干擾是任何無(wú)線技術(shù)提供可靠數(shù)據(jù)通信時(shí)所遇到的最大挑戰(zhàn)之一。由于藍(lán)牙、Wi-Fi和802.15.4等無(wú)線技術(shù)設(shè)備共享一個(gè)傳輸介質(zhì)，如果一個(gè)正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包與另一個(gè)正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包在完全相同的時(shí)間和相同的通道上發(fā)生沖突，數(shù)據(jù)包就有可能損壞或丟失。

為了克服干擾并找到一條避免數(shù)據(jù)包沖突的清晰傳輸路徑，藍(lán)牙技術(shù)使用一種被稱為自適應(yīng)跳頻（AFH，adaptive frequency hopping）的跳頻擴(kuò)頻（FHSS，frequency-hopping spread spectrum）形式。藍(lán)牙將頻段劃分為較小的通道（如低功耗藍(lán)牙為40個(gè)通道），并在傳輸數(shù)據(jù)包時(shí)在這些通道之間快速跳轉(zhuǎn)。為了進(jìn)一步降低干擾概率，藍(lán)牙會(huì)調(diào)整其跳轉(zhuǎn)順序。在發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，嘈雜和繁忙的通道會(huì)被隨時(shí)追蹤并避開(kāi)。

近日，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth SIG）的開(kāi)發(fā)者關(guān)系經(jīng)理Martin Woolley發(fā)布了一篇專題文章：理解藍(lán)牙技術(shù)的可靠性。在這篇深入剖析藍(lán)牙可靠性的文章中，Woolley解釋了藍(lán)牙技術(shù)如何利用自適應(yīng)跳頻降低沖突概率并減少不可避免的丟包。

下文摘自Woolley此篇文章。

自適應(yīng)跳頻 （AFH）

無(wú)線電通信的主要挑戰(zhàn)之一是沖突（collisions），在繁忙的無(wú)線電環(huán)境中，沖突問(wèn)題尤為嚴(yán)重。之前我們探討了沖突，并解釋了當(dāng)兩臺(tái)或以上設(shè)備在重疊時(shí)間段內(nèi)在同一無(wú)線電通道上傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)發(fā)生沖突。如果不同的無(wú)線電技術(shù)（如藍(lán)牙和Wi-Fi）同時(shí)使用一個(gè)無(wú)線電頻譜，就會(huì)相互干擾。

藍(lán)牙技術(shù)通過(guò)使用擴(kuò)頻技術(shù)（spread spectrum）來(lái)降低沖突的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)兩個(gè)設(shè)備連接時(shí)，需要一種稱為自適應(yīng)跳頻（adaptive frequency hopping）的特定技術(shù)。

在每個(gè)連接事件中，一對(duì)連接設(shè)備可以使用它們的無(wú)線電以精確的時(shí)間間隔交換數(shù)據(jù)包。但除此之外，在每次連接事件開(kāi)始時(shí)，都會(huì)發(fā)生跳頻，使用通道選擇算法（channel selection algorithm）從可用通道集合中確定一個(gè)無(wú)線電通道。然后，所連接的每個(gè)設(shè)備將切換到選定的通道。隨著時(shí)間的推移和一系列連接事件的發(fā)生，通信將通過(guò)頻繁變化的一系列不同通道進(jìn)行，這些通道分布在2.4 GHz頻段上，從而大大降低了發(fā)生沖突的概率。

在低功耗藍(lán)牙使用的40個(gè)通道中，有37個(gè)通道（稱為通用通道，general purpose channels）可在連接通信時(shí)使用。

跳頻對(duì)互聯(lián)設(shè)備之間的通信可靠性做出了很大的貢獻(xiàn)，而藍(lán)牙則更進(jìn)一步提高了通信可靠性。

在特定環(huán)境中，一些藍(lán)牙無(wú)線電通道可能無(wú)法正常工作，這可能是因?yàn)樗鼈兪艿搅烁蓴_的影響，而其他通道能夠可靠地工作。隨著環(huán)境中無(wú)線通信設(shè)備的增加和刪除，可靠的通道和不可靠的通道可能會(huì)逐漸改變。

連接的主設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)通道圖（channel map），該圖將每個(gè)工作良好的通道分類為“已使用”或“未使用”?？墒褂面溌穼映绦?qū)⑼ǖ缊D與第二臺(tái)設(shè)備共享，以便它們能夠共享關(guān)于哪些通道將被使用和哪些通道將不被使用的信息。

設(shè)備使用特定實(shí)施技術(shù)監(jiān)測(cè)每個(gè)通道的運(yùn)行情況。當(dāng)確定一個(gè)或多個(gè)之前工作的通道不再適用時(shí)，通道圖就會(huì)被更新。反之，如果發(fā)現(xiàn)之前運(yùn)行狀況不佳的通道現(xiàn)在運(yùn)行良好，該通道狀態(tài)也會(huì)在通道圖中更新。之后，通道地圖更新將與第二個(gè)設(shè)備共享。通過(guò)這種方式，藍(lán)牙可以確保它只使用已知的好通道，避開(kāi)有問(wèn)題的通道，并保持通道圖的更新，使其始終反映正在使用的最佳通道子集。這就是藍(lán)牙自適應(yīng)跳頻系統(tǒng)的自適應(yīng)能力。

圖10 - 自適應(yīng)跳頻在各通道上分配通信量

圖10顯示了測(cè)試過(guò)程中兩個(gè)連接設(shè)備使用藍(lán)牙通道的方式以及將無(wú)線電使用分配到ISM 2.4 GHz頻譜中的高效方式。在圖表的底部，可以看到以MHz為單位的通道指數(shù)和頻率。通道指數(shù)（channel index）是間接引用一個(gè)無(wú)線電通道的方式。
編輯：hfy