802.11ba (WUR) ან როგორ გადავკვეთოთ გველი ზღარბით

არც ისე დიდი ხნის წინ, სხვადასხვა რესურსზე და ჩემს ბლოგში, ვისაუბრე იმაზე, რომ ZigBee გარდაიცვალა და დროა დაკრძალოს ბორტგამცილებელი. იმისათვის, რომ ცუდ თამაშზე კარგი სახე გამოვავლინოთ IPv6-ზე და 6LowPan-ზე მომუშავე Thread-ით, საკმარისია Bluetooth (LE), რომელიც უფრო შესაფერისია ამისათვის. მაგრამ ამაზე სხვა დროს გეტყვით. დღეს ვისაუბრებთ იმაზე, თუ როგორ გადაწყვიტა კომიტეტის სამუშაო ჯგუფმა ორჯერ დაფიქრებულიყო 802.11ah-ის შემდეგ და გადაწყვიტა, რომ დროა დაემატებინა LRLP-ის (Long-Range Low-Power) მსგავსი 802.11 სტანდარტების აუზში სრულფასოვანი ვერსია. LoRA-სკენ. მაგრამ ამის განხორციელება შეუძლებელი აღმოჩნდა ჩამორჩენილი თავსებადობის წმინდა ძროხის დაკვლის გარეშე. შედეგად, Long-Range იყო მიტოვებული და დარჩა მხოლოდ Low-Power, რაც ასევე ძალიან კარგია. შედეგი იყო 802.11 + 802.15.4, ან უბრალოდ Wi-Fi + ZigBee-ის ნაზავი. ანუ, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ახალი ტექნოლოგია არ არის კონკურენტი LoraWAN გადაწყვეტილებების, არამედ, პირიქით, იქმნება მათი შემავსებლად.

მაშ ასე, დავიწყოთ ყველაზე მნიშვნელოვანით - ახლა მოწყობილობებს, რომლებიც მხარს უჭერენ 802.11ba-ს, უნდა ჰქონდეთ ორი რადიო მოდული. როგორც ჩანს, 802.11ah/ax-ზე დათვალიერებისას მისი Target Wake Time (TWT) ტექნოლოგიით, ინჟინერებმა გადაწყვიტეს, რომ ეს საკმარისი არ იყო და მათ სჭირდებოდათ ენერგიის მოხმარების რადიკალურად შემცირება. რატომ ითვალისწინებს სტანდარტი დაყოფას რადიოს ორ სხვადასხვა ტიპად - პირველადი საკომუნიკაციო რადიო (PCR) და Wake-Up რადიო (WUR). თუ პირველთან ყველაფერი ნათელია, ეს არის მთავარი რადიო, ის გადასცემს და იღებს მონაცემებს, მაშინ მეორესთან ეს არც ისე ბევრია. სინამდვილეში, WUR ძირითადად მოსასმენი მოწყობილობაა (RX) და შექმნილია იმისთვის, რომ მოიხმაროს ძალიან მცირე ენერგია მუშაობისთვის. მისი მთავარი ამოცანაა AP-დან გაღვიძების სიგნალის მიღება და PCR-ის ჩართვა. ანუ ეს მეთოდი საგრძნობლად ამცირებს ცივი დაწყების დროს და საშუალებას გაძლევთ გააღვიძოთ მოწყობილობები მოცემულ დროს მაქსიმალური სიზუსტით. ეს ძალიან გამოსადეგია, როცა გყავს, ვთქვათ, არა ათი მოწყობილობა, არამედ ას ათი და საჭიროა თითოეულ მათგანთან მონაცემთა გაცვლა მოკლე დროში. გარდა ამისა, გაღვიძების სიხშირისა და პერიოდულობის ლოგიკა გადადის AP მხარეს. თუ, ვთქვათ, LoRAWAN იყენებს PUSH მეთოდოლოგიას, როდესაც თავად აქტივატორები იღვიძებენ და რაღაცას გადასცემენ ეთერში და დანარჩენი დრო სძინავთ, მაშინ ამ შემთხვევაში, პირიქით, AP წყვეტს როდის და რომელი მოწყობილობა უნდა გაიღვიძოს და თავად აქტივატორები... ყოველთვის არ სძინავთ.

ახლა მოდით გადავიდეთ ჩარჩოს ფორმატებზე და თავსებადობაზე. თუ 802.11ah, როგორც პირველი მცდელობა, შეიქმნა 868/915 MHz ზოლებისთვის ან უბრალოდ SUB-1GHz, მაშინ 802.11ba უკვე განკუთვნილია 2.4GHz და 5GHz ზოლებისთვის. წინა „ახალ“ სტანდარტებში თავსებადობა მიიღწევა პრეამბულის მეშვეობით, რომელიც გასაგები იყო ძველი მოწყობილობებისთვის. ანუ, გაანგარიშება ყოველთვის იყო, რომ ძველ მოწყობილობებს სულაც არ სჭირდებათ მთლიანი ჩარჩოს ამოცნობა; საკმარისია მათ გაიგონ, როდის დაიწყება ეს ჩარჩო და რამდენ ხანს გაგრძელდება გადაცემა. სწორედ ამ ინფორმაციას იღებენ პრეამბულიდან. 802.11ba არ იყო გამონაკლისი, რადგან სქემა დადასტურებულია და დადასტურებულია (ჩვენ ახლა უგულებელყოფთ ხარჯების საკითხს).

შედეგად, 802.11ba ჩარჩო ასე გამოიყურება:

არა-HT პრეამბულა და მოკლე OFDM ფრაგმენტი BPSK მოდულაციით საშუალებას აძლევს ყველა 802.11a/g/n/ac/ax მოწყობილობას მოისმინოს ამ ჩარჩოს გადაცემის დასაწყისი და არ ჩაერიოს გადაცემის მოსმენის რეჟიმში გადასვლისას. პრეამბულის შემდეგ მოდის სინქრონიზაციის ველი (SYNC), რომელიც არსებითად არის L-STF/L-LTF-ის ანალოგი. ის ემსახურება სიხშირის რეგულირებას და მოწყობილობის მიმღების სინქრონიზაციას. და სწორედ ამ მომენტში გადადის გადამცემი მოწყობილობა სხვა არხის სიგანეზე 4 MHz. Რისთვის? ყველაფერი ძალიან მარტივია. ეს აუცილებელია იმისთვის, რომ სიმძლავრე შემცირდეს და სიგნალი-ხმაურის შედარებითი თანაფარდობა (SINR) მიღწეული იყოს. ან დატოვეთ სიმძლავრე ისე, როგორც არის და მიაღწიეთ გადაცემის დიაპაზონის მნიშვნელოვან ზრდას. მე ვიტყოდი, რომ ეს არის ძალიან ელეგანტური გადაწყვეტა, რომელიც ასევე საშუალებას აძლევს მნიშვნელოვნად შეამციროს მოთხოვნები ელექტრომომარაგებაზე. გავიხსენოთ, მაგალითად, პოპულარული ESP8266. გადაცემის რეჟიმში 54 Mbps სიჩქარისა და 16dBm სიმძლავრის გამოყენებით, ის მოიხმარს 196 mA-ს, რაც ძალიან მაღალია CR2032-ისთვის. თუ არხის სიგანეს შევამცირებთ ხუთჯერ და შევამცირებთ გადამცემის სიმძლავრეს ხუთჯერ, მაშინ ჩვენ პრაქტიკულად არ დავკარგავთ გადაცემის დიაპაზონში, მაგრამ მიმდინარე მოხმარება შემცირდება ერთი ფაქტორით, ვთქვათ, დაახლოებით 50 mA-მდე. ეს არ არის კრიტიკული AP-ის მხრიდან, რომელიც გადასცემს ჩარჩოს WUR-ისთვის, მაგრამ მაინც არ არის ცუდი. მაგრამ STA-სთვის ამას უკვე აქვს აზრი, რადგან დაბალი მოხმარება იძლევა CR2032-ის ან ბატარეების გამოყენებას, რომლებიც განკუთვნილია ენერგიის გრძელვადიანი შესანახად დაბალი ნომინალური გამონადენის დენებით. რა თქმა უნდა, არაფერი მოდის უფასოდ და არხის სიგანის შემცირება გამოიწვევს არხის სიჩქარის შემცირებას ერთი კადრის გადაცემის დროის გაზრდით, შესაბამისად.

სხვათა შორის, არხის სიჩქარის შესახებ. სტანდარტი მისი ამჟამინდელი ფორმით გთავაზობთ ორ ვარიანტს: 62.5 Kbps და 250 Kbps. გრძნობთ ზიგბის სუნს? ეს არ არის ადვილი, რადგან მას აქვს არხის სიგანე 2Mhz ნაცვლად 4Mhz, მაგრამ განსხვავებული ტიპის მოდულაცია მაღალი სპექტრული სიმკვრივით. შედეგად, 802.11ba მოწყობილობების დიაპაზონი უფრო დიდი უნდა იყოს, რაც ძალიან სასარგებლოა შიდა IoT სცენარებისთვის.

თუმცა, ერთი წუთით... აიძულეთ რაიონში არსებული ყველა სადგური გაჩუმდეს, 4 MHz დიაპაზონის მხოლოდ 20 MHz-ის გამოყენებისას... "ეს არის ფუჭი!" - იტყვი და მართალი იქნები. მაგრამ არა, ეს არის ნამდვილი ნარჩენები!

სტანდარტი უზრუნველყოფს 40 MHz და 80 MHz ქვეარხების გამოყენების შესაძლებლობას. ამ შემთხვევაში, თითოეული ქვეარხის ბიტის სიხშირე შეიძლება იყოს განსხვავებული და გადაცემის დროის შესატყვისად, პადინგი ემატება კადრის ბოლოს. ანუ, მოწყობილობას შეუძლია დაიკავოს საეთერო დრო ყველა 80 MHz-ზე, მაგრამ გამოიყენოს იგი მხოლოდ 16 MHz-ზე. ეს არის ნამდვილი ნარჩენები.

სხვათა შორის, მიმდებარე Wi-Fi მოწყობილობებს არ აქვთ იმის გაგების შანსი, თუ რა ხდება იქ. იმის გამო, რომ ჩვეულებრივი OFDM არ გამოიყენება 802.11ba ჩარჩოების კოდირებისთვის. დიახ, სწორედ ასე, ალიანსმა ცნობადად მიატოვა ის, რაც მრავალი წლის განმავლობაში უნაკლოდ მუშაობდა. კლასიკური OFDM-ის ნაცვლად გამოიყენება Multi-Carrier (MC)-OOK მოდულაცია. 4MHz არხი დაყოფილია 16(?) ქვემატარებლად, რომელთაგან თითოეული იყენებს მანჩესტერის დაშიფვრას. ამავდროულად, თავად DATA ველი ასევე ლოგიკურად იყოფა 4 μs ან 2 μs სეგმენტებად, ბიტის სიჩქარის მიხედვით და თითოეულ ასეთ სეგმენტში კოდირების დაბალი ან მაღალი დონე შეიძლება შეესაბამებოდეს ერთს. ეს არის გამოსავალი, რათა თავიდან აიცილოთ ნულების ან ერთეულების გრძელი თანმიმდევრობა. მინიმალურ ხელფასზე ჩხუბი.

MAC დონე ასევე ძალიან გამარტივებულია. ის შეიცავს მხოლოდ შემდეგ ველებს:

• ჩარჩოს კონტროლი

  შეუძლია მიიღოს მნიშვნელობები Beacon, WuP, Discovery ან გამყიდველის არჩევანის ნებისმიერი სხვა მნიშვნელობა.
  Beacon გამოიყენება დროის სინქრონიზაციისთვის, WuP შექმნილია ერთი ან მოწყობილობების ჯგუფის გასაღვიძებლად, ხოლო Discovery მუშაობს STA-დან AP-მდე საპირისპირო მიმართულებით და შექმნილია წვდომის წერტილების მოსაძებნად, რომლებიც მხარს უჭერენ 802.11ba. ეს ველი ასევე შეიცავს ჩარჩოს სიგრძეს, თუ ის აღემატება 48 ბიტს.

• ID

  ჩარჩოს ტიპის მიხედვით, მას შეუძლია განსაზღვროს AP, ან STA, ან STA-ების ჯგუფი, რომლებისთვისაც არის განკუთვნილი ეს ჩარჩო. (დიახ, თქვენ შეგიძლიათ გააღვიძოთ მოწყობილობები ჯგუფურად, ამას ჰქვია ჯგუფის გაღვიძება და საკმაოდ მაგარია).

• ტიპი დამოკიდებული (TD)

  საკმაოდ მოქნილი სფეროა. სწორედ მასში შეიძლება გადაიცეს ზუსტი დრო, სიგნალი პროგრამული უზრუნველყოფის/კონფიგურაციის განახლების შესახებ ვერსიის ნომრით, ან რაიმე სასარგებლო, რომლის შესახებაც STA-მ უნდა იცოდეს.

• ჩარჩოს საკონტროლო ჯამის ველი (FCS)
  აქ ყველაფერი მარტივია. ეს არის საკონტროლო ჯამი

მაგრამ იმისათვის, რომ ტექნოლოგია იმუშაოს, საკმარისი არ არის უბრალოდ ჩარჩოს გაგზავნა საჭირო ფორმატში. STA და AP უნდა შეთანხმდნენ. STA აცნობებს მის პარამეტრებს, მათ შორის PCR-ის ინიციალიზაციისთვის საჭირო დროს. ყველა მოლაპარაკება ხდება რეგულარული 802.11 ფრეიმების გამოყენებით, რის შემდეგაც STA-ს შეუძლია გამორთოს PCR და შევიდეს WUR ჩართვის რეჟიმში. ან იქნებ დაიძინოთ, თუ ეს შესაძლებელია. რადგან თუ ის იქ არის, მაშინ ჯობია მისი გამოყენება.
შემდეგი მოდის ძვირფასი მილიამპერ საათების ცოტა მეტი შეკუმშვა, სახელწოდებით WUR Duty Cycle. არაფერია რთული, უბრალოდ STA და AP, ანალოგიით, თუ როგორ იყო TWT-სთვის, შეთანხმდნენ ძილის განრიგზე. ამის შემდეგ, STA ძირითადად სძინავს, ხანდახან რთავს WUR-ს, რომ მოუსმინოს „რამე სასარგებლო მოვიდა ჩემთვის?“ და მხოლოდ საჭიროების შემთხვევაში, ის აღვიძებს მთავარ რადიო მოდულს ტრაფიკის გაცვლისთვის.

რადიკალურად ცვლის სიტუაციას TWT-თან და U-APSD-თან შედარებით, არა?

ახლა კი მნიშვნელოვანი ნიუანსი, რომელზეც დაუყოვნებლივ არ ფიქრობთ. WUR არ უნდა იმუშაოს იმავე სიხშირით, როგორც მთავარი მოდული. პირიქით, სასურველია და რეკომენდებულია სხვა არხზე მუშაობა. ამ შემთხვევაში, 802.11ba ფუნქციონალი არანაირად არ უშლის ხელს ქსელის მუშაობას და, პირიქით, შეიძლება გამოყენებულ იქნას სასარგებლო ინფორმაციის გასაგზავნად. მდებარეობა, მეზობლების სია და ბევრად მეტი სხვა 802.11 სტანდარტების ფარგლებში, მაგალითად 802.11k/v. და რა უპირატესობები იხსნება Mesh ქსელებისთვის... მაგრამ ეს ცალკე სტატიის თემაა.

რაც შეეხება თავად სტანდარტის, როგორც დოკუმენტის ბედს, მაშინ ამჟამად Draft 6.0 მზადაა დამტკიცების კოეფიციენტით: 96%. ანუ, წელს შეიძლება ველოდოთ რეალურ სტანდარტს ან სულ მცირე პირველ განხორციელებას. რამდენად გავრცელდება ის, მხოლოდ დრო გვიჩვენებს.

ასეთი რამ... (გ) EvilWirelesMan.

რეკომენდებული საკითხავი:

IEEE 802.11ba - უკიდურესად დაბალი სიმძლავრის Wi-Fi ნივთების მასიური ინტერნეტისთვის - გამოწვევები, ღია საკითხები, შესრულების შეფასება

IEEE 802.11ba: დაბალი სიმძლავრის გაღვიძების რადიო მწვანე IoT-სთვის

IEEE 802.11 ჩართული Wake-Up რადიო: გამოიყენეთ შემთხვევები და აპლიკაციები

წყარო: www.habr.com