到目前为止,汇聚已经成为电子领域的主要趋势。在手机与PDA市场中,这意味着汇聚的手持终端、智能电话、无线PDA以及多媒体设备,其中包括三种无线技术:蜂窝技术、802.11Wi-FiWLAN与蓝牙。很多专家预测,具有成本优势的汇聚设备在2004年就将问世。这种新型的移动手持终端将侧重MP3音乐、视频流等多媒体应用。为了提供引人注目的用户体验,这些新型设备必须能够充分利用由新一代蜂窝协议与基础设施提供的更高数据速率以及高速WLAN连接。无线蓝牙耳机及其他类型的外设将为这些设备的便捷性与易用性增色不少。
蓝牙与WLAN共存的问题
图7解释了在WLAN热点中如何使用这类设备。在这种情形中,用户可以通过WLAN在IP语音(VoIP)连接上进行通信或可以通过设备的802.11调制解调器下载MP3或视频流。此外,汇聚的设备还可以与蓝牙耳机相连,以便进行专用监听。
图7中描绘的这种使用情况不久就会出现于市场,但是用户需要共存的解决方案才能充分利用此应用中的所有无线技术。由于汇聚蜂窝电话/PDA设备中的蓝牙与WLAN调制解调器是在同一无许可限制的频带中运行的,因此它们会彼此相互干扰。此外,该区域中的其他802.11客户端设备也将竞相访问作为汇聚蜂窝电话/PDA的同一WLAN接入点。
在当前蓝牙标准1.0版本中指定的唯一共存解决方案需要蓝牙与WLAN共享系统的媒体接入控制器(MAC)功能,以便在WLAN或蓝牙的传输过程中,其他技术将保持空闲。在预定义的一段时间内独占MAC之后,蓝牙或WLAN将由其他技术对MAC进行控制。
在WLAN上的流量较小,并且存在最少QoS激活的环境中,这种MAC时间共享的安排方式既可以避免WLAN与蓝牙之间出现共存干扰问题,同时也能够提供可接受的性能。在这种环境中,WLAN接入点可以实施主动的自动请求协议,以重新传输丢失或延迟的包。不幸的是,随着高级节能技术的部署及QoS服务的需求猛增,将迅速降低WLAN接入点(AP)单元中的性能。
例如,WLAN与蓝牙共存的形势越来越严峻,导致802.11AP无法感测相关的客户端是否正在遭受来自蓝牙设备或无绳电话的非WLAN干扰。采用排队算法或调度例程对需要QoS功能的应用对AP进行编程并不会缓解带内干扰的问题,因为AP并不能意识到干扰是否存在,因此根本无法围绕干扰进行调度。
即使AP具备802.11的自动响应队列(ARQ)功能,链路的容错能力也只能够达到5%。随着接近并超过这一个百分点,必须增加AP上的包队列大小,以便它们能够存储与重新汇编零星达到的包。通常需要QoS功能的多媒体应用(如高质量音频或MPEG2视频)很快就背离了802.11标准对QoS的定义。作为一个备选方案,将从需要QoS的链路中删除ARQ,在这种情况下,语音性能会稍有改进,具有低于2%的可接受包误差率,但是任何种类的媒体流的性能都是不可接受的。
切记在传输模式中,WLAN客户端只使用802.11 WLAN很小一部分带宽。根据典型的经验法则,80%客户端的活动WLAN时间用来进行接收,而只有20%的时间用来进行传输。在进行传输时,客户端通常向AP发送简短的确认包。此法则的例外情况是从客户端进行文件传输,但是在这些文件在传输过程中始终要被划分为不超过1,500字节的包,并且以"可用比特速率"(ABR)进行传输。
通过对图7中列举的汇聚WLAN/蓝牙PDA示例应用此信息与802.11操作的其他特点,得出的结论是在适度加载WLAN AP的环境中需要同时进行WLAN与蓝牙操作。对此状态的具体分析如下。
在图7中列举的与无线PDA相连的蓝牙耳机最多具有700Kbps的链接带宽,并不带有协议开销。如果PDA的用户从Internet上的服务器播放MP3音频流文件,那么此应用将需要大约128Kbps的蓝牙带宽,而总蓝牙带宽为700Kbps。蓝牙信号在空中传输的时间占18%。与此相比,相同的应用只使用128Kbps的PDA WLAN带宽,而总带宽为11Mbps。此外,802.11操作将涉及确认的传输(ACK),同时接收MP3流。这些ACK的数量相当于WLAN带宽的1/16。也就是说,客户端执行802.11传输只需花费不到0.1%的时间。
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