Ne tako dolgo nazaj sem na različnih drugih virih in v svojem blogu govoril o tem, da je ZigBee mrtev in da je čas, da pokopljemo stevardeso. Če želite slabi igri dati dober obraz s Threadom, ki deluje na vrhu IPv6 in 6LowPan, zadostuje Bluetooth (LE), ki je za to primernejši. Ampak o tem vam bom povedal kdaj drugič. Danes bomo govorili o tem, kako se je delovna skupina odbora odločila dvakrat premisliti po 802.11ah in se odločila, da je čas, da doda polnopravno različico nečesa, kot je LRLP (Long-Range Low-Power), v skupino standardov 802.11, podobnih za LoRA. Toda izkazalo se je, da je to nemogoče izvesti brez zakola svete krave združljivosti za nazaj. Zaradi tega je bil Long-Range opuščen in ostal je samo Low-Power, ki je tudi zelo dober. Rezultat je bila mešanica 802.11 + 802.15.4 ali preprosto Wi-Fi + ZigBee. To pomeni, da lahko rečemo, da nova tehnologija ni konkurenca rešitvam LoraWAN, ampak nasprotno, nastaja kot njihova dopolnitev.
Torej, začnimo z najpomembnejšo stvarjo - Zdaj morajo imeti naprave, ki podpirajo 802.11ba, dva radijska modula. Očitno so se inženirji ob pogledu na 802.11ah/ax s tehnologijo Target Wake Time (TWT) odločili, da to ni dovolj in da morajo radikalno zmanjšati porabo energije. Zakaj standard predvideva delitev na dve različni vrsti radia - Primarni komunikacijski radio (PCR) in Wake-Up Radio (WUR). Če je s prvim vse jasno, to je glavni radio, oddaja in sprejema podatke, potem z drugim ni tako veliko. Pravzaprav je WUR večinoma prisluškovalna naprava (RX) in je zasnovan tako, da za delovanje porabi zelo malo energije. Njegova glavna naloga je sprejeti signal za bujenje iz AP in omogočiti PCR. To pomeni, da ta metoda znatno skrajša čas hladnega zagona in vam omogoča, da zbudite naprave ob določenem času z največjo natančnostjo. To je zelo uporabno, če imate recimo ne deset naprav, ampak sto deset in morate v kratkem času izmenjati podatke z vsako od njih. Poleg tega se logika pogostosti in periodičnosti prebujanja premakne na stran AP. Če, recimo, LoRAWAN uporablja metodologijo PUSH, ko se aktuatorji sami zbudijo in oddajajo nekaj po zraku, preostali čas pa spijo, potem v tem primeru, nasprotno, AP odloči, kdaj in katera naprava naj se zbudi, in aktuatorji sami... ne spijo vedno.
Zdaj pa preidimo na formate okvirjev in združljivost. Če je bil 802.11ah kot prvi poskus ustvarjen za pasove 868/915 MHz ali preprosto SUB-1GHz, potem je 802.11ba že namenjen za pasove 2.4 GHz in 5 GHz. V prejšnjih "novih" standardih je bila združljivost dosežena s preambulo, ki je bila razumljiva starejšim napravam. Se pravi, vedno se je računalo, da starejšim napravam ni nujno, da znajo prepoznati celoten okvir, dovolj je, da razumejo, kdaj se bo ta okvir začel in kako dolgo bo trajal prenos. To je podatek, ki ga vzamejo iz preambule. 802.11ba ni bila nobena izjema, saj je shema preizkušena in dokazana (vprašanje stroškov bomo za zdaj zanemarili).
Posledično je okvir 802.11ba videti nekako takole:
Preambula, ki ni HT, in kratek fragment OFDM z modulacijo BPSK vsem napravam 802.11a/g/n/ac/ax omogočata, da slišijo začetek prenosa tega okvira in ne motijo ter preidejo v način poslušanja oddajanja. Za preambulo pride sinhronizacijsko polje (SYNC), ki je v bistvu analog L-STF/L-LTF. Služi za prilagajanje frekvence in sinhronizacijo sprejemnika naprave. In v tem trenutku oddajna naprava preklopi na drugo širino kanala 4 MHz. Za kaj? Vse je zelo preprosto. To je potrebno, da se moč zmanjša in doseže primerljivo razmerje med signalom in šumom (SINR). Ali pa pustite moč takšno, kot je, in dosežete znatno povečanje dosega prenosa. Rekel bi, da je to zelo elegantna rešitev, ki omogoča tudi bistveno zmanjšanje potreb po napajalnikih. Spomnimo se na primer priljubljenega ESP8266. V načinu prenosa z bitno hitrostjo 54 Mbps in močjo 16 dBm porabi 196 mA, kar je previsoko za nekaj, kot je CR2032. Če zmanjšamo širino kanala za petkrat in zmanjšamo moč oddajnika za petkrat, potem praktično ne bomo izgubili v dosegu prenosa, vendar se bo poraba toka zmanjšala za faktor, recimo, na približno 50 mA. Ne, da je to kritično za AP, ki prenaša okvir za WUR, vendar še vedno ni slabo. Toda za STA je to že smiselno, saj nižja poraba omogoča uporabo nečesa podobnega CR2032 ali baterij, namenjenih dolgoročnemu shranjevanju energije z nizkimi nazivnimi izpustnimi tokovi. Seveda nič ni zastonj in zmanjšanje širine kanala bo povzročilo zmanjšanje hitrosti kanala s povečanjem časa prenosa za en okvir.
Mimogrede, o hitrosti kanala. Standard v trenutni obliki ponuja dve možnosti: 62.5 Kbps in 250 Kbps. Ali čutite vonj ZigBee? To ni enostavno, saj ima širino kanala 2Mhz namesto 4Mhz, vendar drugačno vrsto modulacije z večjo spektralno gostoto. Posledično bi moral biti obseg naprav 802.11ba večji, kar je zelo uporabno za scenarije IoT v zaprtih prostorih.
Čeprav, počakajte malo ... Prisilitev vseh postaj v okolici, da so tiho, medtem ko uporabljate samo 4 MHz od 20 MHz pasu ... "TO JE ZATRAGA!" - boste rekli in imeli boste prav. Ampak ne, TO JE PRAVA ZATRAGA!
Standard omogoča uporabo podkanalov 40 MHz in 80 MHz. V tem primeru so bitne hitrosti vsakega podkanala lahko različne in za uskladitev s časom oddajanja se na koncu okvirja doda Padding. To pomeni, da lahko naprava zasede čas na vseh 80 MHz, vendar jo uporablja samo na 16 MHz. To je prava potrata.
Mimogrede, okoliške naprave Wi-Fi nimajo možnosti razumeti, kaj se tam oddaja. Ker se običajni OFDM NE uporablja za kodiranje okvirjev 802.11ba. Ja, prav tako je zavezništvo slavno opustilo tisto, kar je dolga leta delovalo brezhibno. Namesto klasične OFDM je uporabljena Multi-Carrier (MC)-OOK modulacija. Kanal 4MHz je razdeljen na 16(?) podnosilcev, od katerih vsak uporablja kodiranje Manchester. Hkrati je tudi samo polje DATA logično razdeljeno na segmente po 4 μs ali 2 μs, odvisno od bitne hitrosti, v vsakem takem segmentu pa lahko eni ustreza nizka ali visoka stopnja kodiranja. To je rešitev, da se izognete dolgemu zaporedju ničel ali enic. Prerivanje pri minimalnih plačah.
Tudi raven MAC je zelo poenostavljena. Vsebuje samo naslednja polja:
- Nadzor okvirja
Lahko sprejme vrednosti Beacon, WuP, Discovery ali katero koli drugo vrednost po izbiri prodajalca.
Beacon se uporablja za časovno sinhronizacijo, WuP je zasnovan tako, da prebudi eno ali skupino naprav, Discovery pa deluje v nasprotni smeri od STA do AP in je namenjen iskanju dostopnih točk, ki podpirajo 802.11ba. To polje vsebuje tudi dolžino okvirja, če ta presega 48 bitov. - ID
Odvisno od vrste okvirja lahko identificira AP, STA ali skupino STA, ki jim je ta okvir namenjen. (Da, naprave lahko zbudite v skupinah, to se imenuje skupinsko prebujanje in je zelo kul).
- Odvisno od vrste (TD)
Precej prilagodljivo področje. V njem je mogoče posredovati točen čas, signal o posodobitvi vdelane programske opreme/konfiguracije s številko različice ali kaj uporabnega, kar bi STA morala vedeti.
- Polje kontrolne vsote okvirja (FCS)
Tukaj je vse preprosto. To je kontrolna vsota
Toda za delovanje tehnologije ni dovolj, da preprosto pošljete okvir v zahtevani obliki. STA in AP se morata strinjati. STA poroča o svojih parametrih, vključno s časom, potrebnim za inicializacijo PCR. Vsa pogajanja potekajo z običajnimi okvirji 802.11, po katerih lahko STA onemogoči PCR in vstopi v način omogočanja WUR. Ali morda celo zaspite, če je le mogoče. Ker če obstaja, potem ga je bolje uporabiti.
Sledi malo več stiskanja dragocenih miliamperskih ur, imenovano WUR Duty Cycle. Nič ni zapleteno, samo STA in AP se po analogiji s TWT dogovorita o urniku spanja. Po tem STA večinoma spi, občasno vklopi WUR in posluša "Je kaj uporabnega prišlo zame?" In samo če je potrebno, zbudi glavni radijski modul za izmenjavo prometa.
Radikalno spremeni situacijo v primerjavi s TWT in U-APSD, kajne?
In zdaj pomemben odtenek, na katerega ne pomislite takoj. Ni nujno, da WUR deluje na isti frekvenci kot glavni modul. Nasprotno, zaželeno in priporočljivo je, da deluje na drugem kanalu. Funkcionalnost 802.11ba v tem primeru nikakor ne moti delovanja omrežja in se lahko, nasprotno, uporablja za pošiljanje koristnih informacij. Lokacija, seznam sosedov in še veliko več znotraj drugih standardov 802.11, na primer 802.11k/v. In kakšne prednosti se odpirajo za Mesh omrežja ... Toda to je tema ločenega članka.
Glede usode samega standarda kot dokumenta torej . Se pravi letos lahko pričakujemo pravi standard ali pa vsaj prve implementacije. Le čas bo pokazal, kako razširjena bo.
Takšne stvari ... (c) .
Priporočeno branje:
Vir: www.habr.com