藍(lán)牙與WiFi共處技術(shù)

現(xiàn)如今，無論人們?nèi)ズ翁?，幾乎都想知道家居與辦公室使用LSAN（無線局域網(wǎng)）和WPAN（無線私人局域網(wǎng)）的環(huán)境，因為藍(lán)牙和其它無線技術(shù)可為人們提供極大的移動性和靈活性。
就目前而言，一般認(rèn)為藍(lán)牙和WiFi（802.11b，即無線高保真系統(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)實中，由于種各原因，它們間確實存在著干擾。
藍(lán)牙技術(shù)
藍(lán)牙采用FHSS（跳頻擴頻）來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(yīng)付干擾問題。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題。為此，在藍(lán)牙SIG內(nèi)，一個新工作小組，即CWG（共處工作小組）受命來解決這一難題。
AFH——一個行之有效的解決方案
CWG召集眾多從事藍(lán)牙技術(shù)的公司來討論可能的解決方案。該工作組對各種提案進行了充分的評估，博采眾提案之長，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)體系評審局審議通過。
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)備來確定何時使用修改的跳頻內(nèi)核（參見圖1）。如果一個選中的信道的標(biāo)記是壞的，那么從一組好信道中，另選一個新信道。而且，主設(shè)備用同一信道來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。由于在某個給定的時隙中，壞信道中的主設(shè)備并未接收從設(shè)備的傳輸，便能對主設(shè)備進行更好的校正。
從圖2看到，藍(lán)牙在2.4GHz頻帶中滿處跳頻。無意間會對同一頻帶中的靜態(tài)頻率設(shè)備產(chǎn)生干擾。AFH則動態(tài)地改變設(shè)備的跳頻序列，限制藍(lán)牙設(shè)備可跳頻的信道數(shù)量來避免干擾。采用這種跳頻機制，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）。
各個國家制訂法規(guī)的當(dāng)局（如美國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個主設(shè)備標(biāo)記是好的信道。即便如此，這個數(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)備如何使用這個數(shù)據(jù)。嚴(yán)格規(guī)定的事項包括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，在市場中相互競爭。由此引發(fā)是否要定義信道評估，這一問題已成為目前爭論的焦點。此外，在實施方案中是否要設(shè)置定時要求，以便在認(rèn)證期間進行測試，對此問題亦是懸而未決。
信道分類
信道分類有兩種基本方法，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頻率有多少個包未被正確地接收，主設(shè)備根據(jù)它來確定信道標(biāo)記是好是壞。從設(shè)備則可利用任何空閑的時間周期性地測量全部信道的接收到信號強度，以此來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(shè)備可能被認(rèn)為是壞的。
上面已提及，規(guī)范還未對信道分類進行硬性規(guī)定。然而，多數(shù)信道分類實施方案能在極短時間內(nèi)標(biāo)出壞信道，遠(yuǎn)比原先想象有要快得多，這說明市場運作是極有威力的。
藍(lán)牙規(guī)范采用新技術(shù)衍生出又一個要求，它們必須和業(yè)已通過的規(guī)范是后向兼容的。這就是說，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)地加以說明。規(guī)范變更要求幾經(jīng)討論，最后獲得通過形成原型。在原型期間，不能出賣任何產(chǎn)品。當(dāng)然可對按規(guī)范制造原型進行廣泛的測試，以保證互操作性。AFH已有十幾種實施方案，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(lán)牙組織安排的互操作性測試事件運作，這是公開的事件，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(lán)牙產(chǎn)品。在規(guī)范公布后，這些事件對促進和保證互操作性是非常成功的。盡管AFH已通過數(shù)月，對AFH的測試仍在進行中。
目前，市場上已出現(xiàn)第一波采用AFH的藍(lán)牙產(chǎn)品。這些產(chǎn)品成長和戶用藍(lán)牙的手機和耳機有關(guān)，讓W(xué)LAN無處不在。隨著2.4GHz頻帶變得日益擁擠，設(shè)備應(yīng)具備某種智能來識別其它設(shè)備，這樣才能不致堵塞頻帶。與之相應(yīng)，設(shè)計者只有清醒地認(rèn)識到藍(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