Au trecut doar trei ani de când a fost adoptat IEEE 802.11ax. Produsul a fost comercializat sub denumirea de “Wi-Fi 6”. Noua versiune de Wi-Fi a fost gândită, în parte, pentru a îmbunătăți tehnologia wireless pentru aplicațiile IoT. Aceste îmbunătățiri au inclus rezolvarea problemei consumului de putere și a dificultăților legate de implementările dense întâlnite frecvent în rețelele IoT, precum și în locuri precum centre comerciale și biblioteci.
Wi-Fi 6 va extinde capabilitățile caselor inteligente, oferind un debit mai mare pentru aplicații precum camerele de securitate și difuzoarele inteligente.
Wi-Fi 6 a rezolvat aceste probleme, aducând îmbunătățiri atât în ceea ce privește debitul, cât și eficiența spectrală. Acest lucru s-a dovedit a fi un avantaj nu numai pentru consumatori, ci și pentru proprietarii de case inteligente, clădiri și fabrici care doresc să implementeze senzori Wi-Fi IoT.
Pandemia a lovit imediat după adoptarea Wi-Fi 6, iar impactul acesteia a determinat, în parte, actualizarea recentă a Wi- Fi 6 (la “Revizia 2”), care se bazează pe principiile stabilite la versiunea inițială. Actualizarea a fost anunțată în cadrul evenimentului CES 2022, desfășurat în ianuarie în Las Vegas.
Pe măsură ce tot mai mulți oameni au început să lucreze de acasă, a avut loc o schimbare semnificativă a raportului dintre traficul downlink și traficul uplink. Datele downlink sunt informațiile transferate către computerul utilizatorului din Cloud, iar cele de tip uplink sunt cele transferate în sens invers. Înainte de pandemie, raportul dintre downlink și uplink era de 10:1. Pe măsură ce oamenii s-au întors la muncă după ce COVID-19 s-a atenuat, acest raport a scăzut la 6:1. Wi-Fi Alliance, grupul responsabil cu promovarea tehnologiei, se așteaptă ca acesta să se apropie de 2:1 în următorii ani.
Această schimbare în utilizare explică de ce Wi-Fi 6 Revision 2 include actualizări pentru un suport mai robust pentru încărcare (upload). În plus, Revizia 2 aduce îmbunătățiri în ceea ce privește eficiența energetică, ceea ce va face ca tehnologia să fie și mai potrivită pentru dispozitivele IoT alimentate de la baterii. Noile caracteristici sunt acceptate în benzile Wi-Fi de 2,4, 5 și 6 GHz.
Versiunea 2 a Wi-Fi 6 răspunde cererii tot mai mari de încărcare a datelor cu o funcție numită uplink MU-MIMO (multiuser – multiple input, multiple output). Aceasta este o extensie naturală a funcției downlink MU-MIMO, care face, deja, parte din standard și care permite dispozitivelor de rețea să facă uplink în același timp pe fluxuri diferite. Cam atât despre consumator, haideți să analizăm mai îndeaproape caracteristicile Versiunii 2 care îmbunătățesc eficiența energetică pentru dispozitivele IoT.
Extinderea duratei de viață a bateriei stației și a razei de acțiune
Prima caracteristică nouă din Wi-Fi 6 Release 2 relevantă pentru extinderea duratei de viață a bateriei dispozitivelor IoT se numește Uplink Multi-User Data Disable OMI (Operating Mode Indication).
Versiunea inițială a Wi-Fi 6 oferea două alternative de mod de operare pentru sincronizarea transmisiilor uplink între mai mulți utilizatori: modul sincronizat – în care transmisiile uplink ale dispozitivelor conectate la rețea (cunoscute sub numele de stații sau STA) sunt sincronizate și controlate de punctul de acces (AP); și modul nesincronizat – în care STA concurează cu altele pentru propriile operațiuni de transmisie pentru a trimite pachete uplink către AP-uri. STA-urile pot comuta între aceste moduri utilizând semnalizarea TOM (Transmission Operating Mode).
Îmbunătățirile adăugate la versiunea 2 permit STA-urilor să dezactiveze modul sincronizat pentru pachetele de date efective pe care le trimit către AP-uri, menținând în același timp modul sincronizat pentru controlul și gestionarea frame-urilor Wi-Fi. Acesta poate fi considerat un mod hibrid între modurile sincronizat și nesincronizat, cu principalul beneficiu al flexibilității suplimentare a dispozitivului fără a compromite eficiența sincronizării downlink.
Cea de-a doua îmbunătățire a standardului se referă la Uplink High Efficiency Extended Range Single User PPDU (unitate de date de protocol de strat fizic) și vizează transmisiile uplink între STA-uri și AP-uri.
În general, AP-ul transmite la o putere mai mare decât STA-urile, ceea ce poate duce la o situație în care, în condiții de propagare slabă a canalului, STA-urile aflate la marginea razei de acțiune a AP-ului pot “auzi” transmisiunile AP-ului, dar AP-ul nu poate “auzi” transmisiunile de uplink ale STA-urilor. Într-o astfel de situație de dezechilibru al legăturii, un STA poate eșua să se asocieze cu AP.
Caracteristica Extended Range (rază de acțiune extinsă) din versiunea 2 permite unui AP să “audă” STA-urile situate la raza maximă de acțiune chiar și în condiții proaste de propagare a canalului, astfel încât aceste STA-uri se pot asocia continuu cu AP-ul. Caracteristica oferă, în general, o rază de acțiune crescută pentru acele STA-uri care o implementează.
Cea de-a treia îmbunătățire a versiunii 2 este Extended Sleep Time (timp de veghe extins) în timpul perioadei de inactivitate maximă BSS (Basic Service Set). BSS Max Idle Period (perioada de inactivitate maximă a BSS) este o măsură a timpului în care un STA poate evita să trimită cadre de transmisie către AP-ul său asociat fără a fi disociat.
În timpul perioadei Extended Sleep Time, un STA poate rămâne complet inactiv, economisind energie și reducând numărul de cadre “keep-alive” inutile, fără a fi deconectat. Perioada de inactivitate poate varia de la o secundă la 18 ore. Un efect secundar al timpului de veghe prelungit este acela că, deoarece sunt trimise mai puține mesaje de tip “keep-alive”, nivelul de contenție scade, iar debitul crește.
Îmbunătățiri aduse timpului de veghe țintă (TWT)
Target Wake Time (TWT) a fost o funcție de economisire a consumului de putere introdusă în versiunea originală a Wi-Fi 6. Aceasta permite programarea “atentă” a schimburilor de trafic între un STA și un AP, astfel încât STA-ul să poată economisi energie prin intrarea în modul inactiv între perioadele de schimb de trafic. Eficiența ciclului de funcționare este controlată de perioada de serviciu TWT, care este negociată între AP și STA.
În versiunea 2, frame-urile de informații TWT pot fi utilizate pentru a suspenda sau a relua un acord TWT (negociat) existent sau o perioadă de servicii. Acest lucru permite o mai mare flexibilitate pentru STA-ul care implementează TWT; STA-ul poate acum să actualizeze mai ușor acordul TWT și să optimizeze parametrii TWT atunci când consideră necesar. O astfel de capabilitate îmbunătățește eficiența energetică, deoarece, de exemplu, elimină cheltuielile generale asociate cu suspendarea și repornirea unei negocieri TWT cu TWT-ul.
Ultima îmbunătățire din Wi-Fi 6 versiunea 2 este Broadcast TWT. Aceasta este o variantă a caracteristicii TWT care permite unui AP să creeze orare TWT de difuzare, să atribuie parametrii operaționali și să anunțe existența acestora la nivelul frame-urilor de gestionare a difuzării transmise care conțin elemente de informații TWT.
STA-urile care primesc aceste frame-uri de management de difuzare pot participa la programele de TWT de difuzare, cu sau fără o operațiune de aderare explicită, în funcție de faptul că ID-ul TWT de difuzare este diferit de zero sau, respectiv, zero.
Din punctul de vedere al AP-urilor, orarele de difuzare TWT sunt mai ușor de gestionat (sau de ‘impus’) în comparație cu acordurile TWT individuale cu STA-urile. Acest lucru se datorează faptului că AP-ul dictează programele, fără ca STA-urile să poată negocia programul ‘oferit’. (Negocierile TWT individuale sunt mai predispuse la eșecul de a ajunge la un acord cu privire la parametrii reali ai TWT). Prin urmare, se așteaptă ca utilizarea variantei TWT de difuzare să crească probabilitatea ca funcția TWT să fie utilizată de către STA-urile care doresc să pună în aplicare economia de putere.
Produsele Wi-Fi de la Nordic
La sfârșitul anului 2020, Nordic a achiziționat echipa de dezvoltare Wi- Fi a companiei Imagination Technologies din Marea Britanie și activele IP asociate, pentru a aduce funcționalitatea Wi-Fi în produsele viitoare. Deși nu a anunțat încă produsele Wi-Fi 6, Nordic lucrează la cipuri care vor include o parte sau toate funcționalitățile Release 2.
Dezvoltarea de produse Wi-Fi va fi susținută prin intermediul nRF Connect SDK, un kit de dezvoltare software unificat pentru crearea de aplicații bazate pe produsele wireless ale companiei. SDK-ul include toate programele software și firmware necesare pentru dezvoltarea Bluetooth LE, Thread, Zigbee, a viitoarelor produse Wi- Fi și IoT celular.
Principalele avantaje ale Wi-Fi pentru IoT sunt interoperabilitatea IP nativă, permițând senzorilor să se conecteze la Cloud fără a plăti abonamente de date suplimentare și, deoarece AP-urile sunt deja peste tot, eliminarea necesității de noi infrastructuri. Aceste avantaje vor face ca tehnologia să joace un rol din ce în ce mai important în cadrul IoT în plină expansiune.
Acest articol a fost republicat cu permisiunea Wireless Quarter a Nordic Semiconductor. (www.nordicsemi.com/News/Wireless-Quarter)
