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ISM 대역 무선 공존 계산기

WiFi, Bluetooth, Zigbee, LoRa가 같은 ISM 대역을 공유할 때 충돌 확률과 처리량 영향을 추정합니다.

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공식

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

작동 방식

<p>2.4GHz ISM 대역은 WiFi (802.11b/g/n/ax), 블루투스/BLE, 지그비 (802.15.4), 스레드, Z-웨이브 (2.4GHz) 및 전자레인지에서 공유됩니다.각 프로토콜은 서로 다른 채널 플랜, 변조 및 듀티 사이클을 사용하므로 전송이</p> 시간과 주파수가 겹칠 때 간섭이 발생합니다.<p>충돌 확률은 <strong>듀티 사이클</strong> (각 디바이스가 전송하는 시간의 비율), <strong>채널 오버랩 (공유되는 채널</strong> 수), <strong>캡처 효과</strong> (전력 차이가 3dB를 초과할 경우 수신기가 더 강한 신호에 고정하여 효과적인 충돌을 줄일 수 있음) 의 세 가지 요소에 따라 달라집니다.</p><p>실용적인 공존 전략: <strong>주파수 호핑</strong> (지속적 간섭을 피하기 위해 79개 채널에 걸쳐 BLE 및 블루투스 클래식 <strong>홉핑), 적응형 주파수 호핑</strong> (블루투스의 AFH가 점유된 채널을 감지하여 차단함), <strong>시간 영역 동시</strong> 사용 (WiFi 및 BT 전송 창을 조정하는 패킷 트래픽 중재/PTA 칩), <strong>서브GHz 마이그레이션</strong> (LoRa, Sigfox 및 915/868 MHz에서 802.15.4g) GHz 대역 (전체).</p>

계산 예제

스마트 홈 게이트웨이: 지그비 코디네이터+WiFi AP, 둘 다 2.4GHz.와이파이 듀티 사이클 40% (스트리밍 비디오), 3채널.지그비 듀티 사이클 2%, 16채널.공유 채널 비율 = 2/ (3+16) = 10.5%.원시 콜리전 = 0.40 × 0.02 × 0.105 = 0.084% — 매우 낮습니다.하지만 와이파이 TX 전력은 100mW (20dBm) 인 반면 지그비는 1mW (0dBm) = 20dB 오프셋입니다.캡처 효과는 지그비→WiFi 간섭을 거의 0에 가깝게 줄여주지만, 지그비 수신기는 여전히 WiFi를 최소 5dB의 노이즈 레벨 상승으로 인식하여 유효 범위를 최대 40% 까지 줄입니다.

흔한 실수

  • ✗'채널이 다르면 간섭이 없다'는 생각 — 802.11b/g 22MHz 와이드 채널은 중앙 주파수가 5MHz 차이가 나는 경우에도 지그비 2MHz 채널과 겹칩니다.
  • ✗근거리 문제 무시 — 1m 떨어진 WiFi AP는 '다른' 채널로 전송할 때에도 Zigbee 수신기의 감도를 떨어뜨릴 수 있습니다.
  • ✗수신기 차단/둔감화를 고려하지 않음 - 대역외 신호가 강하면 인접 수신기의 노이즈 플로어가 10—20dB까지 높아질 수 있음
  • ✗듀티 사이클이 일정하다고 가정하면 WiFi 트래픽이 매우 폭주하며 비디오 스트리밍 중 최대 듀티 사이클이 80% 이상에 달할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

지그비 채널 15, 20, 25, 26은 와이파이 채널 1, 6, 11 사이의 간격에 속합니다.채널 26 (2480MHz) 은 와이파이 채널 11 (2462MHz 중앙) 을 완전히 벗어납니다.실제로 지그비 채널 25 또는 26은 WiFi 1/6/11 배포와 함께 사용하는 것이 가장 좋습니다.
거리가 중요한 IoT에는 서브GHz (미국의 경우 915MHz, 유럽의 경우 868MHz) 가 거의 항상 더 좋습니다.915GHz에서 경로 손실은 2.4GHz에 비해 10—15dB 더 낮고, 대역의 혼잡이 훨씬 적으며, LoRaWAN 듀티 사이클 제한 (유럽의 경우 1%) 은 채널 포화를 방지합니다.2.4GHz LoRa의 유일한 장점은 글로벌 주파수 가용성이며 지역 대역 계획 문제가 없다는 것입니다.

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