Не толку одамна, на разни други ресурси и на мојот блог, зборував за фактот дека ZigBee е мртов и дека е време да се закопа стјуардесата. За да се покаже добро лице на лоша игра со Thread што работи на врвот на IPv6 и 6LowPan, доволно е Bluetooth (LE) кој е посоодветен за ова. Но, ќе ви кажам за ова некој друг пат. Денес ќе зборуваме за тоа како работната група на комитетот реши двапати да размисли по 802.11ah и одлучи дека е време да додаде целосна верзија на нешто како LRLP (Long-Range Low-Power) на базенот од стандардите 802.11, слично до ЛоРА. Но, се покажа дека ова е невозможно да се имплементира без колење на светата крава со заостаната компатибилност. Како резултат на тоа, Long-Range беше напуштен и остана само Low-Power, што е исто така многу добро. Резултатот беше мешавина од 802.11 + 802.15.4 или едноставно Wi-Fi + ZigBee. Односно, можеме да кажеме дека новата технологија не е конкурент на решенијата LoraWAN, туку, напротив, се создава за да ги надополни.
Значи, да почнеме со најважното - Сега уредите што поддржуваат 802.11ba треба да имаат два радио-модула. Очигледно, гледајќи во 802.11ah/ax со својата технологија Target Wake Time (TWT), инженерите одлучија дека тоа не е доволно и дека треба радикално да ја намалат потрошувачката на енергија. Зошто стандардот предвидува поделба на два различни типа на радио - Примарно радио за комуникација (PCR) и радио за будење (WUR). Ако со првото сè е јасно, ова е главното радио, пренесува и прима податоци, тогаш со второто не е толку многу. Всушност, WUR е главно уред за слушање (RX) и е дизајниран да троши многу малку енергија за работа. Неговата главна задача е да прими сигнал за будење од АП и да овозможи PCR. Тоа е, овој метод значително го намалува времето на ладно стартување и ви овозможува да ги разбудите уредите во дадено време со максимална точност. Ова е многу корисно кога имате, да речеме, не десет уреди, туку сто и десет и треба да разменувате податоци со секој од нив за краток временски период. Плус, логиката на фреквенцијата и периодичноста на будењето се движи на страната на АП. Ако, да речеме, LoRAWAN користи PUSH методологија кога самите актуатори се будат и пренесуваат нешто на воздухот и спијат остатокот од времето, тогаш во овој случај, напротив, АП одлучува кога и кој уред треба да се разбуди, и самите актуатори... не секогаш спијат.
Сега да преминеме на формати на рамки и компатибилност. Ако 802.11ah, како прв обид, е создаден за опсезите 868/915 MHz или едноставно SUB-1GHz, тогаш 802.11ba е веќе наменет за опсегот 2.4GHz и 5GHz. Во претходните „нови“ стандарди, компатибилноста се постигнуваше преку преамбулата што беше разбирлива за постарите уреди. Односно, пресметката отсекогаш била дека постарите уреди не мора нужно да можат да ја препознаат целата рамка; доволно е да разберат кога ќе започне оваа рамка и колку долго ќе трае преносот. Токму овие информации ги земаат од преамбулата. 802.11ba не беше исклучок, бидејќи шемата е докажана и докажана (засега ќе го игнорираме прашањето за трошоците).
Како резултат на тоа, рамката 802.11ba изгледа вака:
Преамбулата што не е HT и краток OFDM фрагмент со BPSK модулација им овозможува на сите уреди 802.11a/g/n/ac/ax да го слушнат почетокот на преносот на оваа рамка и да не се мешаат, влегувајќи во режим на емитување слушање. По преамбулата доаѓа полето за синхронизација (SYNC), кое во суштина е аналог на L-STF/L-LTF. Служи за да се овозможи прилагодување на фреквенцијата и синхронизирање на приемникот на уредот. И токму во овој момент преносниот уред се префрла на друг канал ширина од 4 MHz. За што? Сè е многу едноставно. Ова е неопходно за да може да се намали моќноста и да се постигне споредлив сооднос сигнал-шум (SINR). Или оставете ја моќноста како што е и постигнете значително зголемување на опсегот на преносот. Би рекол дека ова е многу елегантно решение, кое исто така овозможува значително да се намалат барањата за напојување. Да се потсетиме, на пример, популарниот ESP8266. Во режимот на пренос користејќи бит-стапка од 54 Mbps и моќност од 16dBm, троши 196 mA, што е премногу високо за нешто како CR2032. Ако ја намалиме ширината на каналот за пет пати и ја намалиме моќноста на предавателот за пет пати, тогаш практично нема да изгубиме во опсегот на пренос, но тековната потрошувачка ќе се намали за фактор од, да речеме, на околу 50 mA. Не дека ова е критично од страна на АП што ја пренесува рамката за WUR, но сепак не е лошо. Но, за STA ова веќе има смисла, бидејќи помалата потрошувачка овозможува користење на нешто како CR2032 или батерии дизајнирани за долгорочно складирање енергија со ниски номинални струи на празнење. Се разбира, ништо не доаѓа бесплатно и намалувањето на ширината на каналот ќе доведе до намалување на брзината на каналот со зголемување на времето на пренос на една рамка, соодветно.
Патем, за брзината на каналот. Стандардот во сегашната форма обезбедува две опции: 62.5 Kbps и 250 Kbps. Дали го чувствувате мирисот на ZigBee? Ова не е лесно, бидејќи има ширина на канал од 2Mhz наместо 4Mhz, но различен тип на модулација со поголема спектрална густина. Како резултат на тоа, опсегот на уредите 802.11ba треба да биде поголем, што е многу корисно за сценарија за IoT во затворен простор.
Иако, почекајте малку... Присилување на сите станици во областа да молчат, додека користите само 4 MHz од опсегот од 20 MHz... „ОВА Е ОТПАШНОСТ!“ - ќе речеш и ќе бидеш во право. Но, не, ОВА Е ВИСТИНСКИОТ ОТПАД!
Стандардот обезбедува можност за користење на подканали од 40 MHz и 80 MHz. Во овој случај, бит-стапките на секој подканал може да бидат различни, а со цел да се совпадне со времето на емитување, на крајот од кадарот се додава Padding. Односно, уредот може да зафаќа време за емитување на сите 80 MHz, но да го користи само на 16 MHz. Ова е вистински отпад.
Патем, околните Wi-Fi уреди немаат шанса да разберат што се емитува таму. Бидејќи вообичаениот OFDM НЕ се користи за кодирање на рамки 802.11ba. Да, токму така, алијансата славно го напушти она што работеше беспрекорно долги години. Наместо класичен OFDM, се користи мулти-носител (MC)-OOK модулација. Каналот од 4 MHz е поделен на 16(?) подносачи, од кои секој користи кодирање Манчестер. Во исто време, самото поле DATA е исто така логично поделено на сегменти од 4 μs или 2 μs во зависност од брзината на битови, а во секој таков сегмент ниско или високо ниво на кодирање може да одговара на едно. Ова е решение за да се избегне долга низа од нули или единици. Тепачка за минимална плата.
Нивото MAC е исто така исклучително поедноставено. Ги содржи само следниве полиња:
- Контрола на рамката
Може да ги земе вредностите Beacon, WuP, Discovery или која било друга вредност по избор на продавачот.
Beacon се користи за синхронизација на времето, WuP е дизајниран да буди еден или група уреди, а Discovery работи во спротивна насока од STA до AP и е дизајниран да наоѓа пристапни точки што поддржуваат 802.11ba. Ова поле ја содржи и должината на рамката ако надминува 48 бита. - ID
Во зависност од типот на рамката, може да идентификува AP, или STA, или група STA на кои е наменета оваа рамка. (Да, можете да ги разбудите уредите во групи, тоа се нарекува будење со групно емитување и е прилично кул).
- Зависен тип (TD)
Доста флексибилно поле. Во него може да се пренесе точното време, сигнал за ажурирање на фирмверот/конфигурацијата со број на верзијата или нешто корисно за кое STA треба да знае.
- Поле за проверка на рамката (FCS)
Сè е едноставно овде. Ова е контролна сума
Но, за да функционира технологијата, не е доволно едноставно да се испрати рамка во потребниот формат. СТА и АП мора да се договорат. STA ги известува своите параметри, вклучувајќи го и времето потребно за иницијализирање на PCR. Сите преговори се случуваат со користење на редовни рамки 802.11, по што STA може да го оневозможи PCR и да влезе во режимот за овозможување WUR. Или можеби дури и спијте, ако е можно. Затоа што ако постои, тогаш е подобро да се користи.
Следно доаѓа малку повеќе стискање на скапоцените милиампер часови наречени WUR Duty Cycle. Нема ништо комплицирано, само STA и AP, по аналогија како што беше за TWT, се договараат за распоред за спиење. После ова, STA претежно спие, повремено го вклучува WUR за да слуша „Дали нешто корисно пристигна за мене? И само ако е потребно, го буди главниот радио модул за размена на сообраќај.
Радикално ја менува ситуацијата во споредба со TWT и U-APSD, нели?
И сега важна нијанса за која не размислувате веднаш. WUR не мора да работи на иста фреквенција како и главниот модул. Напротив, пожелно е и се препорачува да работи на друг канал. Во овој случај, функционалноста 802.11ba на никаков начин не се меша во работата на мрежата и, напротив, може да се користи за испраќање корисни информации. Локација, Список на соседи и многу повеќе во рамките на другите стандарди 802.11, на пример 802.11k/v. И какви предности се отвораат за Mesh мрежите... Но, ова е тема на посебна статија.
Што се однесува до судбината на самиот стандард како документ, тогаш . Односно, оваа година можеме да очекуваме вистински стандард или барем првите имплементации. Само времето ќе покаже колку ќе биде распространета.
Такви работи... (в) .
Препорачана литература:
Извор: www.habr.com