用于IOT的WLAN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分析與實現(xiàn)

1、用于用于IOT的的WLAN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分析與實現(xiàn)析與實現(xiàn)LOREM IPSUM DOLOR內(nèi)容概要內(nèi)容概要課題概述課題概述 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)WLANWLAN 802.11ah 802.11ah協(xié)議協(xié)議 OFDM OFDM 功率控制功率控制任務(wù)分解任務(wù)分解 分析協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)分析協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 基于基于OFDMOFDM的信的信 號波形仿真號波形仿真 仿真中信號的仿真中信號的 功率控制功率控制 基于基于FPGAFPGA實現(xiàn)實現(xiàn)OFDMOFDM信號信號研究背景研究背景 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的三種場景：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的三種場景：1.傳感器和智能儀表；傳感器和智能儀表； 2.傳感器和智能儀表回傳鏈路；傳感器和智能儀表回傳鏈路；

2、 3.Wi-Fi熱點覆蓋擴展及蜂窩網(wǎng)分流。熱點覆蓋擴展及蜂窩網(wǎng)分流。 相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)特性要求相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)特性要求:1.覆蓋范圍更廣，傳輸距離更長；覆蓋范圍更廣，傳輸距離更長； 2.功耗低；功耗低； 3.可容納節(jié)點數(shù)量更大；可容納節(jié)點數(shù)量更大； 研究背景研究背景 問題：現(xiàn)有的問題：現(xiàn)有的WIFI網(wǎng)絡(luò)無法支撐傳感器網(wǎng)絡(luò)！網(wǎng)絡(luò)無法支撐傳感器網(wǎng)絡(luò)！ 原因：原因：1.沒有節(jié)能機制；沒有節(jié)能機制； 2.沒有使用合適的頻段（沒有使用合適的頻段（WIFI技術(shù)技術(shù)2.4GHz5GHz)； 3.大量其他替代技術(shù)的存在大量其他替代技術(shù)的存在(Zigbee,藍(lán)牙藍(lán)牙)研究背景研究背景802.11ah任務(wù)組應(yīng)運而生任務(wù)組應(yīng)運

3、而生,主要任務(wù)是推出新的協(xié)議標(biāo)主要任務(wù)是推出新的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以協(xié)調(diào)傳統(tǒng)的移動網(wǎng)絡(luò)和日益增長的無線傳感網(wǎng)絡(luò)。準(zhǔn)以協(xié)調(diào)傳統(tǒng)的移動網(wǎng)絡(luò)和日益增長的無線傳感網(wǎng)絡(luò)。802.11ah協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的提出協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的提出802.11ah特點特點802.11ah特點特點各個國家的頻段分配及信道帶寬的劃分各個國家的頻段分配及信道帶寬的劃分802.11ah特點特點 MAC層設(shè)計目的：在最低能耗的情況下，使網(wǎng)絡(luò)能支撐最大數(shù)量的站點。層設(shè)計目的：在最低能耗的情況下，使網(wǎng)絡(luò)能支撐最大數(shù)量的站點。 IEEE802.11ah定義了三種不同類型的站定義了三種不同類型的站各具有不同的程序和時間段來訪問公共信各具有不同的程序和時間段來訪問公

4、共信道。分別為道。分別為TIM站，非站，非TIM站，和不定期站。（站，和不定期站。（TIM：流量指示圖）：流量指示圖） 新設(shè)計的新設(shè)計的AID（關(guān)聯(lián)標(biāo)識符，（關(guān)聯(lián)標(biāo)識符，13bits）把站點分成：）把站點分成：classifies stations into pages,blocks (hereafter called TIM groups), sub-blocks and stations indexes in sub-blocks 理論可支持最大站點數(shù)為8191 (= 213 1)802.11ah特點特點 PHY層：OFDM實現(xiàn) 1MHz和2MHz是最為常用的信道帶寬一：1MHz信道：采用

5、32FFT產(chǎn)生OFDM符號（32 路子載波），子載波間隔31.25KHZ ； 其中24路用于數(shù)據(jù)傳輸； 1MHz信道的目的是擴展傳輸距離；兩類信道：1MHz信道和大于等于 2MHz信道 802.11ah特點特點二：2MHz信道：采用64FFT產(chǎn)生OFDM符號；（64路子載波，子載波間隔31.25KHZ ，其中52路用于數(shù)據(jù)傳輸）；802.11ah特點特點仿真特性仿真特性802.11ah功率管理機制功率管理機制 原理：原理：802.11802.11定義了兩種功率狀態(tài)：蘇醒和休眠。定義了兩種功率狀態(tài)：蘇醒和休眠。 處于蘇醒狀態(tài)的站點正常工作，可以收發(fā)數(shù)據(jù)；處于蘇醒狀態(tài)的站點正常工作，可以收發(fā)數(shù)據(jù)；

6、 處于休眠狀態(tài)的站點關(guān)閉無線模塊，不能收發(fā)數(shù)據(jù)。站點可以處于休眠狀態(tài)的站點關(guān)閉無線模塊，不能收發(fā)數(shù)據(jù)。站點可以 工作在兩種模式下：活躍模式和省電模式。在活躍模式下站點工作在兩種模式下：活躍模式和省電模式。在活躍模式下站點 一直處于蘇醒狀態(tài)，而省電模式下站點在醒和休眠兩種狀態(tài)之一直處于蘇醒狀態(tài)，而省電模式下站點在醒和休眠兩種狀態(tài)之 間交替變化。間交替變化。 802.11 802.11通過對站點的功率狀態(tài)進(jìn)行控制來達(dá)到通過對站點的功率狀態(tài)進(jìn)行控制來達(dá)到 功率管理的目的功率管理的目的802.11ah功率管理機制功率管理機制 當(dāng)站點處于省電模式時，AP將緩存去往該站點的幀(不包括一些管理幀)，同時，AP廣播的信標(biāo)幀攜帶有TIM(Traffic Indication Map,流量指示圖)信息元素，通知站 點是否有緩存數(shù)據(jù)。站點每隔一個偵聽間隔從休眠狀態(tài) 中醒來以接收信標(biāo)幀，并檢查其TIM元素，偵聽間隔為信標(biāo)間隔的整數(shù)倍。若TIM表明沒有去往站點的緩存數(shù)據(jù)， 則站點可以立刻回到休眠狀態(tài)；若TIM表明有去往站點的 緩存數(shù)據(jù)，則站點要向AP發(fā)送PS-Poll幀，AP收到PS-Poll 幀后向該站點發(fā)送緩存的數(shù)據(jù)分組。TWT(Target Wake Time，目標(biāo)喚醒時間)機制允許AP為站點安排喚醒時間，使不同站點可以在不同時間段醒來，從而降低競爭沖突，提高系統(tǒng)的使用效率，