Zigbee和wifi信道重叠的一些认识

一、Zigbee联盟推荐的信道

      我们知道Wifi、Zigbee和蓝牙都是使用2.4G频段，那么这三种设备类别在同一空间通讯的话，会存在一定的同频干扰。为了降低Wifi信道与Zigbee信道的同频干扰问题，Zigbee联盟在《Zigbee Home Automation Public Application Profile》中推荐使用11,14,15,19,20,24,25这七个信道。

图1 Zigbee联盟推荐使用信道

 为什么是这七个信道呢？我来看一下Wifi信道的频谱与Zigbee信道频谱的重叠就知道了。Wifi常用是1,6,11，每个信道是22MHz的频谱带宽，那么对照zigbee信道的分布，可以发现14,15信道正好在Wifi信道的1,6信道的中间。这样就可以理解zigbee联盟推荐的信道的理由了。

下面两张图分别是Wifi和Zigbee的信道分布。

图2 Wifi 2.4GHz 频段分布 图3 Zigbee 2.4GHz 频段分布

二、现实使用中的问题

        以上分析的前提是基于Wifi信道采用20Mhz带宽的分析，Wifi信道1和信道6之间会有一定的频谱空隙，这样zigbee信道的14,15所受干扰较小，同理Wifi信道6和信道11之间，zigbee的19,20信道所受干扰较小。而Zigbee信道24,25是在Wifi 11信道之外，对于美国来说，Wifi信道只有1-11,那么zigbee信道24,25所有Wifi干扰也小，而我们国家Wifi信道是1-13，如果Wifi信道设置在12,13，那么zigbee的24,25信道也将受到同频干扰。

        目前大部分的路由器都使用802.11n技术，为了提供速度，使用了HT40技术来拓展频谱利用率。对于HT40技术，简单的讲就是将wifi相邻信道合并使用，即将频带宽度从20MHz扩展到40Mhz，通过提高所用频谱的宽度，直接提高无线数据的传输速率。需要注意的是：对于一条空间流，并不是仅仅将吞吐从72.2Mbps提高到144.4（即72.2*2）Mbps。对于20Mhz频宽，为了减少相邻信道的干扰，在其两侧预留了一小部分的带宽边界。而通过40Mhz绑定技术，这些预留的带宽也被用来通讯，可以将子载体从104提高到108，按照72.2*2*108/104进行计算，所得到的吞吐能力达到了150Mbps。再加上使用MIMO技术，采用2根天线的时候速率就提升到300Mbps了。从这里可以看到，如果使用40MHz带宽，那么Zigbee协议中使用的14,15,19,20信道就会受到影响。  

       在配置40MHz频率带宽时，有些路由器会有Plus和minus的配置。HT40将两个相邻的20MHz信道捆绑在一起形成一个40MHz的信道，一个是主，一个是辅。主信道发送beacon报文和部分数据报文，辅信道发送其它报文。若捆绑两个相邻信道的20MHz信道时，辅助20Mhz带宽的中心频率低于主信道的中心频率，则为plus，反之则为minus。这里的plus和minus都是针对主信道说的，所以802.11n/a_ht40plus代表40M频宽时的2个信道叠加向上加的叠加，例如当前信道是149，配成40M频宽需要叠加另外一个信道，就是149 153两个信道组成的40MHz频宽，149plus表示40MHz信道是由中心频率149所在的20MHz信道，加上中心频率153所在的20MHz信道捆绑结合，802.11n/a_ht40minus代表信道叠加时是向下减的叠加，例如配了这个，信道161，就等于是161 157组成了40M频宽的新信道。

三、本土 (中国) 的问题

Wifi（中国）最常用的信道是1、6、11，和Zigbee信道对比后发现，无重叠的部分可以是Wifi信道4个边角。

Wifi边界频点2.402Ghz偏左，对应Zigbee的11信道，频点2.405Ghz。

Wifi的3、4信道间，频点为2.422到2.427Ghz之间，对应Zigbee的15信道，频点2.425Ghz。

Wifi的8、9信道间，频点为2.447到2.452Ghz之间，对应Zigbee的20信道，频点2.450Ghz。

Wifi边界频点2.483Ghz偏右，对应Zigbee的26信道，频点2.480Ghz。

所以，要避免Zigbee收到Wifi的影响，最合理的信道要配置在11、15、20、26。根据频段越低，传输距离越远的道理，所以建议还是分配在11信道。

图3 Zigbee 协议栈信道配置