IEEE 802.11ah - Википедия - IEEE 802.11ah

IEEE 802.11ah это протокол беспроводной сети, опубликованный в 2017 г.[1] называется Wi-Fi HaLow[2][3][4] (произносится как "HEY-Low") в качестве поправки к IEEE 802.11-2007 беспроводная сеть стандарт. Он использует безлицензионные диапазоны 900 МГц для обеспечения расширенного диапазона Вай фай сетей по сравнению с обычными сетями Wi-Fi, работающими в диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц. Он также выигрывает от более низкого энергопотребления, что позволяет создавать большие группы станций или датчиков, которые взаимодействуют для обмена сигналами, поддерживая концепцию Интернет вещей (Интернет вещей).[5] Низкое энергопотребление протокола конкурирует с Bluetooth и имеет дополнительное преимущество в виде более высоких скоростей передачи данных и более широкого диапазона покрытия.[2]

Описание

Преимущество 802.11ah - расширенный диапазон, что делает его полезным для сельской связи и разгрузки трафика вышек сотовой связи.[6] Другая цель протокола - позволить использовать низкоскоростные беспроводные станции 802.11 в субгигагерцовом спектре.[5] Протокол является одной из технологий IEEE 802.11, которая больше всего отличается от модели LAN, особенно в отношении средней конкуренции. Важным аспектом 802.11ah является поведение станций, которые сгруппированы для минимизации конкуренции в эфирных средах, используют ретранслятор для расширения своей зоны действия, потребляют мало энергии благодаря предопределенным периодам пробуждения / ожидания, все еще могут отправлять данные с высокой скоростью в условиях некоторые оговариваются условия и используют секторные антенны. Он использует спецификацию 802.11a / g с пониженной дискретизацией для обеспечения 26 каналов, каждый из которых может обеспечить пропускную способность 100 кбит / с. Он может покрыть радиус в один километр.[7] Он нацелен на обеспечение подключения к тысячам устройств под точкой доступа. Протокол поддерживает машина к машине (M2M), такие как интеллектуальные измерения.[8]

Скорость передачи данных

Скорость передачи данных до 347 Мбит / с достигается только при использовании максимум четырех пространственных потоков с использованием одного канала шириной 16 МГц. Различные схемы модуляции и скорости кодирования определены стандартом и представлены Схема модуляции и кодирования (MCS) значение индекса. В таблице ниже показаны отношения между переменными, которые обеспечивают максимальную скорость передачи данных. GI (Guard Interval): интервал между символами.

Канал 2 МГц использует БПФ из 64, из них: 56 OFDM поднесущие, 52 для данных и 4 для пилотные тоны с разделением несущих 31,25 кГц (2 МГц / 64) (32 мкс). Каждая из этих поднесущих может быть БПСК, QPSK, 16-QAM, 64-QAM или 256-QAM. Общая полоса пропускания составляет 2 МГц с занимаемой полосой пропускания 1,78 МГц. Общая длительность символа 36 или 40 микросекунды, который включает защитный интервал 4 или 8 микросекунд.[7]

Схемы модуляции и кодирования
MCS
индекс[а]		Пространственный
Потоки		Модуляция
тип		Кодирование
ставка		Скорость передачи данных (в Мбит / с)[b][7]
Каналы 1 МГцКаналы 2 МГцКаналы 4 МГцКаналы 8 МГцКаналы 16 МГц
8 мкс GI[c]4 мкс GI8 мкс GI4 мкс GI8 мкс GI4 мкс GI8 мкс GI4 мкс GI8 мкс GI4 мкс GI
01БПСК1/20.30.330.650.721.351.52.933.255.856.5
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-КАМ1/21.21.332.62.895.46.011.713.023.426.0
4116-КАМ3/41.82.03.94.338.19.017.619.535.139.0
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-QAM5/64.04.44Нет данныхНет данных18.020.039.043.378.086.7
101БПСК1/2 х 20.150.17Нет данныхНет данныхНет данныхНет данныхНет данныхНет данныхНет данныхНет данных
02БПСК1/20.60.671.31.442.73.05.856.511.713.0
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-КАМ1/22.42.675.25.7810.812.023.426.046.852.0
4216-КАМ3/43.64.07.88.6716.218.035.139.070.278.0
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-QAM5/68.08.89Нет данныхНет данных36.040.078.086.7156173
03БПСК1/20.91.01.952.174.054.58.789.7517.619.5
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-КАМ1/23.64.07.88.6716.218.035.139.070.278.0
4316-КАМ3/45.46.011.713.024.327.052.758.5105117
5364-QAM2/37.28.015.617.332.436.070.278.0140156
6364-QAM3/48.19.017.619.536.540.5Нет данныхНет данных158176
7364-QAM5/69.010.019.521.740.545.087.897.5176195
83256-QAM3/410.812.023.426.048.654.0105117211234
93256-QAM5/612.013.3426.028.954.060.0117130Нет данныхНет данных

Особенности MAC

Релейная точка доступа

Реле Точка доступа (AP) - это объект, который логически состоит из реле и сетевая станция (STA) или клиент. Функция ретрансляции позволяет AP и станциям обмениваться кадрами друг с другом через ретранслятор. Введение ретранслятора позволяет станциям использовать более высокие MCS (схемы модуляции и кодирования) и сокращать время, в течение которого станции будут оставаться в активном режиме. Это увеличивает время автономной работы станций. Ретрансляционные станции также могут обеспечивать соединение для станций, находящихся вне зоны действия точки доступа. Существуют накладные расходы на общую эффективность сети и повышенную сложность при использовании ретрансляционных станций. Чтобы ограничить эти накладные расходы, функция ретрансляции должна быть двунаправленной и ограничиваться только двумя переходами.

Энергосбережение

Энергосберегающие станции делятся на два класса: станции TIM и станции без TIM. Станции TIM периодически получают информацию о буферизованном для них трафике от точки доступа в так называемом информационном элементе TIM, отсюда и название. Станции без TIM используют новый механизм Target Wake Time, который позволяет снизить накладные расходы на сигнализацию.[9]

Целевое время пробуждения

Целевое время пробуждения (TWT) - это функция, которая позволяет AP определять конкретное время или набор времени для отдельных станций для доступа к среде. STA (клиент) и AP обмениваются информацией, которая включает в себя ожидаемую продолжительность активности, чтобы позволить AP контролировать количество конфликтов и перекрытий между конкурирующими STA. AP может защитить ожидаемую продолжительность активности с помощью различных механизмов защиты. Использование TWT согласовывается между AP и STA. Целевое время пробуждения может использоваться для снижения энергопотребления сети, поскольку станции, которые его используют, могут переходить в дремлющее состояние до тех пор, пока не прибудет их TWT.

Окно ограниченного доступа

Окно ограниченного доступа позволяет разделить станции в пределах Базовый набор услуг (BSS) на группы и ограничение доступа к каналу только для станций, принадлежащих данной группе в любой заданный период времени. Это помогает уменьшить конкуренцию и избежать одновременных передач от большого количества скрытых друг от друга станций.[10][11]

Двунаправленный TXOP

Двунаправленный TXOP позволяет AP и не-AP (STA или клиент) обмениваться последовательностью кадров восходящего и нисходящего каналов в течение зарезервированного времени (возможность передачи или TXOP). Этот режим работы предназначен для уменьшения количества доступов к каналу на основе конкуренции, повышения эффективности канала за счет минимизации количества обменов кадрами, необходимых для кадров данных восходящей и нисходящей линии связи, и позволяет станциям продлить срок службы батареи за счет сокращения времени пробуждения. Этот непрерывный обмен кадрами осуществляется как по восходящей, так и по нисходящей линии связи между парой станций. В более ранних версиях стандартного двунаправленного TXOP назывался Speed ​​Frame Exchange.[12]

Секторизация

Разделение зоны обслуживания базового набора услуг (BSS) на секторы, каждый из которых содержит подмножество станций, называется секторизацией. Это разделение достигается с помощью набора антенн или набора синтезированных антенных лучей для покрытия различных секторов BSS. Цель секторизации - уменьшить конкуренцию или помехи в среде за счет уменьшенного количества станций в секторе и / или обеспечить пространственное совместное использование между перекрывающимися точками доступа или станциями BSS (OBSS).

Сравнение с 802.11af

Еще один стандарт WLAN для диапазонов ниже 1 ГГц: IEEE 802.11af который, в отличие от 802.11ah, работает в лицензированных диапазонах. В частности, 802.11af работает в телевизоре. спектр белого пространства в УКВ и УВЧ диапазоны от 54 до 790 МГц с использованием когнитивное радио технологии.[13]

Товары

IP

Следующие организации продают IP-компоненты, совместимые со стандартом 802.11ah:

Чипсеты

На сегодняшний день на рынке отсутствуют коммерческие наборы микросхем Wi-Fi HaLow, ниже список компаний, входящих в Wi-Fi Альянс и публично разрабатывают чипсеты Wi-Fi HaLow:

Встроенный модуль

Технология Silex выпустила первое решение 802.11ah для Интернета вещей, SX-NEWAH, чтобы сделать его коммерчески доступным для всех.

Коммерческие маршрутизаторы и точки доступа

На сегодняшний день на рынке отсутствуют коммерческие точки доступа или маршрутизаторы Wi-Fi HaLow, поскольку они зависят от чипсетов Wi-Fi HaLow.
Технология Silex выпустит свои первые точки доступа и мосты с поддержкой 802.11ah на основе SX-NEWAH модуль.

Сетевые стандарты IEEE 802.11

IEEE 802.11 стандарты сети PHY
Частота
классифицировать,
или введите		PHYПротоколРелиз
Дата[16]		ЧастотаПропускная способностьТранслировать скорость передачи данных[17]Допустимый
MIMO потоки		МодуляцияПриблизительно
классифицировать[нужна цитата ]
В помещенииОткрытый
(ГГц)(МГц)(Мбит / с)
1–6 ГГцDSSS / FHSS[18]802.11-1997Июнь 1997 г.2.4221, 2Нет данныхDSSS, FHSS20 м (66 футов)100 м (330 футов)
HR-DSSS[18]802.11bСентябрь 19992.4221, 2, 5.5, 11Нет данныхDSSS35 м (115 футов)140 м (460 футов)
OFDM802.11aСентябрь 199955/10/206, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54
(для 20 Полоса пропускания МГц,
разделить на 2 и 4 на 10 и 5 МГц)		Нет данныхOFDM35 м (115 футов)120 м (390 футов)
802.11jНоя 20044.9/5.0[D][19][неудачная проверка ]??
802.11pИюль 2010 г.5.9?1000 м (3300 футов)[20]
802.11yНоя 20083.7[A]?5000 м (16000 футов)[A]
ERP-OFDM (и др.)802,11 гИюнь 2003 г.2.438 м (125 футов)140 м (460 футов)
HT-OFDM[21]802.11nОктябрь 2009 г.2.4/520До 288,8[B]4MIMO-OFDM70 м (230 футов)250 м (820 футов)[22][неудачная проверка ]
40До 600[B]
VHT-OFDM[21]802.11acДекабрь 2013520До 346,8[B]8MIMO-OFDM35 м (115 футов)[23]?
40До 800[B]
80До 1733,2[B]
160До 3466,8[B]
HE-OFDMA802.11axСтандартное восточное время. Февраль 2021 г.2.4/5/620До 1147 г.[F]8MIMO-OFDM30 м (98 футов)120 м (390 футов) [ГРАММ]
40До 2294[F]
80До 4804[F]
80+80До 9608[F]
ммволнаDMG[24]802.11adДекабрь 2012 г.602,160До 6 757[25]
(6.7 Гбит / с)		Нет данныхOFDM, Один несущая, маломощная одиночная перевозчик3,3 м (11 футов)[26]?
802.11ajАпр 201845/60[C]540/1,080[27]До 15 000[28]
(15 Гбит / с)		4[29]OFDM, Один перевозчик[29]??
EDMG[30]802.11ayСтандартное восточное время. Март 2021 г.608000До 20 000 (20 Гбит / с)[31]4OFDM, Один перевозчик10 м (33 футов)100 м (328 футов)
Sub-1 IoT ГГцTVHT[32]802.11afФевраль 2014 г.0.054–0.796–8До 568,9[33]4MIMO-OFDM??
S1G[32]802.11ahДекабрь 20160.7/0.8/0.91–16До 8,67 (@ 2 МГц)[34]4??
2.4 ГГц, 5 ГГцWUR802.11ba[E]Стандартное восточное время. Март 2021 г.2.4/54.060.0625, 0.25 (62.5 кбит / с, 250 кбит / с)Нет данныхОК (Мульти-несущая OOK)??
Свет (Li-Fi )ИК802.11-1997Июнь 1997 г.??1, 2Нет данныхPPM??
?802.11bbСтандартное восточное время. Июл 2022 г.60000-790000??Нет данных???
Стандартные свертки 802.11
 802.11-2007Март 2007 г.2.4, 5До 54DSSS, OFDM
802.11-2012Март 2012 г.2.4, 5До 150[B]DSSS, OFDM
802.11-2016Декабрь 20162.4, 5, 60До 866,7 или 6 757[B]DSSS, OFDM
  • A1 A2 IEEE 802.11y-2008 расширена работа 802.11a до лицензионного диапазона 3,7 ГГц. Увеличенные пределы мощности позволяют дальность действия до 5000 м. По состоянию на 2009 год, он лицензируется только в Соединенных Штатах FCC.
  • B1 Би 2 B3 B4 B5 B6 На основе коротких Защитный Интервал; стандартный защитный интервал на ~ 10% медленнее. Скорость широко варьируется в зависимости от расстояния, препятствий и помех.
  • C1 Для китайского регулирования.
  • D1 Для японского регулирования.
  • E1 Радио пробуждения (WUR).
  • F1 F2 F3 F4 Только для однопользовательских случаев, по умолчанию Защитный Интервал что составляет 0,8 микросекунды. Поскольку многопользовательский через OFDMA стал доступен для 802.11ax, они могут уменьшиться. Кроме того, эти теоретические значения зависят от расстояния линии связи, от того, находится ли линия в прямой видимости или нет, помехи и многолучевость компоненты в окружающей среде.
  • G1 По умолчанию Защитный Интервал составляет 0,8 микросекунды. Однако 802.11ax расширил максимально доступный Защитный Интервал до 3,2 микросекунды, чтобы поддерживать связь на открытом воздухе, где максимально возможная задержка распространения больше, чем в помещении.

Смотрите также

  • Классический WaveLAN (оборудование до 802.11 с вариантом 915 МГц)
  • DASH7
  • IEEE
  • LoRa еще одна технология беспроводной связи с низким энергопотреблением на большие расстояния

Примечания

  1. ^ MCS 9 не применим ко всем комбинациям ширины канала / пространственного потока.
  2. ^ Второй поток удваивает теоретическую скорость передачи данных, третий - утроивает ее и т. Д.
  3. ^ GI обозначает защитный интервал.

Рекомендации

  1. ^ 802.11ah-2016 - Стандарт IEEE для информационных технологий - Телекоммуникации и обмен информацией между системами - Локальные и городские сети - Особые требования - Часть 11: Управление доступом к среде передачи данных (MAC) и физический уровень (PHY) беспроводной локальной сети Поправка 2: Работа без лицензии на частоту менее 1 ГГц. Дои:10.1109 / IEEESTD.2017.7920364. ISBN  978-1-5044-3911-4.
  2. ^ а б «Есть новый тип Wi-Fi, и он предназначен для подключения вашего умного дома». theverge.com. 2016-01-04. Получено 2015-01-04.
  3. ^ Wi-Fi Alliance представляет маломощный и дальний Wi-Fi HaLow; wi-fi.org; 4 января 2016 г.
  4. ^ Маломощный Wi-Fi на большом расстоянии для Интернета вещей; wi-fi.org; 21 мая 2020.
  5. ^ а б «Wi-Fi Advanced 802.11ah». Qualcomm.com. Получено 2014-06-25.
  6. ^ Тэмми Паркер (02.09.2013). «Подготовка к Wi-Fi для 900 МГц с 802.11ah». FierceWirelessTech.com. Получено 2014-06-25.
  7. ^ а б c Солнце, Вэйпин; Чой, Мунхван; Чхве, Сонхён (июль 2013 г.). «IEEE 802.11ah: WLAN 802.11 с большим радиусом действия на частоте менее 1 ГГц» (PDF). Журнал стандартизации ИКТ. 1 (1): 83–108. Дои:10.13052 / jicts2245-800X.115.
  8. ^ Aust, Prasad & Niemegeers 2012.
  9. ^ Сун, Чой и Чой 2013, п. 94, 5.2 Энергосбережение.
  10. ^ Хоров и др. 2014 г., 4.3.2. Окно ограниченного доступа.
  11. ^ Чжоу Ван и Чжэн Лэй 2013, 4. Доступ к каналу.
  12. ^ Хоров, Ляхов, Кротов, Гущин, 2014, 4.3.1. Виртуальный операторский смысл.
  13. ^ Флорес, Адриана Б .; Guerra, Ryan E .; Knightly, Эдвард У .; Экклесин, Питер; Панди, Сантош (октябрь 2013 г.). «IEEE 802.11af: стандарт для совместного использования спектра телевизионного белого пространства» (PDF). IEEE. Получено 2013-12-29.
  14. ^ Макнамара, Майкл. «Адапт-ИП: Продукция». www.Adapt-IP.com. Компания Адапт-ИП. Получено 25 декабря 2019.
  15. ^ Макнамара, Майкл. «Адапт-ИП: Продукция». www.Adapt-IP.com. Компания Адапт-ИП. Получено 25 декабря 2019.
  16. ^ «Официальные сроки проекта рабочей группы IEEE 802.11». 26 января 2017 г.. Получено 2017-02-12.
  17. ^ «СЕРТИФИКАЦИЯ Wi-Fi n: сети Wi-Fi® с большей дальностью действия, большей пропускной способностью и мультимедийным уровнем» (PDF). Wi-Fi Альянс. Сентябрь 2009 г.[мертвая ссылка ]
  18. ^ а б Банерджи, Сурангсу; Чоудхури, Рахул Сингха. «О IEEE 802.11: Технология беспроводной локальной сети». arXiv:1307.2661.
  19. ^ «Полный набор стандартов беспроводной локальной сети: 802.11 a, b, g, j, n» (PDF).
  20. ^ Abdelgader, Abdeldime M.S .; Ву, Ленан (2014). Физический уровень стандарта связи IEEE 802.11p WAVE: спецификации и проблемы (PDF). Всемирный конгресс по инженерии и информатике.
  21. ^ а б Анализ пропускной способности Wi-Fi для 802.11ac и 802.11n: теория и практика
  22. ^ Белэнджер, Фил; Биба, Кен (31 мая 2007 г.). «802.11n обеспечивает лучший диапазон». Планета Wi-Fi. Архивировано из оригинал на 24.11.2008.
  23. ^ «IEEE 802.11ac: что это значит для тестирования?» (PDF). LitePoint. Октябрь 2013. Архивировано с оригинал (PDF) на 2014-08-16.
  24. ^ "Стандарт IEEE для информационных технологий. Телекоммуникации и обмен информацией между системами. Локальные и городские сети. Особые требования. Часть 11: Управление доступом к среде беспроводной локальной сети (MAC) и физический уровень (PHY). Поддержка китайских диапазонов частот миллиметрового диапазона (60 ГГц и 45 ГГц) ». IEEE Std 802.11aj-2018. Апрель 2018. Дои:10.1109 / IEEESTD.2018.8345727.
  25. ^ «802.11ad - WLAN на 60 ГГц: введение в технологию» (PDF). Rohde & Schwarz GmbH. 21 ноября 2013 г. с. 14.
  26. ^ «Connect802 - Обсуждение 802.11ac». www.connect802.com.
  27. ^ «Понимание физического уровня IEEE 802.11ad и проблем измерения» (PDF).
  28. ^ "Пресс-релиз 802.11aj".
  29. ^ а б Хун, Вэй; Он, Шивен; Ван, Хайминг; Ян, Гуанци; Хуанг, Юнмин; Чен, Цзиксин; Чжоу, Цзяньи; Чжу, Сяовэй; Чжан, Няньчжу; Чжай, Цзяньфэн; Ян, Луси; Цзян, Чжихао; Ю, Чао (2018). «Обзор китайской системы беспроводной локальной сети миллиметрового диапазона с несколькими гигабитами». Операции IEICE по коммуникациям. E101.B (2): 262–276. Дои:10.1587 / transcom.2017ISI0004.
  30. ^ «IEEE 802.11ay: первый настоящий стандарт для широкополосного беспроводного доступа (BWA) через mmWave - технологический блог». techblog.comsoc.org.
  31. ^ Солнце, Роб; Синь, Ян; Абул-Магед, Усама; Кальцев, Георгий; Ван, Лэй; Ау, Эдвард; Кариу, Лоран; Кордейро, Карлос; Абу-Сурра, Шади; Чанг, Санхьюн; Таори, Ракеш; Ким, Тэён; О, Чонхо; Чо, ДжанГю; Мотодзука, Хироюки; Ви, Гай. «Беспроводные локальные сети P802.11». IEEE. стр. 2, 3. Архивировано с оригинал на 2017-12-06. Получено 6 декабря, 2017.
  32. ^ а б "802.11 Alternate PHYs A whitepaper by Ayman Mukaddam" (PDF).
  33. ^ Ли, Вукбонг; Квак, Джин-Сэм; Кафле, Падам; Тинглефф, Йенс; Ючек, Тевфик; Порат, Рон; Эрцег, Винко; Лан, Чжоу; Харада, Хироши (10.07.2012). «Предложение TGaf PHY». IEEE P802.11. Получено 2013-12-29.
  34. ^ Солнце, Вэйпин; Чой, Мунхван; Чхве, Сонхён (июль 2013 г.). «IEEE 802.11ah: WLAN 802.11 с большим радиусом действия на частоте менее 1 ГГц» (PDF). Журнал стандартизации ИКТ. 1 (1): 83–108. Дои:10.13052 / jicts2245-800X.115.

Библиография

  • Ост, Стефан; Прасад, Р. Венкатеша; Нимегерс, Игнас GMM (2012). «IEEE 802.11 ah: преимущества в стандартах и ​​дальнейшие проблемы для Wi-Fi с частотой менее 1 ГГц». Связь (ICC), Международная конференция IEEE 2012 г.. IEEE. С. 6885–6889.CS1 maint: ref = harv (связь)