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wi-fi与蓝牙互联以及干扰分析 蓝牙与Wi-Fi网络互连设计方案 蓝牙和Wi-Fi(即IEEE802.11b)都是无线局域网家族里的重要成员，它们都有各自的优点。直到今天，对这两种无线局域网标准的补充和修订工作仍在进行。蓝牙最初是以作为与Wi-Fi互补的技术来定位自己的。但随着两种技术标准的不断扩展完善，有迹象表明它们之间今后完全有可能形成竞争关系。无论如何，蓝牙和Wi-Fi的共存已经成为今天的现实。 对使用者而言，较为关注的问题有两个:一是蓝牙和Wi-Fi的共存会对各自的性能带来怎样的影响;二是怎样实现二者之间的互连互通。由于蓝牙和Wi-Fi都工作于ISM2.4GHz频段，因而在共存的环境下它们之间的干扰不可避免，这也是很多研究者引以关注的问题，本文将给出在这方面已经取得的一些研究成果。并就共存环境中怎样实现蓝牙和Wi-Fi之间的互连提出了解决方案。 2.蓝牙、Wi-Fi技术概述 2.1 蓝牙[1] 蓝牙技术是由蓝牙SIG(特殊利益集团)于1994年联合推出的一项短距离无线通信协议。它具有使用方便、抗干扰能力强、低功耗、低辐射等诸多优点。蓝牙宽带协议结合电路交换和分组交换技术，适用于语音和数据传输。它支持异步数据信道和同步语音信道，还可以用一个信道同时传送异步数据和同步语音。 蓝牙的基本拓扑结构是微网(Piconet)。在微网中只有一个主设备(Master)，它可以同时和至多7个处于激活状态的从设备(Slave)以及至多255个处于休眠状态的从设建立连接关系。微网之间还可以形成散射网(Scatternet)，从而扩大了网络的规模，延长了网络的覆盖范围。 2003年3月，IEEE批准了兼容蓝牙1.1版本的WPAN标准“IEEE802.15.1”，同时还专门成立了四个工作组专门负责IEEE802.15相关标准的制定和完善动作。目前，更为完善的蓝牙协议2.0版已经问世，这必将加速蓝牙技术的推广应用进程。 2.2 Wi-Fi[2] Wi-Fi是在IEEE802.11的基础修改制定的，于1999年11月由IEEE推出。它与蓝牙工作于同一频段。Wi-Fi采用CSMA/CA的访问机制，这与以太网协议CSMA/CD相似。它具有传输速率高、传输距离长等优点。但它不提供面向连接的服务，因而可靠性不如蓝牙，且其功耗也较蓝牙高。 Wi-Fi的基本网络结构为基本服务组(BSS)，这种结构可以满足两个站点之间的直接数 据交换要求，但在使用过程中需要将其中一个设为主设备;扩展服务组(ESS)是由多个基本服务组形成的。通常情况下各个基本服务组均通过接入点设备(AP)接入到有线或无线网络中。基本服务组中的站点设备一般不同时作为两个基本服务组的成员，这一点与蓝牙设备不同。 3. 蓝牙-Wi-Fi共存问题 3.1 共存环境中蓝牙、Wi-Fi的干扰特性[3,4] 由于蓝牙和Wi-Fi都工作于ISM2.4GHz频段，尽管它们分别采用了不同的扩频技术和访问控制机制，但二者之间的干扰仍然存在。下面给出在共存环境中蓝牙数据包与802.11数据包发生冲突的概率，以及在一定的距离内发生数据包丢失的仿真结果。 图3.1显示了当一台蓝牙设备正在通信时，另一Wi-Fi设备对其形成干扰所导致的数据包丢失情况的仿真结果。图中离散的点反映了Wi-Fi设备与蓝牙设备间的距离对数据包丢失情况的影响，可大致上用图中的曲线来描述，底部的直线为参考线;图3.2显示了当一台Wi-Fi设备正在通信时，另一蓝牙设备对其形成干扰所导致的数据包丢失情况的仿真结果。同理，图中离散的点反映了蓝牙设备与Wi-Fi设备间的距离对数据包丢失情况的影响，可大致上用图中的曲线来描述，底部的直线为参考线。通过比较图3.1和图3.2我们不难发现，总体上蓝牙因Wi-Fi干扰而导致的数据包丢失要严重些。在距离超过3m后，Wi-Fi因蓝牙的干扰而导致的数据包丢失几乎可以忽略不计。 3.2 共存解决方案 针对共存环境中存在的干扰问题，可以采取以下几种解决方案[5,6]。这些解决方案对技术的要求不尽相同，其抗干扰性能也不一样，以满足不同的应用需要。 1. 功率控制 这是一种妥协性的解决方案。由于蓝牙支持功率控制策略，而Wi-Fi支持动态速率转换策略。因而在同一个使用环境中，当发现蓝牙和Wi-Fi设备之间的干扰影响到各自的正常通信时，可联合采取降低发射功率和调整传输速率的方式以降低干扰的影响。这种解决方案比较适合于临时性的公共场合，比如会议室、宾馆、机场等。 2. 驱动层模式转换 实际应用中，可能有很多设备同时安装有蓝牙和Wi-Fi系统。对这类设备而言，驱动层模式转换的思想是让二者共用同一射频天线，并让二者分时工作。即当其中一个系统需要通信时另一个关闭，反之亦然。图3.3给出了驱动层模式转换的