藍牙與WiFi共處技術(shù)

現如今，無(wú)論人們去何處，幾乎都想知道家居與辦公室使用LSAN（無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)）和WPAN（無(wú)線(xiàn)私人局域網(wǎng)）的環(huán)境，因為藍牙和其它無(wú)線(xiàn)技術(shù)可為人們提供極大的移動(dòng)性和靈活性。
就目前而言，一般認為藍牙和WiFi（802.11b，即無(wú)線(xiàn)高保真系統）在技術(shù)上以及應用上彼此間是相安無(wú)事的。但是，隨著(zhù)在免特許的2.4GHz頻段中工作的設備數量持續增加，這些設備在辦公室等環(huán)境中頻繁地一起使用，人們不得不考慮相互間干擾問(wèn)題。十分顯然，干擾是必須解決的。在理論上，似乎不存在什么干擾；但在現實(shí)中，由于種各原因，它們間確實(shí)存在著(zhù)干擾。
藍牙技術(shù)
藍牙采用FHSS（跳頻擴頻）來(lái)保證抗干擾的魯棒性。它在2.4Hz頻帶的所有79.1信道上每秒跳頻1600次。若檢測到某個(gè)頻率存在任何干擾，那么，在一千六百分之一秒后，立刻啟用另一頻率來(lái)發(fā)送信息。FHSS是藍牙規范防范干擾的核心功能。
隨著(zhù)藍牙和WiFi日益被肩并肩地集成在一個(gè)產(chǎn)品（如筆記本電腦中）潛在的風(fēng)險干擾增加了，單憑FHSS不足以應付干擾問(wèn)題。因此在最新藍牙規范（1.2版）的研發(fā)階段，希望能一勞永逸地解決干擾問(wèn)題。為此，在藍牙SIG內，一個(gè)新工作小組，即CWG（共處工作小組）受命來(lái)解決這一難題。
AFH——一個(gè)行之有效的解決方案
CWG召集眾多從事藍牙技術(shù)的公司來(lái)討論可能的解決方案。該工作組對各種提案進(jìn)行了充分的評估，博采眾提案之長(cháng)，最終形成統一的決議草案。當然，該草案還要提交藍牙結構體系評審局審議通過(guò)。
CWG最終選擇的是AFH（自適應跳頻）技術(shù)。AFH讓單信道映象分散在從設備，由從設備來(lái)確定何時(shí)使用修改的跳頻內核（參見(jiàn)圖1）。如果一個(gè)選中的信道的標記是壞的，那么從一組好信道中，另選一個(gè)新信道。而且，主設備用同一信道來(lái)發(fā)送和接收數據。由于在某個(gè)給定的時(shí)隙中，壞信道中的主設備并未接收從設備的傳輸，便能對主設備進(jìn)行更好的校正。
從圖2看到，藍牙在2.4GHz頻帶中滿(mǎn)處跳頻。無(wú)意間會(huì )對同一頻帶中的靜態(tài)頻率設備產(chǎn)生干擾。AFH則動(dòng)態(tài)地改變設備的跳頻序列，限制藍牙設備可跳頻的信道數量來(lái)避免干擾。采用這種跳頻機制，就能預留出一組頻率供諸如WiFi等其它系統使用（見(jiàn)圖3）。
各個(gè)國家制訂法規的當局（如美國FCC）已規定了可使用的最小一組信道。因此，為了保證設備在全球范圍內最大的互操作性，藍牙規范要求一組至少有20個(gè)主設備標記是好的信道。即便如此，這個(gè)數量還是大于某些當權規定的數量。
AFH不僅規定了新的跳頻選擇機制，還定義了從設備如何用信令將信道的特征通知給主設備，主設備再將新跳頻序列通知給從設備。信令需通過(guò)LMP（鏈路管理協(xié)議）定義，但在原有藍牙協(xié)議中并未定義主設備如何使用這個(gè)數據。嚴格規定的事項包括LMP包用的信令格式和基帶跳頻內核。未規定的事項是信道分類(lèi)算法。藍牙產(chǎn)品的研發(fā)者有使用各自方法的自由，在市場(chǎng)中相互競爭。由此引發(fā)是否要定義信道評估，這一問(wèn)題已成為目前爭論的焦點(diǎn)。此外，在實(shí)施方案中是否要設置定時(shí)要求，以便在認證期間進(jìn)行測試，對此問(wèn)題亦是懸而未決。
信道分類(lèi)
信道分類(lèi)有兩種基本方法，即測量包出錯率或測量接收到的信號強度。包出錯率直接表明每個(gè)頻率有多少個(gè)包未被正確地接收，主設備根據它來(lái)確定信道標記是好是壞。從設備則可利用任何空閑的時(shí)間周期性地測量全部信道的接收到信號強度，以此來(lái)確定信道的信號強度是否稍高于正常的背景強度。信號稍強的信道對主設備可能被認為是壞的。
上面已提及，規范還未對信道分類(lèi)進(jìn)行硬性規定。然而，多數信道分類(lèi)實(shí)施方案能在極短時(shí)間內標出壞信道，遠比原先想象有要快得多，這說(shuō)明市場(chǎng)運作是極有威力的。
藍牙規范采用新技術(shù)衍生出又一個(gè)要求，它們必須和業(yè)已通過(guò)的規范是后向兼容的。這就是說(shuō)，如果最新的1.2版藍牙規范包含了AFH，它絕不能破壞與其它藍牙設備和可發(fā)現性和連接性，包括那些按照早期規范構建的設備。此外，BLM（基帶鏈路管理）、HCI（主控制器接口）和GAP（通用接入協(xié)議）也需作相應的變更，以保持后向兼用性。這些變更在規范中應以變更要求詳細地加以說(shuō)明。規范變更要求幾經(jīng)討論，最后獲得通過(guò)形成原型。在原型期間，不能出賣(mài)任何產(chǎn)品。當然可對按規范制造原型進(jìn)行廣泛的測試，以保證互操作性。AFH已有十幾種實(shí)施方案，全都能正常地工作。
互操作性測試
互操作性測試可按私人工作組測試事件運作；也可按藍牙組織安排的互操作性測試事件運作，這是公開(kāi)的事件，任何人在完全未對外泄露的協(xié)議下以各種平臺測試他們的藍牙產(chǎn)品。在規范公布后，這些事件對促進(jìn)和保證互操作性是非常成功的。盡管AFH已通過(guò)數月，對AFH的測試仍在進(jìn)行中。
目前，市場(chǎng)上已出現第一波采用AFH的藍牙產(chǎn)品。這些產(chǎn)品成長(cháng)和戶(hù)用藍牙的手機和耳機有關(guān)，讓W(xué)LAN無(wú)處不在。隨著(zhù)2.4GHz頻帶變得日益擁擠，設備應具備某種智能來(lái)識別其它設備，這樣才能不致堵塞頻帶。與之相應，設計者只有清醒地認識到藍牙賴(lài)以生存的空間面貌，才能獲得成功，開(kāi)拓發(fā)展。(東華)

圖1、自適應跳頻選擇機制的方框圖

圖2、啟用AFH前跳頻范圍

圖3、啟用AFH后跳頻范圍