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以zigbee為例,2招教你在無線環境中有效避免信號間的干擾

AGk5_ZLG_zhiyua ? 來源:未知 ? 作者:佚名 ? 2017-10-12 06:58 ? 次閱讀

個人熱點竟然逼停了地鐵,在愈加復雜的環境下,無線數據通訊干擾又該如何防范?

中國鐵路于9月21日實施新的列車運行圖,“復興號”動車組將在京滬高鐵率先實現350公里時速運營,我國成為世界上高鐵商業運營速度最高的國家。這代表了中國有軌交通的高速發展和實力,但你是否知道深圳地鐵2號線與5號線曾經在行駛過程中卻多次被中斷運行?

圖1 2.4GHz信號干擾地鐵運行

經過數次檢排,地鐵運營方稱,初步斷定故障為乘客便攜式Wi-Fi無線路由器干擾地鐵運行信號系統所致,二者無線數據傳輸頻段均為2.4GHz。

這一系列急停事件,讓公眾聚焦國內信號通訊系統的安全風險。在當時,國內多個城市地鐵線路使用著與深圳出事地鐵線路一樣的信號系統。

如北京、上海等多地的地鐵中均運用了這種技術,但為何獨在深圳爆發出問題?深圳地鐵集團稱,由于深圳無線城市建設走在國內前列,此類便攜式3G無線路由器使用人數越來越多,干擾地鐵運營信號首先出現在了深圳市。

當時專家分析認定深圳地鐵信號系統產品存在缺陷,提出通過申請專用頻段解決方案,而后全國地鐵都有了專用頻段通訊系統,例如沈陽地鐵采用的800MHz頻段TETRA數字集群調度系統。

圖2 地鐵無線通訊系統

這個案例雖說時間久遠,是在Wi-Fi無線通訊技術剛興起尚未充足發展的情況下,但也足以說明無線干擾問題的嚴重性。

目前無線通訊技術迅猛發展,尤其在2.4GHz公眾免費頻段,Wi-Fi、Bluetooth以及zigbee應用日益廣泛。

圖3 縱橫交錯的2.4GHz無線通訊

下面兩張圖分別是Wi-Fi和zigbee的頻段分布。

圖4 Wi-Fi工作頻段分配

圖5 zigbee工作頻段分配

其中每個小頻段便是我們常知的“信道”。

每個國家自己制定政策如何使用這些頻段,不同國家對于公眾頻段2.4GHz的分頻不盡相同,例如中國支持1-13個信道,歐洲支持1-13信道,美國支持1-11信道,日本支持1-14信道。

那么如此嘈雜的無線環境中如何避免信號間的干擾呢?我們今天以zigbee為例,簡單學兩招。

第一招:拒之門外,互不往來

既然我們定義了多個信道,每個信道工作在不同的頻點,那么我們在復雜環境下進行通道合理分配。在同一工作區域內的相鄰網絡,使用不同的信道,載波頻率不同,進而避免了相互干擾導致通訊效率降低。

模塊工作在不同的物理通道上,就可以直接實現將其它非同一網絡中的節點信號拒之門外,兩個網絡互不干擾,物理實現劃分網段的效果。

圖6 zigbee直接屏蔽不同信道信號

可萬一現場信號多,通道不方便設置呢?別怕,再學一招。

第二招:來者不拒,關門打狗

我們都知道zigbee協議使用了一個16位的個域網標志符來標識一個網絡,即為PanID。所有節點PanID唯一,一個網絡互相通信的節點,PanID必須相同,用來控制 zigbee路由器和終端節點要加入哪個網絡。

由此亦可知,PanID是軟件層面實現同一區域內網絡間的隔絕,硬件底層是將所有通訊節點信號都進行了接收,可謂是“來者不拒”。

而后利用軟件程序對接收的數據發送節點PanID進行處理,濾除非同一PanID節點發上來的數據,實則“關門打狗”,進而實現有效的數據接收。

圖7 節點只與相同PanID節點通訊

上面這兩點是我們在設計zigbee無線通訊時非常重要的配置參數,也是最有效的避免網絡間互相干擾的方式。除了這兩點外,用戶想保證數據穩定性更高,則需要進一步在應用層實現數據協議定義,這就看各位大神的自由發揮嘍。

ZLG致遠電子基于NXP JN516x無線微控制器開發的一系列低功耗、高性能zigbee模塊,提供界面化的配置工具,方便用戶直接進行參數配置設置。

圖8 ZLG致遠電子zigbee配置工具

文末Tips:

通常情況下,我們Wi-Fi路由器默認的信道是“6”或者是“自動”,這在單一的無線網絡環境中可以正常使用,但如果處于多個無線網絡的覆蓋范圍內,無線路由器都使用默認的信道“6”,肯定會產生沖突的,影響無線網絡的性能。

所以,回去把你家里的Wi-Fi換個信道試試,也許上(kan)網(pian)更爽哦。


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原文標題:個人熱點逼停地鐵,無線干擾如何防范

文章出處:【微信號:ZLG_zhiyuan,微信公眾號:ZLG致遠電子】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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