Ne tako davno, na raznim drugim izvorima i na svom blogu, pričao sam o tome da je ZigBee mrtav i da je vrijeme da se sahrani stjuardesa. Da bi se loša igrica dobro predstavila sa Thread-om koji radi na IPv6 i 6LowPan-u, dovoljan je Bluetooth (LE) koji je pogodniji za ovo. Ali o tome ću vam reći neki drugi put. Danas ćemo pričati o tome kako je radna grupa odbora odlučila dvaput razmisliti nakon 802.11ah i odlučila da je vrijeme da se doda puna verzija nečega poput LRLP (Long-Range Low-Power) u skup standarda 802.11, slično u LoRA. Ali pokazalo se da je to nemoguće provesti bez klanja svete krave kompatibilnosti unatrag. Kao rezultat toga, Long-Range je napušten i ostao je samo Low-Power, što je također vrlo dobro. Rezultat je bila mješavina 802.11 + 802.15.4, ili jednostavno Wi-Fi + ZigBee. Odnosno, možemo reći da nova tehnologija nije konkurent LoraWAN rješenjima, već se, naprotiv, stvara da ih nadopunjuje.
Dakle, krenimo od najvažnije stvari – sada bi uređaji koji podržavaju 802.11ba trebali imati dva radio modula. Očigledno, nakon što su pogledali 802.11ah/ax sa njegovom Target Wake Time (TWT) tehnologijom, inženjeri su odlučili da to nije dovoljno i da im je potrebno radikalno smanjiti potrošnju energije. Zašto standard predviđa podjelu na dva različita tipa radija - Primary Communication Radio (PCR) i Wake-Up Radio (WUR). Ako je s prvim sve jasno, ovo je glavni radio, prenosi i prima podatke, onda s drugim nije toliko. U stvari, WUR je uglavnom prislušni uređaj (RX) i dizajniran je da troši vrlo malo energije za rad. Njegov glavni zadatak je da primi signal za buđenje od AP-a i omogući PCR. Odnosno, ova metoda značajno smanjuje vrijeme hladnog pokretanja i omogućava vam da probudite uređaje u određeno vrijeme s maksimalnom preciznošću. Ovo je vrlo korisno kada imate, recimo, ne deset uređaja, već sto deset i sa svakim od njih trebate razmijeniti podatke u kratkom vremenskom periodu. Plus, logika učestalosti i periodičnosti buđenja se pomera na stranu AP. Ako, recimo, LoRAWAN koristi PUSH metodologiju kada se sami aktuatori probude i prenose nešto u eter, a spavaju ostatak vremena, onda u ovom slučaju, naprotiv, AP odlučuje kada i koji uređaj treba da se probudi, i sami aktuatori... ne spavaju uvek.
Sada pređimo na formate okvira i kompatibilnost. Ako je 802.11ah, kao prvi pokušaj, kreiran za opsege 868/915 MHz ili jednostavno SUB-1GHz, onda je 802.11ba već namijenjen za opsege 2.4GHz i 5GHz. U prethodnim "novim" standardima, kompatibilnost je postignuta kroz preambulu koja je bila razumljiva starijim uređajima. Odnosno, oduvijek se računalo da stariji uređaji ne moraju nužno moći prepoznati cijeli okvir, dovoljno je da shvate kada će ovaj okvir početi i koliko će trajati prijenos. Upravo te informacije preuzimaju iz preambule. 802.11ba nije bio izuzetak, jer je shema dokazana i dokazana (za sada ćemo zanemariti pitanje troškova).
Kao rezultat toga, okvir 802.11ba izgleda otprilike ovako:
Ne-HT preambula i kratak OFDM fragment sa BPSK modulacijom omogućavaju svim 802.11a/g/n/ac/ax uređajima da čuju početak prijenosa ovog okvira i ne ometaju, prelazeći u režim slušanja emitiranja. Nakon preambule dolazi polje za sinhronizaciju (SYNC), koje je u suštini analog L-STF/L-LTF. Služi da omogući podešavanje frekvencije i sinhronizaciju prijemnika uređaja. I upravo u ovom trenutku predajnik prelazi na drugi kanal širine 4 MHz. Za što? Sve je vrlo jednostavno. Ovo je neophodno da bi se snaga mogla smanjiti i da bi se postigao uporediv odnos signal-šum (SINR). Ili ostavite napajanje kakvo jeste i postignete značajno povećanje dometa prijenosa. Rekao bih da je ovo veoma elegantno rešenje, koje takođe omogućava da se značajno smanje zahtevi za napajanje. Sjetimo se, na primjer, popularnog ESP8266. U načinu prijenosa koji koristi brzinu prijenosa od 54 Mbps i snagu od 16 dBm, troši 196 mA, što je previsoko za nešto poput CR2032. Ako smanjimo širinu kanala za pet puta, a snagu predajnika za pet puta, onda praktički nećemo izgubiti u dometu prijenosa, ali će se potrošnja struje smanjiti za faktor od, recimo, oko 50 mA. Nije da je ovo kritično za dio AP-a koji prenosi okvir za WUR, ali ipak nije loše. Ali za STA ovo već ima smisla, jer manja potrošnja omogućava korištenje nečega poput CR2032 ili baterija dizajniranih za dugotrajno skladištenje energije s niskim nazivnim strujama pražnjenja. Naravno, ništa ne dolazi besplatno i smanjenje širine kanala dovest će do smanjenja brzine kanala s povećanjem vremena prijenosa jednog okvira, respektivno.
Usput, o brzini kanala. Standard u svom trenutnom obliku nudi dvije opcije: 62.5 Kbps i 250 Kbps. Osećate li miris ZigBee-a? Ovo nije lako, jer ima širinu kanala od 2Mhz umjesto 4Mhz, ali je drugačiji tip modulacije sa većom spektralnom gustinom. Kao rezultat toga, raspon 802.11ba uređaja trebao bi biti veći, što je vrlo korisno za unutrašnje IoT scenarije.
Mada, čekaj malo... Prisiliti sve stanice u tom području da utihnu, uz korištenje samo 4 MHz opsega od 20 MHz... “TO JE OTPAD!” - reći ćete i bićete u pravu. Ali ne, OVO JE PRAVI OTPAD!
Standard pruža mogućnost korištenja podkanala od 40 MHz i 80 MHz. U ovom slučaju, bitrate svakog podkanala mogu biti različiti, a kako bi se uskladilo vrijeme emitiranja, dopuna se dodaje na kraj okvira. Odnosno, uređaj može zauzeti vrijeme emitiranja na svih 80 MHz, ali ga koristiti samo na 16 MHz. Ovo je pravi otpad.
Inače, okolni Wi-Fi uređaji nemaju šanse da shvate šta se tamo emituje. Zato što se uobičajeni OFDM NE koristi za kodiranje 802.11ba okvira. Da, samo tako, alijansa je slavno napustila ono što je besprijekorno funkcionisalo dugi niz godina. Umjesto klasičnog OFDM, koristi se Multi-Carrier (MC)-OOK modulacija. Kanal od 4MHz je podijeljen na 16(?) podnosača, od kojih svaki koristi Manchester kodiranje. Istovremeno, samo DATA polje je takođe logično podeljeno na segmente od 4 μs ili 2 μs u zavisnosti od bitrate-a, a u svakom takvom segmentu može odgovarati niski ili visoki nivo kodiranja. Ovo je rješenje za izbjegavanje dugačkog niza nula ili jedinica. Škripavanje na minimalne plate.
MAC nivo je takođe krajnje pojednostavljen. Sadrži samo sljedeća polja:
- Kontrola okvira
Može uzeti vrijednosti Beacon, WuP, Discovery ili bilo koju drugu vrijednost po izboru dobavljača.
Beacon se koristi za vremensku sinhronizaciju, WuP je dizajniran da probudi jedan ili grupu uređaja, a Discovery radi u suprotnom smjeru od STA do AP i dizajniran je da pronađe pristupne tačke koje podržavaju 802.11ba. Ovo polje takođe sadrži dužinu okvira ako prelazi 48 bita. - ID
Ovisno o tipu okvira, može identificirati AP, ili STA, ili grupu STA kojima je ovaj okvir namijenjen. (Da, možete buditi uređaje u grupama, to se zove grupno buđenje i prilično je cool).
- Zavisno od tipa (TD)
Prilično fleksibilno polje. U njemu se može prenijeti tačno vrijeme, signal o ažuriranju firmvera/konfiguracije s brojem verzije ili nešto korisno o čemu bi STA trebao znati.
- Polje kontrolne sume okvira (FCS)
Ovdje je sve jednostavno. Ovo je kontrolni zbir
Ali da bi tehnologija funkcionirala, nije dovoljno jednostavno poslati okvir u traženom formatu. STA i AP moraju da se slože. STA prijavljuje svoje parametre, uključujući vrijeme potrebno za inicijalizaciju PCR-a. Sve pregovaranje se odvija korišćenjem regularnih 802.11 okvira, nakon čega STA može onemogućiti PCR i ući u režim za omogućavanje WUR-a. Ili možda čak i odspavajte, ako je moguće. Jer ako postoji, onda ga je bolje koristiti.
Sljedeće dolazi još malo skupljanja dragocjenih miliamper sati pod nazivom WUR Duty Cycle. Nema ništa komplikovano, samo se STA i AP, po analogiji kako je bilo za TWT, dogovore o rasporedu spavanja. Nakon ovoga, STA uglavnom spava, povremeno uključuje WUR da sluša „Da li je nešto korisno stiglo za mene?“ I samo ako je potrebno, budi glavni radio modul za razmjenu prometa.
Radikalno mijenja situaciju u odnosu na TWT i U-APSD, zar ne?
A sada važna nijansa o kojoj ne razmišljate odmah. WUR ne mora raditi na istoj frekvenciji kao i glavni modul. Naprotiv, poželjno je i preporučljivo da radi na drugom kanalu. U ovom slučaju, funkcionalnost 802.11ba ni na koji način ne ometa rad mreže i, naprotiv, može se koristiti za slanje korisnih informacija. Lokacija, lista susjeda i još mnogo toga u okviru drugih 802.11 standarda, na primjer 802.11k/v. A koje prednosti se otvaraju za Mesh mreže... Ali to je tema posebnog članka.
Što se tiče sudbine samog standarda kao dokumenta, onda . Odnosno, ove godine možemo očekivati pravi standard ili barem prve implementacije. Samo će vrijeme pokazati koliko će biti rašireno.
Takve stvari... (c) .
Preporučeno čitanje:
izvor: www.habr.com