802.11ba (WUR) या हेजहोग के साथ घास वाले सांप को कैसे पार किया जाए

अभी कुछ समय पहले, विभिन्न अन्य संसाधनों पर और अपने ब्लॉग में, मैंने इस तथ्य के बारे में बात की थी कि ज़िगबी मर चुका है और फ्लाइट अटेंडेंट को दफनाने का समय आ गया है। IPv6 और 6LowPan के शीर्ष पर काम करने वाले थ्रेड के साथ एक खराब गेम पर अच्छा चेहरा डालने के लिए, ब्लूटूथ (LE) जो इसके लिए अधिक उपयुक्त है, पर्याप्त है। लेकिन मैं आपको इसके बारे में फिर कभी बताऊंगा. आज हम इस बारे में बात करेंगे कि कैसे समिति के कार्य समूह ने 802.11ah के बाद दो बार सोचने का फैसला किया और निर्णय लिया कि अब 802.11 मानकों के पूल में LRLP (लॉन्ग-रेंज लो-पावर) जैसी किसी चीज़ का पूर्ण संस्करण जोड़ने का समय आ गया है। लोरा को. लेकिन पिछड़ी संगतता की पवित्र गाय का वध किए बिना इसे लागू करना असंभव हो गया। परिणामस्वरूप, लॉन्ग-रेंज को छोड़ दिया गया और केवल लो-पावर रह गया, जो बहुत अच्छा भी है। परिणाम 802.11 + 802.15.4, या बस वाई-फ़ाई + ज़िगबी का मिश्रण था। यानी, हम कह सकते हैं कि नई तकनीक लोरावन समाधानों की प्रतिस्पर्धी नहीं है, बल्कि, इसके विपरीत, उन्हें पूरक बनाने के लिए बनाई जा रही है।

तो, चलिए सबसे महत्वपूर्ण बात से शुरू करते हैं - अब 802.11ba का समर्थन करने वाले उपकरणों में दो रेडियो मॉड्यूल होने चाहिए। जाहिर तौर पर, टारगेट वेक टाइम (TWT) तकनीक के साथ 802.11ah/ax को देखने के बाद, इंजीनियरों ने फैसला किया कि यह पर्याप्त नहीं था और उन्हें बिजली की खपत को मौलिक रूप से कम करने की आवश्यकता थी। मानक दो अलग-अलग प्रकार के रेडियो में विभाजन का प्रावधान क्यों करता है - प्राथमिक संचार रेडियो (पीसीआर) और वेक-अप रेडियो (डब्ल्यूयूआर)। यदि पहले के साथ सब कुछ स्पष्ट है, यह मुख्य रेडियो है, यह डेटा संचारित और प्राप्त करता है, तो दूसरे के साथ यह इतना अधिक नहीं है। वास्तव में, WUR अधिकतर सुनने वाला उपकरण (RX) है और इसे संचालित करने के लिए बहुत कम बिजली की खपत करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका मुख्य कार्य एपी से वेक-अप सिग्नल प्राप्त करना और पीसीआर को सक्षम करना है। यही है, यह विधि कोल्ड स्टार्ट समय को काफी कम कर देती है और आपको अधिकतम सटीकता के साथ एक निश्चित समय पर उपकरणों को जगाने की अनुमति देती है। यह तब बहुत उपयोगी होता है जब आपके पास, मान लीजिए, दस नहीं, बल्कि एक सौ दस डिवाइस हों और आपको कम समय में उनमें से प्रत्येक के साथ डेटा का आदान-प्रदान करने की आवश्यकता हो। साथ ही, जागृति की आवृत्ति और आवधिकता का तर्क एपी की ओर बढ़ता है। यदि, कहें, लोरावन PUSH पद्धति का उपयोग करता है जब एक्चुएटर स्वयं जागते हैं और हवा में कुछ प्रसारित करते हैं, और बाकी समय सोते हैं, तो इस मामले में, इसके विपरीत, एपी तय करता है कि कब और कौन सा उपकरण जागना चाहिए, और एक्चुएटर्स स्वयं... हमेशा सोते नहीं हैं।

अब आइए फ्रेम प्रारूपों और अनुकूलता पर आगे बढ़ें। यदि 802.11ah, पहले प्रयास के रूप में, 868/915 मेगाहर्ट्ज बैंड या बस SUB-1GHz के लिए बनाया गया था, तो 802.11ba पहले से ही 2.4GHz और 5GHz बैंड के लिए अभिप्रेत है। पिछले "नए" मानकों में, अनुकूलता एक प्रस्तावना के माध्यम से हासिल की गई थी जो पुराने उपकरणों के लिए समझ में आती थी। यानी, गणना हमेशा यह रही है कि पुराने उपकरणों को पूरे फ्रेम को पहचानने में सक्षम होने की आवश्यकता नहीं है; उनके लिए यह समझना पर्याप्त है कि यह फ्रेम कब शुरू होगा और ट्रांसमिशन कितने समय तक चलेगा। यह वह जानकारी है जो वे प्रस्तावना से लेते हैं। 802.11ba कोई अपवाद नहीं था, क्योंकि यह योजना सिद्ध और प्रमाणित है (हम अभी लागत के मुद्दे को अनदेखा करेंगे)।

परिणामस्वरूप, 802.11ba फ़्रेम कुछ इस तरह दिखता है:

एक गैर-एचटी प्रस्तावना और बीपीएसके मॉड्यूलेशन के साथ एक छोटा ओएफडीएम टुकड़ा सभी 802.11 ए/जी/एन/एसी/एएक्स उपकरणों को इस फ्रेम के प्रसारण की शुरुआत सुनने की अनुमति देता है और प्रसारण श्रवण मोड में जाकर हस्तक्षेप नहीं करता है। प्रस्तावना के बाद सिंक्रोनाइज़ेशन फ़ील्ड (SYNC) आता है, जो अनिवार्य रूप से L-STF/L-LTF का एक एनालॉग है। यह आवृत्ति को समायोजित करना और डिवाइस के रिसीवर को सिंक्रनाइज़ करना संभव बनाता है। और यह इस समय है कि ट्रांसमिटिंग डिवाइस 4 मेगाहर्ट्ज की चौड़ाई वाले दूसरे चैनल पर स्विच हो जाता है। किस लिए? सब कुछ बहुत सरल है. यह आवश्यक है ताकि शक्ति को कम किया जा सके और एक तुलनीय सिग्नल-टू-शोर अनुपात (एसआईएनआर) प्राप्त किया जा सके। या फिर बिजली को वैसे ही छोड़ दें और ट्रांसमिशन रेंज में उल्लेखनीय वृद्धि हासिल करें। मैं कहूंगा कि यह एक बहुत ही सुंदर समाधान है, जो बिजली आपूर्ति की आवश्यकताओं को भी काफी कम करने की अनुमति देता है। आइए, उदाहरण के लिए, लोकप्रिय ESP8266 को याद करें। 54 एमबीपीएस की बिटरेट और 16डीबीएम की शक्ति का उपयोग करके ट्रांसमिट मोड में, यह 196 एमए की खपत करता है, जो सीआर2032 जैसी किसी चीज़ के लिए निषेधात्मक रूप से अधिक है। यदि हम चैनल की चौड़ाई को पांच गुना कम कर देते हैं और ट्रांसमीटर की शक्ति को पांच गुना कम कर देते हैं, तो हम व्यावहारिक रूप से ट्रांसमिशन रेंज में कमी नहीं करेंगे, लेकिन वर्तमान खपत लगभग 50 एमए तक कम हो जाएगी। ऐसा नहीं है कि यह एपी के लिए महत्वपूर्ण है जो WUR के लिए फ्रेम प्रसारित करता है, लेकिन यह अभी भी बुरा नहीं है। लेकिन एसटीए के लिए यह पहले से ही समझ में आता है, क्योंकि कम खपत सीआर2032 जैसी किसी चीज या कम रेटेड डिस्चार्ज धाराओं के साथ दीर्घकालिक ऊर्जा भंडारण के लिए डिज़ाइन की गई बैटरियों के उपयोग की अनुमति देती है। बेशक, कुछ भी मुफ्त में नहीं मिलता है और चैनल की चौड़ाई कम करने से क्रमशः एक फ्रेम के ट्रांसमिशन समय में वृद्धि के साथ चैनल की गति में कमी आएगी।

वैसे, चैनल स्पीड के बारे में। अपने वर्तमान स्वरूप में मानक दो विकल्प प्रदान करता है: 62.5 केबीपीएस और 250 केबीपीएस। क्या आपको ज़िगबी की गंध महसूस होती है? यह आसान नहीं है, क्योंकि इसमें 2 मेगाहर्ट्ज के बजाय 4 मेगाहर्ट्ज की चैनल चौड़ाई है, लेकिन उच्च वर्णक्रमीय घनत्व के साथ एक अलग प्रकार का मॉड्यूलेशन है। परिणामस्वरूप, 802.11ba उपकरणों की रेंज अधिक होनी चाहिए, जो इनडोर IoT परिदृश्यों के लिए बहुत उपयोगी है।

हालाँकि, एक मिनट रुकें... 4 मेगाहर्ट्ज बैंड में से केवल 20 मेगाहर्ट्ज का उपयोग करते हुए, क्षेत्र के सभी स्टेशनों को चुप रहने के लिए मजबूर करना... "यह एक बर्बादी है!" - आप कहेंगे और आप सही होंगे। लेकिन नहीं, यह असली बर्बादी है!

मानक 40 मेगाहर्ट्ज और 80 मेगाहर्ट्ज उपचैनल का उपयोग करने की क्षमता प्रदान करता है। इस मामले में, प्रत्येक उपचैनल की बिटरेट भिन्न हो सकती है, और प्रसारण समय से मेल खाने के लिए, फ्रेम के अंत में पैडिंग जोड़ा जाता है। यानी, डिवाइस सभी 80 मेगाहर्ट्ज पर एयरटाइम ले सकता है, लेकिन इसका उपयोग केवल 16 मेगाहर्ट्ज पर कर सकता है। यह असली बर्बादी है.

वैसे, आसपास के वाई-फाई उपकरणों को यह समझने का कोई मौका नहीं है कि वहां क्या प्रसारित हो रहा है। क्योंकि सामान्य OFDM का उपयोग 802.11ba फ़्रेम को एन्कोड करने के लिए नहीं किया जाता है। हां, ठीक उसी तरह, गठबंधन ने प्रसिद्ध रूप से वह सब छोड़ दिया जो कई वर्षों से त्रुटिहीन रूप से काम कर रहा था। क्लासिक OFDM के बजाय, मल्टी-कैरियर (MC)-OOK मॉड्यूलेशन का उपयोग किया जाता है। 4MHz चैनल को 16(?) सबकैरियर में विभाजित किया गया है, जिनमें से प्रत्येक मैनचेस्टर एन्कोडिंग का उपयोग करता है। साथ ही, डेटा फ़ील्ड को भी तार्किक रूप से बिटरेट के आधार पर 4 μs या 2 μs के खंडों में विभाजित किया जाता है, और ऐसे प्रत्येक खंड में निम्न या उच्च एन्कोडिंग स्तर एक के अनुरूप हो सकता है। यह शून्य या एक के लंबे क्रम से बचने का समाधान है। न्यूनतम मज़दूरी पर हाथ-पांव मारना।

MAC स्तर भी अत्यंत सरलीकृत है। इसमें केवल निम्नलिखित फ़ील्ड शामिल हैं:

• फ़्रेम नियंत्रण

  बीकन, डब्ल्यूयूपी, डिस्कवरी या विक्रेता की पसंद का कोई अन्य मूल्य ले सकते हैं।
  बीकन का उपयोग समय सिंक्रनाइज़ेशन के लिए किया जाता है, डब्ल्यूयूपी को एक या उपकरणों के समूह को जगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और डिस्कवरी एसटीए से एपी तक विपरीत दिशा में काम करती है और 802.11ba का समर्थन करने वाले एक्सेस पॉइंट ढूंढने के लिए डिज़ाइन की गई है। यदि यह 48 बिट से अधिक है तो इस फ़ील्ड में फ़्रेम की लंबाई भी शामिल होती है।

• ID

  फ्रेम के प्रकार के आधार पर, यह एक एपी, या एक एसटीए, या एसटीए के एक समूह की पहचान कर सकता है जिसके लिए यह फ्रेम अभिप्रेत है। (हां, आप समूहों में उपकरणों को जगा सकते हैं, इसे ग्रुपकास्ट वेक-अप कहा जाता है और यह बहुत अच्छा है)।

• प्रकार पर निर्भर (टीडी)

  काफी लचीला क्षेत्र. यह इसमें है कि सटीक समय प्रसारित किया जा सकता है, संस्करण संख्या के साथ फर्मवेयर/कॉन्फ़िगरेशन अपडेट के बारे में एक संकेत, या कुछ उपयोगी जिसके बारे में एसटीए को पता होना चाहिए।

• फ़्रेम चेकसम फ़ील्ड (FCS)
  यहां सब कुछ सरल है. यह एक चेकसम है

लेकिन तकनीक के काम करने के लिए केवल आवश्यक प्रारूप में एक फ्रेम भेजना ही पर्याप्त नहीं है। एसटीए और एपी को सहमत होना चाहिए। एसटीए अपने मापदंडों की रिपोर्ट करता है, जिसमें पीसीआर आरंभ करने के लिए आवश्यक समय भी शामिल है। सभी बातचीत नियमित 802.11 फ्रेम का उपयोग करके होती है, जिसके बाद एसटीए पीसीआर को अक्षम कर सकता है और डब्ल्यूयूआर सक्षम मोड में प्रवेश कर सकता है। या यदि संभव हो तो थोड़ी नींद भी ले लें। क्योंकि अगर यह मौजूद है तो इसका इस्तेमाल करना ही बेहतर है।
इसके बाद WUR ड्यूटी साइकिल नामक कीमती मिलीएम्प घंटों का थोड़ा और निचोड़ आता है। इसमें कुछ भी जटिल नहीं है, बस एसटीए और एपी, टीडब्ल्यूटी के अनुरूप, नींद के कार्यक्रम पर सहमत हैं। इसके बाद, एसटीए ज्यादातर सोता रहता है, कभी-कभी "क्या मेरे लिए कुछ उपयोगी आया है?" सुनने के लिए WUR चालू कर देता है। और केवल यदि आवश्यक हो, तो यह ट्रैफ़िक विनिमय के लिए मुख्य रेडियो मॉड्यूल को जगाता है।

TWT और U-APSD की तुलना में स्थिति मौलिक रूप से बदल जाती है, है ना?

और अब एक महत्वपूर्ण बारीकियाँ जिसके बारे में आप तुरंत नहीं सोचते हैं। WUR को मुख्य मॉड्यूल के समान आवृत्ति पर काम करने की आवश्यकता नहीं है। इसके विपरीत, यह वांछनीय और अनुशंसित है कि यह एक अलग चैनल पर काम करे। इस मामले में, 802.11ba कार्यक्षमता किसी भी तरह से नेटवर्क के संचालन में हस्तक्षेप नहीं करती है और इसके विपरीत, उपयोगी जानकारी भेजने के लिए इसका उपयोग किया जा सकता है। स्थान, पड़ोसी सूची और अन्य 802.11 मानकों के भीतर बहुत कुछ, उदाहरण के लिए 802.11k/v। और मेश नेटवर्क के लिए क्या फायदे खुलते हैं... लेकिन यह एक अलग लेख का विषय है।

जहाँ तक एक दस्तावेज़ के रूप में मानक के भाग्य की बात है, तो वर्तमान में ड्राफ्ट 6.0 अनुमोदन दर के साथ तैयार है: 96%. यानी, इस साल हम वास्तविक मानक या कम से कम पहले कार्यान्वयन की उम्मीद कर सकते हैं। यह तो समय ही बताएगा कि यह कितना व्यापक होगा।

ऐसी बातें... (सी) ईविलवायरल्समैन.

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स्रोत: www.habr.com