Будущее WiFis:изучение 802.11ad, 802.11ah HaLow (и другие)

Всего за 15 лет технология Wi-Fi превратилась из медленной технологии в надежную и универсальную. И поскольку теперь он играет неотъемлемую роль в жизни сотен миллионов людей, он почти постоянно совершенствуется. Но приведут ли эти изменения к двум наиболее важным вещам, которые ищут потребители и компании: ассортимент и скорость ?

Для достижения этих целей были созданы три недавно принятых стандарта Wi-Fi. Но прежде чем мы более подробно рассмотрим эти стандарты, давайте сделаем шаг назад и кратко рассмотрим историю стандартов IEEE. Институт электроники и инженеров-электронщиков - это профессиональная ассоциация, которая выступает в качестве органа электронной связи. IEEE создает стандарты и протоколы для связи в таких отраслях, как телекоммуникации и информационные технологии. Каждый стандарт, ратифицированный IEEE, имеет уникальный номер. 802 - это префикс, используемый для любого протокола или поправки, относящейся к локальной сети. Например, стандарты для локальных сетей Ethernet (LAN) обозначены 802.3, а персональные сети Bluetooth (PAN) обозначены 802.15. Беспроводные локальные сети, о которых идет речь в этой статье, относятся к стандарту 802.11 .

Какая беспроводная технология лучше всего подходит для вашего приложения Интернета вещей? Загрузите этот технический документ, чтобы узнать!

В 1997 году IEEE выпустил базовый стандарт для связи в беспроводной локальной сети (WLAN), который они назвали 802.11. В последующие годы в этот стандарт было внесено множество поправок.

Здесь мы сосредоточимся на трех недавно созданных вариантах сети Wi-Fi:

• 802.11ah (HaLow) , созданный для датчиков и контроллеров дальнего действия с низкой скоростью передачи данных.
• 802.11af , созданный для приложений, подобных HaLow. (Этот вариант сети использует для передачи неиспользуемые ТВ-спектры вместо диапазонов 2,4 или 5 ГГц.)
• 802.11ad , созданный для мультигигабитных скоростей (без проводов) и высокопроизводительных сетей.

После подробного ознакомления с этими тремя стандартами мы рассмотрим остальную часть семейства 802.11.

802.11ah (HaLow) - 2016 г.

Большинство стандартов WiFi, включая A, B, G, N и AC, работают на частоте 2,4 ГГц или 5 ГГц. И с этой относительно высокой скоростью передачи данных снижается чувствительность. Поэтому, если у вас есть термостат с подключением к Wi-Fi на втором этаже вашего здания и маршрутизатор Wi-Fi в подвале, с термостатом действительно может быть сложно подключиться, если вы используете традиционный 802.11n.

Чтобы увеличить относительно небольшой радиус действия Wi-Fi, особенно для датчиков Интернета вещей, не требующих высоких скоростей передачи данных, был введен стандарт 802.11ah. HaLow (как его называют) - это 900-мегагерцовый Wi-Fi, предназначенный для передачи данных на большие расстояния . .

HaLow также теоретически решает проблему низкого энергопотребления . . Например, HaLow использует заданное время пробуждения, чтобы уменьшить количество энергии, необходимое устройству, чтобы оставаться подключенным к сети. Это достигается за счет того, что устройства просыпаются на очень короткое время с определенными интервалами - скажем, на миллисекунды каждые 15 секунд - для приема сообщений. Это похоже на концепцию того, как работает eDRX, помогая LTE-M экономить электроэнергию.

Кто мог использовать HaLow:

• Компании, использующие сенсорную технологию, которая должна иметь Wi-Fi.

Преимущества:

• Он проникает сквозь стены и препятствия лучше, чем высокочастотные сети, такие как 802.11ad, которые мы обсудим ниже.
• Идеально подходит для коротких, срывистых данных который не потребляет много энергии и должен преодолевать большие расстояния - подумайте о приложениях для умных зданий, таких как интеллектуальное освещение, интеллектуальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и интеллектуальные системы безопасности. Он также будет работать для приложений умного города, таких как гаражи и паркоматы.

Ошибки:

• Не существует глобального стандарта для 900 МГц. Прямо сейчас 80% мира используют Wi-Fi 2,4 ГГц, а это означает, что вы можете подключиться к этим глобальным стандартным диапазонам в любой точке мира. Но поскольку не существует глобального стандарта для 900 МГц, HaLow очень ориентирован на США.
• AH доступен, но не используется . HaLow был выпущен в 2016 году, но в настоящее время на рынке нет ни одного продукта, который использовал бы этот стандарт. Частично это может быть связано с отсутствием глобального стандарта, но, вероятно, также связано с тем, что на рынке существуют конкурирующие технологии, которые лучше удовлетворяют потребности IoT. Например, у Symphony Link еще более низкая скорость передачи данных, что увеличивает бюджет канала. Это означает, что вы получите лучшее проникновение, чем теоретически, с 802.11ah. Symphony Link и подобные технологии также не имеют почти одинаковых IP-накладных расходов. HaLow должен поддерживать IP-трафик, но Symphony может адресовать TCP / IP-трафик по воздуху.

802.11af (AF) –2014

Стандарт 802.11af использует неиспользуемые частоты телевизионного спектра (т. Е. «Белые пространства») в УВЧ и ОВЧ для передачи информации. Из-за этого он получил прозвище White-Fi. Поскольку эти частоты находятся в диапазоне от 54 МГц до 790 МГц, AF можно использовать для маломощного и широкого диапазона, например HaLow.

Стандарт 802.11af был выпущен в 2014 году, но так и не стал популярным по нескольким причинам. Во-первых, с геолокацией связано много сложностей. Например, если вы находитесь в Калифорнии, вам может быть разрешено использовать определенный канал УВЧ, потому что он доступен в вашем районе, но если вы поедете в округ Колумбия и попытаетесь использовать тот же канал, вещательная компания может уже иметь лицензию. Кроме того, интерфейсы радиосвязи должны быть специально разработаны и отфильтрованы для работы в сотнях МГц диапазона УВЧ. Это означает, что вы никогда не сможете купить оборудование, которое может получить доступ ко всем этим каналам, не заплатив сотни или тысячи долларов.

Кто мог это использовать:

• Организации, которым требуются беспроводные сети с очень большим радиусом действия.

Преимущества:

• Поскольку AF может использовать несколько неиспользуемых телеканалов одновременно, он подходит для устройств с очень большим радиусом действия - потенциально до нескольких миль - при высокой скорости передачи данных.

Ошибки:

• Требуется дорогое оборудование для разных диапазонов.
• Каналы «белого пространства» доступны не везде, особенно в больших городах.
• Как и HaLow, 802.11af не является глобальным стандартом - это специфично для США и Канады. А поскольку сертификация спектра - это процесс для каждой страны, производители устройств вряд ли добавят AF в свои устройства без необходимости.

802.11ad (AD) –2012

802.11ad как нельзя более отличается от AH. В то время как AH - это потенциально вариант маломощной глобальной сети (LPWAN), AD - это Wi-Fi 60 ГГц идеально для очень высокая скорость передачи данных очень связь ближнего действия. Фактически, AD задуман как замена оптоволоконному кабелю, который может обеспечить скорость в 50 раз быстрее, чем 802.11n.

AD не стала популярной просто потому, что у нее такой узкий рынок. Не многим людям требуется мультигигабитная скорость в очень маленьких сетях кроме тем, кому нужно передавать сырое видео по беспроводной сети.

Кто мог это использовать:

• Организациям корпоративного уровня, которым требуется расширенная пропускная способность с устройствами с очень малым радиусом действия, например потоковая передача необработанного беспроводного видео.

Преимущества:

• Подходит для передачи файлов и обмена данными с высокой скоростью. На скорости 8 Гбит / с AD в 50 раз быстрее, чем 802.11n (который считался самым быстрым протоколом, когда он был представлен в 2007 году). Фактически, этот протокол настолько быстр, что, согласно статье Fast Company, AD может «задействовать целый новый класс устройств», например «беспроводные жесткие диски, которые кажутся такими же быстрыми, как и локально подключенные».

Ошибки:

• Производство чипов очень дорогое , что делает установку дорогостоящей.
• AD обеспечивает очень короткий диапазон . Когда у вас действительно высокая частота, такая как 60 ГГц, связь на малых расстояниях идеальна. Это не проблема, если маршрутизатор находится рядом с вами. Но если вы пробиваете стены, вам потребуются дополнительные маршрутизаторы.
• AD не является признанным международным стандартом .

• Нет нужды в скорости, предлагаемой 802.11ad. По большей части видео с высокой степенью сжатия, отправляемое по обычному Wi-Fi (то есть как Apple Video и Chromecast), достаточно для большинства потребителей.

Дополнительные прошлые и текущие поправки к 802.11

Изображение предоставлено Microwaves &RF

802.11a (1990): «WiFi A» - также известный как форма волны OFDM (ортогональное мультиплексирование с частотным разделением) - была первой поправкой, появившейся через два года после завершения стандарта. Эта поправка определяет расширение диапазона на 5 гигагерц, что сделало WiFi A более гибким (поскольку пространство 2,4 ГГц было заполнено беспроводными домашними телефонами, радионянями, микроволновыми печами и т. Д.).

802.11b (2000): Будучи одним из первых широко используемых протоколов, «WiFi B» имел улучшенный диапазон и скорость передачи по сравнению с 802.11a, но он очень медленный по сегодняшним стандартам (максимальная скорость - 11 Мбит / с). 802.11b определил расширения диапазона 2,4 ГГц. Этот протокол по-прежнему поддерживается (80% Wi-Fi работает на частоте 2,4 ГГц), но технология больше не производится, потому что ее заменили более быстрыми вариантами.

802.11g (2003 г.): «WiFi G» появился на рынке через три года после B, предлагая примерно в пять раз большую скорость передачи данных - 54 Мбит / с. В нем определены расширения диапазона 2,4 ГГц с более высокой скоростью передачи данных. Его основным преимуществом была большая скорость, что было важно для потребителей. Однако сегодня эта скорость недостаточна для того, чтобы соответствовать среднему количеству устройств с поддержкой Wi-Fi в семье или значительному количеству беспроводных устройств.

802.11n (2007): «WiFi N» предложил еще одно резкое улучшение скорости передачи - 300–450 Мбит / с, в зависимости от количества антенн - и дальности. Это был первый основной протокол, работавший на частоте 2,4 ГГц и 5 ГГц. Такая скорость передачи позволяла передавать большие объемы данных быстрее, чем когда-либо прежде.

802.11ac (2013 г.): В 2013 году был представлен «WiFi AC». AC был первым шагом на пути к так называемому «Gigabit WiFi», что означает, что он предлагает скорость почти 1 Гбит / с, что эквивалентно 8000 Мбит / с. Он примерно в 20 раз мощнее 802.11n, что делает его важным и широко используемым протоколом. Переменный ток работает в диапазоне 5 ГГц, что примечательно - поскольку он менее широко используется, у вас будет преимущество в отношении скорости, хотя более высокая частота и более высокая частота модуляции означают, что диапазон более ограничен. В 2016 году в AC были внесены поправки для повышения эффективности его работы.

Где вы видите заголовок Wi-Fi?

Два года назад мы считали, что HaLow, AD и AF являются явным доказательством того, что WiFi претерпел впечатляющие преобразования, но мы также ожидали, что все три протокола будут широко использоваться после их выпуска. Оказывается, их внедрение было от низкого до полного. IEEE по-прежнему регулярно рассматривает поправки к протоколу 802.11, поэтому нам интересно посмотреть, что произойдет в ближайшие несколько лет!