蓝牙与WiFi共处技术

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蓝牙与WiFi共处技术

       现今，无论人们去何处，几乎都想知道家居与办公室使用LSAN（无线局域网）和WPAN（无线私人局域网）的环境，因为蓝牙和其它无线技术可为人们提供极大的移动性和灵活性。
就目前而言，一般认为蓝牙和WiFi（802.11b，即无线高保真系统）在技术上以及应用上彼此间是相安无事的。但是，随着在免特许的2.4GHz频段中工作的设备数量持续增加，这些设备在办公室等环境中频繁地一起使用，人们不得不考虑相互间干扰问题。十分显然，干扰是必须解决的。在理论上，似乎不存在什么干扰；但在现实中，由于种各原因，它们间确实存在着干扰。
蓝牙技术
蓝牙采用FHSS（跳频扩频）来保证抗干扰的鲁棒性。它在2.4Hz频带的所有79.1信道上每秒跳频1600次。若检测到某个频率存在任何干扰，那么，在一千六百分之一秒后，立刻启用另一频率来发送信息。FHSS是蓝牙规范防范干扰的核心功能。
随着蓝牙和WiFi日益被肩并肩地集成在一个产品（如笔记本电脑中）潜在的风险干扰增加了，单凭FHSS不足以应付干扰问题。因此在最新蓝牙规范（1.2版）的研发阶段，希望能一劳永逸地解决干扰问题。为此，在蓝牙SIG内，一个新工作小组，即CWG（共处工作小组）受命来解决这一难题。
AFH——一个行之有效的解决方案
CWG召集众多从事蓝牙技术的公司来讨论可能的解决方案。该工作组对各种提案进行了充分的评估，博采众提案之长，最终形成统一的决议草案。当然，该草案还要提交蓝牙结构体系评审局审议通过。
CWG最终选择的是AFH（自适应跳频）技术。AFH让单信道映象分散在从设备，由从设备来确定何时使用修改的跳频内核（参见图1）。如果一个选中的信道的标记是坏的，那么从一组好信道中，另选一个新信道。而且，主设备用同一信道来发送和接收数据。由于在某个给定的时隙中，坏信道中的主设备并未接收从设备的传输，便能对主设备进行更好的校正。
从图2看到，蓝牙在2.4GHz频带中满处跳频。无意间会对同一频带中的静态频率设备产生干扰。AFH则动态地改变设备的跳频序列，限制蓝牙设备可跳频的信道数量来避免干扰。采用这种跳频机制，就能预留出一组频率供诸如WiFi等其它系统使用（见图3）。
各个国家制订法规的当局（如美国FCC）已规定了可使用的最小一组信道。因此，为了保证设备在全球范围内最大的互操作性，蓝牙规范要求一组至少有20个主设备标记是好的信道。即便如此，这个数量还是大于某些当权规定的数量。
AFH不仅规定了新的跳频选择机制，还定义了从设备如何用信令将信道的特征通知给主设备，主设备再将新跳频序列通知给从设备。信令需通过LMP（链路管理协议）定义，但在原有蓝牙协议中并未定义主设备如何使用这个数据。严格规定的事项包括LMP包用的信令格式和基带跳频内核。未规定的事项是信道分类算法。蓝牙产品的研发者有使用各自方法的自由，在市场中相互竞争。由此引发是否要定义信道评估，这一问题已成为目前争论的焦点。此外，在实施方案中是否要设置定时要求，以便在认证期间进行测试，对此问题亦是悬而未决。
信道分类
信道分类有两种基本方法，即测量包出错率或测量接收到的信号强度。包出错率直接表明每个频率有多少个包未被正确地接收，主设备根据它来确定信道标记是好是坏。从设备则可利用任何空闲的时间周期性地测量全部信道的接收到信号强度，以此来确定信道的信号强度是否稍高于正常的背景强度。信号稍强的信道对主设备可能被认为是坏的。
上面已提及，规范还未对信道分类进行硬性规定。然而，多数信道分类实施方案能在极短时间内标出坏信道，远比原先想象有要快得多，这说明市场运作是极有威力的。
蓝牙规范采用新技术衍生出又一个要求，它们必须和业已通过的规范是后向兼容的。这就是说，如果最新的1.2版蓝牙规范包含了AFH，它绝不能破坏与其它蓝牙设备和可发现性和连接性，包括那些按照早期规范构建的设备。此外，BLM（基带链路管理）、HCI（主控制器接口）和GAP（通用接入协议）也需作相应的变更，以保持后向兼用性。这些变更在规范中应以变更要求详细地加以说明。规范变更要求几经讨论，最后获得通过形成原型。在原型期间，不能出卖任何产品。当然可对按规范制造原型进行广泛的测试，以保证互操作性。AFH已有十几种实施方案，全都能正常地工作。
互操作性测试
互操作性测试可按私人工作组测试事件运作；也可按蓝牙组织安排的互操作性测试事件运作，这是公开的事件，任何人在完全未对外泄露的协议下以各种平台测试他们的蓝牙产品。在规范公布后，这些事件对促进和保证互操作性是非常成功的。尽管AFH已通过数月，对AFH的测试仍在进行中。
目前，市场上已出现第一波采用AFH的蓝牙产品。这些产品成长和户用蓝牙的手机和耳机有关，让WLAN无处不在。随着2.4GHz频带变得日益拥挤，设备应具备某种智能来识别其它设备，这样才能不致堵塞频带。与之相应，设计者只有清醒地认识到蓝牙赖以生存的空间面貌，才能获得成功，开拓发展。(东华)
图1、自适应跳频选择机制的方框图
图2、启用AFH前跳频范围
图3、启用AFH后跳频范围