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