Ne tako davno, na raznim drugim resursima i na svom blogu, govorio sam o činjenici da je ZigBee mrtav i da je vrijeme da se pokopa stjuardesa. Kako biste lošoj igri dali dobro lice uz Thread koji radi povrh IPv6 i 6LowPan, dovoljan je Bluetooth (LE) koji je prikladniji za to. Ali o tome ću vam pričati neki drugi put. Danas ćemo govoriti o tome kako je radna skupina 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 802.11 standarda, sličnih prema LoRA-i. Ali pokazalo se da je to nemoguće provesti bez klanja svete krave kompatibilnosti s prethodnim verzijama. 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 konkurencija LoraWAN rješenjima, već naprotiv, kreirana je kao njihova nadopuna.
Dakle, krenimo s najvažnijom stvari - Sada uređaji koji podržavaju 802.11ba trebaju imati dva radio modula. Očigledno, nakon što su pogledali 802.11ah/ax sa svojom Target Wake Time (TWT) tehnologijom, inženjeri su zaključili da to nije dovoljno i da moraju radikalno smanjiti potrošnju energije. Zašto standard predviđa podjelu na dvije različite vrste radija - Primarni komunikacijski 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. Zapravo, WUR je uglavnom uređaj za slušanje (RX) i dizajniran je da troši vrlo malo energije za rad. Njegov glavni zadatak je primiti signal za buđenje od AP-a i omogućiti PCR. Odnosno, ova metoda značajno smanjuje vrijeme hladnog pokretanja i omogućuje vam da probudite uređaje u određeno vrijeme s maksimalnom točnošću. Ovo je vrlo korisno kada nemate, recimo, deset uređaja, nego sto deset i sa svakim od njih trebate razmijeniti podatke u kratkom vremenskom razdoblju. Plus, logika učestalosti i periodičnosti buđenja prelazi na stranu AP. Ako, recimo, LoRAWAN koristi PUSH metodologiju kada se sami aktuatori probude i odašilju nešto u eter, a ostatak vremena spavaju, onda u ovom slučaju, naprotiv, AP odlučuje kada i koji uređaj treba da se probudi, a sami aktuatori... ne spavaju uvijek.
Sada prijeđimo na formate okvira i kompatibilnost. Ako je 802.11ah, kao prvi pokušaj, kreiran za pojaseve 868/915 MHz ili jednostavno SUB-1GHz, onda je 802.11ba već namijenjen za pojaseve 2.4GHz i 5GHz. U prijašnjim "novim" standardima kompatibilnost se postizala preambulom koja je bila razumljiva starijim uređajima. Odnosno, računica je uvijek bila da stariji uređaji ne moraju nužno moći prepoznati cijeli okvir, dovoljno je da shvate kada će taj okvir početi i koliko će prijenos trajati. Upravo te podatke preuzimaju iz preambule. 802.11ba nije bio iznimka, jer je shema dokazana i dokazana (za sada ćemo zanemariti pitanje troškova).
Kao rezultat toga, okvir 802.11ba izgleda otprilike ovako:
Preambula koja nije HT i kratki OFDM fragment s BPSK modulacijom omogućuje svim 802.11a/g/n/ac/ax uređajima da čuju početak prijenosa ovog okvira i ne ometaju, prelazeći u način rada za slušanje emitiranja. Nakon preambule dolazi polje sinkronizacije (SYNC), koje je u biti analogno L-STF/L-LTF. Služi za podešavanje frekvencije i sinkronizaciju prijemnika uređaja. I upravo u tom trenutku odašiljač se prebacuje na drugi kanal širine 4 MHz. Za što? Sve je vrlo jednostavno. Ovo je neophodno kako bi se snaga mogla smanjiti i kako bi se mogao postići usporedivi omjer signala i šuma (SINR). Ili ostavite snagu kakva jest i postignite značajno povećanje dometa prijenosa. Rekao bih da je ovo vrlo elegantno rješenje, koje također omogućuje značajno smanjenje zahtjeva za napajanje. Sjetimo se, primjerice, popularnog ESP8266. U načinu prijenosa uz 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 i smanjimo snagu odašiljača za pet puta, tada praktički nećemo izgubiti u dometu prijenosa, ali će se potrošnja struje smanjiti za faktor, recimo, na oko 50 mA. Nije da je to kritično za AP koji šalje okvir za WUR, ali još uvijek nije loše. Ali za STA to već ima smisla, budući da niža potrošnja omogućuje upotrebu nečega poput CR2032 ili baterija dizajniranih za dugotrajnu pohranu energije s niskim nazivnim strujama pražnjenja. Naravno, ništa ne dolazi besplatno i smanjenje širine kanala dovest će do smanjenja brzine kanala uz povećanje vremena prijenosa jednog okvira.
Usput, o brzini kanala. Standard u svom trenutnom obliku nudi dvije opcije: 62.5 Kbps i 250 Kbps. Osjećate li miris ZigBee-a? To nije lako, budući da ima širinu kanala od 2Mhz umjesto 4Mhz, ali drugačiju vrstu modulacije s većom spektralnom gustoćom. Kao rezultat toga, raspon 802.11ba uređaja trebao bi biti veći, što je vrlo korisno za scenarije unutarnjeg IoT-a.
Iako, čekaj malo... Prisiljavanje svih stanica u okruženju na tišinu, dok se koristi samo 4 MHz od 20 MHz pojasa... “OVO JE RASPRAT!” - reći ćete i bit ćete 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 odgovarao vremenu emitiranja, Padding 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.
Usput, okolni Wi-Fi uređaji nemaju šanse razumjeti što se tamo emitira. Zato što se uobičajeni OFDM NE koristi za kodiranje 802.11ba okvira. Da, baš tako, savez je slavno napustio ono što je godinama besprijekorno funkcioniralo. Umjesto klasične OFDM koristi se Multi-Carrier (MC)-OOK modulacija. Kanal od 4MHz podijeljen je na 16(?) podnosača, od kojih svaki koristi Manchester kodiranje. Istovremeno, samo DATA polje također je logično podijeljeno na segmente od 4 μs ili 2 μs ovisno o bitrateu, au svakom takvom segmentu jedan može odgovarati niska ili visoka razina kodiranja. Ovo je rješenje za izbjegavanje dugog niza nula ili jedinica. Grcanje na minimalnim plaćama.
MAC razina je također krajnje pojednostavljena. Sadrži samo sljedeća polja:
- Kontrola okvira
Može uzeti vrijednosti Beacon, WuP, Discovery ili bilo koju drugu vrijednost po izboru dobavljača.
Beacon se koristi za sinkronizaciju vremena, WuP je dizajniran za buđenje jednog ili grupe uređaja, a Discovery radi u suprotnom smjeru od STA do AP-a i dizajniran je za pronalaženje pristupnih točaka koje podržavaju 802.11ba. Ovo polje također sadrži duljinu okvira ako prelazi 48 bita. - ID
Ovisno o vrsti okvira, može identificirati AP, ili STA, ili grupu STA-ova kojima je ovaj okvir namijenjen. (Da, možete probuditi uređaje u grupama, to se zove grupno buđenje i prilično je cool).
- Ovisno o vrsti (TD)
Prilično fleksibilno polje. U njemu se može prenijeti točno 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 zbroj
Ali da bi tehnologija radila, nije dovoljno samo poslati okvir u traženom formatu. STA i AP se moraju složiti. STA javlja svoje parametre, uključujući vrijeme potrebno za inicijalizaciju PCR-a. Sva pregovaranja odvijaju se korištenjem uobičajenih 802.11 okvira, nakon čega STA može onemogućiti PCR i ući u način rada omogućavanja WUR-a. Ili možda čak malo odspavati, ako je moguće. Jer ako postoji, onda je bolje koristiti ga.
Slijedi malo više skupljanja dragocjenih miliamper sati pod nazivom WUR Duty Cycle. Nema ništa komplicirano, samo STA i AP, analogno onome što je bilo za TWT, slažu se oko rasporeda spavanja. Nakon ovoga STA uglavnom spava, povremeno pali WUR da sluša “Je li mi stiglo nešto korisno?” I samo ako je potrebno, budi glavni radio modul za razmjenu prometa.
Radikalno mijenja situaciju u usporedbi s TWT i U-APSD, zar ne?
A sada važna nijansa o kojoj ne razmišljate odmah. WUR ne mora raditi na istoj frekvenciji kao glavni modul. Naprotiv, poželjno je i preporučljivo da radi na drugom kanalu. U tom slučaju funkcionalnost 802.11ba ni na koji način ne ometa rad mreže i, naprotiv, može se koristiti za slanje korisnih informacija. Lokacija, popis susjeda i još mnogo toga unutar drugih 802.11 standarda, na primjer 802.11k/v. A koje prednosti otvaraju Mesh mreže... Ali to je tema zasebnog članka.
Što se tiče sudbine samog standarda kao dokumenta, dakle . Odnosno, ove godine možemo očekivati pravi standard ili barem prve implementacije. Samo će vrijeme pokazati koliko će biti raširen.
Takve stvari... (c) .
Preporučena literatura:
Izvor: www.habr.com