چندی پیش، در منابع مختلف دیگر و در وبلاگم، در مورد این واقعیت صحبت کردم که ZigBee مرده است و زمان دفن مهماندار فرا رسیده است. برای اینکه یک بازی بد با Thread که روی IPv6 و 6LowPan کار می کند چهره خوبی داشته باشید، بلوتوث (LE) که برای این کار مناسب تر است کافی است. اما در این مورد یک وقت دیگر به شما خواهم گفت. امروز در مورد اینکه چگونه گروه کاری کمیته تصمیم گرفت بعد از 802.11ah دو بار فکر کند و تصمیم گرفت که زمان آن رسیده است که یک نسخه کامل از چیزی مانند LRLP (Long-Range Low-Power) را به مجموعه استانداردهای 802.11 اضافه کنیم، صحبت خواهیم کرد. به LoRA. اما معلوم شد که اجرای این بدون سلاخی گاو مقدس سازگار با عقب غیرممکن است. در نتیجه Long-Range رها شد و فقط Low-Power باقی ماند که این هم خیلی خوب است. نتیجه ترکیبی از 802.11 + 802.15.4 یا به سادگی Wi-Fi + ZigBee بود. یعنی می توان گفت که فناوری جدید رقیبی برای راه حل های LoraWAN نیست، بلکه برعکس، برای تکمیل آنها ایجاد می شود.
بنابراین، اجازه دهید با مهمترین چیز شروع کنیم - اکنون دستگاه هایی که از 802.11ba پشتیبانی می کنند باید دو ماژول رادیویی داشته باشند. ظاهراً مهندسان با بررسی ۸۰۲.۱۱ah/ax با فناوری Target Wake Time (TWT) به این نتیجه رسیدند که این کافی نیست و باید مصرف برق را به شدت کاهش دهند. چرا استاندارد تقسیم را به دو نوع مختلف رادیو - رادیو ارتباط اولیه (PCR) و رادیو بیدار شدن (WUR) ارائه می کند. اگر با اولی همه چیز واضح است ، این رادیو اصلی است ، داده ها را ارسال و دریافت می کند ، در مورد دوم چندان زیاد نیست. در واقع، WUR بیشتر یک دستگاه شنود (RX) است و برای مصرف انرژی بسیار کمی برای کار طراحی شده است. وظیفه اصلی آن دریافت سیگنال بیداری از AP و فعال کردن PCR است. یعنی این روش زمان شروع سرد را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و به شما امکان می دهد دستگاه ها را در یک زمان معین با حداکثر دقت بیدار کنید. این زمانی بسیار مفید است که شما مثلاً نه ده دستگاه، بلکه صد و ده دستگاه دارید و نیاز به تبادل داده با هر یک از آنها در مدت زمان کوتاهی دارید. به علاوه، منطق فرکانس و تناوب بیداری به سمت AP حرکت می کند. اگر مثلاً LoRAWAN از روش PUSH استفاده کند زمانی که خود محرک‌ها از خواب بیدار می‌شوند و چیزی را روی هوا مخابره می‌کنند و بقیه زمان را می‌خوابند، در این صورت، برعکس، AP تصمیم می‌گیرد چه زمانی و کدام دستگاه باید بیدار شود، و خود محرک ها... همیشه نمی خوابند.
حال به سراغ فرمت‌های فریم و سازگاری می‌رویم. اگر 802.11ah، به عنوان اولین تلاش، برای باندهای 868/915 مگاهرتز یا به سادگی SUB-1GHz ایجاد شده است، پس 802.11ba از قبل برای باندهای 2.4 گیگاهرتز و 5 گیگاهرتز در نظر گرفته شده است. در استانداردهای "جدید" قبلی، سازگاری از طریق مقدمه ای به دست می آمد که برای دستگاه های قدیمی قابل درک بود. یعنی محاسبه همیشه این بوده است که دستگاه های قدیمی لزوماً نیازی به تشخیص کل قاب ندارند، کافی است بفهمند این فریم چه زمانی شروع می شود و انتقال چقدر طول می کشد. این اطلاعاتی است که آنها از مقدمه می گیرند. 802.11ba از این قاعده مستثنی نبود، زیرا این طرح ثابت و اثبات شده است (در حال حاضر موضوع هزینه ها را نادیده می گیریم).
در نتیجه، قاب 802.11ba چیزی شبیه به این است:
یک مقدمه غیر HT و یک قطعه کوتاه OFDM با مدولاسیون BPSK به همه دستگاه‌های 802.11a/g/n/ac/ax اجازه می‌دهد تا شروع ارسال این فریم را بشنوند و تداخل نداشته باشند و به حالت گوش دادن پخش شوند. پس از مقدمه، فیلد همگام سازی (SYNC) می آید که اساساً مشابه L-STF/L-LTF است. این امکان را برای تنظیم فرکانس و همگام سازی گیرنده دستگاه فراهم می کند. و در این لحظه است که دستگاه فرستنده به کانال دیگری با عرض 4 مگاهرتز سوئیچ می کند. برای چی؟ همه چیز بسیار ساده است. این امر ضروری است تا توان کاهش یابد و نسبت سیگنال به نویز (SINR) قابل مقایسه باشد. یا قدرت را همانطور که هست رها کنید و به افزایش قابل توجهی در برد انتقال دست یابید. من می توانم بگویم که این یک راه حل بسیار ظریف است، که همچنین به فرد اجازه می دهد تا نیازهای منابع تغذیه را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. به عنوان مثال، ESP8266 محبوب را به یاد بیاوریم. در حالت انتقال با استفاده از نرخ بیت 54 مگابیت بر ثانیه و توان 16 دسی بل در متر، 196 میلی آمپر مصرف می کند که برای چیزی مانند CR2032 بسیار زیاد است. اگر عرض کانال را پنج برابر کاهش دهیم و توان فرستنده را پنج برابر کاهش دهیم، عملاً در محدوده انتقال از دست نمی‌دهیم، اما مصرف جریان با یک ضریب، مثلاً به حدود 50 میلی آمپر کاهش می‌یابد. نه اینکه این مورد در قسمت AP که فریم را برای WUR ارسال می کند، مهم باشد، اما هنوز هم بد نیست. اما برای STA این منطقی است، زیرا مصرف کمتر امکان استفاده از چیزی مانند CR2032 یا باتری هایی را که برای ذخیره انرژی طولانی مدت با جریان های تخلیه نامی پایین طراحی شده اند، می دهد. البته هیچ چیز رایگان نیست و کاهش عرض کانال به ترتیب با افزایش زمان ارسال یک فریم منجر به کاهش سرعت کانال می شود.
ضمناً در مورد سرعت کانال. استاندارد در شکل فعلی دو گزینه را ارائه می دهد: 62.5 کیلوبیت بر ثانیه و 250 کیلوبیت بر ثانیه. آیا بوی زیگ بی را حس می کنید؟ این آسان نیست، زیرا دارای عرض کانال 2 مگاهرتز به جای 4 مگاهرتز است، اما نوع متفاوتی از مدولاسیون با چگالی طیفی بالاتر دارد. در نتیجه، محدوده دستگاه های 802.11ba باید بیشتر باشد، که برای سناریوهای اینترنت اشیاء داخلی بسیار مفید است.
هر چند، یک دقیقه صبر کنید... مجبور کردن تمام ایستگاه های منطقه به سکوت، در حالی که فقط از 4 مگاهرتز از باند 20 مگاهرتز استفاده می کنند... "این یک ضایع است!" - خواهی گفت و حق با توست. اما نه، این ضایعات واقعی است!
این استاندارد قابلیت استفاده از کانال های فرعی 40 مگاهرتز و 80 مگاهرتز را فراهم می کند. در این حالت بیت ریت هر زیر کانال می تواند متفاوت باشد و برای تطابق با زمان پخش، Padding به انتهای فریم اضافه می شود. یعنی دستگاه می تواند در تمام فرکانس های 80 مگاهرتز زمان پخش را اشغال کند اما فقط در 16 مگاهرتز از آن استفاده کند. این ضایعات واقعی است.
به هر حال، دستگاه های Wi-Fi اطراف هیچ شانسی برای درک آنچه در آنجا پخش می شود ندارند. زیرا OFDM معمولی برای رمزگذاری فریم های 802.11ba استفاده نمی شود. بله، دقیقاً به همین ترتیب، اتحاد مشهور آنچه را که سال‌ها بدون نقص کار می‌کرد، رها کرد. به جای OFDM کلاسیک، مدولاسیون Multi-Carrier (MC)-OOK استفاده می شود. کانال 4 مگاهرتز به 16 (?) فرعی تقسیم می شود که هر کدام از آنها از رمزگذاری منچستر استفاده می کنند. در عین حال، خود فیلد DATA نیز به طور منطقی به بخش های 4 میکرو ثانیه یا 2 میکروثانیه بسته به میزان بیت تقسیم می شود و در هر یک از این بخش ها یک سطح رمزگذاری پایین یا بالا می تواند با یکی مطابقت داشته باشد. این راه حلی است برای جلوگیری از یک توالی طولانی از صفر یا یک. تقلا برای حداقل دستمزد.
سطح MAC نیز بسیار ساده شده است. فقط شامل فیلدهای زیر است:
- کنترل قاب
می تواند مقادیر Beacon، WuP، Discovery یا هر مقدار دیگری به انتخاب فروشنده را بگیرد.
Beacon برای همگام سازی زمان استفاده می شود، WuP برای بیدار کردن یک یا گروهی از دستگاه ها طراحی شده است، و Discovery در جهت مخالف از STA به AP کار می کند و برای یافتن نقاط دسترسی که از 802.11ba پشتیبانی می کنند طراحی شده است. این فیلد همچنین شامل طول فریم در صورتی که از 48 بیت بیشتر باشد نیز می باشد. - ID
بسته به نوع فریم، می‌تواند یک AP یا یک STA یا گروهی از STA را که این فریم برای آنها در نظر گرفته شده است شناسایی کند. (بله، می‌توانید دستگاه‌ها را به‌صورت گروهی بیدار کنید، به آن بیداری‌های گروهی می‌گویند و بسیار جالب است).
- نوع وابسته (TD)
یک زمینه کاملاً انعطاف پذیر. در آن است که می توان زمان دقیق را مخابره کرد، سیگنالی در مورد به روز رسانی سیستم عامل/پیکربندی با شماره نسخه، یا چیز مفیدی که STA باید در مورد آن بداند.
- میدان کنترلی قاب (FCS)
اینجا همه چیز ساده است. این یک چک جمع است
اما برای اینکه این فناوری کار کند، ارسال یک فریم در قالب مورد نیاز کافی نیست. STA و AP باید توافق کنند. STA پارامترهای خود را گزارش می کند، از جمله زمان لازم برای مقداردهی اولیه PCR. تمام مذاکرات با استفاده از فریم های معمولی 802.11 انجام می شود، پس از آن STA می تواند PCR را غیرفعال کرده و وارد حالت فعال سازی WUR شود. یا شاید حتی در صورت امکان کمی بخوابید. زیرا اگر وجود دارد پس بهتر است از آن استفاده شود.
در مرحله بعد کمی بیشتر از میلی آمپر ساعت گرانبها به نام WUR Duty Cycle می آید. هیچ چیز پیچیده ای وجود ندارد، فقط STA و AP، به قیاس با آنچه برای TWT بود، بر روی یک برنامه خواب توافق دارند. پس از این، STA بیشتر می‌خوابد، گاهی اوقات WUR را روشن می‌کند تا به "آیا چیز مفیدی برای من رسیده است؟" گوش دهد؟ و فقط در صورت لزوم، ماژول رادیویی اصلی را برای تبادل ترافیک بیدار می کند.
وضعیت را در مقایسه با TWT و U-APSD به شدت تغییر می دهد، اینطور نیست؟
و اکنون یک نکته مهم که بلافاصله به آن فکر نمی کنید. WUR مجبور نیست با همان فرکانس ماژول اصلی کار کند. برعکس، مطلوب است و توصیه می شود که در کانال دیگری کار کند. در این حالت، عملکرد 802.11ba به هیچ وجه در عملکرد شبکه اختلال ایجاد نمی کند و برعکس، می توان از آن برای ارسال اطلاعات مفید استفاده کرد. مکان، لیست همسایگان و موارد دیگر در سایر استانداردهای 802.11، به عنوان مثال 802.11k/v. و اینکه چه مزیت هایی برای شبکه های مش باز می شود... اما این موضوع یک مقاله جداگانه است.
در مورد سرنوشت خود استاندارد به عنوان یک سند، پس . یعنی امسال می توان انتظار یک استاندارد واقعی یا حداقل اولین اجراها را داشت. تنها زمان نشان می دهد که چقدر گسترده خواهد شد.
چنین چیزهایی ... (ج) .
خواندن توصیه می شود:
منبع: www.habr.com