兩大藍(lán)牙功能增強(qiáng)無(wú)線通信的可靠性說(shuō)明

干擾是任何無(wú)線技術(shù)實(shí)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(wú)線技術(shù)必須共享傳輸介質(zhì)，多個(gè)設(shè)備可能會(huì)嘗試在同一無(wú)線頻譜、同一通用區(qū)域和在完全相同的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行通信。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，數(shù)據(jù)包之間會(huì)發(fā)生空中沖突（in－air collisions），這可能會(huì)使接收設(shè)備無(wú)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(lèi)頻段中，一種通信技術(shù)需要適應(yīng)來(lái)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(lán)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(yùn)行。因此，如果兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，與另一個(gè)在范圍內(nèi)的其他藍(lán)牙、Wi－Fi或802．15．4設(shè)備之間傳輸，且傳輸時(shí)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(chē)庫(kù)門(mén)開(kāi)啟器等）也會(huì)在環(huán)境中造成不必要的電磁噪聲。

有許多藍(lán)牙技術(shù)可用于降低干擾。在本文中，我們將探討藍(lán)牙技術(shù)如何運(yùn)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(jìn)而實(shí)現(xiàn)可靠的無(wú)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(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，藍(lán)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(yùn)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(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)工作組主席Szymon Slupik所說(shuō)：秘訣很簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)包越小，沖突就越少，任何無(wú)線系統(tǒng)的可靠性都與頻譜效率有關(guān)。Slupik認(rèn)為，藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的尺寸是藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)成為「第一個(gè)滿足物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代巨大期望的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)」的最大原因之一。

并不只有Slupik對(duì)藍(lán)牙數(shù)據(jù)包的優(yōu)秀特性贊賞有加。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟開(kāi)發(fā)者關(guān)系經(jīng)理Martin Woolley也提到了藍(lán)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(kuò)展性和容量方面的優(yōu)勢(shì)：「數(shù)據(jù)包所需的無(wú)線電空中傳輸時(shí)間越少，發(fā)生沖突的概率就越低。藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)的小尺寸數(shù)據(jù)包和低功耗藍(lán)牙無(wú)線電的高符號(hào)速率減少了數(shù)據(jù)包所需的空中傳輸時(shí)間，使得藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)在這一方面具備出色的性能?！?/p>

但藍(lán)牙數(shù)據(jù)包的優(yōu)點(diǎn)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(kuò)頻技術(shù)可以提高無(wú)線技術(shù)在繁忙無(wú)線電環(huán)境中的彈性。在繁忙的無(wú)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(lán)牙技術(shù)為避免干擾而運(yùn)用的一項(xiàng)獨(dú)特?cái)U(kuò)頻技術(shù)。

為了解自適應(yīng)跳頻的工作原理，我們先來(lái)說(shuō)明藍(lán)牙技術(shù)如何劃分2．4GHz ISM頻段。首先，和許多無(wú)線通信協(xié)議一樣，藍(lán)牙技術(shù)使用多個(gè)無(wú)線電通道。低功耗藍(lán)牙（Bluetooth LE）將2．4GHz ISM無(wú)線電頻段分為40個(gè)通道，而藍(lán)牙BR／EDR則將其分為80個(gè)通道。

藍(lán)牙技術(shù)還可以在傳輸通道之間跳轉(zhuǎn)，進(jìn)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(wú)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(lán)牙技術(shù)所獨(dú)有的。

自適應(yīng)跳頻（Adaptive Frequency Hopping，AFH）提高了跳頻的智能化，使藍(lán)牙數(shù)據(jù)包能夠根據(jù)情況避開(kāi)活躍、繁忙、擁擠的通道。嘈雜和繁忙的通道會(huì)被標(biāo)記出來(lái)且并不被使用。隨著環(huán)境中其他無(wú)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(huì)逐漸改變。自適應(yīng)跳頻使藍(lán)牙技術(shù)能夠動(dòng)態(tài)追蹤運(yùn)行狀況最好的通道并找到最可靠的路徑。

藍(lán)牙技術(shù)，生來(lái)可靠

綜上所述，藍(lán)牙技術(shù)能夠在最具挑戰(zhàn)性的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高度可靠的通信。這兩種方法讓我們初步了解到藍(lán)牙為幫助開(kāi)發(fā)人員解決干擾問(wèn)題所提供的技術(shù)和功能，藍(lán)牙技術(shù)從設(shè)計(jì)上就注定是可靠的。

關(guān)于藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟

藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth SIG）成立于1998年，為一非營(yíng)利行業(yè)協(xié)會(huì)，負(fù)責(zé)發(fā)展Bluetooth?藍(lán)牙技術(shù)。目前，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟擁有超過(guò)35，000家企業(yè)成員，致力于促進(jìn)成員間合作，創(chuàng)建更新、更強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)。此外亦持續(xù)推動(dòng)藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)發(fā)世界級(jí)的產(chǎn)品認(rèn)證計(jì)劃推進(jìn)全球互通性，并通過(guò)提高藍(lán)牙技術(shù)的認(rèn)知度、理解和采用，進(jìn)一步推廣其品牌。

關(guān)于藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙（Bluetooth?）為一項(xiàng)全球通用的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，為我們帶來(lái)了簡(jiǎn)便、安全的連接，其技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品年出貨量已達(dá)近50億。藍(lán)牙技術(shù)社區(qū)自1998年成立以來(lái)不斷對(duì)藍(lán)牙功能進(jìn)行擴(kuò)展，推動(dòng)創(chuàng)新，開(kāi)創(chuàng)新市場(chǎng)，并重新定義全球通信。如今，藍(lán)牙已成為諸多解決方案領(lǐng)域開(kāi)發(fā)者的首選無(wú)線技術(shù)，包括音頻傳輸、數(shù)據(jù)傳輸、位置服務(wù)和大型設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。