Principio del dispositivo de retraso de IoT
En términos generales, es tecnología de radiofrecuencia por microondas.
En la actualidad existen varios métodos de transmisión inalámbrica de datos para el acceso a Internet desde portátiles, como WIFI, GPRS, CDMA, etc. Los dos últimos modelos son implementados por China Telecom y China Unicom. El primero involucra a China Telecom o China Netcom, pero pocos de ellos tienen principalmente su propia estación base WIFI (en realidad, un enrutador WIFI, etc.) y una tarjeta de red WIFI para computadoras portátiles. Decir que los conceptos básicos son similares, la transmisión de datos se realiza de forma inalámbrica. El acceso inalámbrico a Internet sigue el estándar 802.1q.
A través de la transmisión inalámbrica, el punto de acceso inalámbrico envía señales y envía y recibe datos con la tarjeta de red inalámbrica.
La red inalámbrica es una de las redes físicas básicas para realizar Internet móvil y proporciona alta velocidad para computadoras móviles (terminales móviles).
Método de acceso a la red basado. En la actualidad, los servicios de comunicación proporcionados por LAN inalámbrica son en realidad un gran mercado sin explotar con perspectivas de mercado muy amplias
Existe un enorme potencial. Muchas grandes empresas del mundo, como IBM, AT&T, DEC y AMD, están intensificando sus esfuerzos para desarrollar productos de redes inalámbricas.
Productos. Aunque ahora hay algunos productos en el mercado, solo implementan redes inalámbricas de computadora simples, y lo mismo ocurre con los productos que realmente admiten comunicaciones móviles.
Nunca los he visto. La Asociación IEEE lanzó el protocolo IEEE802.11 y formuló el protocolo de control de acceso a medios para LAN inalámbrica.
Esta tarjeta de red no sólo cumple con el protocolo IEEE802.11, sino que también cuenta con funciones de roaming y walk.
Los componentes de hardware de la tarjeta de red inalámbrica incluyen antena de radiofrecuencia, frecuencia intermedia, SS y NIC, como se muestra en la figura.
@@49E19000. GIF Figura 1 Diagrama esquemático de la composición del hardware de la tarjeta de red
La tarjeta de red es una unidad de control de interfaz de red que completa el control de interfaz entre la unidad SS y la computadora. SS es espectro extendido, desexpandido y resuelto.
La unidad de modulación completa la expansión espectral de los datos transmitidos y la desexpansión y demodulación de la señal recibida, y también tiene la función de procesamiento de datos.
En QPSK, las funciones de cifrado y descodificación requieren conversión paralelo/serie y serie/paralelo. En la unidad SS, también es necesario analizar la potencia de transmisión y el número de puntos.
La recepción configurada se controla en consecuencia y tiene una función de detección de energía del canal (en realidad, una indicación de la intensidad de la señal recibida).
RSSI - Indicación de intensidad de la señal recibida) y detección de intensidad de la portadora (CS - CarrierSense, en realidad una señal.
Calidad SQ - Calidad de la señal) y otras funciones. IF es una unidad de frecuencia intermedia que completa la modulación BPSK/QP de señales de espectro ensanchado.
SK) así como conversión de frecuencia y otros procesamientos de la señal recibida. La unidad de antena amplificadora de RF completa la conversión ascendente y descendente de la señal de frecuencia intermedia transmitida.
Funciones como frecuencia, amplificador de potencia (PA) y amplificador de bajo ruido (LNA) generalmente incluyen conmutadores de antena y diversidad, conmutadores T/R y LNA.
Además de PAs, osciladores locales, mezcladores down/down y filtros.
Un transceptor de espectro ensanchado se forma a través de la antena de RF, la frecuencia intermedia y la unidad de espectro ensanchado.
Cómo funciona la tarjeta de red inalámbrica
Según el protocolo IEEE802.11, la tarjeta WLAN se divide en una capa de control de acceso a medios (MAC) y una capa física.
Entre ellos también se define la subcapa Media Access Control-Physical (MAC-PHY). La capa MAC proporciona el host y.
La interfaz entre la capa física y la gestión de la memoria externa, correspondiente a la unidad NIC del hardware de la tarjeta de red inalámbrica.
La capa física implementa la recepción y transmisión de señales inalámbricas, correspondientes al comunicador de espectro ensanchado en el hardware de la tarjeta de red inalámbrica.
La capa física proporciona información CCA de estimación del canal inactivo a la capa MAC para que pueda decidir si las señales se pueden enviar a través del control de la capa MAC.
Implementa el protocolo CCSMA/CA de la red inalámbrica. La subcapa MAC-PHY implementa principalmente el empaquetado y desempaquetado de datos y coloca la información de control necesaria
frente al paquete de datos.
El protocolo IEEE802.11 establece que la capa física debe tener al menos un método para proporcionar señales CCA para canales inactivos.
El principio de funcionamiento de la tarjeta de red inalámbrica es el siguiente: después de que la capa física recibe la señal y confirma que es correcta, la envía a la subcapa MAC-PHY y luego
descomprime los datos y los entrega a la capa MAC, y luego determina si los datos se envían a esta tarjeta de red. Si es así, entréguelo, si no, deséchelo.
Si la capa física recibe un error en la señal enviada a la tarjeta de red, es necesario notificar al remitente para que reenvíe la información del paquete. Cuando la tarjeta de red
Cuando hay datos para enviar, primero debe determinar si el canal está inactivo. Si está vacío, se enviará después de un período de tiempo aleatorio; de lo contrario, no se enviará temporalmente.
Enviar. Debido a que la tarjeta de red funciona en modo dúplex por división de tiempo, no se puede recibir al enviar ni enviar al recibir.
Comunicador de espectro ensanchado
Las funciones e indicadores técnicos del comunicador de espectro ensanchado son las siguientes:
1. >Casi todas las tarjetas de red inalámbrica utilizan tecnología de espectro ensanchado, y IEEE802.11 también requiere el uso de tecnología de espectro ensanchado y estipula la ganancia del procesamiento de espectro ensanchado.
No menos de 10dB. Al utilizar tecnología de espectro ensanchado en tarjetas de red inalámbrica, existen las siguientes consideraciones principales:
Limitar la densidad espectral de potencia de transmisión para reducir el impacto en otros dispositivos;
Mejorar las capacidades antiinterferencias
Tiene cierta función de cifrado;
Mejora la potente función de acceso múltiple en un entorno multiusuario.
Las tecnologías de espectro ensanchado recomendadas por IEEE 802.11 son el espectro ensanchado directo (DS) y el salto de frecuencia (FH), y los métodos de modulación correspondientes son PS y FH respectivamente.
FSK. En la tarjeta de red que desarrollamos, se utiliza el modo de expansión directa.
2. Codificación y decodificación del tiempo de banda base
El codificador de tiempo codifica y decodifica el tiempo de banda base (bits) no codificado y decodificado respectivamente. Agregar datos
El propósito de la codificación es doble: uno es expandir aún más el espectro y reducir el desequilibrio entre los números "0" y "1" en los datos, y el segundo, puede obtener un< /p; >
Establecer confidencialidad.
3.Modulación y demodulación DBPSK/DQPSK
Los códecs y módems diferenciales BPSK/QPSK codifican y decodifican señales BPSK/QPSK transmitidas y recibidas respectivamente.
Modulación y demodulación.
4. Conversión arriba/abajo
Convierta la señal modulada IF transmitida a RF para su transmisión; convierta la señal RF recibida a frecuencia intermedia para su posterior procesamiento.
.
5. Enviar y recibir. Señal de radiofrecuencia
6. Recepción de diversidad inalámbrica
Se puede lograr diversidad de polarización dual o diversidad de espacio dual de comunicación, mejorando así el rendimiento de la capa física de la tarjeta de red inalámbrica.
7. Detección de portadora (CS) o detección de calidad de señal (SQ)
8. Detección de energía (ED) o indicación de intensidad de señal recibida (RSSI)
9.Control PA
La potencia de transmisión del transmisor se puede controlar según sea necesario.
10. Indicadores técnicos
Rango de frecuencia: 2,1400 GHz ~ 2,500 GHz;
Modo de modulación: DS/BPSK o DS/QPSK, código de referencia programable <; /p>
Modo de comunicación: semidúplex;
Potencia de transmisión: 10 mW/100 mW, selección adaptativa;
Velocidad de datos: 2 Mbps/4 Mbps;
p>
Velocidad de código PN y longitud del código: 11,264 mc/s, 11 chips-64 chips programables;
Modo relacionado: filtro coincidente;
Tiempo de adquisición de sincronización de código PN : Un período de pseudocódigo;
Diversidad de antena: diversidad adaptativa espacial:
Sensibilidad del receptor: -89 DBM ~-99,5 DBM, tasa de error de bits 10-6.
Seguro Compartido Nacional
Las funciones de la tarjeta de red son:
Recibir la hora del conductor y enviarla en fotogramas;
Recibir la hora de la expansión Los datos de la máquina de comunicación de frecuencia se descifran y se envían al controlador
Control de acceso a medios (MAC
Interfaz de bus con el host <; /p>
Gestión móvil: conmutación, inicio de sesión de usuario y autenticación;
Sincronización de red: la sincronización de red se refiere a la sincronización del reloj de esta estación y la estación base y otras estaciones en la WLAN;
Gestión de ahorro de energía: Cuando no hay tráfico o cuando hay menos tráfico, la capa física entra en modo de suspensión o de trabajo de ahorro de energía.
Protocolo de control de acceso a medios
El protocolo de control de acceso a medios, IEEE 802.11 MAC, se basa en CSMA/CA y se puede configurar en él.
El mecanismo de acceso para el acceso a canales sin contención es el Modo de control de red central (PCF). En el modo PCF, el dominio del tiempo se divide en supertramas.
Formato. Durante el período libre de contención de la supertrama, el nodo de control central (generalmente el AP) sondea y solo permite que una estación transmita a la vez.
Enviar. Durante el período de contienda de la supertrama, se utiliza un modo CSMA/CA modificado o modo de acceso distribuido (DCF). Por lo tanto, IEEE8021
1MAC no solo puede admitir servicios asincrónicos en modo de acceso de contienda, sino también servicios sincrónicos o servicios por tiempo limitado en modo de acceso sin competencia.
Servicio. Los servicios por tiempo limitado son importantes para las comunicaciones de voz y datos en tiempo real.
1.CSMA/Canada y DCF
a) CSMA/CA básico y prioridad de acceso
Como se mencionó anteriormente, IEEE802.11MAC tiene dos tipos de control de acceso Modo: modo de control distribuido (DCF) y modo de control centralizado (PCF).
Basado en CSMA, California. El algoritmo CSMA/CA básico utilizado por IEEE802.11MAC es muy simple: cuando se detecta un período de inactividad de un canal, las tramas se enviarán inmediatamente después de que el intervalo sea mayor que un cierto intervalo de trama (IFS); de lo contrario, el acceso se retrasará hasta el Monitor; el intervalo de cuadros deseado y seleccione.
Elija el retraso del retiro para ingresar al retiro; una vez finalizado el retiro, reinicie el proceso anterior. CSMA/CA básico utiliza el operador proporcionado por la capa física.
La señal indicadora de monitoreo CS monitorea el estado ocupado e inactivo del canal. IEEE802.11MAC especifica tres prioridades de acceso. Según las diferentes prioridades, es
diferente.
Prioridad corta: la prioridad de los servicios que requieren una respuesta inmediata (como algunos marcos de control). Por ejemplo, la trama Ack de la capa MAC o la trama de respuesta del host al sondeo cuando se utiliza PCF. Este intervalo de trama de prioridad se llama SIFS.
Prioridad PCF: la prioridad del modo de acceso PCF. Este intervalo de cuadro de prioridad se llama PIFS.
Prioridad DCF: la prioridad del modo de acceso DCF. Este intervalo de cuadro de prioridad se llama DIFS. Lo anterior si satisface: DF.
S gtPIFS gt; SIFS.
b) CSMA/CA mejorado
Para mejorar la confiabilidad del CSMA/CA básico para la transmisión de servicios asíncronos, IEEE802.11MAC se basa en CSMA/CA básico.
Basado en el mecanismo de reconocimiento de la capa MAC, concretamente CSMA/CA Ack, la pérdida de tramas se puede detectar y retransmitir en la capa MAC.
Enviar. Además, para reducir aún más la probabilidad de colisión en diversos entornos, la estación de origen y la estación de destino pueden intercambiar mensajes cortos antes de la transmisión de datos.
RTS/CTS, accede al canal con prioridad corta. Cada estación utiliza el campo de duración en el marco RTS/CTS.
¿Cuánto tiempo lleva (excepto para las estaciones de destino) establecer sus vectores de asignación de red (NAV) para determinar qué canales se
utilizarán? De esta manera, al monitorear y mantener CS y NAV, se puede realizar la función de monitoreo del operador. IEEE802.11MAC requiere lado CC.
La fórmula debe admitir CSMA/CA básico y CSMA/CA mejorado opcionalmente, es decir, CSMA/CA Ack y CSMA/CA ACK RS/C
TS.
c) Algoritmo de acceso retrasado y retroceso
Como se mencionó anteriormente, cuando una estación que quiere enviar una trama detecta que el canal está ocupado, retrasará el acceso hasta que detecte que el canal está ocupado. el tiempo es mayor que yo.
Después de FS/SIFS, seleccione un valor de tiempo de reserva y luego ingrese el estado de reserva. Esto puede resolver el problema del retraso entre estaciones.
Competencia.
En el estado de retroceso, el temporizador de retroceso solo cuenta cuando se detecta un canal inactivo. Si se detecta que el canal está ocupado, se revierte.
El temporizador dejará de contar hasta que detecte que el canal ha estado inactivo por más tiempo que DIFS. El propósito de este enfoque es que cuando varias estaciones ingresan al estado de retroceso aleatorio después de un retraso, competirá la estación con el tiempo de retroceso más pequeño.
Gana y accede a los medios: las estaciones de TV que pierdan en la competencia permanecerán en retirada hasta el próximo DIFS. Tales
Estas estaciones maestras pueden tener tiempos de retroceso más cortos que las estaciones nuevas que entran en retroceso por primera vez. Además, el proceso de retroceso también se puede retransmitir.
.
d) Evitar el reencuadre.
Debido a que el reconocimiento y la retransmisión se introducen en IEEE802.11 MAC, puede ocurrir un fenómeno de reencuadre, es decir, en la estación receptora, puede
recibir múltiples cuadros idénticos. IEEE802.11MAC utiliza el campo MPDU-ID en el marco para evitar el reencuadre. Los marcos de fotos de la misma MPDU
tienen el mismo valor de MPDU y los marcos en diferentes MPDU tienen diferentes valores de MPDU. La estación receptora mantiene un búfer de ID de MPDU y aquellas tramas retransmitidas con el mismo valor de ID de MPDU que una en el búfer serán rechazadas.
2. Modo de control de red central
a) Tipos de servicios admitidos por PCF
Como se muestra en la Figura 2, el modo PCF se proporciona a través del CSMA mencionado anteriormente. Protocolo /CA Se implementa la prioridad de acceso y se puede admitir un límite de tiempo libre de contención.
Servicios y servicios asíncronos no contendientes. DCF solo admite servicios asincrónicos de la competencia.
@@49E19001. GIF Figura 2 Modelo de servicio MAC IEEE 802.11
b) Estructura de supertrama
@@49E19002. GIF Figura 3 Estructura de supertrama PCF
IEEE802.11MAC utiliza la supertrama que se muestra en la Figura 3 para implementar PCF. Durante el período de supertrama (SFP), PCF usa un período libre de contención c
FP) y DCF usa un período de contención (CP).
Al comienzo de la supertrama, si el canal está inactivo, PCF obtiene acceso al canal; de lo contrario, PCF retrasa hasta que detecta que el canal está vacío.
Sólo cuando el tiempo de inactividad es mayor que PIFS podremos obtener acceso al canal. Esto puede resultar en la expansión de la supertrama y el inicio de la PPC en la supertrama.
Los puntos son variables, y la duración del CFP también lo es. El servicio asincrónico de DCF se retrasará automáticamente hasta después de CFP para obtener acceso al canal.
C) Principio del protocolo PCF
El protocolo PCF se basa en un mecanismo de sondeo. Si una estación (como una estación portátil o fija) quiere proporcionar servicios no competitivos, debe informar a la APA.
El punto de acceso (es decir, la estación base) envía una solicitud después del permiso, la estación se incluirá en la secuencia de sondeo y, por lo tanto, participará en servicios no competitivos.
El AP envía tramas de datos de enlace descendente (servicio CF-Down) a estaciones que participan en un servicio libre de contención con prioridad PCF, específicamente utilizando el control de encabezado de trama.
El bit de sondeo del campo implementa el sondeo. Si la mesa electoral tiene datos almacenados en caché, el SIFS se enviará tan pronto como se detecte.
Transmisión de datos. Cuando el AP envía una encuesta, si no hay respuesta dentro del tiempo PIFS, el AP retomará el control del canal y enviará la encuesta.
El siguiente cuadro de sondeo. Las estaciones que participan en el servicio libre de contención no responden al sondeo de AP cuando ocurren las siguientes condiciones: No hay enlace ascendente.
El servicio libre de contención (CF-Up) está esperando ser enviado y no necesita acusar recibo de la trama libre de contención (CF-Down) del enlace descendente recibida previamente.
3. Sincronización de red
Cada estación de una red inalámbrica (WLAN) tiene su propio reloj interno. La llamada sincronización de red se refiere a la sincronización de estos relojes. En WLA multizona
AP (estación base) controla la sincronización de la red, envía periódicamente tramas de baliza que contienen su propia información de reloj y cada AP conectado al BSS
La estación modifica su reloj local basado en esta baliza. En una LAN inalámbrica ad hoc, todas las estaciones base envían periódicamente balizas de sincronización de red.
Responsabilidad, cada emisora compara y ajusta el reloj local con el tiempo de "escucha" según el algoritmo determinado, de forma que dentro de un determinado periodo de tiempo,
los relojes de toda la La red se puede sincronizar.
Muchas funciones en las redes inalámbricas se implementan sincronizando los relojes en todos los sitios. Por ejemplo, se utiliza la siguiente función típica.
Implementación de sincronización:
Gestión del ahorro energético, permitiendo al MT apagar su receptor hasta que llegue la siguiente baliza.
Gestión de la capa física Por ejemplo, cuando la capa física utiliza espectro ensanchado por salto de frecuencia, se utiliza la sincronización de la red para determinar el tiempo del salto de frecuencia.
Admite servicios por tiempo limitado y utiliza sincronización de red para completar la sincronización de supertramas.
Aunque la transmisión de baliza debe ser periódica, también debe seguir los principios básicos de acceso al canal de CSMA/CA, por lo que el "intervalo de baliza" determinado
sólo puede ser el tiempo de transmisión esperado. Las balizas contienen marcas de tiempo, intervalos de baliza y más. La baliza está transmitida.
Enviado, incluida la dirección de red física (NID) del remitente.
Cómo obtener la sincronización al acceder a la red es en realidad la base para resolver el traspaso.
4. Gestión del ahorro de energía
El mecanismo de gestión del ahorro de energía proporcionado por IEEE802.11MAC permite apagar el transceptor de cada estación de la red durante un período de tiempo para Haz que funcione.
En modos de bajo consumo y ahorro de energía. El principio básico es permitir que los sitios de la red obtengan relaciones razonables entre rendimiento y consumo de energía en diferentes entornos.
En una WLAN multiárea, cuando una estación quiere entrar en modo de ahorro de energía, debe notificar al AP con antelación. Y el AP almacenará temporalmente el número enviado a la estación.
Y reenviado al sitio en el momento oportuno. Las balizas enviadas periódicamente por el AP contienen la tabla de indicación de servicio TIM, que identifica estas estaciones para almacenar temporalmente los datos a recibir en el AP. Las estaciones de trabajo que funcionan en modo de ahorro de energía aún necesitan "activarse" periódicamente.
Recibe marcos de control como marcos de baliza.
La estación determinada por TIM debe solicitar al AP o esperar a recibir un número de almacenamiento temporal.
Según la elaboración.
En WLAN ad hoc, ninguna estación está siempre activa como el AP y proporciona servicios de almacenamiento temporal a otras estaciones. Para admitir el modo de trabajo de ahorro de energía, cada sitio debe "activarse" periódicamente en función de la sincronización de la red. Cuando una estación quiere informar a una estación de ahorro de energía
Cuando una estación en modo envía datos, enviará un marco de control declarativo (ATIM) por adelantado, que puede ponerla en modo de ahorro de energía.
La estación de destino puede encender periódicamente el transceptor y mantenerlo en funcionamiento normal durante un período de tiempo para poder recibir mensajes posteriores de la estación de origen.
Datos.
Conclusión
Para las redes inalámbricas, se ha determinado el estándar mundial actual (IEEE802.11) y también se han lanzado el hardware de la tarjeta de red y los circuitos integrados correspondientes.
A medida que la red disminuye gradualmente, el software de las tarjetas de red inalámbrica ha madurado y su mercado se volverá cada vez más claro, como la integración con Internet móvil.
Al modelar la forma de las redes celulares de telefonía móvil, sus perspectivas serán más prometedoras.