IEEE 802.11ah - IEEE 802.11ah - Wikipedia

IEEE 802.11ah je protokol bezdrátové sítě publikovaný v roce 2017[1] volala Wi-Fi HaLow[2][3][4] (vyslovuje se „HEY-Low“) jako dodatek k IEEE 802.11-2007 bezdrátové sítě Standard. K zajištění rozšířeného dosahu využívá pásma 900 MHz osvobozená od licence Wi-Fi oproti běžným sítím Wi-Fi pracujícím v pásmech 2,4 GHz a 5 GHz. Rovněž těží z nižší spotřeby energie, což umožňuje vytváření velkých skupin stanic nebo senzorů, které spolupracují na sdílení signálů, což podporuje koncept Internet věcí (IoT).[5] Nízká spotřeba energie protokolu konkuruje Bluetooth a má další výhodu vyšší rychlosti přenosu dat a širšího rozsahu pokrytí.[2]

Popis

Výhodou standardu 802.11ah je rozšířený dosah, který je užitečný pro venkovskou komunikaci a vykládku provozu na věžích mobilních telefonů.[6] Dalším účelem protokolu je umožnit použití nízkofrekvenčních bezdrátových stanic 802.11 v subgigahertzovém spektru.[5] Protokol je jednou z technologií IEEE 802.11, která se nejvíce liší od modelu LAN, zejména pokud jde o střední soupeření. Prominentním aspektem standardu 802.11ah je chování stanic, které jsou seskupeny tak, aby minimalizovaly konflikty na vzdušných médiích, využívaly relé k rozšíření svého dosahu, spotřebovaly málo energie díky předdefinovaným obdobím probuzení / spánku, jsou stále schopny odesílat data vysokou rychlostí pod některé vyjednané podmínky a používat sektorové antény. Využívá specifikaci 802.11a / g, která je vzorkována dolů, aby poskytla 26 kanálů, z nichž každý je schopen poskytnout propustnost 100 kbit / s. Může pokrýt poloměr jednoho kilometru.[7] Zaměřuje se na poskytování připojení tisícům zařízení pod přístupovým bodem. Protokol podporuje stroj na stroj (M2M) trhy, jako je inteligentní měření.[8]

Datové rychlosti

Datové rychlosti až 347 Mbit / s jsou dosaženy pouze s maximem čtyř prostorových toků pomocí jednoho kanálu o šířce 16 MHz. Různé modulační schémata a kódovací rychlosti jsou definovány standardem a jsou reprezentovány a Schéma modulace a kódování (MCS) hodnota indexu. Níže uvedená tabulka ukazuje vztahy mezi proměnnými, které umožňují maximální rychlost přenosu dat. GI (Guard Interval): Časování mezi symboly.

Kanál 2 MHz používá FFT z 64, z toho: 56 OFDM subnosiče, 52 je pro data a 4 jsou pilotní tóny s oddělením nosné 31,25 kHz (2 MHz / 64) (32 µs). Každý z těchto subnosných může být a BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM nebo 256-QAM. Celková šířka pásma je 2 MHz s obsazenou šířkou pásma 1,78 MHz. Celková doba trvání symbolu je 36 nebo 40 mikrosekundy, který zahrnuje ochranný interval 4 nebo 8 mikrosekund.[7]

Modulační a kódovací schémata
MCS
index[A]		Prostorový
Proudy		Modulace
typ		Kódování
hodnotit		Datová rychlost (v Mbit / s)[b][7]
Kanály 1 MHzKanály 2 MHz4 MHz kanály8 MHz kanály16 MHz kanály
8 μs GI[C]4 μs GI8 μs GI4 μs GI8 μs GI4 μs GI8 μs GI4 μs GI8 μs GI4 μs GI
01BPSK1/20.30.330.650.721.351.52.933.255.856.5
11QPSK1/20.60.671.31.442.73.05.856.511.713.0
21QPSK3/40.91.01.952.174.054.58.789.7517.619.5
3116-QAM1/21.21.332.62.895.46.011.713.023.426.0
4116-QAM3/41.82.03.94.338.19.017.619.535.139.0
5164-QAM2/32.42.675.25.7810.812.023.426.046.852.0
6164-QAM3/42.73.05.856.512.213.526.329.352.758.5
7164-QAM5/63.03.346.57.2213.515.029.332.558.565.0
81256-QAM3/43.64.07.88.6716.218.035.139.070.278.0
91256-QAM5/64.04.44N / AN / A18.020.039.043.378.086.7
101BPSK1/2 x 20.150.17N / AN / AN / AN / AN / AN / AN / AN / A
02BPSK1/20.60.671.31.442.73.05.856.511.713.0
12QPSK1/21.21.342.62.895.46.011.713.023.426.0
22QPSK3/41.82.03.94.338.19.017.619.535.139.0
3216-QAM1/22.42.675.25.7810.812.023.426.046.852.0
4216-QAM3/43.64.07.88.6716.218.035.139.070.278.0
5264-QAM2/34.85.3410.411.621.624.046.852.093.6104
6264-QAM3/45.46.011.713.024.327.052.758.5105117
7264-QAM5/66.06.6713.014.427.030.058.565.0117130
82256-QAM3/47.28.015.617.332.436.070.278.0140156
92256-QAM5/68.08.89N / AN / A36.040.078.086.7156173
03BPSK1/20.91.01.952.174.054.58.789.7517.619.5
13QPSK1/21.82.03.94.338.19.017.619.535.139.0
23QPSK3/42.73.05.856.512.213.526.329.352.758.5
3316-QAM1/23.64.07.88.6716.218.035.139.070.278.0
4316-QAM3/45.46.011.713.024.327.052.758.5105117
5364-QAM2/37.28.015.617.332.436.070.278.0140156
6364-QAM3/48.19.017.619.536.540.5N / AN / A158176
7364-QAM5/69.010.019.521.740.545.087.897.5176195
83256-QAM3/410.812.023.426.048.654.0105117211234
93256-QAM5/612.013.3426.028.954.060.0117130N / AN / A

Funkce MAC

Reléový přístupový bod

Relé Přístupový bod (AP) je entita, která logicky sestává z relé a síťová stanice (STA) nebo klient. Funkce relé umožňuje AP a stanicím vzájemnou výměnu rámců prostřednictvím relé. Zavedení relé umožňuje stanicím používat vyšší MCS (modulační a kódovací schémata) a snížit dobu, po kterou stanice zůstanou v aktivním režimu. Tím se zlepší životnost baterie stanic. Reléové stanice mohou také poskytovat konektivitu pro stanice umístěné mimo pokrytí AP. Existují režijní náklady na celkovou efektivitu sítě a zvýšenou složitost s použitím přenosových stanic. Pro omezení této režie musí být funkce předávání obousměrná a omezena pouze na dva chmele.

Šetření energie

Úsporné stanice jsou rozděleny do dvou tříd: stanice TIM a stanice jiné než TIM. Stanice TIM pravidelně přijímají informace o provozu ve vyrovnávací paměti pro ně z přístupového bodu v takzvaném informačním prvku TIM, odtud název. Stanice jiné než TIM používají nový mechanismus Target Wake Time, který umožňuje snížit režii signalizace.[9]

Cílová doba probuzení

Target Wake Time (TWT) je funkce, která umožňuje AP definovat konkrétní čas nebo sadu časů pro jednotlivé stanice pro přístup k médiu. STA (klient) a AP si vyměňují informace, které zahrnují očekávanou dobu trvání aktivity, aby umožnily AP kontrolovat množství sporů a překrývání mezi konkurenčními STA. AP může chránit očekávané trvání aktivity různými ochrannými mechanismy. O použití TWT se jedná mezi AP a STA. Cílovou dobu probuzení lze použít ke snížení spotřeby energie v síti, protože stanice, které ji používají, mohou vstoupit do stavu spánku, dokud nedorazí jejich TWT.

Okno s omezeným přístupem

Okno s omezeným přístupem umožňuje rozdělení stanic v rámci a Základní sada služeb (BSS) do skupin a omezení přístupu ke kanálu pouze na stanice patřící do dané skupiny v daném časovém období. Pomáhá omezit spory a vyhnout se současnému přenosu z velkého počtu stanic, které jsou navzájem skryté.[10][11]

Obousměrný TXOP

Obousměrný TXOP umožňuje AP a non-AP (STA nebo klient) vyměňovat si sekvenci uplinkových a downlinkových rámců během vyhrazeného času (vysílací příležitost nebo TXOP). Účelem tohoto provozního režimu je snížit počet sporných přístupů ke kanálům, zlepšit účinnost kanálu minimalizací počtu výměn rámců požadovaných pro uplinkové a downlinkové datové rámce a umožnit stanicím prodloužit životnost baterie udržováním krátkých časů probuzení. Tato kontinuální výměna rámců se provádí jak uplinkem, tak i downlinkem mezi dvojicí stanic. V dřívějších verzích standardního obousměrného TXOP byl nazýván Speed ​​Frame Exchange.[12]

Sektorizace

Rozdělení oblasti pokrytí základní sady služeb (BSS) do sektorů, z nichž každý obsahuje podmnožinu stanic, se nazývá sektorizace. Toto rozdělení je dosaženo pomocí sady antén nebo sady syntetizovaných anténních paprsků k pokrytí různých sektorů BSS. Cílem sektorizace je snížit střední sváření nebo rušení sníženým počtem stanic v sektoru a / nebo umožnit prostorové sdílení mezi překrývajícími se BSS (OBSS) AP nebo stanicemi.

Srovnání s 802.11af

Dalším standardem WLAN pro pásma pod 1 GHz je IEEE 802.11af který na rozdíl od standardu 802.11ah pracuje v licencovaných pásmech. Přesněji řečeno, 802.11af pracuje v televizi spektrum bílého prostoru v VHF a UHF pásma mezi 54 a 790 MHz pomocí kognitivní rádio technologie.[13]

produkty

IP

Následující organizace prodávají komponenty IP kompatibilní s protokolem 802.11ah:

Čipové sady

K dnešnímu dni nejsou na trhu k dispozici žádné komerční čipové sady Wi-Fi HaLow. Níže je uveden seznam společností, které jsou součástí Aliance Wi-Fi a veřejně vyvíjejí čipové sady Wi-Fi HaLow:

Vestavěný modul

Technologie Silex spustila první řešení 802.11ah pro IoT, SX-NEWAH, aby bylo komerčně dostupné pro všechny.

Komerční směrovače a přístupové body

Doposud nejsou na trhu k dispozici žádné komerční Wi-Fi HaLow přístupové body ani routery, protože ty závisí na Wi-Fi HaLow čipsetech.
Technologie Silex uvede své první produkty s přístupovým bodem a mostem podporující standard 802.11ah založené na SX-NEWAH modul.

Síťové standardy IEEE 802.11

IEEE 802.11 síťové standardy PHY
Frekvence
rozsah,
nebo zadejte		PHYProtokolUvolnění
datum[16]		FrekvenceŠířka pásmaProud rychlost přenosu dat[17]Přípustný
MIMO proudy		ModulacePřibližný
rozsah[Citace je zapotřebí ]
KrytýVenkovní
(GHz)(MHz)(Mbit / s)
1–6 GHzDSSS / FHSS[18]802.11-1997Červen 19972.4221, 2N / ADSSS, FHSS20 m (66 stop)100 m (330 stop)
HR-DSSS[18]802.11bZáří 19992.4221, 2, 5.5, 11N / ADSSS35 m (115 stop)140 m (460 stop)
OFDM802.11aZáří 199955/10/206, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54
(pro 20 Šířka pásma MHz,
vydělte 2 a 4 pro 10 a 5 MHz)		N / AOFDM35 m (115 stop)120 m (390 stop)
802.11jListopad 20044.9/5.0[D][19][ověření se nezdařilo ]??
802.11pČervenec 20105.9?1 000 m (3 300 ft)[20]
802.11rListopadu 20083.7[A]?5 000 m (16 000 ft)[A]
ERP-OFDM (atd.)802.11gČerven 20032.438 m (125 stop)140 m (460 stop)
HT-OFDM[21]802.11nŘíjen 20092.4/520Až 288,8[B]4MIMO-OFDM70 m (230 stop)250 m (820 ft)[22][ověření se nezdařilo ]
40Až 600[B]
VHT-OFDM[21]802.11acProsince 2013520Až 346,8[B]8MIMO-OFDM35 m (115 stop)[23]?
40Až 800[B]
80Až 1733,2[B]
160Až 3466,8[B]
HE-OFDMA802.11axOdhad Únor 20212.4/5/620Až 1147[F]8MIMO-OFDM30 m (98 stop)120 m (390 stop) [G]
40Až 2294[F]
80Až 4804[F]
80+80Až 9608[F]
mmVlnaDMG[24]802.11adProsinec 2012602,160Až 6 757[25]
(6.7 Gbit / s)		N / AOFDM, svobodný nosič, nízkoenergetický single dopravce3,3 m (11 stop)[26]?
802.11ajDubna 201845/60[C]540/1,080[27]Až 15 000[28]
(15 Gbit / s)		4[29]OFDM, svobodný dopravce[29]??
EDMG[30]802.11ayOdhad Březen 2021608000Až 20 000 (20 Gbit / s)[31]4OFDM, svobodný dopravce10 m (33 ft)100 m (328 ft)
Dílčí 1 GHz IoTTVHT[32]802.11afÚnora 20140.054–0.796–8Až 568,9[33]4MIMO-OFDM??
S1G[32]802.11ahProsince 20160.7/0.8/0.91–16Až 8,67 (@ 2 MHz)[34]4??
2.4 GHz, 5 GHzWUR802.11ba[E]Odhad Březen 20212.4/54.060.0625, 0.25 (62.5 kbit / s, 250 kbit / s)N / ADobře (Multi-carrier OOK)??
Světlo (Li-Fi )IR802.11-1997Červen 1997??1, 2N / APPM??
?802.11bbOdhad Červenec 202260000-790000??N / A???
Souhrnné informace o standardu 802.11
 802.11-2007Března 20072.4, 5Až 54DSSS, OFDM
802.11-2012Března 20122.4, 5Až 150[B]DSSS, OFDM
802.11-2016Prosince 20162.4, 5, 60Až 866,7 nebo 6 757[B]DSSS, OFDM
  • A1 A2 IEEE 802.11y-2008 rozšířený provoz standardu 802.11a na licencované pásmo 3,7 GHz. Zvýšené výkonové limity umožňují dosah až 5 000 m. Od roku 2009, je ve Spojených státech licencován pouze FCC.
  • B1 B2 B3 B4 B5 B6 Na základě krátké Interval ochrany; standardní ochranný interval je ~ 10% pomalejší. Sazby se velmi liší v závislosti na vzdálenosti, překážkách a rušení.
  • C1 Pro čínskou regulaci.
  • D1 Pro japonskou regulaci.
  • E1 Provoz budíku (WUR).
  • F1 F2 F3 F4 Pouze pro případy jednoho uživatele, na základě výchozího nastavení Interval ochrany což je 0,8 mikrosekundy. Od více uživatelů prostřednictvím OFDMA je k dispozici pro 802.11ax, mohou se snížit. Tyto teoretické hodnoty také závisí na vzdálenosti spoje, ať už je spojení přímou viditelností nebo ne, interferencích a více cest komponenty v životním prostředí.
  • G1 Výchozí Interval ochrany je 0,8 mikrosekundy. Standard 802.11ax však rozšířil dostupné maximum Interval ochrany na 3,2 mikrosekundy, aby se podpořila venkovní komunikace, kde je maximální možné zpoždění šíření větší než ve vnitřním prostředí.

Viz také

  • Klasický WaveLAN (hardware před 802.11 s variantou 915MHz)
  • DASH7
  • IEEE
  • LoRa další bezdrátová komunikační technologie s dlouhým dosahem s nízkou spotřebou

Poznámky

  1. ^ MCS 9 nelze použít pro všechny kombinace šířky kanálu / prostorového toku.
  2. ^ Druhý proud zdvojnásobuje teoretickou rychlost dat, třetí ztrojnásobuje atd.
  3. ^ GI znamená ochranný interval.

Reference

  1. ^ 802.11ah-2016 - Standard IEEE pro informační technologie - Telekomunikace a výměna informací mezi systémy - Sítě v místní a metropolitní oblasti - Specifické požadavky - Část 11: Specifikace změny bezdrátového připojení LAN (MAC) a fyzické vrstvy (PHY) Změna 2: Provoz osvobozený od licence 1 GHz. doi:10.1109 / IEEESTD.2017.7920364. ISBN  978-1-5044-3911-4.
  2. ^ A b „Existuje nový typ Wi-Fi a je navržen pro připojení vaší inteligentní domácnosti.“. theverge.com. 2016-01-04. Citováno 2015-01-04.
  3. ^ Wi-Fi Alliance představuje Wi-Fi HaLow s nízkou spotřebou a dlouhým dosahem; wi-fi.org; 4. ledna 2016.
  4. ^ Nízká spotřeba energie, Wi-Fi® s dlouhým dosahem pro IoT; wi-fi.org; 21. května 2020.
  5. ^ A b „Wi-Fi Advanced 802.11ah“. Qualcomm.com. Citováno 2014-06-25.
  6. ^ Tammy Parker (02.09.2013). „Předvolby Wi-Fi na 900 MHz s 802.11ah“. FierceWirelessTech.com. Citováno 2014-06-25.
  7. ^ A b C Slunce, Weiping; Choi, Munhwan; Choi, Sunghyun (červenec 2013). „IEEE 802.11ah: WLAN s dlouhým dosahem 802.11 při sub 1 GHz“ (PDF). Journal of ICT Standardization. 1 (1): 83–108. doi:10.13052 / jicts2245-800X.115.
  8. ^ Aust, Prasad & Niemegeers 2012.
  9. ^ Sun, Choi & Choi 2013, str. 94, 5.2 Úspora energie.
  10. ^ Khorov a kol. 2014, 4.3.2. Okno s omezeným přístupem.
  11. ^ ZhouWang & ZhengLei 2013, 4. Přístup ke kanálu.
  12. ^ Khorov, Lyakhov a Krotov Guschin 2014, 4.3.1. Virtuální nosič smysl.
  13. ^ Flores, Adriana B .; Guerra, Ryan E .; Knightly, Edward W .; Ecclesine, Peter; Pandey, Santosh (říjen 2013). „IEEE 802.11af: Standard for TV White Space Spectrum Sharing“ (PDF). IEEE. Citováno 2013-12-29.
  14. ^ McNamara, Michael. „Adapt-IP: Products“. www.Adapt-IP.com. Společnost Adapt-IP. Citováno 25. prosince 2019.
  15. ^ McNamara, Michael. „Adapt-IP: Products“. www.Adapt-IP.com. Společnost Adapt-IP. Citováno 25. prosince 2019.
  16. ^ „Oficiální časové osy projektu pracovní skupiny IEEE 802.11“. 26. ledna 2017. Citováno 2017-02-12.
  17. ^ „CERTIFIKOVÁNO Wi-Fi n: Sítě Wi-Fi® s delším dosahem, rychlejší propustností a multimediální kvalitou“ (PDF). Aliance Wi-Fi. Září 2009.[mrtvý odkaz ]
  18. ^ A b Banerji, Sourangsu; Chowdhury, Rahul Singha. „Na IEEE 802.11: Technologie bezdrátové sítě LAN“. arXiv:1307.2661.
  19. ^ „Kompletní rodina standardů bezdrátové sítě LAN: 802.11 a, b, g, j, n“ (PDF).
  20. ^ Abdelgader, Abdeldime M.S .; Wu, Lenan (2014). Fyzická vrstva komunikačního standardu IEEE 802.11p WAVE: Specifikace a výzvy (PDF). Světový kongres o strojírenství a informatice.
  21. ^ A b Analýza kapacity Wi-Fi pro 802.11ac a 802.11n: Teorie a praxe
  22. ^ Belanger, Phil; Biba, Ken (2007-05-31). „802.11n poskytuje lepší dosah“. Planeta Wi-Fi. Archivovány od originál dne 2008-11-24.
  23. ^ „IEEE 802.11ac: Co to znamená pro test?“ (PDF). LitePoint. Říjen 2013. Archivovány od originál (PDF) dne 2014-08-16.
  24. ^ „Standard IEEE pro informační technologie - Telekomunikace a výměna informací mezi systémy Místní a metropolitní sítě - Specifické požadavky Část 11: Specifikace bezdrátové sítě LAN (MAC) a specifikace fyzické vrstvy (PHY) Změna 3: Vylepšení pro velmi vysokou propustnost Podpora čínských frekvenčních pásem milimetrových vln (60 GHz a 45 GHz) ". IEEE Std 802.11aj-2018. Dubna 2018. doi:10.1109 / IEEESTD.2018.8345727.
  25. ^ „802.11ad - WLAN na 60 GHz: technologický úvod“ (PDF). Rohde & Schwarz GmbH. 21. listopadu 2013. str. 14.
  26. ^ „Diskuse Connect802 - 802.11ac“. www.connect802.com.
  27. ^ „Porozumění výzvám fyzické vrstvy a měření IEEE 802.11ad“ (PDF).
  28. ^ „Tisková zpráva 802.11aj“.
  29. ^ A b Hong, Wei; On, Shiwen; Wang, Haiming; Yang, Guangqi; Huang, Yongming; Chen, Jixing; Zhou, Jianyi; Zhu, Xiaowei; Zhang, Nianzhu; Zhai, Jianfeng; Yang, Luxi; Jiang, Zhihao; Yu, Chao (2018). „Přehled čínského vícebitového bezdrátového systému místní počítačové sítě s milimetrovými vlnami“. Transakce IEICE v oblasti komunikace. E101.B (2): 262–276. doi:10.1587 / transcom.2017ISI0004.
  30. ^ „IEEE 802.11ay: 1. skutečný standard pro širokopásmový bezdrátový přístup (BWA) prostřednictvím mmWave - technologický blog“. techblog.comsoc.org.
  31. ^ Slunce, Rob; Xin, Yan; Aboul-Maged, Usáma; Calcev, George; Wang, Lei; Au, Edward; Cariou, Laurent; Cordeiro, Carlos; Abu-Surra, Shadi; Chang, Sanghyun; Taori, Rakesh; Kim, TaeYoung; Ach, Jongho; Cho, JanGyu; Motozuka, Hiroyuki; Wee, Gaius. „Bezdrátové sítě LAN P802.11“. IEEE. s. 2, 3. Archivovány od originál dne 06.12.2017. Citováno 6. prosince 2017.
  32. ^ A b „Alternativní standardy 802.11 PHY Bílá kniha od Aymana Mukaddama“ (PDF).
  33. ^ Lee, Wookbong; Kwak, Jin-Sam; Kafle, Padam; Tingleff, Jens; Yucek, Tevfik; Porat, Ron; Erceg, Vinko; Lan, Zhou; Harada, Hiroshi (10.07.2012). „Návrh TGaf PHY“. IEEE P802.11. Citováno 2013-12-29.
  34. ^ Slunce, Weiping; Choi, Munhwan; Choi, Sunghyun (červenec 2013). „IEEE 802.11ah: WLAN s dlouhým dosahem 802.11 při sub 1 GHz“ (PDF). Journal of ICT Standardization. 1 (1): 83–108. doi:10.13052 / jicts2245-800X.115.

Bibliografie

  • Aust, Stefan; Prasad, R Venkatesha; Niemegeers, Ignas GMM (2012). „IEEE 802.11 ah: Výhody ve standardech a další výzvy pro Wi-Fi do 1 GHz“. Communications (ICC), 2012 IEEE International Conference on. IEEE. str. 6885–6889.CS1 maint: ref = harv (odkaz)