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作者：Dave Hollander 藍牙技術(shù)聯(lián)盟高級市場總監(jiān) 干擾是任何無線技術(shù)實現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)通信的最大挑戰(zhàn)之一。與有線數(shù)據(jù)通信技術(shù)不同的是，無線技術(shù)必須共享傳輸介質(zhì)，多個設(shè)備可能會嘗試在同一無線頻譜、同一通用區(qū)域和在完全相同的時間內(nèi)進行通信。當(dāng)發(fā)生這種情況時，數(shù)據(jù)包之間會發(fā)生空中沖突（in-air collisions），這可能會使接收設(shè)備無法讀取數(shù)據(jù)包，造成丟包。 這一挑戰(zhàn)在全球ISM頻段等非許可頻段尤為嚴(yán)重。在此類頻段中，一種通信技術(shù)需要適應(yīng)來自使用相同通信技術(shù)的其他設(shè)備以及在同一頻段內(nèi)使用其他通信技術(shù)的設(shè)備所產(chǎn)生的潛在干擾。 例如藍牙技術(shù)和Wi-Fi與使用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)都在2.4 GHz ISM頻段運行。因此，如果兩個藍牙設(shè)備之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，與另一個在范圍內(nèi)的其他藍牙、Wi-Fi或802.15.4設(shè)備之間傳輸，且傳輸時間和頻段完全相同的數(shù)據(jù)包發(fā)生沖突，數(shù)據(jù)包就有可能損壞或丟失。其他使用2.4 GHz頻段的設(shè)備（包括燈光、微波爐、嬰兒監(jiān)視器和車庫門開啟器等）也會在環(huán)境中造成不必要的電磁噪聲。 有許多藍牙技術(shù)可用于降低干擾。在本文中，我們將探討藍牙技術(shù)如何運用自適應(yīng)跳頻（Adaptive Frequency Hopping，AFH）和小而快的數(shù)據(jù)包兩大功能克服潛在的干擾因素，進而實現(xiàn)可靠的無線數(shù)據(jù)通信。 小而快的數(shù)據(jù)包 如果想要避免沖突，最好選擇小而快的數(shù)據(jù)包。例如與其他低功耗無線mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，藍牙數(shù)據(jù)包的大小通常只有一半，但速度是其他技術(shù)的四倍。小而快的數(shù)據(jù)包可以更高效地運用頻譜，并大大降低發(fā)生沖突的概率。 正如Silvair首席技術(shù)官、藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)工作組主席Szymon Slupik所說：秘訣很簡單，數(shù)據(jù)包越小，沖突就越少，任何無線系統(tǒng)的可靠性都與頻譜效率有關(guān)。Slupik認(rèn)為，藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的尺寸是藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)成為“第一個滿足物聯(lián)網(wǎng)時代巨大期望的無線標(biāo)準(zhǔn)”的最大原因之一。 并不只有Slupik對藍牙數(shù)據(jù)包的優(yōu)秀特性贊賞有加。藍牙技術(shù)聯(lián)盟開發(fā)者關(guān)系經(jīng)理Martin Woolley也提到了藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包在高密度設(shè)備網(wǎng)絡(luò)可擴展性和容量方面的優(yōu)勢：“數(shù)據(jù)包所需的無線電空中傳輸時間越少，發(fā)生沖突的概率就越低。藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)的小尺寸數(shù)據(jù)包和低功耗藍牙無線電的高符號速率減少了數(shù)據(jù)包所需的空中傳輸時間，使得藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)在這一方面具備出色的性能。” 但藍牙數(shù)據(jù)包的優(yōu)點并不僅僅在于尺寸和速度。它們還十分善于避免沖突。 自適應(yīng)跳頻 擴頻技術(shù)可以提高無線技術(shù)在繁忙無線電環(huán)境中的彈性。在繁忙的無線電環(huán)境中，更容易發(fā)生沖突和干擾。自適應(yīng)跳頻（Adaptive Frequency Hopping，AFH）是藍牙技術(shù)為避免干擾而運用的一項獨特擴頻技術(shù)。 為了解自適應(yīng)跳頻的工作原理，我們先來說明藍牙技術(shù)如何劃分2.4GHz ISM頻段。首先，和許多無線通信協(xié)議一樣，藍牙技術(shù)使用多個無線電通道。低功耗藍牙（Bluetooth LE）將2.4GHz ISM無線電頻段分為40個通道，而藍牙BR/EDR則將其分為80個通道。 藍牙技術(shù)還可以在傳輸通道之間跳轉(zhuǎn)，進一步降低與其他范圍內(nèi)傳輸?shù)臎_突概率。跳頻釋放了更多無線電信息容量，使通信變得更加可靠。跳頻或許同樣存在于其他技術(shù)之中，但以下功能肯定是藍牙技術(shù)所獨有的。 自適應(yīng)跳頻（Adaptive Frequency Hopping，AFH）提高了跳頻的智能化，使藍牙數(shù)據(jù)包能夠根據(jù)情況避開活躍、繁忙、擁擠的通道。嘈雜和繁忙的通道會被標(biāo)記出來且并不被使用。隨著環(huán)境中其他無線通信設(shè)備的增加和刪除，可靠的通道和繁忙的通道可能會逐漸改變。自適應(yīng)跳頻使藍牙技術(shù)能夠動態(tài)追蹤運行狀況最好的通道并找到最可靠的路徑。 藍牙技術(shù)，生來可靠 綜上所述，藍牙技術(shù)能夠在最具挑戰(zhàn)性的環(huán)境下實現(xiàn)高度可靠的通信。這兩種方法讓我們初步了解到藍牙為幫助開發(fā)人員解決干擾問題所提供的技術(shù)和功能，藍牙技術(shù)從設(shè)計上就注定是可靠的。 想要詳細了解藍牙技術(shù)用于提高可靠性的多種技術(shù)，請點擊鏈接，下載《了解藍牙技術(shù)的可靠性》技術(shù)文章。 |
