一般可达800 V/m,电磁辐射可达30 B/μT,对工作在此环境下的无线传输模块有非常大的影响，因此有必要对无线传输模块进行抗电磁干扰设计。

1、PCB的抗干扰设计1.1 硬件方面的抗电磁干扰设计1）选择集成度高，抗干扰能力强，功耗小的电子器件。

2）良好的接地设计。

对于工作在2 MHz一下低频应采取共地，即一点接地；对于工作在10 MHz以上的高频应采用分地，即多点接地。

同时，数字地和模拟地分开，中间用磁珠连接。

对传感器信号地线采用浮空隔离，不与大地相连。

将所有闲置的单片机IO端口，应该接地而不是接电源。

3）滤波处理。

每个IC的电源端并联一个高频电容，减少IC对电源的影响。

4）PCB的设计：①布线时遵循3-W原则，也就是相邻两条线路间的中心距离应该大于或者等于3倍的线宽。

随着线间距离的增大，同时也能减少线间的耦合串扰。

②按照功能布局，不同模块接对应的电源。

③电源和地线尽量的粗，电流方向和信号线方向相同。

④晶振尽量靠近单片机。

⑤线路尽量使用45°折线而不是90°折线。

⑥多层板设计，将电源层和接地层放在中间层，这样利于各元器件的迅速接地，抑制共模干扰，有利于抗电磁干扰。

1.2 软件方面的抗电磁干扰设计1）使用看门狗，MSP430中已经集成，遂不赘述。

2）数据冗余技术，在噪声幅度较大的环境巾传输数据，给数据增加一定的冗余位用于校验，能增加检错和纠错的能力，具有非常明显的抗干扰效果。

2、电磁干扰仿真软件介绍电磁干扰的数值仿真过程也就是电磁场问题的数值计算过程，电磁数值计算的任务是基于麦克斯韦方程组，建立逼近实际问题的连续型数学模型，然后采用相应的数值计算方法，经离散化处理，解出模型的数值解，再经处理得出场域中任意点处的场强，能量，损耗分布，及其他参数。

ZigBee网络中基于多信道的WiFi干扰避免方法的
开题报告
一、项目背景
ZigBee网络是一种低功耗、低速率的短距离无线通信网络，广泛应
用于智能家居、工业自动化、物联网等领域。

当ZigBee网络与WiFi网络共存时，WiFi发射信号可能会对ZigBee网络的通信造成干扰，导致通信质量下降或者通信中断等问题。

因此，如何在ZigBee网络中实现对WiFi 干扰的避免和控制就成为了一个重要的研究方向。

二、研究目的
本论文旨在研究在ZigBee网络中基于多信道的WiFi干扰避免方法，通过对WiFi信号的干扰特性进行分析，提出一种有效的干扰避免策略，
可以在ZigBee网络中实现对WiFi干扰的快速响应和控制。

同时，在实验验证中，评估所提出的方法的性能和可行性。

三、研究内容
1. ZigBee通信协议相关知识的研究
2. WiFi干扰特性的分析
3. 基于多信道的WiFi干扰避免方法的设计与实现
4. 实验验证与结果分析
四、研究意义
1. 提高ZigBee网络的通信稳定性和可靠性
2. 为工业自动化和智能家居等领域的物联网应用提供技术支持
3. 促进ZigBee网络与WiFi网络的协同发展
五、研究难点
1. 如何快速准确地识别WiFi干扰信号
2. 如何在ZigBee网络中动态调整信道以避免WiFi干扰
3. 如何在保证ZigBee网络通信质量的同时最大程度地避免WiFi干扰
六、论文结构
1. 引言
2. ZigBee通信协议相关知识
3. WiFi干扰特性分析
4. 基于多信道的WiFi干扰避免方法
5. 实验验证与结果分析
6. 结论与展望。

ZigBee和Wi-Fi组成无线网关的干扰及共存机制
王鸿运;应自炉;肖伟明;黄兆勇
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2012(25)12
【摘要】鉴于ZigBee技术的低功耗、低成本、低复杂度的特性和Wi-Fi的组网方便、易扩展、高数据速率、高功耗的特点,采用新兴的ZigBee和Wi-Fi融合通信技术组成智能家庭网关,能够很好地满足家庭远程监控、家电控制和家庭安防等个性化的要求.但由于它们所使用的是相同的2.4GHz频段,彼此间会不可避免的出现干扰,对ZigBee和Wi-Fi本身的抗干扰性能和共存机制进行分析,可以很好地避免彼此间的干扰,并能改善其共存特性.
【总页数】2页(P77-78)
【作者】王鸿运;应自炉;肖伟明;黄兆勇
【作者单位】五邑大学信息学院,广东江门529020;五邑大学信息学院,广东江门529020;中山嘉盛电子有限公司,广东中山528403;中山嘉盛电子有限公司,广东中山528403
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于ZigBee的Wi-Fi无线网关设计 [J], 刘红梅
2.Zigbee和Wi-Fi的干扰和共存 [J], 陈聪;冯玉林;施惠昌
3.新型ZigBee-WiFi无线网关的设计及其抗干扰技术的研究 [J], 张毅;吴锦;罗元;陈思璇
4.蓝牙、Wi-Fi、Zigbee等多技术将继续共存 [J], ;
5.浅谈ZigBee和Wi-Fi的共存和干扰 [J], 姜伟;朱凯;刘童
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Zigbee 解决方案1. 引言Zigbee 是一种低功耗、低数据速率、短距离无线通信协议，广泛应用于物联网（IoT）领域。

它提供了一种简单、可靠的无线连接方式，使得设备能够方便地进行通信和协作。

本文将介绍 Zigbee 的基本原理、应用场景以及一些常见的解决方案。

2. Zigbee 基本原理Zigbee 协议基于 IEEE 802.15.4 标准，工作于2.4 GHz、900 MHz 或 868 MHz的无线频段。

它采用了网状拓扑结构，其中一个设备作为协调器（Coordinator），其他设备则是协调器的子设备。

Zigbee 设备之间通过无线信道进行数据传输，可以实现点对点、点对多点或多对多的通信。

Zigbee 协议支持低功耗通信，使得设备能够长时间运行，从而适用于很多需要长期监测或控制的应用场景。

此外，Zigbee 还具有自组织和自修复的能力，当有新设备加入网络或有设备离开时，Zigbee 网络能够自动重新配置，保持网络的稳定性。

3. Zigbee 应用场景Zigbee 技术在许多领域都得到了广泛的应用，下面介绍几个常见的应用场景：3.1 智能家居智能家居系统利用 Zigbee 技术，能够将各种设备如灯具、空调、窗帘等连接到一个智能网络中。

通过智能手机或其他控制设备，用户可以方便地对家居设备进行远程控制。

此外，智能家居系统还支持各种智能场景设置，如定时开关灯、智能安防等。

3.2 工业自动化在工业自动化领域，Zigbee 技术可以用于构建无线传感器网络（WSN），实现实时监测和控制。

例如，在工厂中布置 Zigbee 传感器，可以监测温度、湿度、压力等参数，并将数据实时传输给控制中心。

这样的无线传感器网络具有自组织和低功耗的特点，可以大大简化工厂的布线和管理。

3.3 物流追踪物流追踪是 Zigbee 技术的另一个重要应用领域。

通过在物品上安装小型的Zigbee 设备，可以实现对物品的实时监控和追踪。