Cách đây không lâu, trên nhiều nguồn khác và trong blog của mình, tôi đã nói về sự thật rằng ZigBee đã chết và đã đến lúc chôn cất tiếp viên hàng không. Để thể hiện tốt một trò chơi xấu với Thread hoạt động trên IPv6 và 6LowPan, Bluetooth (LE) phù hợp hơn cho điều này là đủ. Nhưng tôi sẽ kể cho bạn nghe về điều này vào lúc khác. Hôm nay chúng ta sẽ nói về việc nhóm làm việc của ủy ban đã quyết định suy nghĩ kỹ như thế nào sau 802.11ah và quyết định rằng đã đến lúc bổ sung một phiên bản chính thức của thứ gì đó như LRLP (Công suất thấp tầm xa) vào nhóm các tiêu chuẩn 802.11, tương tự tới LoRA. Nhưng điều này hóa ra là không thể thực hiện được nếu không giết chết con bò thiêng liêng của khả năng tương thích ngược. Kết quả là, Tầm xa đã bị bỏ đi và chỉ còn lại Năng lượng thấp, điều này cũng rất tốt. Kết quả là sự kết hợp của 802.11 + 802.15.4 hoặc đơn giản là Wi-Fi + ZigBee. Tức là, chúng ta có thể nói rằng công nghệ mới không phải là đối thủ cạnh tranh với các giải pháp LoraWAN mà ngược lại, nó được tạo ra để bổ sung cho chúng.
Vì vậy, hãy bắt đầu với điều quan trọng nhất - Bây giờ các thiết bị hỗ trợ 802.11ba phải có hai mô-đun vô tuyến. Rõ ràng, sau khi xem xét 802.11ah/ax với công nghệ Target Wake Time (TWT), các kỹ sư đã quyết định rằng điều này là chưa đủ và họ cần phải giảm triệt để mức tiêu thụ điện năng. Tại sao tiêu chuẩn lại quy định việc phân chia thành hai loại đài phát thanh khác nhau - Đài phát thanh liên lạc chính (PCR) và Đài phát thanh đánh thức (WUR). Nếu với cái đầu tiên thì mọi thứ đều rõ ràng, đây là đài chính, nó truyền và nhận dữ liệu, thì với cái thứ hai thì không quá nhiều. Trên thực tế, WUR chủ yếu là một thiết bị nghe (RX) và được thiết kế để tiêu thụ rất ít năng lượng khi hoạt động. Nhiệm vụ chính của nó là nhận tín hiệu đánh thức từ AP và kích hoạt PCR. Nghĩa là, phương pháp này giúp giảm đáng kể thời gian khởi động nguội và cho phép bạn đánh thức thiết bị tại một thời điểm nhất định với độ chính xác tối đa. Điều này rất hữu ích khi bạn có, chẳng hạn như không phải mười thiết bị mà là một trăm mười thiết bị và bạn cần trao đổi dữ liệu với từng thiết bị trong một khoảng thời gian ngắn. Thêm vào đó, logic về tần suất và tính chu kỳ của việc thức tỉnh sẽ chuyển sang phía AP. Giả sử, nếu LoRAWAN sử dụng phương pháp PUSH khi các bộ truyền động tự thức dậy và truyền thứ gì đó trên không trung, rồi ngủ trong thời gian còn lại, thì ngược lại, trong trường hợp này, AP sẽ quyết định thời điểm và thiết bị nào sẽ thức dậy, và bản thân bộ truyền động... không phải lúc nào cũng ngủ.
Bây giờ hãy chuyển sang định dạng khung và khả năng tương thích. Nếu 802.11ah, như lần thử đầu tiên, được tạo cho băng tần 868/915 MHz hoặc đơn giản là SUB-1GHz, thì 802.11ba đã được dành cho băng tần 2.4GHz và 5GHz. Trong các tiêu chuẩn "mới" trước đây, khả năng tương thích đạt được thông qua lời mở đầu mà các thiết bị cũ có thể hiểu được. Nghĩa là, tính toán luôn là các thiết bị cũ không nhất thiết phải có khả năng nhận dạng toàn bộ khung hình, chỉ cần chúng hiểu khi nào khung này sẽ bắt đầu và quá trình truyền sẽ kéo dài bao lâu là đủ. Đó là thông tin mà họ lấy từ lời mở đầu. 802.11ba cũng không phải là ngoại lệ, vì kế hoạch này đã được chứng minh và chứng minh (hiện tại chúng ta sẽ bỏ qua vấn đề về chi phí).
Kết quả là khung 802.11ba trông giống như thế này:
Phần mở đầu không phải HT và một đoạn OFDM ngắn có điều chế BPSK cho phép tất cả các thiết bị 802.11a/g/n/ac/ax nghe được phần đầu truyền của khung này và không gây nhiễu, chuyển sang chế độ nghe phát sóng. Sau phần mở đầu là trường đồng bộ hóa (SYNC), về cơ bản là trường tương tự của L-STF/L-LTF. Nó phục vụ cho việc điều chỉnh tần số và đồng bộ hóa bộ thu của thiết bị. Và chính lúc này, thiết bị phát chuyển sang kênh khác có độ rộng 4 MHz. Để làm gì? Mọi thứ đều rất đơn giản. Điều này là cần thiết để có thể giảm công suất và có thể đạt được tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SINR) tương đương. Hoặc để nguyên nguồn điện và đạt được sự gia tăng đáng kể trong phạm vi truyền tải. Tôi có thể nói rằng đây là một giải pháp rất tao nhã, nó cũng cho phép người ta giảm đáng kể các yêu cầu về nguồn điện. Ví dụ, chúng ta hãy nhớ lại chiếc ESP8266 phổ biến. Ở chế độ truyền sử dụng tốc độ bit 54 Mbps và công suất 16dBm, nó tiêu thụ 196 mA, một mức cực kỳ cao đối với một thiết bị như CR2032. Nếu chúng ta giảm độ rộng kênh xuống 50 lần và giảm công suất máy phát xuống 2032 lần, thì thực tế chúng ta sẽ không bị mất phạm vi truyền dẫn, nhưng mức tiêu thụ dòng điện sẽ giảm theo hệ số, chẳng hạn như khoảng XNUMX mA. Điều này không quan trọng đối với phần AP truyền khung cho WUR, nhưng nó vẫn không tệ. Nhưng đối với STA, điều này đã có ý nghĩa, vì mức tiêu thụ thấp hơn cho phép sử dụng thứ gì đó như CRXNUMX hoặc pin được thiết kế để lưu trữ năng lượng lâu dài với dòng xả định mức thấp. Tất nhiên, không có gì miễn phí và việc giảm độ rộng kênh sẽ dẫn đến giảm tốc độ kênh tương ứng với việc tăng thời gian truyền của một khung hình.
Nhân tiện, về tốc độ kênh. Tiêu chuẩn ở dạng hiện tại cung cấp hai tùy chọn: 62.5 Kbps và 250 Kbps. Bạn có ngửi thấy mùi của ZigBee không? Điều này không dễ dàng vì nó có độ rộng kênh là 2Mhz thay vì 4Mhz nhưng là một loại điều chế khác với mật độ phổ cao hơn. Do đó, phạm vi của các thiết bị 802.11ba sẽ lớn hơn, điều này rất hữu ích cho các kịch bản IoT trong nhà.
Tuy nhiên, hãy đợi một chút... Buộc tất cả các trạm trong khu vực phải im lặng, trong khi chỉ sử dụng 4 MHz của băng tần 20 MHz... “ĐÂY LÀ SỰ LÃNG PHÍ!” - bạn sẽ nói và bạn sẽ đúng. Nhưng không, ĐÂY LÀ LÃNG PHÍ THẬT SỰ!
Tiêu chuẩn này cung cấp khả năng sử dụng các kênh con 40 MHz và 80 MHz. Trong trường hợp này, tốc độ bit của mỗi kênh con có thể khác nhau và để phù hợp với thời gian phát sóng, phần đệm sẽ được thêm vào cuối khung. Nghĩa là, thiết bị có thể chiếm thời gian phát sóng trên toàn bộ 80 MHz nhưng chỉ sử dụng trên 16 MHz. Đây là sự lãng phí thực sự.
Nhân tiện, các thiết bị Wi-Fi xung quanh không có cơ hội hiểu được những gì đang được phát ở đó. Bởi vì OFDM thông thường KHÔNG được sử dụng để mã hóa các khung 802.11ba. Đúng vậy, cứ như vậy, liên minh nổi tiếng đã từ bỏ những gì đã hoạt động hoàn hảo trong nhiều năm. Thay vì điều chế OFDM cổ điển, điều chế Đa sóng mang (MC)-OOK được sử dụng. Kênh 4 MHz được chia thành 16 sóng mang con (?), mỗi sóng mang sử dụng mã hóa Manchester. Đồng thời, bản thân trường DATA cũng được phân chia một cách hợp lý thành các phân đoạn 4 μs hoặc 2 μs tùy thuộc vào tốc độ bit và trong mỗi phân đoạn như vậy, mức mã hóa thấp hoặc cao có thể tương ứng với một. Đây là giải pháp để tránh một chuỗi dài các số XNUMX hoặc số XNUMX. Tranh giành mức lương tối thiểu.
Cấp độ MAC cũng cực kỳ đơn giản. Nó chỉ chứa các trường sau:
- Kiểm soát khung hình
Có thể lấy các giá trị Beacon, WuP, Discovery hoặc bất kỳ giá trị nào khác do nhà cung cấp lựa chọn.
Beacon được sử dụng để đồng bộ hóa thời gian, WuP được thiết kế để đánh thức một hoặc một nhóm thiết bị và Discovery hoạt động theo hướng ngược lại từ STA đến AP và được thiết kế để tìm các điểm truy cập hỗ trợ 802.11ba. Trường này cũng chứa độ dài của khung nếu nó vượt quá 48 bit. - ID
Tùy thuộc vào loại khung, nó có thể xác định một AP, một STA hoặc một nhóm STA mà khung này hướng tới. (Có, bạn có thể đánh thức các thiết bị theo nhóm, nó được gọi là đánh thức nhóm và nó khá thú vị).
- Loại phụ thuộc (TD)
Một lĩnh vực khá linh hoạt. Trong đó, thời gian chính xác có thể được truyền đi, tín hiệu về bản cập nhật chương trình cơ sở/cấu hình với số phiên bản hoặc điều gì đó hữu ích mà STA nên biết.
- Trường tổng kiểm tra khung (FCS)
Mọi thứ đều đơn giản ở đây. Đây là một tổng kiểm tra
Nhưng để công nghệ hoạt động, việc chỉ gửi một khung theo định dạng được yêu cầu là chưa đủ. STA và AP phải đồng ý. STA báo cáo các thông số của nó, bao gồm cả thời gian cần thiết để khởi tạo PCR. Tất cả quá trình đàm phán diễn ra bằng cách sử dụng các khung 802.11 thông thường, sau đó STA có thể vô hiệu hóa PCR và chuyển sang chế độ kích hoạt WUR. Hoặc thậm chí có thể ngủ một chút nếu có thể. Bởi vì nếu nó tồn tại thì tốt hơn là sử dụng nó.
Tiếp theo là việc tăng thêm một chút số giờ milliamp quý giá được gọi là Chu kỳ nhiệm vụ WUR. Không có gì phức tạp, chỉ cần STA và AP, tương tự như đối với TWT, đồng ý về lịch trình ngủ. Sau đó, STA chủ yếu ngủ, thỉnh thoảng bật WUR để nghe “Có gì hữu ích đến cho tôi không?” Và chỉ khi cần thiết, nó mới đánh thức mô-đun radio chính để trao đổi lưu lượng.
Tình hình đã thay đổi hoàn toàn so với TWT và U-APSD phải không?
Và bây giờ là một sắc thái quan trọng mà bạn không nghĩ tới ngay lập tức. WUR không nhất thiết phải hoạt động ở cùng tần số với mô-đun chính. Ngược lại, điều mong muốn và khuyến nghị là nó hoạt động trên một kênh khác. Trong trường hợp này, chức năng 802.11ba không can thiệp vào hoạt động của mạng và ngược lại, có thể được sử dụng để gửi thông tin hữu ích. Vị trí, Danh sách hàng xóm và nhiều hơn nữa trong các tiêu chuẩn 802.11 khác, ví dụ 802.11k/v. Và những lợi thế nào mở ra cho mạng Mesh... Nhưng đây là chủ đề của một bài viết riêng.
Đối với số phận của bản thân tiêu chuẩn với tư cách là một tài liệu, thì . Nghĩa là, năm nay chúng ta có thể mong đợi một tiêu chuẩn thực sự hoặc ít nhất là những lần triển khai đầu tiên. Chỉ có thời gian mới có thể biết nó sẽ lan rộng như thế nào.
Những điều như vậy... (c) .
Đề nghị đọc:
Nguồn: www.habr.com