802.11ba（WUR）或如何用刺猬越过蛇

不久前，在各种其他资源以及我的博客上，我谈到了ZigBee已死的事实，是时候埋葬空姐了。为了使Thread在IPv6和6LowPan之上工作，在糟糕的游戏中表现出更好的面孔，这种情况更适用于此Bluetooth（LE）。但是，我将在其他时间再讨论。今天我们将讨论委员会如何运作他们在802.11ah之后进行了第二次认真考虑，并决定是时候将类似LRLP（长距离低功耗）之类的完整版本添加到类似于LoRA的802.11标准库中了。但这在不杀死神圣的向后兼容性母牛的情况下是不可行的。结果，长距离被放弃了，只剩下了低功耗，这也非常好。结果是802.11 + 802.15.4或仅是Wi-Fi + ZigBee的混合。也就是说，可以说新技术不是LoraWAN解决方案的竞争者，而是为了补充它们而创建的。

因此，让我们从最重要的事情开始-现在在支持802.11ba的设备中，应该有两个无线电模块。显然，通过使用目标唤醒时间（TWT）技术查看802.11ah / ax，工程师们认为这还不够，应该大大降低能耗。为什么该标准规定将无线电分为两种类型-主通信无线电（PCR）和唤醒无线电（WUR）。如果第一台设备一切正常，这里是主无线电，它发送和接收数据，但是第二台设备不是很清楚。实际上，WUR在大多数情况下是一种侦听设备（RX），从设计上讲，它应该消耗很少的电源进行操作。它的主要任务是从AP接收唤醒信号并打开PCR。即这种方法大大缩短了冷启动时间，使您可以在给定的时间以最大的精度唤醒设备。例如，当您拥有的设备不是十个，而是一百一十个，并且您需要在短时间内与每个设备交换数据时，这将非常有用。另外，唤醒频率和周期性的逻辑移至AP端。例如，如果执行器本身醒来并广播一些东西并在其余时间进入睡眠状态时，在LoRAWAN中采用了PUSH方法，则在这种情况下，AP相反地决定了何时应该唤醒哪个设备以及执行器本身……并非总是如此正在睡觉。唤醒频率和逻辑的逻辑移到了AP端。例如，如果执行器本身醒来并广播一些东西并在其余时间进入睡眠状态时，在LoRAWAN中采用了PUSH方法，则在这种情况下，AP相反地决定了何时应该唤醒哪个设备以及执行器本身……并非总是如此正在睡觉。唤醒频率和逻辑的逻辑移到了AP端。例如，如果执行器本身醒来并广播一些东西并在其余时间进入睡眠状态时，在LoRAWAN中采用了PUSH方法，则在这种情况下，AP相反地决定了何时应该唤醒哪个设备以及执行器本身……并非总是如此正在睡觉。

现在让我们继续介绍帧格式并确保兼容性。如果将802.11ah作为首次尝试是针对868/915 MHz频段或只是SUB-1GHz，那么802.11ba已经适用于2.4GHz和5GHz频段。在以前的“新”标准中，兼容性是通过旧设备可以理解的序言实现的。也就是说，计算始终是旧设备不必能够识别整个帧，它们只需要了解该帧何时开始以及传输将花费多长时间。他们从前言中获得的正是这些信息。 802.11ba也不例外，因为该方案已经过验证和测试（我们现在将省略成本问题）。

结果，802.11ba帧如下所示：



非HT前同步码和带有BPSK调制的OFDM短片段使所有802.11a / g / n / ac / ax设备都能听到此帧的传输开始，并且无需干预，就可以收听广播了。前同步码后跟一个同步字段（SYNC），该字段本质上是L-STF / L-LTF的模拟。它提供了调整频率和同步设备接收器的机会。就在那一刻，发送设备切换到4MHz的不同通道宽度。做什么的？一切都很简单。为了降低功耗并实现可比的信噪比（SINR），这是必需的。或保持功率不变，并显着增加传输距离。我想说，这是一个非常优雅的解决方案，它可以大大减少对电源的需求。召回例如流行的ESP8266。在使用54 Mbps比特率和16dBm功率的传输模式下，它消耗196 mA电流，对于CR2032之类的设备而言，这是一个压倒性的数量。如果我们将通道宽度减小五倍，并将发射机功率减小五倍，则实际上不会损失传输距离，但是有可能将电流消耗降低几倍，例如约50 mA。从AP的角度将帧发送到WUR并不是很关键，但这仍然不错。但是对于STA，这已经很有意义，因为更低的功耗允许您仅使用CR2032之类的东西或用于长期能量存储且额定放电电流较低的电池。当然，没有什么是免费的，并且随着一帧的传输时间的增加，信道宽度的减小将分别导致信道速度的减小。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电流，对于CR2032之类的设备来说，这是一个压倒性的数量。如果我们将通道宽度减小五倍，并将发射机功率减小五倍，则实际上不会损失传输距离，但是有可能将电流消耗降低几倍，例如约50 mA。从AP的角度将帧发送到WUR并不是很关键，但仍然不错。但是对于STA，这已经很有意义，因为更低的功耗允许您仅使用CR2032之类的电池或用于长期能量存储且额定放电电流低的电池。当然，没有什么是免费的，并且随着一帧的传输时间的增加，信道宽度的减小将分别导致信道速度的减小。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电流，对于CR2032之类的设备而言，这是一个压倒性的数量。如果我们将通道宽度减小五倍，并将发射机功率减小五倍，则实际上不会损失传输距离，但是有可能将电流消耗降低几倍，例如约50 mA。从AP的角度将帧发送到WUR并不是很关键，但这仍然不错。但是对于STA，这已经很有意义，因为更低的功耗允许您仅使用CR2032之类的东西或用于长期能量存储且额定放电电流较低的电池。当然，没有什么是免费的，并且随着一帧的传输时间的增加，信道宽度的减小将分别导致信道速度的减小。在使用54 Mbps比特率和16dBm功率的传输模式下，它消耗196 mA电流，对于CR2032之类的设备而言，这是一个压倒性的数量。如果我们将通道宽度减小五倍，并将发射机功率减小五倍，则实际上不会损失传输距离，但是有可能将电流消耗降低几倍，例如约50 mA。从AP的角度将帧发送到WUR并不是很关键，但仍然不错。但是对于STA，这已经很有意义，因为更低的功耗允许您仅使用CR2032之类的电池或用于长期能量存储且额定放电电流低的电池。当然，没有什么是免费的，并且随着一帧的传输时间的增加，信道宽度的减小将分别导致信道速度的减小。在使用54 Mbps比特率和16dBm功率的传输模式下，它消耗196 mA电流，对于CR2032之类的设备而言，这是一个压倒性的数量。如果我们将通道宽度减小五倍，并将发射机功率减小五倍，则实际上不会损失传输距离，但是有可能将电流消耗降低几倍，例如约50 mA。从AP的角度将帧发送到WUR并不是很关键，但这仍然不错。但是对于STA，这已经很有意义了，因为更低的功耗允许您仅使用CR2032之类的电池或用于长期能量存储且额定放电电流较低的电池。当然，没有什么是免费的，并且随着一帧的传输时间的增加，信道宽度的减小将分别导致信道速度的减小。对于CR2032之类的产品而言，它的体积过大。如果我们将通道宽度减小五倍，并将发射机功率减小五倍，则实际上不会损失传输距离，但是有可能将电流消耗降低几倍，例如约50 mA。从AP的角度将帧发送到WUR并不是很关键，但这仍然不错。但是对于STA，这已经很有意义，因为更低的功耗允许您仅使用CR2032之类的东西或用于长期能量存储且额定放电电流较低的电池。当然，没有什么是免费的，并且随着一帧的传输时间的增加，信道宽度的减小将分别导致信道速度的减小。对于CR2032之类的产品而言，它的体积过大。如果我们将通道宽度减小五倍，并将发射机功率减小五倍，则实际上不会损失传输距离，但是有可能将电流消耗降低几倍，例如约50 mA。从AP的角度将帧发送到WUR并不是很关键，但这仍然不错。但是对于STA，这已经很有意义，因为更低的功耗允许您仅使用CR2032之类的东西或用于长期能量存储且额定放电电流较低的电池。当然，没有什么是免费的，并且随着一帧的传输时间的增加，信道宽度的减小将分别导致信道速度的减小。如果我们将通道宽度减小五倍，并将发射机功率减小五倍，则实际上不会损失传输距离，但是有可能将电流消耗降低几倍，例如约50 mA。从AP的角度将帧发送到WUR并不是很关键，但这仍然不错。但是对于STA，这已经很有意义，因为更低的功耗允许您仅使用CR2032之类的东西或用于长期能量存储且额定放电电流较低的电池。当然，没有什么是免费的，并且随着一帧的传输时间的增加，信道宽度的减小将分别导致信道速度的减小。如果我们将通道宽度减小五倍，并将发射机功率减小五倍，则实际上不会损失传输距离，但是有可能将电流消耗降低几倍，例如约50 mA。从AP的角度将帧发送到WUR并不是很关键，但这仍然不错。但是对于STA，这已经很有意义，因为更低的功耗允许您仅使用CR2032之类的东西或用于长期能量存储且额定放电电流较低的电池。当然，没有什么是免费的，并且随着一帧的传输时间的增加，信道宽度的减小将分别导致信道速度的减小。从AP的角度将帧发送到WUR并不是很关键，但这仍然不错。但是对于STA，这已经很有意义，因为更低的功耗允许您仅使用CR2032之类的东西或用于长期能量存储且额定放电电流较低的电池。当然，没有什么是免费的，并且随着一帧的传输时间的增加，信道宽度的减小将分别导致信道速度的减小。从AP的角度将帧发送到WUR并不是很关键，但这仍然不错。但是对于STA，这已经很有意义，因为更低的功耗允许您仅使用CR2032之类的电池或用于长期能量存储且额定放电电流低的电池。当然，没有什么是免费的，并且随着一帧的传输时间的增加，信道宽度的减小将分别导致信道速度的减小。没有什么是免费的，信道宽度的减小将分别导致信道速度的下降和一帧传输时间的增加。没有什么是免费的，信道宽度的减小将分别导致信道速度的下降和一帧传输时间的增加。

说到频道速度。当前形式的标准提供了两种选择：62.5 Kbps和250 Kbps。感觉ZigBee闻到了吗？这不是偶然的，因为它具有2Mhz而不是4Mhz的信道宽度，而是具有更高频谱密度的不同类型的调制。因此，802.11ba设备的作用半径应该更长，这对于室内物联网场景非常有用。

虽然，请稍等... ...使该区域中的所有电台保持静音，仅使用20 MHz频带中的4 MHz ...“这就是废物！” -你会说，你会是对的。但是不，这是真实的浪费！



该标准包括使用40 MHz和80 MHz子信道的能力。同时，每个子信道的比特率可以不同，并且为了匹配广播时间，将Padding添加到帧的末尾。也就是说，该设备可以在所有80 MHz上占用广播时间，而只能在16 MHz上使用。这是真正的浪费。

顺便说一下，Wi-Fi周围的设备没有机会了解那里正在广播的内容。因为用于编码802.11ba帧，所以不使用它们熟悉的OFDM。是的，这就是著名的联盟如何摒弃了它多年来没有失败的事实。代替经典的OFDM，使用了多载波（MC）-OOK调制。 4MHz信道分为16（？）个子载波，每个子载波使用曼彻斯特编码。同时，DATA字段本身也根据比特率在逻辑上分为4 µs或2 µs的段，并且在每个此类段中，低或高级别的编码可以对应一个单位。这样的解决方案避免了长序列的零或一。最小的争夺。



MAC级别也得到了极大简化。它仅包含以下字段：

• Frame Control
  
  Beacon, WuP, Discovery .
  Beacon , WuP , Discovery STA AP , 802.11ba. 48 .
• ID
  
  AP, STA STA . (, , groupcast wake-ups ).
  
• 类型相关（TD）
  
  一个相当灵活的字段。正是在其中可以传输准确的时间，有关使用版本号更新固件/配置的信号或STA应该知道的有用信息。
• 帧校验和字段（FCS）
  很简单。这是一个校验和。

但是，为了使这项技术起作用，仅发送所需格式的帧是不够的。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可以关闭PCR并进入WUR激活模式。如果有这样的机会，甚至还可以睡一会儿。因为如果是这样，最好使用它。
然后，以WUR Duty Cycle的名称开始对珍贵的毫安表进行少量挤压。没什么复杂的，只是STA和AP（就像TWT一样）同意睡眠时间表。之后，STA大部分时间在睡觉，偶尔包括WUR，以便听“有什么有用的东西来找我吗？”。并且仅在必要时唤醒主无线电模块以进行流量交换。

与TWT和U-APSD相比，情况发生了根本变化，不是吗？

现在，您不必立即考虑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，希望并建议他在另一个渠道上工作。在这种情况下，802.11ba的功能不会以任何方式干扰网络的运行，反之亦然，它可以用于发送有用的信息。位置，邻居列表，以及其他802.11标准（例如802.11k / v）下的更多内容。网状网络具有哪些优势……但这是另一篇文章的主题。

至于标准本身作为文件的命运，目前草案6.0已经准备就绪，批准率为96％。也就是说，今年我们可以期待最真实的标准，或者至少是第一个实现。它将获得多少收益-只有时间才能证明。

这类事情...（c）EvilWirelesMan。

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