Όχι πολύ καιρό πριν, σε διάφορους άλλους πόρους και στο blog μου, μίλησα για το γεγονός ότι ο ZigBee είναι νεκρός και ήρθε η ώρα να θάψω την αεροσυνοδό. Για να δείξετε ένα καλό πρόσωπο σε ένα κακό παιχνίδι με το Thread να λειτουργεί πάνω από το IPv6 και το 6LowPan, αρκεί το Bluetooth (LE) που είναι πιο κατάλληλο για αυτό. Αλλά θα σας πω για αυτό κάποια άλλη στιγμή. Σήμερα θα μιλήσουμε για το πώς η ομάδα εργασίας της επιτροπής αποφάσισε να σκεφτεί δύο φορές μετά το 802.11ah και αποφάσισε ότι ήρθε η ώρα να προσθέσει μια ολοκληρωμένη έκδοση κάτι σαν LRLP (Long-Range Low-Power) στη δεξαμενή των προτύπων 802.11, παρόμοια στο LoRA. Αλλά αυτό αποδείχθηκε αδύνατο να εφαρμοστεί χωρίς να σφάξουμε την ιερή αγελάδα της οπισθοδρομικής συμβατότητας. Ως αποτέλεσμα, το Long-Range εγκαταλείφθηκε και έμεινε μόνο το Low-Power, το οποίο είναι επίσης πολύ καλό. Το αποτέλεσμα ήταν ένα μείγμα 802.11 + 802.15.4 ή απλά Wi-Fi + ZigBee. Δηλαδή, μπορούμε να πούμε ότι η νέα τεχνολογία δεν είναι ανταγωνιστής των λύσεων LoraWAN, αλλά, αντίθετα, δημιουργείται για να τις συμπληρώσει.
Λοιπόν, ας ξεκινήσουμε με το πιο σημαντικό πράγμα - Τώρα οι συσκευές που υποστηρίζουν 802.11ba θα πρέπει να έχουν δύο μονάδες ραδιοφώνου. Προφανώς, αφού εξέτασαν το 802.11ah/ax με την τεχνολογία Target Wake Time (TWT), οι μηχανικοί αποφάσισαν ότι αυτό δεν ήταν αρκετό και ότι έπρεπε να μειώσουν ριζικά την κατανάλωση ενέργειας. Γιατί το πρότυπο προβλέπει τη διαίρεση σε δύο διαφορετικούς τύπους ραδιοφώνου - Πρωτεύον ραδιόφωνο επικοινωνίας (PCR) και ραδιόφωνο αφύπνισης (WUR). Εάν με το πρώτο όλα είναι ξεκάθαρα, αυτό είναι το κύριο ραδιόφωνο, μεταδίδει και λαμβάνει δεδομένα, τότε με το δεύτερο δεν είναι τόσο πολύ. Στην πραγματικότητα, το WUR είναι ως επί το πλείστον μια συσκευή ακρόασης (RX) και έχει σχεδιαστεί για να καταναλώνει πολύ λίγη ενέργεια για να λειτουργήσει. Το κύριο καθήκον του είναι να λαμβάνει ένα σήμα αφύπνισης από το AP και να ενεργοποιεί την PCR. Δηλαδή, αυτή η μέθοδος μειώνει σημαντικά τον χρόνο ψυχρής εκκίνησης και σας επιτρέπει να ξυπνάτε τις συσκευές σε μια δεδομένη στιγμή με μέγιστη ακρίβεια. Αυτό είναι πολύ χρήσιμο όταν έχετε, ας πούμε, όχι δέκα συσκευές, αλλά εκατόν δέκα και πρέπει να ανταλλάξετε δεδομένα με καθεμία από αυτές σε σύντομο χρονικό διάστημα. Επιπλέον, η λογική της συχνότητας και της περιοδικότητας της αφύπνισης μετακινείται προς την πλευρά του AP. Εάν, ας πούμε, το LoRAWAN χρησιμοποιεί τη μεθοδολογία PUSH όταν οι ίδιοι οι ενεργοποιητές ξυπνούν και μεταδίδουν κάτι στον αέρα και κοιμούνται την υπόλοιπη ώρα, τότε σε αυτήν την περίπτωση, αντίθετα, το AP αποφασίζει πότε και ποια συσκευή πρέπει να ξυπνήσει και οι ίδιοι οι ενεργοποιητές... δεν κοιμούνται πάντα.
Τώρα ας προχωρήσουμε στις μορφές πλαισίων και στη συμβατότητα. Εάν το 802.11ah, ως πρώτη προσπάθεια, δημιουργήθηκε για τις ζώνες 868/915 MHz ή απλά SUB-1GHz, τότε το 802.11ba προορίζεται ήδη για τις ζώνες 2.4GHz και 5GHz. Στα προηγούμενα «νέα» πρότυπα, η συμβατότητα επιτυγχανόταν μέσω ενός προοιμίου που ήταν κατανοητό σε παλαιότερες συσκευές. Δηλαδή, ο υπολογισμός ήταν πάντα ότι οι παλαιότερες συσκευές δεν χρειάζεται απαραίτητα να μπορούν να αναγνωρίζουν ολόκληρο το πλαίσιο· αρκεί να καταλάβουν πότε θα ξεκινήσει αυτό το πλαίσιο και πόσο θα διαρκέσει η μετάδοση. Είναι αυτές οι πληροφορίες που παίρνουν από το προοίμιο. Το 802.11ba δεν αποτέλεσε εξαίρεση, καθώς το σύστημα είναι αποδεδειγμένο και αποδεδειγμένο (θα αγνοήσουμε το θέμα του κόστους προς το παρόν).
Ως αποτέλεσμα, το πλαίσιο 802.11ba μοιάζει κάπως έτσι:
Ένα προοίμιο που δεν είναι HT και ένα σύντομο τμήμα OFDM με διαμόρφωση BPSK επιτρέπει σε όλες τις συσκευές 802.11a/g/n/ac/ax να ακούν την αρχή της μετάδοσης αυτού του πλαισίου και να μην παρεμβαίνουν, μεταβαίνοντας σε λειτουργία ακρόασης εκπομπής. Μετά το προοίμιο έρχεται το πεδίο συγχρονισμού (SYNC), το οποίο είναι ουσιαστικά ανάλογο του L-STF/L-LTF. Χρησιμεύει για να καθιστά δυνατή τη ρύθμιση της συχνότητας και τον συγχρονισμό του δέκτη της συσκευής. Και είναι αυτή τη στιγμή που η συσκευή εκπομπής μεταβαίνει σε άλλο πλάτος καναλιού 4 MHz. Για τι? Όλα είναι πολύ απλά. Αυτό είναι απαραίτητο για να μπορεί να μειωθεί η ισχύς και να επιτευχθεί συγκρίσιμος λόγος σήματος προς θόρυβο (SINR). Ή αφήστε την ισχύ ως έχει και επιτύχετε σημαντική αύξηση στην εμβέλεια μετάδοσης. Θα έλεγα ότι αυτή είναι μια πολύ κομψή λύση, η οποία επίσης επιτρέπει σε κάποιον να μειώσει σημαντικά τις απαιτήσεις για τροφοδοτικά. Ας θυμηθούμε, για παράδειγμα, το δημοφιλές ESP8266. Στη λειτουργία μετάδοσης με ρυθμό μετάδοσης bit 54 Mbps και ισχύ 16 dBm, καταναλώνει 196 mA, το οποίο είναι απαγορευτικά υψηλό για κάτι σαν το CR2032. Εάν μειώσουμε το πλάτος του καναλιού κατά πέντε φορές και μειώσουμε την ισχύ του πομπού κατά πέντε φορές, τότε πρακτικά δεν θα χάσουμε στην περιοχή μετάδοσης, αλλά η κατανάλωση ρεύματος θα μειωθεί κατά έναν παράγοντα, ας πούμε, σε περίπου 50 mA. Όχι ότι αυτό είναι κρίσιμο από την πλευρά του AP που μεταδίδει το πλαίσιο για το WUR, αλλά και πάλι δεν είναι κακό. Αλλά για το STA αυτό έχει ήδη νόημα, καθώς η χαμηλότερη κατανάλωση επιτρέπει τη χρήση κάτι σαν CR2032 ή μπαταριών σχεδιασμένων για μακροχρόνια αποθήκευση ενέργειας με χαμηλά ονομαστικά ρεύματα εκφόρτισης. Φυσικά, τίποτα δεν παρέχεται δωρεάν και η μείωση του πλάτους του καναλιού θα οδηγήσει σε μείωση της ταχύτητας του καναλιού με αύξηση του χρόνου μετάδοσης ενός καρέ, αντίστοιχα.
Παρεμπιπτόντως, σχετικά με την ταχύτητα του καναλιού. Το πρότυπο στην τρέχουσα μορφή του παρέχει δύο επιλογές: 62.5 Kbps και 250 Kbps. Νιώθετε τη μυρωδιά του ZigBee; Αυτό δεν είναι εύκολο, αφού έχει πλάτος καναλιού 2Mhz αντί για 4Mhz, αλλά διαφορετικό τύπο διαμόρφωσης με υψηλότερη φασματική πυκνότητα. Ως αποτέλεσμα, το εύρος των συσκευών 802.11ba θα πρέπει να είναι μεγαλύτερο, κάτι που είναι πολύ χρήσιμο για σενάρια IoT εσωτερικού χώρου.
Αν και, περιμένετε ένα λεπτό... Αναγκάζοντας όλους τους σταθμούς της περιοχής να σιωπήσουν, ενώ χρησιμοποιούν μόνο 4 MHz της ζώνης των 20 MHz... "ΑΥΤΟ ΕΙΝΑΙ ΣΚΑΦΗ!" - θα πεις και θα έχεις δίκιο. Αλλά όχι, ΑΥΤΗ ΕΙΝΑΙ Η ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ΣΠΑΤΑΛΗ!
Το πρότυπο παρέχει τη δυνατότητα χρήσης υποκαναλιών 40 MHz και 80 MHz. Σε αυτήν την περίπτωση, οι ρυθμοί bit κάθε υποκαναλιού μπορεί να είναι διαφορετικοί και για να ταιριάζουν με τον χρόνο μετάδοσης, προστίθεται Padding στο τέλος του καρέ. Δηλαδή, η συσκευή μπορεί να καταλαμβάνει χρόνο ομιλίας και στα 80 MHz, αλλά να τον χρησιμοποιεί μόνο στα 16 MHz. Πρόκειται για πραγματική σπατάλη.
Παρεμπιπτόντως, οι γύρω συσκευές Wi-Fi δεν έχουν καμία πιθανότητα να κατανοήσουν τι μεταδίδεται εκεί. Επειδή το συνηθισμένο OFDM ΔΕΝ χρησιμοποιείται για την κωδικοποίηση πλαισίων 802.11ba. Ναι, έτσι ακριβώς, η συμμαχία εγκατέλειψε περίφημα αυτό που λειτουργούσε άψογα για πολλά χρόνια. Αντί για το κλασικό OFDM, χρησιμοποιείται διαμόρφωση Multi-Carrier (MC)-OOK. Το κανάλι 4MHz χωρίζεται σε 16(;) υποφορείς, καθένας από τους οποίους χρησιμοποιεί κωδικοποίηση Manchester. Ταυτόχρονα, το ίδιο το πεδίο ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ χωρίζεται επίσης λογικά σε τμήματα των 4 μs ή 2 μs ανάλογα με τον ρυθμό μετάδοσης bit, και σε κάθε τέτοιο τμήμα μπορεί να αντιστοιχεί ένα χαμηλό ή υψηλό επίπεδο κωδικοποίησης. Αυτή είναι η λύση για να αποφύγετε μια μεγάλη ακολουθία μηδενικών ή μονάδων. Παλεύοντας για κατώτατους μισθούς.
Το επίπεδο MAC είναι επίσης εξαιρετικά απλοποιημένο. Περιέχει μόνο τα ακόλουθα πεδία:
- Έλεγχος πλαισίου
Μπορεί να λάβει τις τιμές Beacon, WuP, Discovery ή οποιαδήποτε άλλη τιμή της επιλογής του προμηθευτή.
Το Beacon χρησιμοποιείται για συγχρονισμό χρόνου, το WuP έχει σχεδιαστεί για την αφύπνιση μιας ή μιας ομάδας συσκευών και το Discovery λειτουργεί προς την αντίθετη κατεύθυνση από το STA στο AP και έχει σχεδιαστεί για να βρίσκει σημεία πρόσβασης που υποστηρίζουν 802.11ba. Αυτό το πεδίο περιέχει επίσης το μήκος του πλαισίου εάν υπερβαίνει τα 48 bit. - ID
Ανάλογα με τον τύπο του πλαισίου, μπορεί να αναγνωρίσει ένα AP ή ένα STA ή μια ομάδα STA για τα οποία προορίζεται αυτό το πλαίσιο. (Ναι, μπορείτε να ξυπνήσετε συσκευές σε ομάδες, λέγεται αφύπνιση ομαδικής εκπομπής και είναι πολύ ωραίο).
- Εξαρτώμενος τύπος (TD)
Αρκετά ευέλικτο πεδίο. Σε αυτό μπορεί να μεταδοθεί η ακριβής ώρα, ένα σήμα για μια ενημέρωση υλικολογισμικού/διαμόρφωσης με αριθμό έκδοσης ή κάτι χρήσιμο για το οποίο πρέπει να γνωρίζει το STA.
- Πεδίο αθροίσματος ελέγχου πλαισίου (FCS)
Όλα είναι απλά εδώ. Αυτό είναι ένα άθροισμα ελέγχου
Αλλά για να λειτουργήσει η τεχνολογία, δεν αρκεί απλώς να στείλετε ένα πλαίσιο στην απαιτούμενη μορφή. Το STA και το AP πρέπει να συμφωνήσουν. Το STA αναφέρει τις παραμέτρους του, συμπεριλαμβανομένου του χρόνου που απαιτείται για την προετοιμασία της PCR. Όλες οι διαπραγματεύσεις πραγματοποιούνται χρησιμοποιώντας κανονικά καρέ 802.11, μετά από τα οποία το STA μπορεί να απενεργοποιήσει την PCR και να εισέλθει σε λειτουργία ενεργοποίησης WUR. Ή ίσως ακόμη και να κοιμηθείτε, αν είναι δυνατόν. Γιατί αν υπάρχει, τότε καλύτερα να το χρησιμοποιήσεις.
Στη συνέχεια έρχεται λίγο περισσότερη συμπίεση των πολύτιμων χιλιοστών ωρών που ονομάζεται WUR Duty Cycle. Δεν υπάρχει τίποτα περίπλοκο, απλώς το STA και το AP, κατ' αναλογία με το πώς ήταν για το TWT, συμφωνούν σε ένα πρόγραμμα ύπνου. Μετά από αυτό, το STA κοιμάται κυρίως, ενεργοποιώντας περιστασιακά το WUR για να ακούσει το "Has any χρήσιμο έφτασε για μένα;" Και μόνο εάν είναι απαραίτητο, ξυπνά την κύρια μονάδα ραδιοφώνου για ανταλλαγή κίνησης.
Αλλάζει ριζικά την κατάσταση σε σύγκριση με το TWT και το U-APSD, έτσι δεν είναι;
Και τώρα μια σημαντική απόχρωση που δεν σκέφτεστε αμέσως. Το WUR δεν χρειάζεται να λειτουργεί στην ίδια συχνότητα με την κύρια μονάδα. Αντίθετα, είναι επιθυμητό και συνιστάται να λειτουργεί σε διαφορετικό κανάλι. Σε αυτήν την περίπτωση, η λειτουργικότητα 802.11ba δεν παρεμβαίνει σε καμία περίπτωση στη λειτουργία του δικτύου και, αντίθετα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποστολή χρήσιμων πληροφοριών. Τοποθεσία, Λίστα γειτόνων και πολλά άλλα σε άλλα πρότυπα 802.11, για παράδειγμα 802.11k/v. Και ποια πλεονεκτήματα ανοίγονται για τα δίκτυα Mesh... Αλλά αυτό είναι το θέμα ενός ξεχωριστού άρθρου.
Όσο για την τύχη του ίδιου του προτύπου ως παραστατικού, λοιπόν . Δηλαδή, φέτος μπορούμε να περιμένουμε ένα πραγματικό πρότυπο ή τουλάχιστον τις πρώτες υλοποιήσεις. Μόνο ο χρόνος θα δείξει πόσο διαδεδομένο θα είναι.
Τέτοια πράγματα... (γ) .
Προτεινόμενη ανάγνωση:
Πηγή: www.habr.com