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为什么WiFi 和 Bluetooth 都在 2.4GHz 频段下使用,但没有干扰? 第1页

  

user avatar   song-ling-yu-77 网友的相关建议: 
      

最近工信部发了个通知,针对蓝牙Wi-Fi频段干扰,正好让我们一窥干扰问题是怎么解决的。

继续看这个文件,

第四条这里提到了两种频率共存避免干扰所需的技术:发射功率控制动态频率选择。不过这是针对5.1GHz波段的。对于题主所问2.4GHz设备,我们要看附件2。

附件2是一个充满术语,公式,表格的技术文档。所以我们忽略细节,只看标题。其中第一、二、四节是和2.4GHz设备有关的:

第一节,发射前搜寻。里面分三个小部分,分别是跳频技术、基于帧结构非跳频技术、基于负载非跳频技术。

第二节,监测和避让。里面分两个小部分,分别是跳频技术和非跳频技术。

第四节:限制等效占用率

综上所述,在这里使用的技术有

  1. 发射功率控制
  2. 动态频率选择
  3. 发射前搜寻
  4. 检测与避让
  5. 限制占用率

看完了通知,现在来看看实际空中信号的样子。我先从网上搜索得到的一张蓝牙信号和Wi-Fi信号的频谱图:

信号相当干净。上方叫“频谱图”,横轴是频率,纵轴是信号强度。下面的彩图叫“频谱瀑布图”,横轴和上面的频谱一样是频率,而信号强度用颜色表示,越亮信号越强。纵轴是时间,工作时彩图不断地向下平移,最新的情况在最上面,像瀑布一样。

频谱图上那些【蓝色的牙】就是蓝牙的跳频信号。右侧那个【巨大的波】是Wi-Fi。注意瀑布图,这些信号随时间不断跳动,尤其Wi-Fi信号只有两次突发传输。

我又把我手边的频谱仪调到2.4GHz波段,随便截了两张图,这就是此时此刻我桌子上的真实信号:

这张图覆盖了2459~2479MHz共20MHz的带宽,左半部分是就是传说中的Wi-Fi第11频道,中心频率2462 MHz。11频道右侧12频道,中心频率2467,有部分频谱和11频道重合。再右侧中心频率2472的13频道明显要空闲一些。

可以看到宽带的Wi-Fi信号,是猝发传输的。使用相同频道的不同Wi-Fi分时使用信道。图中还能看到普通的20MHz带宽Wi-Fi和霸气的40MHz带宽高速Wi-Fi。

右面有几条蓝牙传输,蓝牙的带宽是1MHz,和Wi-Fi相比窄了很多。这些蓝牙躲开了繁忙的11、12频道,躲在频率较高的右侧。但也免不了偶尔被40MHz的高速Wi-Fi骚扰一下。

这张图显示了繁忙的Wi-Fi 6频道和较为空闲的Wi-Fi 4频道。注意2426MHz那个信号比较强的蓝牙,在4频道空闲的间隙里传输。

为了答谢大家的赞,特地买了低噪放,改进设备更新一张图:这次蓝牙信号看得更清晰,能清楚地看到蓝牙信号在WIFI的时间间隙、频率空隙中传输。


下面是我的BB时间:

现在的Wi-Fi和蓝牙基本都使用了上述手段中的一种或多种,可以在物理层减少干扰。除此之外,应用纠错编码、出错重发等手段,进一步提高干扰环境下的通信性能。

实际使用中,如果发射信号的无线网卡距离蓝牙鼠标的接收机太近(几厘米这种),强大的WIFI信号可能会阻塞掉蓝牙接收机,导致蓝牙键鼠失灵,这是最容易感受到的有害干扰。总之通过各种手段把干扰控制在可以接受的范围内,就可以做到频率共存共同使用。

最后不忘作为业余无线电爱好者,根据划分和IARU的建议,2.4GHz有50MHz共用频谱用于业余卫星,而5.8GHz上共用问题要严重一些,全部频率都在业余划分之内。理论上频谱使用权是 有执照的WiFi等应用 = 其他主要业务 > 业余电台 >≈ 无需执照的应用。工作在这里的业余电台也应该通过频率选择,开发新的业余无线电技术等手段,共享频谱资源。

不同用户共享频率,充分利用无线电频谱资源是我们的目标,是技术进步的方向。


user avatar   zhi-geng-44-9 网友的相关建议: 
      

首先明确一点,2.4G是很拥挤的,干扰一直存在,但是目前的技术能尽量去避免干扰,给用户提供良好的体验。(你感受不到干扰,我日渐发亮的头顶很欣慰)

1. 上图WLAN信道是很拥挤的,家用环境会比较干净,但是公共场所只会比这复杂。WLAN单个信道带宽20M,很多路由器会优先选择1/6/11,尽量与其他设备错开信道。即使信道重叠,存在干扰,WLAN能做的是信道冲突避免,简单解释就是发送前会看看有没有其他人占用。WLAN的速率是很高的,2.4G吞吐能达到200+M,即使有干扰,用户也感知不到,大部分用户的瓶颈是在运营商和服务端(我自己就只会骂电信网通或者迅雷限速)。

2. BT信号带宽是1M或者2M,运用的是跳频技术,简单解释就是哪里空闲用哪里,网上借个图,下面一个个分散的小点点就是一个包。

BT信道是一直在变化的,周期性评估信道,更新跳频信道列表,可以避开干扰较多的信道。

3.同一个设备上如果同时开启了WLAN和BT,软件上会进行时分复用,以及信道避让,避免干扰的发生。

当然现实中会有很多的个例特例问题,比如蓝牙耳机或者车载的奇葩行为,或者弱鸡路由器功率太低,会引起一些用户的抱怨。这也没办法,不然为啥我的头发凋零的这么快!!!


user avatar   pansz 网友的相关建议: 
      

问题假设错误,蓝牙 WiFi 当然是有干扰的,类似的课题已经研究无数了。甚至,我自己的研究生论文就是这个课题。

所以简单说就是,有干扰,一般都会采取各种方法来规避。详细方法 宋泠雨 的帖子已经说得很清楚了。

当然,规避归规避,实际情况是直到现在,两者的干扰依然还是存在的,这种干扰可能导致蓝牙连接慢,WiFi掉速等一系列问题。


user avatar   lanbaowang 网友的相关建议: 
      

2.4G WIFI和蓝牙在实际使用场景中当然是有干扰的,这也是业界几十年来孜孜不倦一直想要解决的WIFI蓝牙共存的问题,基本思路无非就两种,要么分时,要么分天线,根据场景动态调整。

但从专业的角度来看,WIFI和蓝牙有没有干扰,是需要细分几种场景的。

以如下主流手机产品为例:

  • 天线1:wifil蓝牙共用;
  • 天线2:wifi单独使用;

1.WIFI蓝牙同时RX(接收)

这种场景,其实是没啥干扰的,WIFI蓝牙的信号编码不一样,接收机可以区分不同信号。就类似于同时听英语和中文不影响对两种语言的听力理解。所以WIFI蓝牙各玩各的,互不影响。

2. WIFI 蓝牙同时TX(发送)

对于只有一根天线的设备,做不到同时TX,这倒不是干扰的问题。

因为如果在电路设计上把两路TX信号combine在一起的话,这个combiner电路其中一个的端口阻抗会受到另外一个端口输入功率的影响,导致WiFi和BT PA的loading会随着功率的波动而变化,不稳定。 而且把两路信号合在一起,合并后的功率会增大很多,不知道之后的电路能不能承受的住。

如果是有两根天线,一跟天线WIFI TX,另外一根天线蓝牙TX,这种场景是支持同时TX的,不会有干扰。

讨论完了双收和双发,接下来讨论干扰最大的两种场景:一收一发。

3.WIFI TX(发送)和蓝牙RX(接收)

这种场景基本上做不到WIFI蓝牙共存。

与蓝牙相比,WIFI的发射功率往往特别大。WIFI TX时,WIFI的发射功率会淹没蓝牙的接收,噪声污染十分严重,导致蓝牙的信号解调不出。如果你自己嗓门特别大到可以震聋自己的耳朵,在你讲话的同时,还能听清别人讲什么吗?这时你肯定想捂住自己的嘴巴。

当然,理论上这个问题可以增加WIFI和蓝牙两根天线的隔离度来改善。

但目前手机的空间布局对于天线设计的限制,手机天线设计无法做到这么理想的隔离度。所以,此题无解。

4.蓝牙TX(发送),WIFI RX(接收)

这种场景蓝牙的TX会影响WIFI的RX吗?答案是:会,但蓝牙有跳频机制,可以在蓝牙TX的时候,避开当前WIFI的信道,也可以收窄蓝牙的带宽,从而减少对WIFI RX的影响,另外蓝牙的发射功率不大,对WIFI的影响也没那么大。

所以,这种场景一定程度上是可以WIFI蓝牙同时工作。

总结

所以,WIFI和蓝牙有时候可以同时工作,有时候不可以。在不可以同时工作的时候,为了避免干扰或冲突,业界通常采取一个妥协的折中方案:分时复用,即WIFI蓝牙各自交替占用用一段时间,既保证蓝牙听歌之类的不卡顿,又保证wifi上网的基本顺畅,不至于网页半天刷不出来。这里面的策略和算法是相当复杂的,光讲这里的策略,估计几千字也写不完。

本文联合创作人 @Tinker ,欢迎关注。


user avatar   ying-fei-ling-25 网友的相关建议: 
      

刚发现Wi-Fi6也搞了两个release,和Wi-Fi 5(即802.11ac)时候的wave 1和wave 2差不多。

对于一般Wi-Fi 6的用户影响不大,Wi-Fi主要的PHY的特性,比如高阶调制之类的在release 1里面已经支持,主要的MAC特性,也就是OFDMA也在release 1里面支持的,包含OFDMA的上行和下行传输。还有SRP相关的BSS Color,Adaptive-CCA,Dual-NAV之类的,差不多也在release 1里面。所以基本上大家所关注的一些主要特性都在release 1里面有了。

至于release 2里面目前看介绍主要就是两个部分,一个是上行MU-MIMO,这个理论上能够提升不少速率,毕竟支持多用户同时上行接入了。在MU-MIMO的一开始,也就是802.11ac的时代,这个是不支持的。只不过估计落地成本和技术手段限制,所以release 2才放进去。802.11ax协议里面是没有分release 1和release 2的。可能相比MU-MIMO,在Wi-Fi 6里面OFDMA更重要点,而Release 2里面的上行MU-MIMO更多的是一个锦上添花的功能,如果价格不用添加或者添加很少,那么估计还是受欢迎的,如果价格过高,那么还是看看吧。至于另外一个就是TWT了,TWT技术是从节能手段来做的,其实个人感觉哎,新的802.11ba标准,即wake-up radio的机制可能更适合802.11的节能,而TWT说实在的,有点复杂,而且其节能模式实际上可以理解成基于调度的机制,比如下面一张图可能更好理解些。

Ref:CommScope Ruckus的slide

左边的就是没有启用TWT的,那么所有的节点虽然工作在节能模式下,但是大家还是要互相争抢,这个争抢过程还是要耗能的。右边的就是TWT,其实就是对于每一个节点对象,其节能的时间点进行了调度,一个节点醒了,然后传输,其他节点这个时候还接着睡。其实总体而言,Wi-Fi 6的MAC和传统Wi-Fi 5以前相比,其实就是一个无序到有序控制的过程。下面这张图今天看的,感觉就很直观

Ref:CommScope Ruckus的slide
Ref:CommScope Ruckus的slide

所以实际上TWT看起来还是有效果的,而且属于Wi-Fi 6里面一个主要特性。Release 1版本其实有很多公司都做了,只不过兼容性的问题挺多的,这次release 2的版本不知道能不能彻底解决这个问题。大致就是这些了。


user avatar   luv_letter 网友的相关建议: 
      

这个问题我替瓜答了

“我来这里的目的是带领曼城取得好成绩,并将曼城塑造成一支豪门球队”

“我知道应该怎么带领球队取得好成绩,也知道如何塑造一支豪门”

“所以我用我的方式管理球队,这不仅仅是对曼城负责,也是对我自己负责”

“我所做的一切事都是为了以上的目的,就这么简单。”

对于竞技体育的从业人员来说,自身的唯一价值就是在比赛中取得胜利。在竞技体育俱乐部里谈政治阴谋太可笑了。对于教练来说,只要不违反法律法规,一切手段争胜的手段都是正当的,当然包括弃用不合自己要求的老将。教练就应该用一切手段争取胜利,这是对俱乐部负责,也是对自己负责,因为不赢,教练就什么都不是。

假如你是个羽毛球运动员,你的老球拍用了10年,突然发现有了更好的新球拍卖。那你就应该毫不犹豫的放弃老球拍,去买新球拍。

在现实社会中换人比换球拍更复杂一些。但道理是一样的。




  

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