為了藍牙和Wi-Fi的共存,藍牙和Wi-Fi設備都需要能夠可靠地傳輸和接收。這要求來自藍牙和 Wi-Fi 設備的傳輸數據不會發生沖突(即,預期的接收器不會同時從多個相同頻率的發射器接收數據),而不會顯著影響數據速率。例如,以 2406 MHz 傳輸的藍牙設備和以通道 1 傳輸的 Wi-Fi 設備將發生沖突。在這種情況下,要讓兩個設備在同一區域內工作,當藍牙設備在 2406 MHz 信道上傳輸時,Wi-Fi 設備不得使用 Channel 1。同樣,藍牙設備不得使用與 Wi-Fi 重疊的信道。 Fi 通道 1,當 Wi-Fi 在該通道上傳輸時。
當設備并置時,需要另一個條件:一個設備的發射器不能使另一個設備的接收器飽和。在高層次上,藍牙和 Wi-Fi 共存有兩種可用的共存方案:非協作共存和協作共存。
非協作共存
顧名思義,在非協作共存中,可能發生碰撞的兩個設備不會相互協作以實現平穩運行。自適應跳頻 (AFH) 通常屬于此類。
對于成功的藍牙通信,藍牙設備在給定時間點使用的通道不得被其他藍牙或以相同頻率運行的無線設備使用。作為 1.2 版的一部分,藍牙 SIG 將自適應跳頻添加到藍牙規范中。這個想法是為了改善藍牙設備彼此之間以及與其他無線技術(如 Wi-Fi)的共存。如第 2 部分所述,藍牙使用跳頻擴頻來擴展窄帶信號。自適應跳頻允許設備跳到預期提供較少干擾的信道。
圖 1 顯示了沒有自適應跳頻的無線電活動。假設 Wi-Fi 設備正在使用通道 1 進行傳輸,而藍牙設備正在使用所有可能的通道。與 Wi-Fi 通道 1 重疊的通道可能會發生沖突。
【圖1 | Wi-Fi和藍牙數據包沖突]
為避免沖突,藍牙設備會掃描有干擾的通道并將其標記為不可用。因此,當 Wi-Fi 使用通道 1 時,在此頻率范圍內的藍牙通道將持續受到干擾,并且它們將被標記為不可用。AFH 不僅提高了藍牙通信的可靠性,還允許 Wi-Fi 設備進行通信,而不會對 Wi-Fi 帶寬產生重大影響。否則,由于基于 CSMA 的實施,Wi-Fi 設備的性能將受到嚴重影響。相比之下,圖 2 顯示了實現 AFH 時的潛在無線電利用率。
【圖2 | AFH 的無線電利用率]
藍牙設備可以使用由它自己進行的信道質量評估得出的信道映射來實現 AFH。可以使用接收信號強度指示器 (RSSI) 或數據包錯誤率 (PER) 來實施質量評估。微微網中的藍牙主設備也可以從藍牙從設備接收信道質量數據。如果藍牙設備與 Wi-Fi 設備配置在同一硬件上,主機也可以向藍牙設備提供信道信息,以實現可靠的信道映射。然而,Wi-Fi 和藍牙的搭配有其自身的挑戰,如前所述,需要協同共存的方法。
協同共存
通過協作共存,Wi-Fi 和藍牙設備可以實時相互通信,以實現無線電的時域復用 (TDM)。IEEE 802.15.2 定義了一個三線共存接口來實現協同共存。802.15.2 的變體由芯片供應商實施,以進一步提高并置的 Wi-Fi 和藍牙設備的性能。
在我們繼續實現共存接口之前,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無線節點之間建立合理的通信信道所需的最小不間斷傳輸。例如,允許藍牙從設備在主設備發送數據包(TX)后立即進行傳輸。這個 TX/RX 對被認為是藍牙上下文中的原子序列,并且不能在沒有沖突的情況下被中斷。在 Wi-Fi 的情況下,原子序列的一個示例是請求發送 (RTS) 和清除發送 (CTS)。另一種是由一個設備進行數據傳輸,然后是來自預期設備的確認 (ACK)。] 換句話說,
所有無線技術本質上都構建了在使用信道時保護原子序列的方法。問題是,當主機因為某些其他無線技術而決定中斷序列時會發生什么?盡管每種無線技術都保護其原子序列,但它們不知道其他技術中的原子序列。如果一種并置的無線技術在原子序列期間中斷另一種無線技術,則可能導致傳輸失敗,從而導致性能下降。為了解決這個問題,協作共存接口必須確保原子序列不受影響。
審核編輯:郭婷
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