منذ وقت ليس ببعيد، تحدثت في مصادر أخرى مختلفة وفي مدونتي عن حقيقة وفاة ZigBee وحان الوقت لدفن المضيفة. من أجل إضفاء مظهر جيد على لعبة سيئة حيث يعمل Thread على أعلى IPv6 و6LowPan، يكفي استخدام تقنية Bluetooth (LE) الأكثر ملاءمة لهذا الغرض. لكنني سأخبرك عن هذا في وقت آخر. سنتحدث اليوم عن كيف قرر فريق عمل اللجنة التفكير مرتين بعد 802.11ah وقرر أن الوقت قد حان لإضافة نسخة كاملة من شيء مثل LRLP (طويل المدى منخفض الطاقة) إلى مجموعة معايير 802.11، المشابهة إلى لورا. ولكن تبين أنه من المستحيل تنفيذ ذلك دون ذبح بقرة التوافق العكسي المقدسة. ونتيجة لذلك، تم التخلي عن المدى الطويل ولم يتبق سوى الطاقة المنخفضة، وهو أمر جيد جدًا أيضًا. وكانت النتيجة مزيجًا من 802.11 + 802.15.4، أو ببساطة Wi-Fi + ZigBee. أي أنه يمكننا القول أن التكنولوجيا الجديدة ليست منافسة لحلول LoraWAN، بل على العكس من ذلك، يتم إنشاؤها لاستكمالها.
لذا، لنبدأ بالشيء الأكثر أهمية - الآن يجب أن تحتوي الأجهزة التي تدعم 802.11ba على وحدتي راديو. على ما يبدو، بعد النظر إلى 802.11ah/ax بتكنولوجيا Target Wake Time (TWT)، قرر المهندسون أن هذا لم يكن كافيًا وكانوا بحاجة إلى تقليل استهلاك الطاقة بشكل جذري. لماذا ينص المعيار على التقسيم إلى نوعين مختلفين من الراديو - راديو الاتصالات الأولية (PCR) وراديو الاستيقاظ (WUR). إذا كان كل شيء واضحًا في الأول، فهذا هو الراديو الرئيسي، فهو ينقل البيانات ويستقبلها، ثم في الثانية ليس كثيرًا. في الواقع، يعد WUR في الغالب جهاز استماع (RX) وهو مصمم ليستهلك طاقة قليلة جدًا للتشغيل. وتتمثل مهمتها الرئيسية في تلقي إشارة تنبيه من نقطة الوصول وتمكين تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR). أي أن هذه الطريقة تقلل بشكل كبير من وقت البدء البارد وتسمح لك بإيقاظ الأجهزة في وقت معين بأقصى قدر من الدقة. يعد هذا مفيدًا جدًا عندما يكون لديك، على سبيل المثال، ليس عشرة أجهزة، بل مائة وعشرة أجهزة وتحتاج إلى تبادل البيانات مع كل منها في فترة زمنية قصيرة. بالإضافة إلى ذلك، ينتقل منطق تكرار ودورية الصحوة إلى جانب AP. إذا، على سبيل المثال، يستخدم LoRAWAN منهجية PUSH عندما تستيقظ المشغلات نفسها وترسل شيئًا ما على الهواء، وتنام بقية الوقت، ففي هذه الحالة، على العكس من ذلك، تقرر AP متى وأي جهاز يجب أن يستيقظ، و المحركات نفسها... لا تنام دائمًا.
الآن دعنا ننتقل إلى تنسيقات الإطارات والتوافق. إذا تم إنشاء 802.11ah، كمحاولة أولى، لنطاقات 868/915 ميجا هرتز أو ببساطة SUB-1 جيجا هرتز، فإن 802.11ba مخصص بالفعل لنطاقي 2.4 جيجا هرتز و5 جيجا هرتز. في المعايير "الجديدة" السابقة، تم تحقيق التوافق من خلال مقدمة كانت مفهومة للأجهزة القديمة. أي أن الحساب كان دائمًا هو أن الأجهزة القديمة لا تحتاج بالضرورة إلى أن تكون قادرة على التعرف على الإطار بأكمله، بل يكفي أن تفهم متى سيبدأ هذا الإطار ومدة استمرار الإرسال. وهذه هي المعلومات التي يأخذونها من الديباجة. لم يكن 802.11ba استثناءً، حيث أن المخطط أثبت نجاحه (سنتجاهل مسألة التكاليف في الوقت الحالي).
ونتيجة لذلك، يبدو إطار 802.11ba كما يلي:
تسمح مقدمة غير HT وجزء OFDM قصير مع تعديل BPSK لجميع أجهزة 802.11a/g/n/ac/ax بسماع بداية إرسال هذا الإطار وعدم التداخل، والانتقال إلى وضع الاستماع للبث. بعد المقدمة يأتي مجال التزامن (SYNC)، وهو في الأساس نظير لـ L-STF/L-LTF. إنه يعمل على تمكين ضبط التردد ومزامنة جهاز الاستقبال الخاص بالجهاز. وفي هذه اللحظة يتحول جهاز الإرسال إلى قناة أخرى بعرض 4 ميجاهرتز. لماذا؟ كل شيء بسيط جدا. يعد ذلك ضروريًا لتقليل الطاقة وتحقيق نسبة إشارة إلى ضوضاء قابلة للمقارنة (SINR). أو اترك الطاقة كما هي وحقق زيادة كبيرة في نطاق الإرسال. أود أن أقول إن هذا حل أنيق للغاية، والذي يسمح لك أيضًا بتقليل متطلبات مصادر الطاقة بشكل كبير. لنتذكر، على سبيل المثال، ESP8266 الشهير. في وضع الإرسال باستخدام معدل بت يبلغ 54 ميجابت في الثانية وقوة 16 ديسيبل ميلي واط، يستهلك 196 مللي أمبير، وهو مرتفع للغاية بالنسبة لشيء مثل CR2032. إذا قمنا بتقليل عرض القناة بمقدار خمس مرات وتقليل قوة المرسل بمقدار خمس مرات، فلن نفقد عمليا نطاق الإرسال، ولكن سيتم تقليل الاستهلاك الحالي بعامل، على سبيل المثال، إلى حوالي 50 مللي أمبير. لا يعني ذلك أن هذا أمر بالغ الأهمية من جانب نقطة الوصول التي تنقل إطار WUR، ولكنه لا يزال ليس سيئًا. ولكن بالنسبة لـ STA، فإن هذا أمر منطقي بالفعل، نظرًا لأن الاستهلاك المنخفض يسمح باستخدام شيء مثل CR2032 أو البطاريات المصممة لتخزين الطاقة على المدى الطويل مع تيارات تفريغ منخفضة التصنيف. بالطبع، لا شيء يأتي مجانًا، كما أن تقليل عرض القناة سيؤدي إلى انخفاض سرعة القناة مع زيادة وقت الإرسال لإطار واحد على التوالي.
بالمناسبة، حول سرعة القناة. يوفر المعيار في شكله الحالي خيارين: 62.5 كيلوبت في الثانية و250 كيلوبت في الثانية. هل تشعر برائحة زيجبي؟ وهذا ليس بالأمر السهل، حيث أن عرض القناة يبلغ 2 ميجا هرتز بدلاً من 4 ميجا هرتز، ولكنه نوع مختلف من التعديل ذو كثافة طيفية أعلى. ونتيجة لذلك، يجب أن يكون نطاق أجهزة 802.11ba أكبر، وهو أمر مفيد جدًا لسيناريوهات إنترنت الأشياء الداخلية.
على الرغم من ذلك، انتظر دقيقة... إجبار جميع المحطات في المنطقة على التزام الصمت، مع استخدام 4 ميجا هرتز فقط من النطاق 20 ميجا هرتز... "إنها مضيعة!" - ستقول وستكون على حق. ولكن لا، هذه هي النفايات الحقيقية!
يوفر المعيار القدرة على استخدام القنوات الفرعية 40 ميجا هرتز و80 ميجا هرتز. في هذه الحالة، يمكن أن يكون معدل البت لكل قناة فرعية مختلفًا، ومن أجل مطابقة وقت البث، تتم إضافة الحشو إلى نهاية الإطار. وهذا يعني أن الجهاز يمكن أن يشغل وقت البث على جميع الترددات 80 ميجاهرتز، لكنه يستخدمه فقط على التردد 16 ميجاهرتز. هذه هدر حقيقي.
بالمناسبة، ليس لدى أجهزة Wi-Fi المحيطة أي فرصة لفهم ما يتم بثه هناك. لأن OFDM المعتاد لا يستخدم لتشفير إطارات 802.11ba. نعم، وبهذه الطريقة، تخلى التحالف عن ما كان يعمل بشكل لا تشوبه شائبة لسنوات عديدة. بدلاً من OFDM الكلاسيكي، يتم استخدام تعديل الموجات الحاملة المتعددة (MC)-OOK. تنقسم قناة 4 ميجاهرتز إلى 16 موجة حاملة فرعية، كل واحدة منها تستخدم ترميز مانشستر. في الوقت نفسه، يتم أيضًا تقسيم حقل البيانات نفسه منطقيًا إلى أجزاء من 4 ميكروثانية أو 2 ميكروثانية اعتمادًا على معدل البت، وفي كل مقطع من هذا القبيل يمكن أن يتوافق مستوى التشفير المنخفض أو العالي مع واحد. هذا هو الحل لتجنب تسلسل طويل من الأصفار أو الآحاد. التدافع عند الحد الأدنى للأجور.
كما أن مستوى MAC مبسط للغاية. يحتوي فقط على الحقول التالية:
- التحكم في الإطار
يمكن أن تأخذ قيم Beacon أو WuP أو Discovery أو أي قيمة أخرى من اختيار البائع.
يتم استخدام Beacon لمزامنة الوقت، وتم تصميم WuP لتنبيه جهاز واحد أو مجموعة من الأجهزة، ويعمل Discovery في الاتجاه المعاكس من STA إلى AP وهو مصمم للعثور على نقاط الوصول التي تدعم 802.11ba. يحتوي هذا الحقل أيضًا على طول الإطار إذا تجاوز 48 بت. - ID
اعتمادًا على نوع الإطار، يمكنه تحديد نقطة الوصول أو STA أو مجموعة من STAs المقصود بها هذا الإطار. (نعم، يمكنك تنبيه الأجهزة في مجموعات، وهذا ما يسمى تنبيهات البث الجماعي وهو رائع جدًا).
- نوع المعال (TD)
مجال مرن تمامًا. يمكن من خلاله إرسال الوقت المحدد، أو إشارة حول تحديث البرنامج الثابت/التكوين برقم الإصدار، أو شيء مفيد يجب أن يعرفه STA.
- حقل المجموع الاختباري للإطار (FCS)
كل شيء بسيط هنا. هذا هو المجموع الاختباري
ولكن لكي تعمل التكنولوجيا، لا يكفي مجرد إرسال إطار بالتنسيق المطلوب. يجب أن يتفق STA وAP. تقارير STA معلماتها، بما في ذلك الوقت اللازم لتهيئة PCR. تتم جميع المفاوضات باستخدام إطارات 802.11 عادية، وبعد ذلك يمكن لـ STA تعطيل PCR والدخول في وضع تمكين WUR. أو ربما حتى الحصول على قسط من النوم، إذا كان ذلك ممكنا. لأنه إذا كان موجودا فالأفضل استخدامه.
بعد ذلك يأتي المزيد من الضغط على ساعات المللي أمبير الثمينة التي تسمى دورة العمل WUR. لا يوجد شيء معقد، فقط STA وAP، قياسًا على ما كان عليه الأمر بالنسبة لـ TWT، يتفقان على جدول نوم. بعد ذلك، ينام STA في الغالب، ويقوم أحيانًا بتشغيل WUR للاستماع إلى "هل وصل لي أي شيء مفيد؟" وفقط إذا لزم الأمر، فإنه ينشط وحدة الراديو الرئيسية لتبادل حركة المرور.
يغير الوضع بشكل جذري مقارنة بـ TWT وU-APSD، أليس كذلك؟
والآن هناك فارق بسيط مهم لا تفكر فيه على الفور. ليس من الضروري أن يعمل WUR بنفس تردد الوحدة الرئيسية. على العكس من ذلك، من المرغوب فيه والموصى به أن يعمل على قناة مختلفة. في هذه الحالة، لا تتداخل وظيفة 802.11ba بأي شكل من الأشكال مع تشغيل الشبكة، بل على العكس من ذلك، يمكن استخدامها لإرسال معلومات مفيدة. الموقع وقائمة الجيران وغير ذلك الكثير ضمن معايير 802.11 الأخرى، على سبيل المثال 802.11k/v. وما هي المزايا المتاحة للشبكات المعشقة... ولكن هذا موضوع مقال منفصل.
أما بالنسبة لمصير المعيار نفسه كوثيقة، إذن . أي أنه يمكننا هذا العام أن نتوقع معيارًا حقيقيًا أو على الأقل التطبيقات الأولى. الوقت وحده هو الذي سيحدد مدى انتشاره.
مثل هذه الأمور... (ج) .
اقتراحات للقراءة:
المصدر: www.habr.com