智能家居設備開發人員正密切關注著新一代Zigbee 3.0無線標準的基礎技術到網關，再到硬件開發的各個層次，如何將該技術完美地應用在智能照明、門鎖、恒溫器等家居自動化設備更是引發了熱烈的討論。本文整理了目前開發Zigbee 3.0應用的十個常見問答，從而幫助設計人員更快掌握相關的設計與驗證技巧。

擴頻相比定頻，在環境復雜的情況下會更穩定嗎？Zigbee未來有跳頻率計劃？

擴頻相比非擴頻，在環境復雜的情況下會更穩定，這是正確的。擴頻技術更穩定的原理是信號經過兩次相關運算（correlation），在接收端被恢復。而同頻干擾噪聲僅經過一次相關運算，被“擴頻”成了功率極低的偽噪聲。具體多低取決于擴頻參數。擴頻技術比跳頻技術有更強的抗噪聲能力，其代價也很明顯——更低的通信效率。“擴頻+跳頻”沒有實際意義，Zigbee也沒有這個計劃。

通常跳頻是為了保證通訊質量而快速地在不同頻道之間切換并在此過程中避開受干擾的頻道。Zigbee應用中實現頻道的遷移理論上是可行的，技術上可以實現。但是通常Zigbee網絡都是工作在異步通信狀態，工作頻道的遷移耗時較長，且對電池設備的使用壽命有很大影響，因此在環境復雜且變化較快的情況下并不推薦使用。

Zigbee于2.4G頻段的信號穿透性與室內墻體厚度的關系？臨界值是多少？

2.4G波長約是12.5cm，那是否可以說明墻體厚度大于12.5cm（有些樓盤有40cm厚）就無法穿透或衰減，如果是，怎么衰減，怎么穿透墻體？有沒有從波峰穿或從波谷穿的差異性？希望能說明一下不同墻體厚度下的網關位置部署問題。

無線信號傳輸距離的理論說明請參考https://pdfserv.maximintegrated.com/en/an/AN5142.pdf

網關的位置部署要看具體的環境以及周圍物體的材質，理想的位置應該處于網絡覆蓋空間的中心位置，且周圍凈空。另外，除了穿透材質對信號帶來的衰減外，信號的反射，周圍物體是否移動都會對信號的傳輸帶來很大影響。

不同國家和地區對無線信號的最大傳輸功率都有相應的強制法規加以限制，因此在產品設計時不能隨意提高發射功率。比如按國內最新規定（中華人民共和國工業和信息化部公告2019年第52號及其附件微功率短距離無線電發射設備目錄和技術要求），工作在2400-2483.5MHz的設備，最大發射功率限值為10mW（e.i.r.p），即10dBm。

為提高Zigbee網絡的傳輸可靠性，除了在法規允許的范圍下提高發射功率，增加接收靈敏度外，更應該通過合理的布置路由設備來充分利用Zigbee mesh網絡的特點以達至信號的合理覆蓋。

常見建筑材料對2.4GHz信號的衰減大致如下圖（取自互聯網，僅供參考）

同一款天線用在不同產品上天線效率、增益和通信距離一樣嗎？不同產品外殼，對天線有影響嗎？

盡管天線的尺寸設計完全相同，但如果不同產品所用的PCB材質參數不同，板子的尺寸不同，天線附近的元器件擺放位置不同，參考地平面的設計或者面積不同，那么天線的效率和增益肯定會有差別，也可能會直接影響到通信距離。另外，產品外殼的材質，安裝螺絲的位置等等因素也會對天線的性能有所影響。上面假設問題里的天線指的是PCB天線，但道理同樣適用于其它成品天線。

不同的天線對功耗有影響嗎？

這需要考慮兩方面的因素。首先，如果天線的諧振點偏離2.4G，天線阻抗與標準的50ohm相差太遠，那么可能會直接導致芯片的射頻收發模塊功耗偏高。其次，即便兩個天線的諧振點和阻抗匹配指標都不錯，但是可能由于效率和增益上的差異依然會造成通信效果的不同。如果恰好使用性能較差天線的產品處于臨界距離上，則這個產品可能會由于重傳，重新查找路由等多余操作造成功耗消耗增大。

組網后單跳臨界距離上的設備不穩定，總是重新查找路由更換路徑導致丟包的問題有沒有好的解決方案？

這確實是一個具普遍性的問題，畢竟每一個設備都是有自己的發射/接收性能極限的，必然有自己的單跳臨界距離。問題里描述的現象除了會造成網絡通信問題，也可能會造成ZED功耗偏大。這里提供解決這個問題的一個思路，將設備join/rejoin過程中的LQI標準提高，使得join/rejoin成功的距離小于單跳臨界通信距離，這樣在網絡的搭建和調試過程中就會最大程度的避免使設備工作于單跳臨界距離。

多協議芯片的SubG和藍牙或者Zigbee是不是可以同時發送同時接收？

物理層是分時間片的，但從應用層看是同時發送同時接收的。

目前國內大概有多少個Zigbee 3.0的認證產品，覆蓋多少家品牌？

目前中國成員認證的Zigbee 3.0產品已經達到近200款，覆蓋品牌達30多種，包括立達信、涂鴉、小米、云丁、九洲光電、Aqara、生迪、海曼和天都照明等等，具體可以查詢Zigbee聯盟官網的認證產品清單https://zigbeealliance.org/classic-product-search/

如何避免WiFi和Zigbee之間的無線干擾？特別是在動態掃描的情況下。

處理的方式包含硬件和軟件兩個部分，詳細可以參見文檔（https://www.silabs.com/documents/public/application-notes/an1017-coexistence-with-wifi.pdf）

硬件設計WiFi和Zigbee的無線信號隔離度大于6dBm

減少板載的信號干擾，無線部分的硬件設計需要優化，例如添加屏蔽罩，天線極性相差90度

軟件包含添加狀態信號，優先級判斷等協調信號線。

如何快速組建Zigbee大規模網絡？

建議采用的方法有：

優化網絡的拓撲結構，增加路由節點，增大信號覆蓋面積

可以通過加長入網時間，多次廣播的方式增加入網的成功率

網關端本地可以預設白名單，讓設備入網速度加快

Zigbee和NB-IOT相比優勢在哪？

兩種技術在各自的應用場景下各有優勢，Zigbee偏向近距離本地網絡，就此來說：

Zigbee是網狀網絡，網絡的穩定性可以通過多路徑的方式加強，網狀網絡也減少了每個節點的能耗（不需要更大的發射功率），更加擅長低功耗的應用。

Zigbee是本地網絡，所以不需要云端的支持也可以本地運作。

Zigbee有標準的應用層，增加了來自不同廠家的設備互通互操作的能力。