一文详解CMP并发多协议

随着无线通信的不断发展，对可同时支持多个协议的设备的需求显著增加。此功能称为并发多协议（Concurrent Multiprotocol, CMP），允许设备同时在不同无线标准下运行，从而提高设备的多功能性和适应性。CMP并发多协议是一项优势，因为虽然设备传统上可以处理多个协议，但这通常需要合并多个射频集成电路（IC）。通过CMP并发多协议，设备只需一个射频集成电路即可实现相同的功能，简化了这一过程，从而为开发人员提供了更高的成本效益。在这篇博客中，我们将深入探讨CMP并发多协议的概念，并研究单通道、带并发侦听和带低功耗蓝牙 （Bluetooth LE）动态多协议（DMP）的CMP并发多协议之间的区别。

CMP并发多协议：单通道

CMP并发多协议允许设备同时支持基于相同 IEEE 802.15.4 标准的多个无线协议，例如 Zigbee 和 Thread。

通过共享 802.15.4 PHY 和 MAC 层，以及在同一信道上运行的 Zigbee 和 Thread，此功能使设备能够利用单个无线电同时接收Zigbee或Thread数据包（无时间切片）。它通过与每个协议栈相关联的唯一 PANID 来实现协议之间的区分，此功能称为多PAN功能。

CMP并发多协议的关键优势在于简单性和在多个网络上运行的能力，除了中等拥塞之外，性能不会降低。

能够支持多个 IEEE 802.15.4 协议，例如在同一通道上运行的 Zigbee 和 Thread

真正的并发性（无时间切片）

由 PAN ID 区分的 Rx 帧

由普通 802.15.4 CSMA-CA 管理的通道访问

在可选的SoC、NCP 和 RCP 模式下工作

带并发侦听的CMP并发多协议

带并发侦听的并发多协议使这一概念更进一步，它允许设备同时支持在独立信道上运行的多个无线协议。

由于无线电在两个工作信道之间快速切换（大约几十微秒）以检测传入的数据包，带并发侦听的CMP并发多协议允许设备使用单个无线电同时侦听 Zigbee 和/或 Thread 各自信道上的数据包，并且不会阻止窗口。

当单个设备需要成为在不同信道上运行的两个独立网状网络的一部分时，此功能尤其有用。例如，通过并发侦听，智能家居环境中的中央集线器（属于多个网状网络的一部分）可以同时监测来自各种传感器的信号，确保对运动检测或温度变化等事件的及时和精确响应。并发监听的另一项关键优势是它无缝扩展到单通道情况（如上所述）。

这种方法需要更复杂的硬件和软件，代价是略微降低了Rx灵敏度。

能够支持多个 IEEE 802.15.4 协议，例如，在不同信道上运行的 Zigbee 和 Thread

在两个工作信道之间快速切换

由 PAN ID 区分的 RX 帧

由普通 802.15.4 CSMA-CA 管理的通道访问

在 SoC 和 RCP 模式下工作

带并发侦听的CMP并发多协议示例：

设备每 48 微秒在两个工作信道之间快速切换一次

检测到有效的 802.15.4 前导码时

保持在信道上以接收整个数据包

检查是否为有效的网络和设备数据包

传输确认（如需要）

切换到下一个信道并重复此过程

带低功耗蓝牙DMP动态多协议的并发多协议

当与动态多协议相结合时，带并发侦听的CMP并发多协议允许同时支持 Zigbee、OpenThread 和低功耗蓝牙这三种协议。

它将低功耗蓝牙的动态多协议支持概念（在 Zigbee等单个协议情况下）扩展到并发多协议情况（同时支持Zigbee 和 Thread），在这种情况下，您无需关闭或取消初始化整个协议栈；相反，您可以通过时间切片或分时继续运行单独的（在本例中为第三个）协议栈，例如低功耗蓝牙，设备将为低功耗蓝牙连接分配特定的时隙。

它通过定期将低功耗蓝牙PHY与802.15.4 PHY交换，允许低功耗蓝牙连接保持活动状态，同时在 Zigbee 和 Thread 网络上保持连接。这允许节点通过 Zigbee、Thread 或蓝牙响应命令。

由于单个无线电支持三种协议，因此根据应用要求仔细管理DMP动态多协议配置对于确保最佳性能至关重要。

将低功耗蓝牙DMP扩展到CMP并发多协议

低功耗蓝牙继续在分时 DMP 模式下运行，根据需要中断CMP并发多协议（Zigbee + Thread）。

启用并发侦听后（使 Zigbee 和 Thread 在单独的信道上运行），按配置切换到低功耗蓝牙信道的同时，在两个15.4信道之间快速切换。

不影响低功耗蓝牙性能（如果将低功耗蓝牙设置为较高优先级）

现有解决方案示例

1. CMP并发多协议－单通道

在同一 15.4 通道上启用 Zigbee 和 Thread 支持

可选支持 DMP 模式下的低功耗蓝牙

在 RCP 模式（第一代无线平台），以及 SoC、NCP 和 RCP 模式（第二代无线平台）下受支持

2. 带并发侦听的CMP并发多协议

在单独的 15.4 信道上启用 Zigbee 和 Thread 支持

可选支持 DMP 模式下的低功耗蓝牙

仅在 RCP（MG21 和 MG24）与 SoC 模式（MG26 - 集成 Matter）下的Silicon Labs（芯科科技）第二代无线平台上受支持

将CMP并发多协议技术与DMP解决方案相结合提供了多种选择，以满足现代无线通信系统的各种需求。如何选择这些方法取决于应用的具体需求。

对于要求在不影响Rx敏感度的情况下实现简单性和严格并发性的场景，采用单通道设置的CMP并发多协议可能就足够了。相比之下，需要在无线网状网络中支持单独 15.4 通道的应用可能会受益于带并发侦听的CMP并发多协议。最后，对于要求最大灵活性的应用，包括同时支持低功耗蓝牙和 15.4 网状网络，带低功耗蓝牙DMP的CMP并发多协议是最佳选择。

通过了解这些方法以及它们之间的区别，您可以做出明智的决策，选择最合适的技术，从而确保您的应用具有卓越的性能和可靠性。