IEEE 802.11ah - это протокол беспроводной сети, опубликованный в 2017 году под названием Wi-Fi HaLow (произносится как «HEY-Low») как поправка к стандарту беспроводной сети IEEE 802.11-2007. Он использует безлицензионные диапазоны 900 МГц для обеспечения сетей Wi-Fi с расширенным диапазоном, 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 Интернета вещей (IoT). Низкое энергопотребление протокола конкурирует с Bluetooth и имеет дополнительное преимущество в виде более высоких скоростей передачи данных и более широкого диапазона покрытия.
Преимущество 802.11ah - расширенный диапазон, что делает его полезным для связи в сельской местности и разгрузки трафика вышек сотовой связи. Другая цель протокола - позволить использовать низкоскоростные беспроводные станции 802.11 в субгигагерцовом спектре. 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, чтобы минимизировать конкуренцию в эфирной среде, использовать ретранслятор для расширения своей зоны действия, потреблять мало энергии благодаря предопределенным периодам пробуждения / ожидания, все еще могут отправлять данные с высокой скоростью в условиях некоторые договорные условия и использование секторных антенн. 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 покрывать радиус в один километр. Он нацелен на обеспечение подключения к тысячам устройств под точкой доступа. Протокол поддерживает машину к машине (M2M) рынкам, как смарт измерение.
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 значением индекса схемы модуляции и кодирования (MCS). В таблице ниже показаны отношения между переменными, которые обеспечивают максимальную скорость передачи данных. GI (Guard Interval): интервал между символами.
В канале 2 МГц используется БПФ, равное 64, из которых: 56 поднесущих OFDM, 52 - для данных и 4 - пилотные тона с разделением несущих 31,25 кГц (2 МГц / 64) (32 мкс). Каждая из этих поднесущих может быть BPSK, QPSK, 16- QAM, 64- QAM или 256- QAM. Общая полоса пропускания составляет 2 МГц при занимаемой полосе пропускания 1,78 МГц. Общая длительность символа составляет 36 или 40 микросекунд, включая защитный интервал в 4 или 8 микросекунд.
Индекс MCS | Пространственные потоки | Тип модуляции | Скорость кодирования | Скорость передачи данных (Мбит / с) | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Каналы 1 МГц | Каналы 2 МГц | Каналы 4 МГц | Каналы 8 МГц | Каналы 16 МГц | |||||||||
8 мкс GI | 4 мкс GI | 8 мкс GI | 4 мкс GI | 8 мкс GI | 4 мкс GI | 8 мкс GI | 4 мкс GI | 8 мкс GI | 4 мкс GI | ||||
0 | 1 | БПСК | 1/2 | 0,3 | 0,33 | 0,65 | 0,72 | 1,35 | 1.5 | 2,93 | 3,25 | 5,85 | 6.5 |
1 | 1 | QPSK | 1/2 | 0,6 | 0,67 | 1.3 | 1,44 | 2,7 | 3.0 | 5,85 | 6.5 | 11,7 | 13,0 |
2 | 1 | QPSK | 3/4 | 0,9 | 1.0 | 1,95 | 2,17 | 4,05 | 4.5 | 8,78 | 9,75 | 17,6 | 19,5 |
3 | 1 | 16-КАМ | 1/2 | 1.2 | 1,33 | 2,6 | 2,89 | 5,4 | 6.0 | 11,7 | 13,0 | 23,4 | 26,0 |
4 | 1 | 16-КАМ | 3/4 | 1,8 | 2.0 | 3.9 | 4,33 | 8.1 | 9.0 | 17,6 | 19,5 | 35,1 | 39,0 |
5 | 1 | 64-QAM | 2/3 | 2,4 | 2,67 | 5.2 | 5,78 | 10,8 | 12.0 | 23,4 | 26,0 | 46,8 | 52,0 |
6 | 1 | 64-QAM | 3/4 | 2,7 | 3.0 | 5,85 | 6.5 | 12.2 | 13,5 | 26,3 | 29,3 | 52,7 | 58,5 |
7 | 1 | 64-QAM | 5/6 | 3.0 | 3,34 | 6.5 | 7,22 | 13,5 | 15.0 | 29,3 | 32,5 | 58,5 | 65,0 |
8 | 1 | 256-QAM | 3/4 | 3,6 | 4.0 | 7,8 | 8,67 | 16.2 | 18.0 | 35,1 | 39,0 | 70,2 | 78,0 |
9 | 1 | 256-QAM | 5/6 | 4.0 | 4,44 | N / A | N / A | 18.0 | 20,0 | 39,0 | 43,3 | 78,0 | 86,7 |
10 | 1 | БПСК | 1/2 х 2 | 0,15 | 0,17 | N / A | N / A | N / A | N / A | N / A | N / A | N / A | N / A |
0 | 2 | БПСК | 1/2 | 0,6 | 0,67 | 1.3 | 1,44 | 2,7 | 3.0 | 5,85 | 6.5 | 11,7 | 13,0 |
1 | 2 | QPSK | 1/2 | 1.2 | 1,34 | 2,6 | 2,89 | 5,4 | 6.0 | 11,7 | 13,0 | 23,4 | 26,0 |
2 | 2 | QPSK | 3/4 | 1,8 | 2.0 | 3.9 | 4,33 | 8.1 | 9.0 | 17,6 | 19,5 | 35,1 | 39,0 |
3 | 2 | 16-КАМ | 1/2 | 2,4 | 2,67 | 5.2 | 5,78 | 10,8 | 12.0 | 23,4 | 26,0 | 46,8 | 52,0 |
4 | 2 | 16-КАМ | 3/4 | 3,6 | 4.0 | 7,8 | 8,67 | 16.2 | 18.0 | 35,1 | 39,0 | 70,2 | 78,0 |
5 | 2 | 64-QAM | 2/3 | 4.8 | 5,34 | 10,4 | 11,6 | 21,6 | 24,0 | 46,8 | 52,0 | 93,6 | 104 |
6 | 2 | 64-QAM | 3/4 | 5,4 | 6.0 | 11,7 | 13,0 | 24,3 | 27,0 | 52,7 | 58,5 | 105 | 117 |
7 | 2 | 64-QAM | 5/6 | 6.0 | 6,67 | 13,0 | 14,4 | 27,0 | 30,0 | 58,5 | 65,0 | 117 | 130 |
8 | 2 | 256-QAM | 3/4 | 7.2 | 8.0 | 15,6 | 17,3 | 32,4 | 36,0 | 70,2 | 78,0 | 140 | 156 |
9 | 2 | 256-QAM | 5/6 | 8.0 | 8,89 | N / A | N / A | 36,0 | 40,0 | 78,0 | 86,7 | 156 | 173 |
0 | 3 | БПСК | 1/2 | 0,9 | 1.0 | 1,95 | 2,17 | 4,05 | 4.5 | 8,78 | 9,75 | 17,6 | 19,5 |
1 | 3 | QPSK | 1/2 | 1,8 | 2.0 | 3.9 | 4,33 | 8.1 | 9.0 | 17,6 | 19,5 | 35,1 | 39,0 |
2 | 3 | QPSK | 3/4 | 2,7 | 3.0 | 5,85 | 6.5 | 12.2 | 13,5 | 26,3 | 29,3 | 52,7 | 58,5 |
3 | 3 | 16-КАМ | 1/2 | 3,6 | 4.0 | 7,8 | 8,67 | 16.2 | 18.0 | 35,1 | 39,0 | 70,2 | 78,0 |
4 | 3 | 16-КАМ | 3/4 | 5,4 | 6.0 | 11,7 | 13,0 | 24,3 | 27,0 | 52,7 | 58,5 | 105 | 117 |
5 | 3 | 64-QAM | 2/3 | 7.2 | 8.0 | 15,6 | 17,3 | 32,4 | 36,0 | 70,2 | 78,0 | 140 | 156 |
6 | 3 | 64-QAM | 3/4 | 8.1 | 9.0 | 17,6 | 19,5 | 36,5 | 40,5 | N / A | N / A | 158 | 176 |
7 | 3 | 64-QAM | 5/6 | 9.0 | 10.0 | 19,5 | 21,7 | 40,5 | 45,0 | 87,8 | 97,5 | 176 | 195 |
8 | 3 | 256-QAM | 3/4 | 10,8 | 12.0 | 23,4 | 26,0 | 48,6 | 54,0 | 105 | 117 | 211 | 234 |
9 | 3 | 256-QAM | 5/6 | 12.0 | 13,34 | 26,0 | 28,9 | 54,0 | 60,0 | 117 | 130 | N / A | N / A |
Ретрансляционная точка доступа (AP) - это объект, который логически состоит из ретранслятора и сетевой станции (STA) или клиента. 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.
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.
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 уровень конкуренции и перекрытия между конкурирующими STA. AP может защитить ожидаемую продолжительность активности с помощью различных механизмов защиты. Использование TWT оговаривается между AP и STA. Целевое время пробуждения можно использовать для снижения энергопотребления в сети, поскольку станции, которые его используют, могут переходить в дремлющее состояние до тех пор, пока не прибудет их TWT.
Окно ограниченного доступа позволяет разделить станции в Базовом наборе услуг (BSS) на группы и ограничить доступ к каналу только для станций, принадлежащих данной группе в любой заданный период времени. Это помогает уменьшить конкуренцию и избежать одновременных передач от большого количества станций, скрытых друг от друга.
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 линий связи, и предоставления станциям возможности продлить срок службы батареи за счет сокращения времени бодрствования. 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.
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).
Другой стандарт WLAN для диапазонов ниже 1 ГГц - это IEEE 802.11af, который, в отличие от 802.11ah, работает в лицензированных диапазонах. В частности, 802.11af работает в спектре белого пространства ТВ в диапазонах УКВ и УВЧ между 54 и 790 МГц с использованием технологии когнитивного радио.
Следующие организации продают IP-компоненты, совместимые со стандартом 802.11ah:
Ниже приведен список компаний, которые входят в Wi-Fi Alliance и публично разрабатывают чипсеты Wi-Fi HaLow:
Silex Technology представила модуль 802.11ah для Интернета вещей, SX-NEWAH.
| ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Частотный диапазон или тип | PHY | Протокол | Дата выхода | Частота | Пропускная способность | Скорость потоковой передачи данных | Допустимые потоки MIMO | Модуляция | Приблизительный диапазон | |||
В помещении | Открытый | |||||||||||
(ГГц) | (МГц) | (Мбит / с) | ||||||||||
1–6 ГГц | DSSS / FHSS | 802.11-1997 | Июнь 1997 г. | 2,4 | 22 | 1, 2 | N / A | DSSS, FHSS | 20 м (66 футов) | 100 м (330 футов) | ||
HR-DSSS | 802.11b | Сентябрь 1999 | 2,4 | 22 | 1, 2, 5.5, 11 | N / A | DSSS | 35 м (115 футов) | 140 м (460 футов) | |||
OFDM | 802.11a | Сентябрь 1999 | 5 | 10.05.20 | 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 (для полосы пропускания 20 МГц разделите на 2 и 4 для 10 и 5 МГц) | N / A | OFDM | 35 м (115 футов) | 120 м (390 футов) | |||
802.11j | Ноя 2004 | 4,9 / 5,0 | ? | ? | ||||||||
802.11p | Июль 2010 г. | 5.9 | ? | 1000 м (3300 футов) | ||||||||
802.11y | Ноя 2008 | 3,7 | ? | 5000 м (16000 футов) | ||||||||
ERP-OFDM | 802,11 г | Июнь 2003 г. | 2,4 | 38 м (125 футов) | 140 м (460 футов) | |||||||
HT-OFDM | 802.11n (Wi-Fi 4) | Октябрь 2009 г. | 2,4 / 5 | 20 | До 288,8 | 4 | MIMO-OFDM | 70 м (230 футов) | 250 м (820 футов) | |||
40 | До 600 | |||||||||||
VHT-OFDM | 802.11ac (Wi-Fi 5) | Декабрь 2013 | 5 | 20 | До 346,8 | 8 | MIMO-OFDM | 35 м (115 футов) | ? | |||
40 | До 800 | |||||||||||
80 | До 1733,2 | |||||||||||
160 | До 3466,8 | |||||||||||
ОН-ОФДМА | 802.11ax (Wi-Fi 6) | Февраль 2021 г. | 2,4 / 5/6 | 20 | До 1147 г. | 8 | MIMO-OFDM | 30 м (98 футов) | 120 м (390 футов) | |||
40 | До 2294 | |||||||||||
80 | До 4804 | |||||||||||
80 + 80 | До 9608 | |||||||||||
ммволна | DMG | 802.11ad | Декабрь 2012 г. | 60 | 2160 | До 6,757 (6,7 Гбит / с) | N / A | OFDM, одного несущие малая мощность одного несущих | 3,3 м (11 футов) | ? | ||
802.11aj | Апр 2018 | 45/60 | 540 / 1,080 | До 15000 (15 Гбит / с) | 4 | OFDM, одиночная несущая | ? | ? | ||||
EDMG | 802.11ay | Стандартное восточное время. Март 2021 г. | 60 | 8000 | До 20 000 (20 Гбит / с) | 4 | OFDM, одиночная несущая | 10 м (33 футов) | 100 м (328 футов) | |||
IoT в диапазоне частот ниже 1 ГГц | TVHT | 802.11af | Февраль 2014 г. | 0,054–0,79 | 6–8 | До 568,9 | 4 | MIMO-OFDM | ? | ? | ||
S1G | 802.11ah | Декабрь 2016 | 0,7 / 0,8 / 0,9 | 1–16 | До 8,67 (@ 2 МГц) | 4 | ? | ? | ||||
2,4 ГГц, 5 ГГц | WUR | 802.11ba | Стандартное восточное время. Март 2021 г. | 2,4 / 5 | 4.06 | 0,0625, 0,25 (62,5 кбит / с, 250 кбит / с) | N / A | OOK (Многоканальный OOK) | ? | ? | ||
Свет ( Li-Fi ) | ИК | 802.11-1997 | Июнь 1997 г. | ? | ? | 1, 2 | N / A | PPM | ? | ? | ||
? | 802.11bb | Стандартное восточное время. Июл 2022 г. | 60000-790000 | ? | ? | N / A | ? | ? | ? | |||
Стандартные свертки 802.11 | ||||||||||||
802.11-2007 | Март 2007 г. | 2,4, 5 | До 54 | DSSS, OFDM | ||||||||
802.11-2012 | Март 2012 г. | 2,4, 5 | До 150 | DSSS, OFDM | ||||||||
802.11-2016 | Декабрь 2016 | 2,4, 5, 60 | До 866,7 или 6 757 | DSSS, OFDM | ||||||||
802.11-2020 | Декабрь 2020 | 2,4, 5, 60 | До 866,7 или 6 757 | DSSS, OFDM | ||||||||
|