低频段低功耗无线局域网技术

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802.11协议簇是国际电工电子工程学会(IEEE)为无 线局域网络(WLAN)制定的标准。802.11ah是IEEE针对物
联网需求定制的一种低频段低功耗的无线局域网技术。 2010年启动定制,于2016年完成。
目 录
CONTENT
01 | 需求来源 02 | 关键技术 03 | 应用场合 04 | 特点与优势 05 | 发展前景
( 2 ) 限制接入窗口 RAW
为了能支持大用户,使节点能够尽可能的省电,同时使系统工
作的更有效率,802.11ah引入限制窗口RAW技术。RAW的基本思想
是将节点分成不同的组,让其在给定的时间段进行传输,这一方
面使各个节点都能获得数据传输的机会,另外一方面也降低了接 入冲突,提高了系统工作效率。在上行信道接入过程中,节点STA 在预先设定的时间醒来,并开始监听Beacon帧,Beacon帧中会携 带RAW的相关信息,如RAW的开始时间、RAW的时长、RAW中Slot 的数量及节点将被分配到哪个RAW中传输等;
在一些应用场景中,节点通过电池供电,为了节省电源,节点
会在不进行收发操作时进入到节能模式。对于处于这种模式下的 节点,AP(无线访问接入点)通过在Beacon(信标帧)中发送业 务指示图(TrafficIndicationMap,简称TIM)信息元素通知其是否 有缓冲数据待发。传统WLAN的TIM只支持2007个节点,但在物联 网应用场景中,需要支持大用户数(如智能抄表),要求一个BSS (基站子系统)最多支持6000个节点,因此802.11ah引入了分层 TIM。分层TIM是将TIM分成多Page,每页再分成多Block,每块再 分成多个Subblock。通过在多个Beacon间隔分别发送这些页从而达 到支持大用户数的目的。
(3)目标唤醒时间TWT
为了使终端节点能够最大限度地节省功耗,就需要使其尽可能关闭发
送接收模块进入到休眠状态,只在有数据发送或接收时醒来;802.11ah使 用了目标唤醒时间TWT机制,这个机制允许AP管理BSS下面节点的唤醒时
间,使不同的终端能够在不同的时间段醒来,从而降低竞争冲突,提高系 统的使用效率,同时也大大降低了终端节点的功耗。TWT主要有两种操作 模式:隐性TWT操作和显性TWT操作模式。在显性TWT操作模式下,AP会 通过与终端节点间的帧交换将下一次TWT唤醒时间发送给终端节点;而在 隐性TWT操作模式下,终端节点可以通过前面获得的TWT信息计算出下次 的唤醒时间。TWT可以是周期性的,也可以是非周期性的。周期性TWT能 够避免STA在每次苏醒时都发送一次TWT值,这样进一步降低了终端唤醒 时间,从而达到了降低终端功耗的目的。
梳理,按并购活动的集中度,将物联网并购分散在四个细分行业里:监控、 半导体、信息技术和平台。2016年,全球物联网的并购活动基本上会延续 2015年的趋势。其中大量的工业、民用领域的战略投资者涌入物联网市场, 势必把并购的数量和金额推至新高。
物联网从网络架构上来说主要分为3层:感知层、网络层和应用层。感知 层主要实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制,并通过
断推进,物联网已在电网、医疗、物流、交通等领域获得广泛的应用,大大 提升了其信息化水平,同时为人们的生产生活带来了极大的便利。2008-2012 年间,物联网并购交易不温不火,但13年起,交易数开始井喷。Hampleton的 一份物联网并购报告,对着13-15这三年间爆发的154笔物联网并购交易进行
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3 应用场合
PART THREE
(1)传感器和智能抄表
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2 关键技术
Fra Baidu bibliotek
PART TWO
802.11ah的技术优化主要体现在使其能实现功耗降低、覆盖范围扩大、 容纳节点数增多等;有些技术优化同时考虑其中多个特性,比如TIM,其在降 低终端的功率的同时还要支持6000以上用户。下面对802.11ah使用的关键技 术进行介绍:
( 1 ) 业务指示图 TIM
( 2 ) 限制接入窗口 RAW
节点STA收到此信息后,将知道AP(无线访问接入点)分配给它的接入 时间,在接入时间到来之前,STA进行休眠,这样可以最大限度地节省功 率;在接入时间到来时,节点STA醒来,在基于EDCA( EDCA中虚拟碰撞 问题的一种解决策略, IEEE 802.11MAC信道接入方式,并支持优先级QoS和 参数化QoS。 )的基础上进行信道接入。如图5所示,假如STA被分配在 RAW的第四个Slot进行数据传输,其在前三个Slot可以进入到休眠状态,在 第四个Slot到来时醒来,并抢占信道进行数据传输。
需求来源
PART ONE
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从2005年国际电信联盟(ITU)发布《ITU互联网报告2005:“物联网”》正 式提出物联网概念,到美国总统奥巴马提出“物联网”经济振兴计划,启动110 亿美元智能电网的研究和建设,再到09年温家宝总理提出“感知中国”,物联
网已成为继移动互联网之后又一轮的产业革命。随着各国对物联网应用的不
通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。在感知层面有多种无线技术并 存(如蓝牙、Zigbee、RFID、二维码等),每种技术都有各自的优势,拥有各 自的应用领域,并没有一种技术能处于绝对的主导地位。物联网拥有广大的
应用市场,同时在技术层面也呈现百花齐放的局面,这就给新技术以进入的 机会。802.11ah正是在这种大背景下出现的无线局域网技术,它具有覆盖范 围广、容纳节点数多、更低功率、针对中低速进行优化增强等特点,能够满 足物联网应用的需要。
(4)中继Relay
在物联网的某些应用场景,要求
能够实现大范围的覆盖,为了满足这 一需求,802.11ah采用了中继Relay技 术。802.11ah中的Relay是一个功能实 体,逻辑上包含RelayAP和RelaySTA两 种功能。节点Relay下面同终端节点连 接,主要扮演AP的角色;Relay节点 上面同AP相连,扮演终端节点的角色, 具体如图6所示。Relay通过中转数据 包的方式实现了网络更大范围的覆盖。
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