最近，美國(guó)密歇根大學(xué)的研究人員發(fā)明了一種新方法，可以讓不同種類的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在相同空間內(nèi)運(yùn)行。實(shí)際上，他們采取的措施非常簡(jiǎn)單，就是讓其中的一張網(wǎng)絡(luò)對(duì)其它的說(shuō)句“勞駕請(qǐng)讓一下”的提醒。

目前，無(wú)線局域網(wǎng)(Wi-Fi)所使用的頻段就是與藍(lán)牙以及ZigBee等流行系統(tǒng)共享的情況;而且，這幾類設(shè)備往往會(huì)聚集在相同地點(diǎn)一起出現(xiàn)。但是，這三種技術(shù)卻不能就使用信號(hào)信道的具體安排情況進(jìn)行有效協(xié)調(diào)，因此之間出現(xiàn)干擾現(xiàn)象就屬于很難防范的常見(jiàn)問(wèn)題。此外，由于無(wú)線局域網(wǎng)本身使用的無(wú)線電頻段就存在有信道標(biāo)準(zhǔn)寬窄不同的限制，因此甚至不同代產(chǎn)品之間有時(shí)都會(huì)面臨無(wú)法對(duì)信號(hào)交換工作進(jìn)行有效協(xié)調(diào)的局面。并且，這兩個(gè)問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)在使用過(guò)程中出現(xiàn)傳輸速度下降以及連接中斷的情況。

早在2011年的時(shí)間，美國(guó)密歇根大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系的姜信教授與當(dāng)時(shí)的研究生張新宇(現(xiàn)已成為威斯康星大學(xué)的助理教授)就已經(jīng)開(kāi)始著手解決這個(gè)問(wèn)題。去年7月，他們開(kāi)發(fā)出了一種GapSense軟件，可以利用發(fā)送的專門(mén)能量脈沖來(lái)對(duì)無(wú)線局域網(wǎng)、藍(lán)牙以及ZigBee的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程進(jìn)行協(xié)調(diào)管制。姜教授表示，GapSense已經(jīng)做好了安裝進(jìn)設(shè)備以及接入點(diǎn)中的所有準(zhǔn)備，只要標(biāo)準(zhǔn)制定組織或者主流供應(yīng)商愿意，這項(xiàng)工作可以立即展開(kāi)。

對(duì)于無(wú)數(shù)在家庭、辦公室以及公共場(chǎng)合中使用的手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)以及PC來(lái)說(shuō)，無(wú)線局域網(wǎng)可謂就是數(shù)據(jù)生命線。而藍(lán)牙采用的無(wú)線協(xié)議雖然速度相對(duì)比較緩慢但耗電量也會(huì)更少，因而更適合用于外圍設(shè)備的連接之上。至于ZigBee，就屬于一種耗電量甚至更低的系統(tǒng)，經(jīng)常出現(xiàn)的位置則是家庭自動(dòng)化、醫(yī)療保健以及其它用途的設(shè)備里面。

姜教授指出，盡管設(shè)備內(nèi)部的這三種無(wú)線協(xié)議都配置有對(duì)空中通話時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)的機(jī)制，但問(wèn)題的麻煩之處在于每種的具體做法與其它模式都截然不同。

姜教授解釋說(shuō)：“這就意味著，它們之間無(wú)法使用相同語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行交流并達(dá)到相互理解”。

對(duì)此，他還進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。它們都使用了載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)(CSMA)技術(shù)，如果發(fā)現(xiàn)無(wú)線電信道正處于使用狀態(tài)，就會(huì)命令設(shè)備暫停傳輸工作，但這依然無(wú)法達(dá)到避免所有干擾的程度。

實(shí)際上，該問(wèn)題的關(guān)鍵之處就在于無(wú)線局域網(wǎng)與藍(lán)牙以及ZigBee之間的步調(diào)并不一致。此類問(wèn)題之所以時(shí)不時(shí)發(fā)生，就是因?yàn)橐环N網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)速度會(huì)比其它的更快。舉例來(lái)說(shuō)，即便附近的ZigBee設(shè)備準(zhǔn)備開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)，使用了CSMA的無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備也可能不會(huì)意識(shí)到有與其它傳輸過(guò)程發(fā)生碰撞的危險(xiǎn)。按照姜教授的說(shuō)明，造成這種沖突出現(xiàn)的根本原因就是，相比無(wú)線局域網(wǎng)脫離空閑模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間，ZigBee的啟動(dòng)速度慢了16倍。

姜教授指出，如果讓ZigBee采取提高自身性能達(dá)到可以跟上旁邊無(wú)線局域網(wǎng)速度的做法，就會(huì)背離了其利用極低功耗來(lái)傳輸與接受少量數(shù)據(jù)以確保電池使用時(shí)間足夠長(zhǎng)的原始本意。

至于無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備，目前甚至連內(nèi)部溝通都無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)。為了確保無(wú)線局域網(wǎng)可以獲得更快的速度，一代接一代的新標(biāo)準(zhǔn)都在將使用的頻譜塊范圍持續(xù)擴(kuò)大。姜教授表示，這種做法所導(dǎo)致的隱患就是，如果一臺(tái)802.11b設(shè)備試圖告訴無(wú)線局域網(wǎng)內(nèi)的其它部分自己需要發(fā)送數(shù)據(jù)包的話，由于使用的信道寬度僅僅只有10MHz，就會(huì)導(dǎo)致使用40MHz信道的802.11n設(shè)備可能壓根無(wú)法收到該信號(hào)。換句話說(shuō)，這臺(tái)802.11b設(shè)備變成了網(wǎng)絡(luò)中的“隱藏終端”。最終的結(jié)果必然就會(huì)是，來(lái)自兩臺(tái)設(shè)備的數(shù)據(jù)包之間出現(xiàn)沖突。

為了將所有這些不同類別設(shè)備使用的頻段都區(qū)別開(kāi)來(lái)，姜教授與張就開(kāi)發(fā)出了一種全新的通信模式。GapSense采用的是一系列由間隔進(jìn)行分割的能量脈沖，可以依靠脈沖之間的長(zhǎng)度變化來(lái)對(duì)不同類型消息進(jìn)行區(qū)分。現(xiàn)在，只有在確認(rèn)信道已經(jīng)空閑出來(lái)能夠確保工作完成，設(shè)備才會(huì)開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。并且，該信號(hào)不僅可以在傳輸開(kāi)始之前發(fā)出，也能夠夾在數(shù)據(jù)包之間遞出。

看起來(lái)，GapSense可以明顯改善無(wú)線局域網(wǎng)、藍(lán)牙以及ZigBee的使用效果。由于不同網(wǎng)絡(luò)之間出現(xiàn)沖突，就可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)速度下降，甚至造成連接中斷或者通話掉線。為了確認(rèn)出GapSense能夠給無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的變化，姜教授與張建立了一個(gè)擁有適度無(wú)線流量的模擬辦公環(huán)境來(lái)進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，最初ZigBee與無(wú)線局域網(wǎng)之間的沖突率為45%，而在使用了GapSense之后，這一數(shù)字迅速下降到8%。按照剛發(fā)布新聞稿里的說(shuō)法，針對(duì)“隱藏終端”問(wèn)題的測(cè)試顯示，在使用GapSense之后，原先高達(dá)40%的沖突率直接下降到幾乎為零的程度。

此外，GapSense還存在有這樣一項(xiàng)潛在用途。它就是，讓無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備在待機(jī)狀態(tài)下的耗電量降到更低程度。目前，在無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備采用的工作模式中，空閑接收器一聆聽(tīng)到接入點(diǎn)發(fā)出的信息就需要做好接受流量的準(zhǔn)備。姜教授表示，在使用了GapSense之后，無(wú)線接入點(diǎn)就可以發(fā)送一系列重復(fù)脈沖與間隔，而接收器即便在極低時(shí)鐘頻率下運(yùn)行時(shí)也能夠進(jìn)行識(shí)別。換句話說(shuō)，接收器不需要完全脫離空閑模式，就可以對(duì)接入點(diǎn)試圖將數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)來(lái)的重復(fù)信息進(jìn)行確認(rèn)。姜教授聲稱，該功能至少可以讓無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備現(xiàn)有耗電量降低44%。

具體到GapSense的安裝工作，就需要涉及到包括設(shè)備以及無(wú)線接入點(diǎn)在內(nèi)所有硬件的固件以及驅(qū)動(dòng)程序更新。按照姜教授的估計(jì)，由于絕大多數(shù)制造商都不會(huì)選擇對(duì)已經(jīng)投入實(shí)際使用的設(shè)備進(jìn)行這種處理，因此，該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用可能就需要等到硬件設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代的時(shí)間了。

目前，該技術(shù)的專利申請(qǐng)工作正處于進(jìn)行當(dāng)中。而按照姜教授的觀點(diǎn)，這項(xiàng)技術(shù)最理想的普及方式就是變成為正式標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，即便這一點(diǎn)無(wú)法做到，如果能夠有兩家或以上的主流廠商愿意獲得授權(quán)，它也能夠變成一項(xiàng)被公眾廣泛接受的技術(shù)。