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IEEE 802.11ah

IEEE 802.11ah es un protocolo de red inalámbrica llamado Wi-Fi HaLow [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] ( / ˈ h eɪ ˌ l oʊ / ) publicado en 2017 [ 4 ] como una enmienda del estándar de red inalám...

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IEEE 802.11ah es un protocolo de red inalámbrica llamado Wi-Fi HaLow [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] ( / ˈ h eɪ ˌ l oʊ / ) publicado en 2017 [ 4 ] como una enmienda del estándar de red inalámbrica IEEE 802.11-2007 . Utiliza bandas exentas de licencia de 900  MHz u 860  MHz para proporcionar redes Wi-Fi de mayor alcance , en comparación con las redes Wi-Fi convencionales que operan en las bandas de 2,4 GHz , 5 GHz y 6 GHz . También se beneficia de un menor consumo de energía, lo que permite la creación de grandes grupos de estaciones o sensores que cooperan para compartir señales, lo que respalda el concepto de Internet de las cosas (IoT). [ 5 ] El bajo consumo de energía del protocolo compite con Bluetooth , LoRa , Zigbee y Z-Wave , [ 6 ] [ 7 ] y tiene el beneficio adicional de mayores velocidades de datos y un rango de cobertura más amplio. [ 1 ]   

Una ventaja del 802.11ah es su mayor alcance, lo que lo hace útil para las comunicaciones rurales y para aliviar la carga de las torres de telefonía móvil . [ 8 ] El otro propósito del protocolo es permitir que las estaciones inalámbricas 802.11 de baja velocidad se utilicen en el espectro sub-gigahertz. [ 5 ] Su objetivo es proporcionar conectividad a miles de dispositivos bajo un punto de acceso . El protocolo admite mercados de máquina a máquina (M2M), como la medición inteligente . [ 9 ]

Descripción

El protocolo es una de las tecnologías IEEE 802.11 que más difiere del modelo LAN , especialmente en lo que respecta a la contención del medio. Un aspecto destacado de 802.11ah es el comportamiento de las estaciones que se agrupan para minimizar la contención en el medio aéreo, utilizan relés para extender su alcance, consumen poca energía gracias a períodos de activación/desactivación predefinidos, aún pueden enviar datos a alta velocidad bajo ciertas condiciones negociadas y utilizan antenas sectorizadas. Toma la especificación 802.11a/g y la submuestrea para operar en un  ancho de banda mínimo de 1 MHz, lo que permite 26 canales en la banda ISM de 902 a 928 MHz, [ a ] cada uno de ellos capaz de proporcionar típicamente un rendimiento de 100 kbit/s . Puede cubrir un radio de un kilómetro. [ 11 ] 

Tasas de datos

 Se alcanzan velocidades de datos de hasta 433,3 Mbit/s solo con un máximo de cuatro flujos espaciales utilizando un  canal de 16 MHz de ancho. El estándar define varios esquemas de modulación y velocidades de codificación , representados por un valor de índice de esquema de modulación y codificación (MCS). La tabla siguiente muestra las relaciones entre las variables que permiten la velocidad de datos máxima. El intervalo de guarda (GI) se define como el tiempo entre símbolos .

Todos los tamaños de canal se basan en OFDM implementado mediante FFT . El canal típico de 2  MHz utiliza una FFT de 64 puntos, para una separación de portadora de 31,25  kHz (2  MHz/64) (32  μs). De estos, 56 son subportadoras utilizadas, por lo que el ancho de banda total es de 2  MHz con un ancho de banda ocupado de 1,78  MHz. De estas 56 subportadoras, 52 son para datos y 4 para tonos piloto . Cada una de estas subportadoras puede ser BPSK , QPSK , 16- QAM , 64- QAM , 256- QAM o 1024- QAM . La duración total del símbolo es de 36 o 40 microsegundos , que incluye un intervalo de guarda de 4 u 8 microsegundos. [ 12 ] [ 11 ]

Características de MAC

Punto de acceso de relé

Un punto de acceso de retransmisión (AP) es una entidad que lógicamente consta de un relé y una estación de red (STA), o cliente. La función de retransmisión permite que un AP y las estaciones intercambien tramas entre sí a través de un relé. La introducción de un relé permite que las estaciones utilicen esquemas de modulación y codificación (MCS) más avanzados y reduce el tiempo que permanecen en modo activo. Esto mejora la duración de la batería de las estaciones. Las estaciones de retransmisión también pueden proporcionar conectividad a estaciones ubicadas fuera del área de cobertura del AP. El uso de estaciones de retransmisión conlleva un coste adicional en la eficiencia general de la red y una mayor complejidad. Para limitar este coste adicional, la función de retransmisión debe ser bidireccional y limitarse a dos saltos.

Ahorro de energía

Las estaciones de ahorro de energía se dividen en dos clases: estaciones TIM y estaciones no TIM. Las estaciones TIM reciben periódicamente información sobre el tráfico almacenado en búfer desde el punto de acceso en el denominado elemento de información TIM, de ahí su nombre. Las estaciones no TIM utilizan el nuevo mecanismo Target Wake Time, que permite reducir la sobrecarga de señalización. [ 13 ]

Hora de despertar objetivo

El Tiempo de Activación Objetivo (TWT) es una función que permite a un punto de acceso (AP) definir un tiempo o un conjunto de tiempos específicos para que las estaciones individuales accedan al medio. La estación (cliente) y el AP intercambian información que incluye la duración prevista de la actividad, lo que permite al AP controlar la contención y la superposición entre las estaciones que compiten. El AP puede proteger la duración prevista de la actividad mediante diversos mecanismos de protección. El uso del TWT se negocia entre un AP y una estación. El Tiempo de Activación Objetivo puede utilizarse para reducir el consumo de energía de la red, ya que las estaciones que lo utilizan pueden entrar en un estado de reposo hasta que llegue su TWT.

Ventana de acceso restringido

La ventana de acceso restringido permite particionar las estaciones dentro de un conjunto de servicio básico (BSS) en grupos y restringir el acceso al canal solo a las estaciones que pertenecen a un grupo determinado en un período de tiempo específico. Esto ayuda a reducir la contención y a evitar transmisiones simultáneas de un gran número de estaciones que no se comunican entre sí. [ 14 ] [ 15 ]

TXOP bidireccional

La TXOP bidireccional permite que un punto de acceso (AP) y un dispositivo que no sea AP (STA o cliente) intercambien una secuencia de tramas de enlace ascendente y descendente durante un tiempo reservado (oportunidad de transmisión o TXOP). Este modo de operación tiene como objetivo reducir el número de accesos al canal basados ​​en contención, mejorar la eficiencia del canal al minimizar el número de intercambios de tramas necesarios para las tramas de datos de enlace ascendente y descendente, y permitir que las estaciones extiendan la duración de la batería al mantener cortos los tiempos de actividad. Este intercambio continuo de tramas se realiza tanto en el enlace ascendente como en el descendente entre el par de estaciones. En versiones anteriores del estándar, la TXOP bidireccional se denominaba Intercambio de tramas de velocidad. [ 16 ]

Sectorización

La división del área de cobertura de un Conjunto de Servicios Básicos (BSS) en sectores, cada uno con un subconjunto de estaciones, se denomina sectorización. Esta división se logra mediante un conjunto de antenas o un conjunto de haces de antena sintetizados para cubrir diferentes sectores del BSS. El objetivo de la sectorización es reducir la contención o interferencia del medio al disminuir el número de estaciones dentro de un sector y/o permitir el uso compartido del espacio entre puntos de acceso (AP) o estaciones BSS superpuestas (OBSS).

Comparación con 802.11af

 Otro estándar WLAN para bandas sub-1 GHz es IEEE 802.11af que, a diferencia de 802.11ah, opera en bandas licenciadas. Más específicamente, 802.11af opera en el espectro de espacio blanco de TV en las bandas VHF y UHF entre 54 y 790  MHz utilizando tecnología de radio cognitiva . [ 17 ]

Estándares de red IEEE 802.11

Véase también

Notas

  1. ↑ Banda para Norteamérica. En Europa, la banda es más estrecha, entre 863 y 868 MHz. [ 10 ] Consulte la Lista de canales WLAN §  860/900 MHz (802.11ah) para obtener una lista completa.
  2. ↑ MCS 9 no es aplicable a todas las combinaciones de ancho de canal/flujo espacial.
  3. ↑ GI significa intervalo de guarda.

Referencias

  1. 1 2 "Hay un nuevo tipo de Wi-Fi, y está diseñado para conectar tu hogar inteligente" . theverge.com. 4 de enero de 2016. Consultado el 4 de enero de 2015 .
  2. ↑ Wi-Fi Alliance presenta Wi-Fi HaLow de bajo consumo y largo alcance ; wi-fi.org; 4 de enero de 2016.
  3. ↑ Wi-Fi® de bajo consumo y largo alcance para IoT ; wi-fi.org; 21 de mayo de 2020.
  4. ↑ Norma IEEE para tecnología de la información: telecomunicaciones e intercambio de información entre sistemas - Redes de área local y metropolitana: requisitos específicos - Parte 11: Especificaciones de control de acceso al medio (MAC) y capa física (PHY) de LAN inalámbrica. Enmienda 2: Operación exenta de licencia por debajo de 1 GHz . doi : 10.1109/IEEESTD.2017.7920364 . ISBN 978-1-5044-3911-4.
  5. 1 2 "Wi-Fi Advanced 802.11ah" . Qualcomm.com . Consultado el 25 de junio de 2014 .{{cite web}}: CS1 maint: servicio de archivado obsoleto ( enlace )
  6. ↑ "¿Qué tecnologías tiene Wi-Fi HaLow con mayor potencial para revolucionar?" . Newracom . 30 de agosto de 2022. Consultado el 1 de marzo de 2023 .
  7. ↑ Nil, Michael De (2024-09-02). "Wi-Fi HaLow: ¿Qué es y por qué podrías necesitarlo?" . IOT Insider . Recuperado el 2025-04-20 .
  8. ↑ Tammy Parker (2 de septiembre de 2013). "Wi-Fi se prepara para 900 MHz con 802.11ah" . FierceWirelessTech.com . Consultado el 25 de junio de 2014 . 
  9. ↑ Aust, Prasad y Niemegeers 2012 .
  10. ↑ Valagam, Deepak (22 de octubre de 2024). "Aprovechando la ola larga: Meshmerize adopta Wi-Fi HaLow para la conectividad de malla de largo alcance" . Meshmerize .
  11. 1 2 3 Sun, Choi y Choi 2013 .
  12. ↑ Estévez, Daniel (14 de enero de 2025). "Decodificando IEEE 802.11ah" .
  13. ↑ Sun, Choi y Choi 2013 , pág. 94, 5.2 Ahorro de energía.
  14. ↑ Khorov et al. 2014 , 4.3.2. Ventana de acceso restringido.
  15. ^ ZhouWang y ZhengLei 2013 , 4. Acceso al canal.
  16. ↑ Khorov y otros. 2014 , 4.3.1. Sentido de portador virtual.
  17. ↑ Flores, Adriana B.; Guerra, Ryan E.; Knightly, Edward W.; Ecclesine, Peter; Pandey, Santosh (octubre de 2013). "IEEE 802.11af: Un estándar para el uso compartido del espectro de espacios blancos de TV" (PDF) . IEEE. Archivado del original (PDF) el 15 de diciembre de 2017. Recuperado el 29 de diciembre de 2013 .
  18. ↑ "Cronograma oficial del proyecto del grupo de trabajo IEEE 802.11" . 26 de enero de 2017. Consultado el 12 de febrero de 2017 .
  19. ↑ "Wi-Fi CERTIFIED n: Redes Wi-Fi de mayor alcance, mayor velocidad y calidad multimedia" (PDF) . Wi-Fi Alliance . Septiembre de 2009.
  20. 1 2 Banerji, Sourangsu; Chowdhury, Rahul Singha (2013). "Sobre IEEE 802.11: Tecnología LAN inalámbrica". arXiv : 1307.2661 [ cs.NI ].
  21. ↑ "La familia completa de estándares LAN inalámbricos: 802.11 a, b, g, j, n" (PDF) .
  22. ↑ La capa física del estándar de comunicación WAVE IEEE 802.11p: especificaciones y desafíos (PDF) . Congreso Mundial de Ingeniería e Informática. 2014.
  23. ↑ Norma IEEE para tecnología de la información: telecomunicaciones e intercambio de información entre sistemas: redes de área local y metropolitana: requisitos específicos. Parte II: especificaciones de control de acceso al medio (MAC) y capa física (PHY) de redes LAN inalámbricas . doi : 10.1109/ieeestd.2003.94282 . ISBN 0-7381-3701-4.
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  26. ↑ "IEEE 802.11ac: ¿Qué significa para las pruebas?" (PDF) . LitePoint . Octubre de 2013. Archivado del original (PDF) el 16 de agosto de 2014.
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  29. ↑ " Connect802 – Discusión sobre 802.11ac" . www.connect802.com
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  31. ↑ "Comunicado de prensa de 802.11aj" .
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Bibliografía

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  • Khorov, Evgeny; Lyakhov, Andrey; Krotov, Alexander; Guschin, Andrey (2014). "Un estudio sobre IEEE 802.11 ah: una tecnología de redes habilitadora para ciudades inteligentes" (PDF) . Computer Communications . Elsevier. Archivado del original (PDF) el 24 de julio de 2015. Recuperado el 23 de julio de 2015 .
  • Sun, Weiping; Choi, Munhwan; Choi, Sunghyun (julio de 2013). "IEEE 802.11 ah: Una WLAN 802.11 de largo alcance a menos de 1  GHz" (PDF) . Journal of ICT Standardization . 1 (1): 83– 108. doi : 10.13052/jicts2245-800X.115 .
  • Zhou, Yuan; Wang, Haiguang; Zheng, Shoukang; Lei, Zander Zhongding (2013). "Avances en la estandarización IEEE 802.11ah para comunicaciones máquina a máquina en WLAN sub-1GHz" . Talleres de Comunicaciones (ICC), Conferencia Internacional IEEE de 2013. IEEE. págs. 1269–1273 . 
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