不久前，在各种其他资源和我的博客中，我谈到了 ZigBee 已死的事实，是时候埋葬空乘人员了。 为了让 Thread 在 IPv6 和 6LowPan 之上运行的糟糕游戏蒙上好脸，更适合于此的蓝牙 (LE) 就足够了。 但我会在其他时间告诉你这件事。 今天我们将讨论委员会的工作组在 802.11ah 之后如何决定三思而后行，并决定是时候将 LRLP（远程低功耗）等成熟版本添加到 802.11 标准池中，类似给洛拉。 但事实证明，如果不牺牲向后兼容性这头圣牛，这是不可能实现的。 结果Long-Range被放弃了，只剩下Low-Power，这也很好。 结果是 802.11 + 802.15.4 的混合，或者只是 Wi-Fi + ZigBee。 也就是说，我们可以说新技术不是 LoraWAN 解决方案的竞争对手，相反，它是为了补充它们而创建的。
那么，让我们从最重要的事情开始 - 现在支持 802.11ba 的设备应该有两个无线电模块。 显然，在研究了 802.11ah/ax 及其目标唤醒时间 (TWT) 技术后，工程师们认为这还不够，他们需要从根本上降低功耗。 为什么该标准规定将无线电分为两种不同类型 - 主通信无线电 (PCR) 和唤醒无线电 (WUR)。 如果第一个一切都清楚了，这是主无线电，它传输和接收数据，那么第二个就没有那么多了。 事实上，WUR 主要是一个监听设备 (RX)，并且设计为消耗很少的电量来运行。 它的主要任务是接收来自AP的唤醒信号并启用PCR。 也就是说，此方法显着减少了冷启动时间，并允许您在给定时间以最大精度唤醒设备。 当您拥有的设备不是十台而是一百一十台并且您需要在短时间内与每个设备交换数据时，这非常有用。 另外，唤醒的频率和周期的逻辑转移到了AP侧。 比如说，如果 LoRAWAN 在执行器本身唤醒并在空中传输某些内容并在其余时间睡眠时使用 PUSH 方法，那么在这种情况下，相反，AP 决定何时以及哪个设备应该唤醒，并且执行器本身......并不总是休眠。
现在让我们继续讨论帧格式和兼容性。 如果 802.11ah 作为第一次尝试是为 868/915 MHz 频段或简单的 SUB-1GHz 创建的，那么 802.11ba 已经针对 2.4GHz 和 5GHz 频段而设计。 在以前的“新”标准中，兼容性是通过旧设备可以理解的序言来实现的。 也就是说，一直以来的计算是，较旧的设备不一定需要能够识别整个帧；它们只需了解该帧何时开始以及传输将持续多长时间就足够了。 他们从序言中获取的正是这些信息。 802.11ba 也不例外，因为该方案已经得到证实（我们暂时忽略成本问题）。
结果，802.11ba 帧看起来像这样：
非 HT 前导码和采用 BPSK 调制的短 OFDM 片段允许所有 802.11a/g/n/ac/ax 设备听到该帧传输的开始并且不会干扰，进入广播侦听模式。 前导码之后是同步字段 (SYNC)，它本质上是 L-STF/L-LTF 的类似物。 它可以调整频率并同步设备的接收器。 正是在此时，发射设备切换到另一个信道宽度4 MHz。 为了什么？ 一切都很简单。 这是必要的，以便可以降低功率并实现可比的信噪比 (SINR)。 或者保持电源不变，并显着增加传输范围。 我想说，这是一种非常优雅的解决方案，它还可以显着降低对电源的要求。 例如，让我们记住流行的 ESP8266。 在使用 54 Mbps 比特率和 16dBm 功率的传输模式下，它消耗 196 mA 的电流，这对于 CR2032 等设备来说过高。 如果我们将通道宽度减少五倍，并将发射机功率减少五倍，那么我们实际上不会损失传输范围，但电流消耗将减少一个系数，例如大约50毫安。 这对于传输 WUR 帧的 AP 来说并不重要，但它仍然不错。 但对于 STA 来说，这已经很有意义，因为较低的功耗允许使用 CR2032 等电池或专为低额定放电电流长期储能而设计的电池。 当然，没有什么是免费的，减小通道宽度会导致通道速度下降，同时增加一帧的传输时间。
顺便说一下通道速度。 当前形式的标准提供了两个选项：62.5 Kbps 和 250 Kbps。 你感受到ZigBee的味道了吗？ 这并不容易，因为它的通道宽度为 2Mhz 而不是 4Mhz，而是一种具有更高频谱密度的不同类型的调制。 因此，802.11ba 设备的范围应该更大，这对于室内 IoT 场景非常有用。
虽然，等一下...迫使该地区的所有电台保持安静，同时只使用 4 MHz 频段中的 20 MHz...“这是一种浪费！” - 你会说，你是对的。 但不，这才是真正的浪费！
该标准提供了使用 40 MHz 和 80 MHz 子信道的能力。 这种情况下，每个子通道的码率可以不同，为了匹配广播时间，在帧末尾添加Padding。 也就是说，设备可以占用所有 80 MHz 上的通话时间，但仅在 16 MHz 上使用它。 这是真正的浪费。
顺便说一句，周围的 Wi-Fi 设备无法了解那里正在广播的内容。 因为通常的 OFDM 不用于编码 802.11ba 帧。 是的，就这样，联盟放弃了多年来完美运作的东西。 使用多载波 (MC)-OOK 调制代替传统的 OFDM。 4MHz信道被分为16（？）个子载波，每个子载波都使用曼彻斯特编码。 同时，DATA字段本身也根据比特率在逻辑上分为4μs或2μs的段，并且在每个这样的段中，低或高编码级别可以对应一个。 这是避免出现长序列 XNUMX 或 XNUMX 的解决方案。 争夺最低工资。
MAC层也极其简化。 它只包含以下字段：
- 框架控制
可以采用Beacon、WuP、Discovery 值或供应商选择的任何其他值。
Beacon 用于时间同步，WuP 旨在唤醒一个或一组设备，Discovery 的工作方向与 STA 到 AP 相反，旨在查找支持 802.11ba 的接入点。 如果帧超过 48 位，则该字段还包含帧的长度。 - ID
根据帧的类型，它可以识别该帧所针对的 AP、STA 或 STA 组。 （是的，您可以分组唤醒设备，这称为组播唤醒，这非常酷）。
- 类型相关 (TD)
相当灵活的领域。 正是在其中可以传输确切的时间、带有版本号的关于固件/配置更新的信号或者STA应该知道的有用的信息。
- 帧校验和字段 (FCS)
这里一切都很简单。 这是一个校验和
但要使该技术发挥作用，仅仅以所需格式发送帧是不够的。 STA和AP必须同意。 STA报告其参数，包括初始化PCR所需的时间。 所有协商均使用常规 802.11 帧进行，之后 STA 可以禁用 PCR 并进入 WUR 启用模式。 或者如果可能的话，甚至可以睡一会儿。 因为如果它存在，那么最好使用它。
接下来是对宝贵的毫安小时的进一步压缩，称为 WUR 占空比。 没有什么复杂的，只是 STA 和 AP（与 TWT 的情况类似）就睡眠时间表达成一致。 此后，STA 大部分时间都在睡觉，偶尔打开 WUR 听听“我有什么有用的东西吗？” 并且只有在必要时，它才会唤醒主无线电模块进行流量交换。
与 TWT 和 U-APSD 相比，情况发生了根本性的改变，不是吗？
现在你不会立即想到一个重要的细微差别。 WUR 不必以与主模块相同的频率运行。 相反，我们希望并建议它在不同的渠道上工作。 在这种情况下，802.11ba 功能不会以任何方式干扰网络的运行，相反，可以用来发送有用的信息。 其他 802.11 标准（例如 802.11k/v）中的位置、邻居列表等。 网状网络有哪些优势……但这是另一篇文章的主题。
至于标准本身作为文件的命运，那么 。 也就是说，今年我们可以期待一个真正的标准，或者至少是第一个实施。 只有时间才能证明它的广泛性。
这样的事情...(c) .
推荐阅读：
来源： habr.com