Nu cu mult timp în urmă, pe diverse alte resurse și pe blogul meu, am vorbit despre faptul că ZigBee a murit și este timpul să îngrop însoțitorul de bord. Pentru a pune o față bună unui joc prost cu Thread care funcționează pe IPv6 și 6LowPan, este suficient Bluetooth (LE) care este mai potrivit pentru acest lucru. Dar vă voi povesti despre asta altădată. Astăzi vom vorbi despre modul în care grupul de lucru al comitetului a decis să se gândească de două ori după 802.11ah și a decis că este timpul să adauge o versiune cu drepturi depline a ceva de genul LRLP (Long-Range Low-Power) la grupul de standarde 802.11, similare. la LoRA. Dar acest lucru s-a dovedit a fi imposibil de implementat fără sacrificarea vaca sacră a retrocompatibilității. Drept urmare, Long-Range a fost abandonat și a rămas doar Low-Power, ceea ce este și foarte bun. Rezultatul a fost un amestec de 802.11 + 802.15.4, sau pur și simplu Wi-Fi + ZigBee. Adică, putem spune că noua tehnologie nu este un concurent cu soluțiile LoraWAN, ci, dimpotrivă, este creată pentru a le completa.
Deci, să începem cu cel mai important lucru - Acum dispozitivele care acceptă 802.11ba ar trebui să aibă două module radio. Aparent, după ce s-au uitat la 802.11ah/ax cu tehnologia sa Target Wake Time (TWT), inginerii au decis că acest lucru nu este suficient și că trebuie să reducă radical consumul de energie. De ce standardul prevede o împărțire în două tipuri diferite de radio - Primary Communication Radio (PCR) și Wake-Up Radio (WUR). Dacă cu primul totul este clar, acesta este radioul principal, transmite și primește date, atunci cu al doilea nu este atât de mult. De fapt, WUR este în mare parte un dispozitiv de ascultare (RX) și este proiectat să consume foarte puțină energie pentru a funcționa. Sarcina sa principală este de a primi un semnal de trezire de la AP și de a activa PCR. Adică, această metodă reduce semnificativ timpul de pornire la rece și vă permite să treziți dispozitivele la un moment dat cu acuratețe maximă. Acest lucru este foarte util atunci când aveți, să zicem, nu zece dispozitive, ci o sută zece și trebuie să faceți schimb de date cu fiecare dintre ele într-o perioadă scurtă de timp. În plus, logica frecvenței și periodicității trezirii se deplasează în partea AP. Dacă, de exemplu, LoRAWAN folosește metodologia PUSH atunci când actuatoarele înșiși se trezesc și transmit ceva în aer și dorm restul timpului, atunci în acest caz, dimpotrivă, AP decide când și ce dispozitiv ar trebui să se trezească și actuatoarele în sine... nu dorm întotdeauna.
Acum să trecem la formatele de cadre și compatibilitatea. Dacă 802.11ah, ca primă încercare, a fost creat pentru benzile de 868/915 MHz sau pur și simplu SUB-1GHz, atunci 802.11ba este deja destinat benzilor de 2.4GHz și 5GHz. În standardele „noi” anterioare, compatibilitatea a fost obținută printr-un preambul care era de înțeles pentru dispozitivele mai vechi. Adică, calculul a fost întotdeauna că dispozitivele mai vechi nu trebuie neapărat să poată recunoaște întregul cadru; este suficient ca ei să înțeleagă când va începe acest cadru și cât va dura transmisia. Aceste informații sunt preluate din preambul. 802.11ba nu a făcut excepție, deoarece schema este dovedită și dovedită (vom ignora problema costurilor deocamdată).
Ca rezultat, cadrul 802.11ba arată cam așa:
Un preambul non-HT și un fragment OFDM scurt cu modulație BPSK permite tuturor dispozitivelor 802.11a/g/n/ac/ax să audă începutul transmisiei acestui cadru și să nu interfereze, trecând în modul de ascultare difuzare. După preambul vine câmpul de sincronizare (SYNC), care este în esență un analog al L-STF/L-LTF. Acesta servește pentru a face posibilă reglarea frecvenței și sincronizarea receptorului dispozitivului. Și tocmai în acest moment dispozitivul de transmisie comută pe o altă lățime de canal de 4 MHz. Pentru ce? Totul este foarte simplu. Acest lucru este necesar pentru ca puterea să poată fi redusă și să se poată obține un raport semnal-zgomot (SINR) comparabil. Sau lăsați puterea așa cum este și obțineți o creștere semnificativă a razei de transmisie. Aș spune că aceasta este o soluție foarte elegantă, care permite și reducerea semnificativă a cerințelor pentru surse de alimentare. Să ne amintim, de exemplu, de popularul ESP8266. În modul de transmisie folosind o rată de biți de 54 Mbps și o putere de 16 dBm, consumă 196 mA, ceea ce este prohibitiv de mare pentru ceva ca CR2032. Dacă reducem lățimea canalului de cinci ori și reducem puterea emițătorului de cinci ori, atunci practic nu vom pierde în raza de transmisie, dar consumul de curent se va reduce cu un factor de, să zicem, la aproximativ 50 mA. Nu că acest lucru este critic din partea AP-ului care transmite cadrul pentru WUR, dar încă nu este rău. Dar pentru STA acest lucru are deja sens, deoarece consumul mai mic permite utilizarea a ceva de genul CR2032 sau a bateriilor proiectate pentru stocarea pe termen lung a energiei cu curenți de descărcare nominali scăzuti. Desigur, nimic nu vine gratuit și reducerea lățimii canalului va duce la o scădere a vitezei canalului cu o creștere a timpului de transmisie a unui cadru, respectiv.
Apropo, despre viteza canalului. Standardul în forma sa actuală oferă două opțiuni: 62.5 Kbps și 250 Kbps. Simți mirosul de ZigBee? Acest lucru nu este ușor, deoarece are o lățime de canal de 2Mhz în loc de 4Mhz, dar un alt tip de modulație cu densitate spectrală mai mare. Ca urmare, gama de dispozitive 802.11ba ar trebui să fie mai mare, ceea ce este foarte util pentru scenariile IoT de interior.
Deși, așteaptă puțin... Forțând toate stațiile din zonă să tacă, în timp ce folosești doar 4 MHz din banda de 20 MHz... „ASTA ESTE O RIPIERE!” – vei spune și vei avea dreptate. Dar nu, ACEASTA ESTE ADEVĂRATA DEŞEURIE!
Standardul oferă posibilitatea de a utiliza subcanale de 40 MHz și 80 MHz. În acest caz, ratele de biți ale fiecărui subcanal pot fi diferite și, pentru a se potrivi cu timpul de difuzare, Padding este adăugat la sfârșitul cadrului. Adică, dispozitivul poate ocupa timp de antenă pe toți 80 MHz, dar îl folosește doar pe 16 MHz. Aceasta este o adevărată risipă.
Apropo, dispozitivele Wi-Fi din jur nu au nicio șansă să înțeleagă ce se difuzează acolo. Pentru că OFDM-ul obișnuit NU este folosit pentru a codifica cadre 802.11ba. Da, chiar așa, alianța a abandonat ceea ce funcționase fără cusur timp de mulți ani. În loc de OFDM clasic, este utilizată modulația Multi-Carrier (MC)-OOK. Canalul de 4 MHz este împărțit în 16 (?) subpurtători, fiecare dintre ele utilizând codificarea Manchester. În același timp, câmpul DATA în sine este, de asemenea, împărțit logic în segmente de 4 μs sau 2 μs în funcție de rata de biți, iar în fiecare astfel de segment îi poate corespunde un nivel de codificare scăzut sau ridicat. Aceasta este soluția pentru a evita o secvență lungă de zerouri sau unu. Confuzie la salariul minim.
Nivelul MAC este, de asemenea, extrem de simplificat. Acesta conține doar următoarele câmpuri:
- Controlul cadrelor
Poate lua valorile Beacon, WuP, Discovery sau orice altă valoare la alegerea vânzătorului.
Beacon este folosit pentru sincronizarea timpului, WuP este conceput pentru a trezi unul sau un grup de dispozitive, iar Discovery funcționează în direcția opusă de la STA la AP și este conceput pentru a găsi puncte de acces care acceptă 802.11ba. Acest câmp conține și lungimea cadrului dacă depășește 48 de biți. - ID
În funcție de tipul de cadru, poate identifica un AP, sau un STA, sau un grup de STA căruia îi este destinat acest cadru. (Da, puteți trezi dispozitivele în grupuri, se numește treziri groupcast și este destul de mișto).
- Dependent de tip (TD)
Un domeniu destul de flexibil. În ea poate fi transmisă ora exactă, un semnal despre o actualizare de firmware/configurație cu un număr de versiune sau ceva util despre care STA ar trebui să știe.
- Câmpul sumei de verificare a cadrului (FCS)
Totul este simplu aici. Aceasta este o sumă de control
Dar pentru ca tehnologia să funcționeze, nu este suficient să trimiteți pur și simplu un cadru în formatul necesar. STA și AP trebuie să fie de acord. STA raportează parametrii săi, inclusiv timpul necesar inițializării PCR. Toată negocierea are loc folosind cadre 802.11 obișnuite, după care STA poate dezactiva PCR și poate intra în modul de activare WUR. Sau poate chiar dormi puțin, dacă este posibil. Pentru că dacă există, atunci este mai bine să-l folosești.
Urmează puțin mai multă strângere a prețioaselor ore miliamperi numită WUR Duty Cycle. Nu este nimic complicat, doar STA și AP, prin analogie cu cum a fost pentru TWT, cad de acord asupra unui program de somn. După aceasta, STA doarme în mare parte, activând ocazional WUR pentru a asculta „A sosit ceva util pentru mine?” Și numai dacă este necesar, trezește modulul radio principal pentru schimbul de trafic.
Schimbă radical situația față de TWT și U-APSD, nu-i așa?
Și acum o nuanță importantă la care nu te gândești imediat. WUR nu trebuie să funcționeze la aceeași frecvență cu modulul principal. Dimpotrivă, este de dorit și recomandat să funcționeze pe un alt canal. În acest caz, funcționalitatea 802.11ba nu interferează în niciun fel cu funcționarea rețelei și, dimpotrivă, poate fi folosită pentru a trimite informații utile. Locație, Lista vecinilor și multe altele în cadrul altor standarde 802.11, de exemplu 802.11k/v. Și ce avantaje se deschid pentru rețelele Mesh... Dar acesta este subiectul unui articol separat.
În ceea ce privește soarta standardului în sine ca document, atunci . Adică anul acesta ne putem aștepta la un standard real sau măcar la primele implementări. Numai timpul va spune cât de răspândită va fi.
Astfel de lucruri... (c) .
Lectură recomandată:
Sursa: www.habr.com