藍(lán)牙與WiFi共處技術(shù)

現(xiàn)如今，無(wú)論人們?nèi)ズ翁?，幾乎都想知道家居與辦公室使用LSAN（無(wú)線局域網(wǎng)）和WPAN（無(wú)線私人局域網(wǎng)）的環(huán)境，因?yàn)樗{(lán)牙和其它無(wú)線技術(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(rèn)為藍(lán)牙和WiFi（802.11b，即無(wú)線高保真系統(tǒng)）在技術(shù)上以及應(yīng)用上彼此間是相安無(wú)事的。但是，隨著在免特許的2.4GHz頻段中工作的設(shè)備數(shù)量持續(xù)增加，這些設(shè)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(xiàn)實(shí)中，由于種各原因，它們間確實(shí)存在著干擾。
藍(lán)牙技術(shù)
藍(lán)牙采用FHSS（跳頻擴(kuò)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(cè)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(lán)牙規(guī)范防范干擾的核心功能。
隨著藍(lán)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(xiǎn)干擾增加了，單憑FHSS不足以應(yīng)付干擾問(wèn)題。因此在最新藍(lán)牙規(guī)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(lán)牙SIG內(nèi)，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(lán)牙技術(shù)的公司來(lái)討論可能的解決方案。該工作組對(duì)各種提案進(jìn)行了充分的評(píng)估，博采眾提案之長(zhǎng)，最終形成統(tǒng)一的決議草案。當(dāng)然，該草案還要提交藍(lán)牙結(jié)構(gòu)體系評(píng)審局審議通過(guò)。
CWG最終選擇的是AFH（自適應(yīng)跳頻）技術(shù)。AFH讓單信道映象分散在從設(shè)備，由從設(shè)備來(lái)確定何時(shí)使用修改的跳頻內(nèi)核（參見圖1）。如果一個(gè)選中的信道的標(biāo)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(shè)備用同一信道來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。由于在某個(gè)給定的時(shí)隙中，壞信道中的主設(shè)備并未接收從設(shè)備的傳輸，便能對(duì)主設(shè)備進(jìn)行更好的校正。
從圖2看到，藍(lán)牙在2.4GHz頻帶中滿處跳頻。無(wú)意間會(huì)對(duì)同一頻帶中的靜態(tài)頻率設(shè)備產(chǎn)生干擾。AFH則動(dòng)態(tài)地改變?cè)O(shè)備的跳頻序列，限制藍(lán)牙設(shè)備可跳頻的信道數(shù)量來(lái)避免干擾。采用這種跳頻機(jī)制，就能預(yù)留出一組頻率供諸如WiFi等其它系統(tǒng)使用（見圖3）。
各個(gè)國(guó)家制訂法規(guī)的當(dāng)局（如美國(guó)FCC）已規(guī)定了可使用的最小一組信道。因此，為了保證設(shè)備在全球范圍內(nèi)最大的互操作性，藍(lán)牙規(guī)范要求一組至少有20個(gè)主設(shè)備標(biāo)記是好的信道。即便如此，這個(gè)數(shù)量還是大于某些當(dāng)權(quán)規(guī)定的數(shù)量。
AFH不僅規(guī)定了新的跳頻選擇機(jī)制，還定義了從設(shè)備如何用信令將信道的特征通知給主設(shè)備，主設(shè)備再將新跳頻序列通知給從設(shè)備。信令需通過(guò)LMP（鏈路管理協(xié)議）定義，但在原有藍(lán)牙協(xié)議中并未定義主設(shè)備如何使用這個(gè)數(shù)據(jù)。嚴(yán)格規(guī)定的事項(xiàng)包括LMP包用的信令格式和基帶跳頻內(nèi)核。未規(guī)定的事項(xiàng)是信道分類算法。藍(lán)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(jìng)爭(zhēng)。由此引發(fā)是否要定義信道評(píng)估，這一問(wèn)題已成為目前爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。此外，在實(shí)施方案中是否要設(shè)置定時(shí)要求，以便在認(rèn)證期間進(jìn)行測(cè)試，對(duì)此問(wèn)題亦是懸而未決。
信道分類
信道分類有兩種基本方法，即測(cè)量包出錯(cuò)率或測(cè)量接收到的信號(hào)強(qiáng)度。包出錯(cuò)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(shè)備根據(jù)它來(lái)確定信道標(biāo)記是好是壞。從設(shè)備則可利用任何空閑的時(shí)間周期性地測(cè)量全部信道的接收到信號(hào)強(qiáng)度，以此來(lái)確定信道的信號(hào)強(qiáng)度是否稍高于正常的背景強(qiáng)度。信號(hào)稍強(qiáng)的信道對(duì)主設(shè)備可能被認(rèn)為是壞的。
上面已提及，規(guī)范還未對(duì)信道分類進(jìn)行硬性規(guī)定。然而，多數(shù)信道分類實(shí)施方案能在極短時(shí)間內(nèi)標(biāo)出壞信道，遠(yuǎn)比原先想象有要快得多，這說(shuō)明市場(chǎng)運(yùn)作是極有威力的。
藍(lán)牙規(guī)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(guī)范是后向兼容的。這就是說(shuō)，如果最新的1.2版藍(lán)牙規(guī)范包含了AFH，它絕不能破壞與其它藍(lán)牙設(shè)備和可發(fā)現(xiàn)性和連接性，包括那些按照早期規(guī)范構(gòu)建的設(shè)備。此外，BLM（基帶鏈路管理）、HCI（主控制器接口）和GAP（通用接入?yún)f(xié)議）也需作相應(yīng)的變更，以保持后向兼用性。這些變更在規(guī)范中應(yīng)以變更要求詳細(xì)地加以說(shuō)明。規(guī)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，不能出賣任何產(chǎn)品。當(dāng)然可對(duì)按規(guī)范制造原型進(jìn)行廣泛的測(cè)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(cè)試
互操作性測(cè)試可按私人工作組測(cè)試事件運(yùn)作；也可按藍(lán)牙組織安排的互操作性測(cè)試事件運(yùn)作，這是公開的事件，任何人在完全未對(duì)外泄露的協(xié)議下以各種平臺(tái)測(cè)試他們的藍(lán)牙產(chǎn)品。在規(guī)范公布后，這些事件對(duì)促進(jìn)和保證互操作性是非常成功的。盡管AFH已通過(guò)數(shù)月，對(duì)AFH的測(cè)試仍在進(jìn)行中。
目前，市場(chǎng)上已出現(xiàn)第一波采用AFH的藍(lán)牙產(chǎn)品。這些產(chǎn)品成長(zhǎng)和戶用藍(lán)牙的手機(jī)和耳機(jī)有關(guān)，讓W(xué)LAN無(wú)處不在。隨著2.4GHz頻帶變得日益擁擠，設(shè)備應(yīng)具備某種智能來(lái)識(shí)別其它設(shè)備，這樣才能不致堵塞頻帶。與之相應(yīng)，設(shè)計(jì)者只有清醒地認(rèn)識(shí)到藍(lán)牙賴以生存的空間面貌，才能獲得成功，開拓發(fā)展。(東華)

圖1、自適應(yīng)跳頻選擇機(jī)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