藍(lán)牙和Wi-Fi共存的基礎(chǔ)知識(shí)

為了藍(lán)牙和Wi-Fi的共存，藍(lán)牙和Wi-Fi設(shè)備都需要能夠可靠地傳輸和接收。這要求來(lái)自藍(lán)牙和 Wi-Fi 設(shè)備的傳輸數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生沖突（即，預(yù)期的接收器不會(huì)同時(shí)從多個(gè)相同頻率的發(fā)射器接收數(shù)據(jù)），而不會(huì)顯著影響數(shù)據(jù)速率。例如，以 2406 MHz 傳輸?shù)乃{(lán)牙設(shè)備和以通道 1 傳輸?shù)?Wi-Fi 設(shè)備將發(fā)生沖突。在這種情況下，要讓兩個(gè)設(shè)備在同一區(qū)域內(nèi)工作，當(dāng)藍(lán)牙設(shè)備在 2406 MHz 信道上傳輸時(shí)，Wi-Fi 設(shè)備不得使用 Channel 1。同樣，藍(lán)牙設(shè)備不得使用與 Wi-Fi 重疊的信道。 Fi 通道 1，當(dāng) Wi-Fi 在該通道上傳輸時(shí)。

當(dāng)設(shè)備并置時(shí)，需要另一個(gè)條件：一個(gè)設(shè)備的發(fā)射器不能使另一個(gè)設(shè)備的接收器飽和。在高層次上，藍(lán)牙和 Wi-Fi 共存有兩種可用的共存方案：非協(xié)作共存和協(xié)作共存。

非協(xié)作共存

顧名思義，在非協(xié)作共存中，可能發(fā)生碰撞的兩個(gè)設(shè)備不會(huì)相互協(xié)作以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行。自適應(yīng)跳頻 （AFH） 通常屬于此類。

對(duì)于成功的藍(lán)牙通信，藍(lán)牙設(shè)備在給定時(shí)間點(diǎn)使用的通道不得被其他藍(lán)牙或以相同頻率運(yùn)行的無(wú)線設(shè)備使用。作為 1.2 版的一部分，藍(lán)牙 SIG 將自適應(yīng)跳頻添加到藍(lán)牙規(guī)范中。這個(gè)想法是為了改善藍(lán)牙設(shè)備彼此之間以及與其他無(wú)線技術(shù)（如 Wi-Fi）的共存。如第 2 部分所述，藍(lán)牙使用跳頻擴(kuò)頻來(lái)擴(kuò)展窄帶信號(hào)。自適應(yīng)跳頻允許設(shè)備跳到預(yù)期提供較少干擾的信道。

圖 1 顯示了沒(méi)有自適應(yīng)跳頻的無(wú)線電活動(dòng)。假設(shè) Wi-Fi 設(shè)備正在使用通道 1 進(jìn)行傳輸，而藍(lán)牙設(shè)備正在使用所有可能的通道。與 Wi-Fi 通道 1 重疊的通道可能會(huì)發(fā)生沖突。

【圖1 | Wi-Fi和藍(lán)牙數(shù)據(jù)包沖突］

為避免沖突，藍(lán)牙設(shè)備會(huì)掃描有干擾的通道并將其標(biāo)記為不可用。因此，當(dāng) Wi-Fi 使用通道 1 時(shí)，在此頻率范圍內(nèi)的藍(lán)牙通道將持續(xù)受到干擾，并且它們將被標(biāo)記為不可用。AFH 不僅提高了藍(lán)牙通信的可靠性，還允許 Wi-Fi 設(shè)備進(jìn)行通信，而不會(huì)對(duì) Wi-Fi 帶寬產(chǎn)生重大影響。否則，由于基于 CSMA 的實(shí)施，Wi-Fi 設(shè)備的性能將受到嚴(yán)重影響。相比之下，圖 2 顯示了實(shí)現(xiàn) AFH 時(shí)的潛在無(wú)線電利用率。

【圖2 | AFH 的無(wú)線電利用率］

藍(lán)牙設(shè)備可以使用由它自己進(jìn)行的信道質(zhì)量評(píng)估得出的信道映射來(lái)實(shí)現(xiàn) AFH?？梢允褂媒邮招盘?hào)強(qiáng)度指示器 （RSSI） 或數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤率 （PER） 來(lái)實(shí)施質(zhì)量評(píng)估。微微網(wǎng)中的藍(lán)牙主設(shè)備也可以從藍(lán)牙從設(shè)備接收信道質(zhì)量數(shù)據(jù)。如果藍(lán)牙設(shè)備與 Wi-Fi 設(shè)備配置在同一硬件上，主機(jī)也可以向藍(lán)牙設(shè)備提供信道信息，以實(shí)現(xiàn)可靠的信道映射。然而，Wi-Fi 和藍(lán)牙的搭配有其自身的挑戰(zhàn)，如前所述，需要協(xié)同共存的方法。

協(xié)同共存

通過(guò)協(xié)作共存，Wi-Fi 和藍(lán)牙設(shè)備可以實(shí)時(shí)相互通信，以實(shí)現(xiàn)無(wú)線電的時(shí)域復(fù)用 （TDM）。IEEE 802.15.2 定義了一個(gè)三線共存接口來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)同共存。802.15.2 的變體由芯片供應(yīng)商實(shí)施，以進(jìn)一步提高并置的 Wi-Fi 和藍(lán)牙設(shè)備的性能。

在我們繼續(xù)實(shí)現(xiàn)共存接口之前，讓我們看一下最重要的概念——原子序列。原子序列可以描述為在兩個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)之間建立合理的通信信道所需的最小不間斷傳輸。例如，允許藍(lán)牙從設(shè)備在主設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包（TX）后立即進(jìn)行傳輸。這個(gè) TX/RX 對(duì)被認(rèn)為是藍(lán)牙上下文中的原子序列，并且不能在沒(méi)有沖突的情況下被中斷。在 Wi-Fi 的情況下，原子序列的一個(gè)示例是請(qǐng)求發(fā)送 （RTS） 和清除發(fā)送 （CTS）。另一種是由一個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，然后是來(lái)自預(yù)期設(shè)備的確認(rèn) （ACK）。］ 換句話說(shuō)，

所有無(wú)線技術(shù)本質(zhì)上都構(gòu)建了在使用信道時(shí)保護(hù)原子序列的方法。問(wèn)題是，當(dāng)主機(jī)因?yàn)槟承┢渌麩o(wú)線技術(shù)而決定中斷序列時(shí)會(huì)發(fā)生什么？盡管每種無(wú)線技術(shù)都保護(hù)其原子序列，但它們不知道其他技術(shù)中的原子序列。如果一種并置的無(wú)線技術(shù)在原子序列期間中斷另一種無(wú)線技術(shù)，則可能導(dǎo)致傳輸失敗，從而導(dǎo)致性能下降。為了解決這個(gè)問(wèn)題，協(xié)作共存接口必須確保原子序列不受影響。

審核編輯：郭婷