802.11ba (WUR) ou comment croiser un serpent avec un hérisson

Il n'y a pas si longtemps, sur toutes sortes d'autres ressources et sur mon blog, j'ai parlé du fait que ZigBee est mort et qu'il est temps d'enterrer l'hôtesse de l'air. Afin de faire bonne figure dans un mauvais jeu avec Thread fonctionnant sur IPv6 et 6LowPan, qui est plus adapté à ce Bluetooth (LE). Mais je vais en parler une autre fois. Aujourd'hui, nous allons parler de la façon dont le comité a travailléils ont bien réfléchi pour la deuxième fois après 802.11ah et ont décidé qu'il était temps d'ajouter une version à part entière de quelque chose comme LRLP (Long-Range Low-Power) au pool de normes 802.11 similaire à LoRA. Mais cela n'était pas possible sans tuer la vache sacrée à rétrocompatibilité. En conséquence, Long-Range a été abandonné et seule Low-Power est restée, ce qui est également très bon. Le résultat était un mélange de 802.11 + 802.15.4 ou simplement Wi-Fi + ZigBee. Autrement dit, nous pouvons dire que la nouvelle technologie n'est pas un concurrent des solutions LoraWAN, mais est plutôt créée afin de les compléter.

Commençons donc par la chose la plus importante - Maintenant, dans les appareils prenant en charge 802.11ba, il devrait y avoir deux modules radio. Apparemment, en regardant 802.11ah / ax avec leur technologie Target Wake Time (TWT), les ingénieurs ont décidé que cela ne suffisait pas et que la consommation d'énergie devait être considérablement réduite. Pourquoi la norme prévoit la séparation en deux types de radio différents - la radio de communication primaire (PCR) et la radio de réveil (WUR). Si tout est clair avec la première, ici c'est la radio principale, elle transmet et reçoit des données, mais avec la seconde ce n'est pas très. En fait, WUR est pour la plupart un appareil d'écoute (RX) et, par conception, devrait consommer très peu d'énergie pour fonctionner. Sa tâche principale est de recevoir un signal d'éveil de l'AP et d'activer le PCR. C'est à dire,cette méthode réduit considérablement le temps de démarrage à froid et vous permet de réveiller l'appareil à un moment donné avec une précision maximale. Cela est très utile lorsque vous disposez, par exemple, non pas de dix appareils, mais de cent dix et que vous devez échanger des données avec chacun d'eux en peu de temps. De plus, la logique de la fréquence et de la périodicité de l'éveil se déplace du côté AP. Si, par exemple, la méthodologie PUSH est appliquée dans LoRAWAN lorsque les actionneurs eux-mêmes se réveillent et diffusent quelque chose et dorment le reste du temps, alors dans ce cas, au contraire, l'AP décide quand et quel appareil doit se réveiller, et les actionneurs eux-mêmes ... pas toujours dorment.la logique de la fréquence et de la fréquence de réveil se déplace vers le côté AP. Si, par exemple, la méthodologie PUSH est appliquée dans LoRAWAN lorsque les actionneurs eux-mêmes se réveillent et diffusent quelque chose et dorment le reste du temps, alors dans ce cas, au contraire, l'AP décide quand et quel appareil doit se réveiller, et les actionneurs eux-mêmes ... pas toujours dorment.la logique de la fréquence et de la fréquence de réveil se déplace vers le côté AP. Si, par exemple, la méthodologie PUSH est appliquée dans LoRAWAN lorsque les actionneurs eux-mêmes se réveillent et diffusent quelque chose et dorment le reste du temps, alors dans ce cas, au contraire, l'AP décide quand et quel appareil doit se réveiller, et les actionneurs eux-mêmes ... pas toujours dorment.

Passons maintenant aux formats de trame et assurons la compatibilité. Si le 802.11ah comme première tentative a été créé pour les bandes 868/915 MHz ou simplement SUB-1GHz, alors le 802.11ba est déjà destiné aux bandes 2,4 GHz et 5 GHz. Dans les «nouvelles» normes précédentes, la compatibilité était obtenue grâce à un préambule compréhensible pour les appareils plus anciens. Autrement dit, le calcul a toujours été que les anciens appareils ne doivent pas être en mesure de reconnaître la trame entière, ils ont juste besoin de comprendre quand cette trame commencera et combien de temps prendra la transmission. Ce sont ces informations qu'ils tirent du préambule. 802.11ba n'a pas fait exception, car le circuit est éprouvé et testé (nous allons omettre le problème de coût pour l'instant).

Par conséquent, le cadre 802.11ba ressemble à ceci:



Le préambule non HT et un court fragment d'OFDM avec modulation BPSK permet à tous les appareils 802.11a / g / n / ac / ax d'entendre le début de la transmission de cette trame et de ne pas intervenir, partant pour écouter l'air. Le préambule est suivi d'un champ de synchronisation (SYNC), qui est essentiellement un analogue de L-STF / L-LTF. Il permet de régler la fréquence et de synchroniser le récepteur de l'appareil. Et juste à ce moment, le dispositif de transmission passe à une largeur de canal différente de 4 MHz. Pourquoi? Tout est très simple. Cela est nécessaire pour réduire la puissance et obtenir un rapport signal / puissance / bruit (SINR) comparable. Ou laissez la puissance telle quelle et obtenez une augmentation significative de la distance de transmission. Je dirais que c'est une solution très élégante, en plus, qui peut réduire considérablement les besoins en alimentations. Rappelpar exemple ESP8266 populaire. En mode de transmission utilisant un débit binaire de 54 Mbps et une puissance de 16 dBm, il consomme 196 mA, ce qui est une quantité écrasante pour quelque chose comme CR2032. Si nous réduisons la largeur du canal d'un facteur cinq et réduisons la puissance de l'émetteur d'un facteur cinq, nous ne perdrons pratiquement pas de distance de transmission, mais il sera possible de réduire la consommation de courant de plusieurs fois, disons, à environ 50 mA. Ce n'est pas qu'il était critique du côté de l'AP qui envoie la trame à WUR, mais toujours pas mal. Mais pour STA, cela a déjà du sens, car une consommation plus faible vous permet d'utiliser simplement quelque chose comme CR2032 ou des batteries utilisées pour le stockage d'énergie à long terme avec des courants de décharge faibles. Bien sûr, rien ne se passe gratuitement et une diminution de la largeur du canal entraînera une diminution de la vitesse du canal avec une augmentation du temps de transmission d'une trame, respectivement.ESP8266 populaire. En mode de transmission utilisant un débit binaire de 54 Mbps et une puissance de 16 dBm, il consomme 196 mA, ce qui est une quantité écrasante pour quelque chose comme CR2032. Si nous réduisons la largeur du canal d'un facteur cinq et réduisons la puissance de l'émetteur d'un facteur cinq, nous ne perdrons pratiquement pas de distance de transmission, mais il sera possible de réduire la consommation de courant de plusieurs fois, disons, à environ 50 mA. Ce n'est pas qu'il était critique du côté de l'AP qui envoie la trame à WUR, mais toujours pas mal. Mais pour STA, cela a déjà du sens, car une consommation plus faible vous permet d'utiliser simplement quelque chose comme CR2032 ou des batteries utilisées pour le stockage d'énergie à long terme avec des courants de décharge faibles. Bien sûr, rien ne se passe gratuitement et une diminution de la largeur du canal entraînera une diminution de la vitesse du canal avec une augmentation du temps de transmission d'une trame, respectivement.ESP8266 populaire. En mode de transmission utilisant un débit binaire de 54 Mbps et une puissance de 16 dBm, il consomme 196 mA, ce qui est une quantité écrasante pour quelque chose comme CR2032. Si nous réduisons la largeur du canal d'un facteur cinq et réduisons la puissance de l'émetteur d'un facteur cinq, nous ne perdrons pratiquement pas de distance de transmission, mais il sera possible de réduire la consommation de courant de plusieurs fois, disons, à environ 50 mA. Ce n'est pas qu'il était critique du côté de l'AP qui envoie la trame à WUR, mais toujours pas mal. Mais pour STA, cela a déjà du sens, car une consommation plus faible vous permet d'utiliser simplement quelque chose comme CR2032 ou des batteries utilisées pour le stockage d'énergie à long terme avec des courants de décharge faibles. Bien sûr, rien ne se passe gratuitement et une diminution de la largeur du canal entraînera une diminution de la vitesse du canal avec une augmentation du temps de transmission d'une trame, respectivement.En mode de transmission utilisant un débit binaire de 54 Mbps et une puissance de 16 dBm, il consomme 196 mA, ce qui est une quantité écrasante pour quelque chose comme CR2032. Si nous réduisons la largeur du canal d'un facteur cinq et réduisons la puissance de l'émetteur d'un facteur cinq, nous ne perdrons pratiquement pas de distance de transmission, mais il sera possible de réduire la consommation de courant de plusieurs fois, disons, à environ 50 mA. Ce n'est pas qu'il était critique du côté de l'AP qui envoie la trame à WUR, mais toujours pas mal. Mais pour STA, cela a déjà du sens, car une consommation plus faible vous permet d'utiliser simplement quelque chose comme CR2032 ou des batteries utilisées pour le stockage d'énergie à long terme avec des courants de décharge faibles. Bien sûr, rien ne se passe gratuitement et une diminution de la largeur du canal entraînera une diminution de la vitesse du canal avec une augmentation du temps de transmission d'une trame, respectivement.En mode de transmission utilisant un débit binaire de 54 Mbps et une puissance de 16 dBm, il consomme 196 mA, ce qui est une quantité écrasante pour quelque chose comme CR2032. Si nous réduisons la largeur du canal d'un facteur cinq et réduisons la puissance de l'émetteur d'un facteur cinq, nous ne perdrons pratiquement pas de distance de transmission, mais il sera possible de réduire la consommation de courant de plusieurs fois, disons, à environ 50 mA. Ce n'est pas qu'il était critique du côté de l'AP qui envoie la trame à WUR, mais toujours pas mal. Mais pour STA, cela a déjà du sens, car une consommation plus faible vous permet d'utiliser simplement quelque chose comme CR2032 ou des batteries utilisées pour le stockage d'énergie à long terme avec des courants de décharge faibles. Bien sûr, rien ne se passe gratuitement et une diminution de la largeur du canal entraînera une diminution de la vitesse du canal avec une augmentation du temps de transmission d'une trame, respectivement.qui est prohibitif pour quelque chose comme CR2032. Si nous réduisons la largeur du canal d'un facteur cinq et réduisons la puissance de l'émetteur d'un facteur cinq, nous ne perdrons pratiquement pas de distance de transmission, mais il sera possible de réduire la consommation de courant de plusieurs fois, disons, à environ 50 mA. Ce n'est pas qu'il était critique du côté de l'AP qui envoie la trame à WUR, mais toujours pas mal. Mais pour STA, cela a déjà du sens, car une consommation plus faible vous permet d'utiliser simplement quelque chose comme CR2032 ou des batteries utilisées pour le stockage d'énergie à long terme avec des courants de décharge faibles. Bien sûr, rien ne se passe gratuitement et une diminution de la largeur du canal entraînera une diminution de la vitesse du canal avec une augmentation du temps de transmission d'une trame, respectivement.qui est prohibitif pour quelque chose comme CR2032. Si nous réduisons la largeur du canal d'un facteur cinq et réduisons la puissance de l'émetteur d'un facteur cinq, nous ne perdrons pratiquement pas de distance de transmission, mais il sera possible de réduire la consommation de courant de plusieurs fois, disons, à environ 50 mA. Ce n'est pas qu'il était critique du côté de l'AP qui envoie la trame à WUR, mais toujours pas mal. Mais pour STA, cela a déjà du sens, car une consommation plus faible vous permet d'utiliser simplement quelque chose comme CR2032 ou des batteries utilisées pour le stockage d'énergie à long terme avec des courants de décharge faibles. Bien sûr, rien ne se passe gratuitement et une diminution de la largeur du canal entraînera une diminution de la vitesse du canal avec une augmentation du temps de transmission d'une trame, respectivement.Si nous réduisons la largeur du canal d'un facteur cinq et réduisons la puissance de l'émetteur d'un facteur cinq, nous ne perdrons pratiquement pas de distance de transmission, mais il sera possible de réduire la consommation de courant de plusieurs fois, disons, à environ 50 mA. Ce n'est pas qu'il était critique du côté de l'AP qui envoie la trame à WUR, mais toujours pas mal. Mais pour STA, cela a déjà du sens, car une consommation plus faible vous permet d'utiliser simplement quelque chose comme CR2032 ou des batteries utilisées pour le stockage d'énergie à long terme avec des courants de décharge faibles. Bien sûr, rien ne se passe gratuitement et une diminution de la largeur du canal entraînera une diminution de la vitesse du canal avec une augmentation du temps de transmission d'une trame, respectivement.Si nous réduisons la largeur du canal d'un facteur cinq et réduisons la puissance de l'émetteur d'un facteur cinq, nous ne perdrons pratiquement pas de distance de transmission, mais il sera possible de réduire la consommation de courant de plusieurs fois, disons, à environ 50 mA. Ce n'est pas qu'il était critique du côté de l'AP qui envoie la trame à WUR, mais toujours pas mal. Mais pour STA, cela a déjà du sens, car une consommation plus faible vous permet d'utiliser simplement quelque chose comme CR2032 ou des batteries utilisées pour le stockage d'énergie à long terme avec des courants de décharge faibles. Bien sûr, rien ne se passe gratuitement et une diminution de la largeur du canal entraînera une diminution de la vitesse du canal avec une augmentation du temps de transmission d'une trame, respectivement.Ce n'est pas qu'il était critique du côté de l'AP qui envoie la trame à WUR, mais toujours pas mal. Mais pour STA, cela a déjà du sens, car une consommation plus faible vous permet d'utiliser simplement quelque chose comme CR2032 ou des batteries utilisées pour le stockage d'énergie à long terme avec des courants de décharge faibles. Bien sûr, rien ne se passe gratuitement et une diminution de la largeur du canal entraînera une diminution de la vitesse du canal avec une augmentation du temps de transmission d'une trame, respectivement.Ce n'est pas qu'il était critique du côté de l'AP qui envoie la trame à WUR, mais toujours pas mal. Mais pour STA, cela a déjà du sens, car une consommation plus faible vous permet d'utiliser simplement quelque chose comme CR2032 ou des batteries utilisées pour le stockage d'énergie à long terme avec des courants de décharge faibles. Bien sûr, rien ne se passe gratuitement et une diminution de la largeur du canal entraînera une diminution de la vitesse du canal avec une augmentation du temps de transmission d'une trame, respectivement.rien ne se passe gratuitement et une diminution de la largeur du canal entraînera une diminution de la vitesse du canal avec une augmentation du temps de transmission d'une trame, respectivement.rien ne se passe gratuitement et une diminution de la largeur du canal entraînera une diminution de la vitesse du canal avec une augmentation du temps de transmission d'une trame, respectivement.

En parlant de vitesse de canal. La norme dans sa forme actuelle offre deux options: 62,5 Kbps et 250 Kbps. Vous sentez ZigBee sentir? Ce n'est pas inhabituel, car il a une largeur de canal de 2 MHz au lieu de 4 MHz, mais un type de modulation différent avec une densité spectrale plus élevée. Par conséquent, le rayon d'action des appareils 802.11ba devrait être plus long, ce qui est très utile pour les scénarios IoT intérieurs.

Bien, attendez une minute ... Gardez toutes les stations du quartier silencieuses, en utilisant seulement 4 MHz de la bande 20 MHz ... "C'EST LE MÊME DÉCHET!" - vous direz et vous aurez raison. Mais non, c'est du vrai gaspillage!



La norme comprend la possibilité d'utiliser des sous-canaux de 40 MHz et 80 MHz. Dans le même temps, les débits binaires de chaque sous-canal peuvent être différents, et afin de correspondre à l'heure de diffusion, un remplissage est ajouté à la fin de la trame. Autrement dit, l'appareil peut prendre du temps d'antenne à 80 MHz et ne l'utiliser qu'à 16 MHz. C'est un vrai gaspillage.

Soit dit en passant, les appareils entourant le Wi-Fi n'ont aucune chance de comprendre ce qui y est diffusé. Parce que pour le codage des trames 802.11ba, l'OFDM qui leur est familier n'est PAS utilisé. Oui, c'est ainsi que la célèbre alliance a abandonné le fait qu'elle a fonctionné sans faute pendant de nombreuses années. Au lieu de l'OFDM classique, la modulation Multi-Carrier (MC) -OOK est utilisée. Le canal de 4 MHz est divisé en 16 (?) Sous-porteuses, chacune utilisant le codage Manchester. Dans le même temps, le champ DATA lui-même est également divisé logiquement en segments de 4 μs ou 2 μs selon le débit binaire, et dans chacun de ces segments, un niveau de codage bas ou élevé peut correspondre à une unité. Une telle solution pour éviter une longue séquence de zéros ou de uns. Brouillage minimal.



Le niveau MAC est également extrêmement simplifié. Il ne contient que les champs suivants:

• Frame Control
  
  Beacon, WuP, Discovery .
  Beacon , WuP , Discovery STA AP , 802.11ba. 48 .
• ID
  
  AP, STA STA . (, , groupcast wake-ups ).
  
• Dépendant du type (TD)
  
  Un champ assez flexible. C'est en cela que l'heure exacte peut être transmise, un signal de mise à jour du firmware / configuration avec le numéro de version ou quelque chose d'utile que la STA devrait connaître.
• Champ de contrôle de trame (FCS)
  C'est simple. Ceci est une somme de contrôle.

Mais pour que la technologie fonctionne, il ne suffit pas d'envoyer une image au format souhaité. STA et AP doivent s'entendre. STA rapporte ses paramètres, y compris le temps nécessaire pour initialiser la PCR. Toutes les négociations ont lieu à l'aide de trames 802.11 normales, après quoi la STA peut désactiver le PCR et passer en mode d'activation WUR. Et peut-être même un peu de sommeil, s'il y a une telle opportunité. Parce que si c'est le cas, il vaut mieux l'utiliser.
Commence alors une petite compression des précieux milliampères des montres sous le nom de WUR Duty Cycle. Il n'y a rien de compliqué, juste STA et AP, par analogie avec là, comme c'était le cas pour TWT, s'entendent sur un horaire de sommeil. Après cela, la STA dort principalement, y compris parfois WUR, afin d'écouter "Est-ce que quelque chose d'utile m'est venu?" Et seulement si nécessaire réveille le module radio principal pour l'échange de trafic.

Change radicalement la situation par rapport au TWT et au U-APSD, n'est-ce pas?

Et maintenant une nuance importante à laquelle vous ne pensez pas immédiatement. WUR n'a pas à fonctionner à la même fréquence que le module principal. Au contraire, il est souhaitable et recommandé de travailler sur une autre chaîne. Dans ce cas, la fonctionnalité de 802.11ba n'interfère en rien avec le fonctionnement du réseau et vice versa, elle peut être utilisée pour envoyer des informations utiles. Emplacement, liste des voisins et bien plus encore sous d'autres normes 802.11, telles que 802.11k / v. Et quels avantages s'ouvrent pour les réseaux Mesh ... Mais c'est le sujet d'un article séparé.

En ce qui concerne le sort de la norme elle-même en tant que document, actuellement le projet 6.0 est déjà prêt avec un taux d'approbation de 96% . Autrement dit, cette année, nous pouvons nous attendre à la norme la plus réelle, ou au moins aux premières implémentations. Et combien il gagnera en distribution - seul le temps nous le dira.

De telles choses ... (c) EvilWirelesMan .

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