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Calculateur de Coexistence Bande ISM

Estimez la probabilité de collision quand WiFi, Bluetooth, Zigbee ou LoRa partagent la même bande ISM.

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Formule

Pcollision=DC1100×DC2100×FsharedP_{collision} = \frac{DC_1}{100} \times \frac{DC_2}{100} \times F_{shared}
DC₁, DC₂— Duty cycles of each protocol (%)
F_shared— Fraction of shared channel bandwidth

Comment ça marche

<p>La bande ISM 2,4 GHz est partagée par le WiFi (802.11b/g/n/ax), le Bluetooth/BLE, le Zigbee (802.15.4), le Thread, le Z-Wave (à 2,4 GHz) et les fours à micro-ondes. Chaque protocole utilise des plans de canaux, une modulation et des cycles de service différents, ce qui entraîne des interférences lorsque leurs transmissions se chevauchent en termes de temps et de fréquence.</p> <p>La probabilité de collision dépend de trois facteurs : le rapport <strong>cyclique</strong> (la fraction de temps pendant laquelle chaque appareil transmet), le <strong>chevauchement des canaux</strong> (combien de canaux sont partagés) et l'<strong>effet de capture</strong> (un récepteur peut verrouiller le signal le plus fort si la différence de puissance dépasse environ 3 dB, ce qui réduit les collisions effectives).</p> <p>Stratégies de coexistence pratiques : <strong>saut de fréquence (saut</strong> BLE et Bluetooth Classic sur 79 canaux pour éviter les interférences persistantes), <strong>saut de fréquence adaptatif</strong> (l'AFH en Bluetooth détecte les canaux occupés et les évite), <strong>coexistence dans le domaine temporel</strong> (arbitrage du trafic de paquets/les puces PTA coordonnent les fenêtres de transmission WiFi et BT) et <strong>migration sub-GHz</strong> (LoRa, Sigfox et 802.15.4g à 915/868 MHz évitent complètement la bande congestionnée de 2,4 GHz).</p>

Exemple Résolu

Passerelle domestique intelligente : coordinateur Zigbee + point d'accès WiFi, tous deux à 2,4 GHz. Cycle d'utilisation WiFi 40 % (streaming vidéo), 3 canaux. Cycle de service Zigbee de 2 %, 16 canaux. Fraction de canaux partagés = 2/ (3+16) = 10,5 %. Collision brute = 0,40 × 0,02 × 0,105 = 0,084 % — très faible. Mais la puissance WiFi TX est de 100 mW (20 dBm) contre 1 mW (0 dBm) pour Zigbee = 20 dB de décalage. L'effet de capture réduit les interférences ZigBee→WiFi à presque zéro, mais le récepteur Zigbee considère toujours le WiFi comme une élévation du bruit de fond de +5 dB, ce qui réduit la portée effective d'environ 40 %.

Erreurs Fréquentes

  • ✗Penser « canaux différents = pas d'interférences » : les canaux 802.11b/g d'une largeur de 22 MHz se chevauchent avec les canaux Zigbee à 2 MHz, même lorsque les fréquences centrales diffèrent de 5 MHz
  • ✗Ignorer le problème de proximité : un point d'accès WiFi situé à 1 m peut désensibiliser un récepteur Zigbee même lorsqu'il transmet sur un canal « différent »
  • ✗Sans tenir compte du blocage/de la désensibilisation du récepteur : un signal hors bande puissant peut augmenter le bruit de fond d'un récepteur adjacent de 10 à 20 dB
  • ✗En supposant que le cycle d'utilisation est constant, le trafic WiFi est très chargé ; le cycle d'utilisation maximal pendant le streaming vidéo peut atteindre plus de 80 %

Foire Aux Questions

Les canaux Zigbee 15, 20, 25 et 26 se situent dans les écarts entre les canaux WiFi 1, 6 et 11. Le canal 26 (2480 MHz) est complètement en dehors du canal WiFi 11 (2462 MHz au centre). En pratique, le canal 25 ou 26 de Zigbee offre la meilleure coexistence avec un déploiement WiFi 1/6/11.
Le sous-GHz (915 MHz en Amérique, 868 MHz en Europe) est presque toujours préférable pour l'IoT à portée critique. La perte de trajet est inférieure de 10 à 15 dB à 915 GHz par rapport à 2,4 GHz, la bande est beaucoup moins encombrée et les limites du cycle de service LoRaWAN (1 % en Europe) empêchent la saturation des canaux. Le seul avantage de la LoRa 2,4 GHz est la disponibilité mondiale des fréquences : aucun problème de plan de bande régional.

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