去除無線干擾的技術

　　作為短距離無線技術的3大主角，藍牙，Zigbee，WiFi自面世以來就備受器重，由於在技術、成本、能耗、簡便性等多方面的優勢，發展勢頭很快。

　 　目前，WiFi已成為家庭和辦公環境無線數據傳輸的生命線，幾乎所有的智能手機、平板、PC都采用WiFi進行高速信息交互。藍牙速率相對較慢，但能耗 更低，通常用於連接用於連接個人周邊的外圍設備，比如無線耳機、打印機、掃描儀等。而Zigbee是一種發送和接受數據量少，能耗低、電池壽命長的協議， 在家庭自動化、醫療保健以及其他行業設備中應用較廣泛。

　　然而，藍牙，Zigbee，WiFi都是采用2.4GHZ頻段，因此3者之間的干擾也很嚴重。此外，不同標准制式的WiFi接入點過多過密，也容易相互產生干擾。這兩個原因嚴重影響無線網絡的網速及可靠穩定性。

　　能量脈沖技術消除無線網絡信號干擾

　 　不過好消息來了!密歇根大學科學教授 Kang Shin 和他的助手在去年7月推出了GapSense系統，通過讓WiFi、藍牙，Zigbee發送特殊的能量脈沖作為交通管制信號，避免無線設備信號傳輸沖突， 克服同一頻段內的信號干擾問題。Shin 表示，無論傳送端與發射端采用哪種無線協議，都能解決傳輸信號干擾的問題。

　　為了有效避免沖突，藍牙，Zigbee，WiFi等3個無線協議都采用了一種機制，實現在同一時刻只有一個信號在傳輸。但很不幸的是，這3種機制不盡相同，並且這3種技術也無法實現互通。

　 　大致上，這3種技術遵循CSMA(載波偵聽多路訪問)的原理。CSMA是一種允許多個設備在同一信道發送信號的協議，其中的設備監聽其它設備是否忙碌， 只有在線路空閒時才發送。會出現的一種極端情況是，當碰撞達到16次以後，自動放棄發送。因此，CSMA無法從根本上避免干擾，這3種無線技術的干擾也經 常發生。

　　尤其是WiFi與Zigbee的相互干擾更為嚴重。我們知道，Zigbee 的底層標准把2.4 GHz 的ISM頻段劃分為16 個信道，每個信道帶寬為2 MHz。而WiFi 將該頻段劃分為11 個直擴信道，系統可選定其中任一信道進行通信，信道帶寬為22 MHz,所以11 個信道有重疊，無重疊的信道最多只有3 個。顯而易見，假定WiFi 系統工作在任一信道，則Zigbee 和其信道頻率重疊的概率為1/4。當Zigbee 和WiFi 同時使用相同頻段通信時，產生帶內有色噪聲干擾，導致傳輸分組沖突。

　 　圖2 wi-fi信道在2.4GHz頻段上分布(無重疊，北美)

　 　另外，WiFi與WiFi之間的干擾也非常嚴重。隨著WiFi標准的發展，為了提高容量和傳輸速率，新的WiFi標准較上一代都采用更寬的信道。例如， 當802.11b設備需要發送數據時，它會通知WiFi網絡去分配帶寬為10MHZ子信道。而此時，采用40MHZ子信道帶寬的802.11n設備正好也 有數據包發送，而此時它卻不知道8.2.11b的設備有發送需求，此時，對80.2.11n設備而言，80.211b設備就成為了“隱藏終端”，因此兩設 備的數據包極容易相互沖突。

　　要想讓這些不同的設備之間實現頻譜的協調，Shin和他的研究團隊設計了一種新的通信機制---GapSense技術。GapSense采用了一系列由空白間隔開的能量脈沖，通過監測2.4GHz頻帶上的脈沖能量、長短脈沖之間的差距來避免信號沖突。

　　新技術還能有效降低能耗 普及有望

　 　據悉，GapSense使用的是虛擬載波檢測(virtual carrier sensing)方式，以確定何時可進行清晰干淨的信號傳輸，而不必考慮所采用的是哪一種通信協議，因此可以明顯改善不同類型設備之間的干擾。例如在一個 WiFi，藍牙和ZigBee共存的無線辦公網絡環境，ZigBee和WiFi之間的沖突碰撞概率為45%，而采用GapSense技術後，經測試，碰撞 減少了8%。同時，“隱藏終端”的問題也從40%減少到幾乎為零。