能量脉冲技术消除无线网络信号干扰

ZDNET网络频道 04月27日 综合消息：密歇根大学科学教授 Kang Shin 和他的助手在去年7月推出了GapSense系统，通过让WiFi、蓝牙，Zigbee发送特殊的能量脉冲作为交通管制信号，避免无线设备信号传输冲突， 克服同一频段内的信号干扰问题。无论传送端与发射端采用哪种无线协议，都能解决传输信号干扰的问题。

无线网络干扰严重

作为短距离无线技术的3大主角，蓝牙，Zigbee，WiFi自面世以来就备受器重，由于在技术、成本、能耗、简便性等多方面的优势，发展势头很快。

目前，WiFi已成为家庭和办公环境无线数据传输的生命线，几乎所有的智能手机、平板、PC都采用WiFi进行高速信息交互。蓝牙速率相对较慢，但 能耗更低，通常用于连接用于连接个人周边的外围设备，比如无线耳机、打印机、扫描仪等。而Zigbee是一种发送和接受数据量少，能耗低、电池寿命长的协 议，在家庭自动化、医疗保健以及其他行业设备中应用较广泛。

然而，蓝牙，Zigbee，WiFi都是采用2.4GHZ频段，因此3者之间的干扰也很严重。此外，不同标准制式的WiFi接入点过多过密，也容易相互产生干扰。这两个原因严重影响无线网络的网速及可靠稳定性。

能量脉冲技术消除无线网络信号干扰

不过好消息来了!密歇根大学科学教授 Kang Shin 和他的助手在去年7月推出了GapSense系统，通过让WiFi、蓝牙，Zigbee发送特殊的能量脉冲作为交通管制信号，避免无线设备信号传输冲突， 克服同一频段内的信号干扰问题。Shin 表示，无论传送端与发射端采用哪种无线协议，都能解决传输信号干扰的问题。

为了有效避免冲突，蓝牙，Zigbee，WiFi等3个无线协议都采用了一种机制，实现在同一时刻只有一个信号在传输。但很不幸的是，这3种机制不尽相同，并且这3种技术也无法实现互通。

大致上，这3种技术遵循CSMA(载波侦听多路访问)的原理。CSMA是一种允许多个设备在同一信道发送信号的协议，其中的设备监听其它设备是否忙 碌，只有在线路空闲时才发送。会出现的一种极端情况是，当碰撞达到16次以后，自动放弃发送。因此，CSMA无法从根本上避免干扰，这3种无线技术的干扰 也经常发生。

尤其是WiFi与Zigbee的相互干扰更为严重。我们知道，Zigbee 的底层标准把2.4 GHz 的ISM频段划分为16 个信道，每个信道带宽为2 MHz。而WiFi 将该频段划分为11 个直扩信道，系统可选定其中任一信道进行通信，信道带宽为22 MHz,所以11 个信道有重叠，无重叠的信道最多只有3 个。显而易见，假定WiFi 系统工作在任一信道，则Zigbee 和其信道频率重叠的概率为1/4。当Zigbee 和WiFi 同时使用相同频段通信时，产生带内有色噪声干扰，导致传输分组冲突。

另外，WiFi与WiFi之间的干扰也非常严重。随着WiFi标准的发展，为了提高容量和传输速率，新的WiFi标准较上一代都采用更宽的信道。例 如，当802.11b设备需要发送数据时，它会通知WiFi网络去分配带宽为10MHZ子信道。而此时，采用40MHZ子信道带宽的802.11n设备正 好也有数据包发送，而此时它却不知道8.2.11b的设备有发送需求，此时，对80.2.11n设备而言，80.211b设备就成为了“隐藏终端”，因此 两设备的数据包极容易相互冲突。

要想让这些不同的设备之间实现频谱的协调，Shin和他的研究团队设计了一种新的通信机制---GapSense技术。GapSense采用了一系列由空白间隔开的能量脉冲，通过监测2.4GHz频带上的脉冲能量、长短脉冲之间的差距来避免信号冲突。

新技术还能有效降低能耗 普及有望

据悉，GapSense使用的是虚拟载波检测(virtual carrier sensing)方式，以确定何时可进行清晰干净的信号传输，而不必考虑所采用的是哪一种通信协议，因此可以明显改善不同类型设备之间的干扰。例如在一个 WiFi，蓝牙和ZigBee共存的无线办公网络环境，ZigBee和WiFi之间的冲突碰撞概率为45%，而采用GapSense技术后，经测试，碰撞 减少了8%。同时，“隐藏终端”的问题也从40%减少到几乎为零。

此外，GapSense技术它将更快时脉速度的WiFi发射器以及传送唤醒信号的低速单元隔离开来，从而使其能赶上预期出现的资讯封包，而无需等候与监听信号，因此能耗也减少了44%。

GapSense技术的采用涉及网络设备及WiFi接入点的固件与驱动的更新，大多数的厂商目前还做不到这一点，因此，这项新技术可能不得不等待时机来普及。目前，密西根大学正在及寻求商业合作伙伴，助力将GapSense技术推向市场。