IEEE802.11ah 規格

IEEE 802.11ahは^、 2017年に公開された無線ネットワークプロトコルで、 IEEE 802.11-2007無線ネットワーク規格の修正としてWi-Fi HaLow ^{[2] [3] [4]} ( / ˈ h eɪ ˌ l oʊ / )と呼ばれています。2.4GHz、5GHz 、6GHz帯域で動作する従来のWi-Fiネットワークと比較して、900MHzの免許不要帯域を使用して拡張範囲のWi-Fiネットワークを提供します。また、消費電力が低いという利点もあり、信号を共有するために協力するステーションやセンサーの大規模なグループを作成できるため、モノのインターネット(IoT)の概念をサポートします。^{[5]このプロトコルの低消費電力は、} Bluetooth、LoRa、Zigbeeと競合し、^[6]データレートが高く、カバレッジ範囲が広いという利点もあります。^[2]

802.11ah の利点は範囲が広いことであり、地方の通信や携帯電話の塔のトラフィックのオフロードに便利です。^[7]このプロトコルのもう 1 つの目的は、低速の 802.11 無線ステーションを 1 ギガヘルツ未満のスペクトルで使用できるようにすることです。^{[5]このプロトコルは、特にメディアの競合に関して}LANモデルと最も異なる IEEE 802.11 テクノロジの 1 つです。802.11ah の顕著な特徴は、グループ化されたステーションの動作です。ステーションは、エア メディア上の競合を最小限に抑え、リレーを使用して範囲を広げ、定義済みのウェイク/ドーズ期間のおかげで電力をほとんど使用せず、ネゴシエートされた条件下で高速でデータを送信でき、セクター アンテナを使用します。802.11a/g 仕様を使用してダウン サンプリングし、それぞれが 100 kbit/s のスループットを提供できる 26 チャネルを提供します。半径 1 キロメートルをカバーできます。 [ ^8]アクセスポイントの下にある何千ものデバイスに接続を提供することを目的としています。このプロトコルは、スマートメータリングなどのマシンツーマシン（M2M）市場をサポートしています。^[9]

最大 347 Mbit/s のデータ レートは、1 つの 16 MHz 幅のチャネルを使用して最大 4 つの空間ストリームでのみ実現されます。さまざまな変調方式とコーディングレートが標準で定義されており、変調およびコーディング方式(MCS) インデックス値で表されます。次の表は、最大データ レートを可能にする変数間の関係を示しています。ガード インターバル(GI) は、シンボル間のタイミングとして定義されます。

2 MHz チャネルは64 のFFT を使用し、そのうち 56 のOFDMサブキャリア、52 はデータ用、4 はパイロットトーンで、キャリア間隔は 31.25 kHz (2 MHz/64) (32 μs) です。これらのサブキャリアはそれぞれBPSK、QPSK、16- QAM、64- QAM、または 256- QAMにすることができます。総帯域幅は 2 MHz で、占有帯域幅は 1.78 MHz です。総シンボル持続時間は 36 または 40マイクロ秒で、これには4 または 8 マイクロ秒のガードインターバルが含まれます。 ^[8]

リレーアクセス ポイント(AP) は、リレーとネットワーク ステーション(STA)、またはクライアントから論理的に構成されるエンティティです。リレー機能により、AP とステーションはリレーを介してフレームを相互に交換できます。リレーを導入すると、ステーションはより高い MCS (変調およびコーディング スキーム) を使用でき、ステーションがアクティブ モードに留まる時間を短縮できます。これにより、ステーションのバッテリ寿命が向上します。リレー ステーションは、AP のカバレッジ外にあるステーションに接続を提供することもできます。リレー ステーションを使用すると、ネットワーク全体の効率にオーバーヘッド コストがかかり、複雑さが増します。このオーバーヘッドを制限するために、リレー機能は双方向で、ホップは 2 つに制限されます。

省電力ステーションは、TIMステーションと非TIMステーションの2つのクラスに分けられます。TIMステーションは、アクセスポイントからバッファリングされたトラフィックに関する情報を、いわゆるTIM情報要素で定期的に受信します。そのため、非TIMステーションは、シグナリングオーバーヘッドを削減できる新しいターゲットウェイクタイムメカニズムを使用します。^[10]

ターゲット ウェイク タイム (TWT) は、AP が個々のステーションがメディアにアクセスするための特定の時間または一連の時間を定義できるようにする機能です。STA (クライアント) と AP は、予想されるアクティビティ期間を含む情報を交換して、競合する STA 間の競合と重複の量を AP が制御できるようにします。AP は、さまざまな保護メカニズムを使用して、予想されるアクティビティ期間を保護できます。TWT の使用は、AP と STA の間でネゴシエートされます。ターゲット ウェイク タイムは、これを使用するステーションが TWT が到着するまで休止状態に入ることができるため、ネットワークのエネルギー消費を削減するために使用できます。

制限アクセスウィンドウは、基本サービスセット（BSS）内のステーションをグループに分割し、特定のグループに属するステーションにのみ特定の期間にチャネルアクセスを制限することを可能にします。これにより、競合が軽減され、互いに隠された多数のステーションからの同時送信を回避できます。^{[11] [12]}

双方向 TXOP により、AP と非 AP (STA またはクライアント) は、予約された時間 (送信機会または TXOP) 中にアップリンク フレームとダウンリンク フレームのシーケンスを交換できます。この動作モードは、競合ベースのチャネル アクセスの数を減らし、アップリンクおよびダウンリンク データ フレームに必要なフレーム交換の数を最小限に抑えてチャネル効率を改善し、ステーションが起動時間を短くすることでバッテリ寿命を延ばせるようにすることを目的としています。この連続フレーム交換は、ステーションのペア間でアップリンクとダウンリンクの両方で行われます。標準の以前のバージョンでは、双方向 TXOP はスピード フレーム交換と呼ばれていました。^[13]

基本サービス セット (BSS) のカバレッジ エリアを、各セクターにステーションのサブセットが含まれるセクターに分割することをセクター化と呼びます。この分割は、BSS のさまざまなセクターをカバーするために、アンテナ セットまたは合成アンテナ ビーム セットによって実現されます。セクター化の目的は、セクター内のステーションの数を減らすことでメディアの競合や干渉を減らし、重複する BSS (OBSS) AP またはステーション間で空間を共有できるようにすることです。

1GHz未満の帯域向けの別のWLAN規格はIEEE 802.11afで、802.11ahとは異なり、ライセンス帯域で動作します。より具体的には、802.11afは、コグニティブ無線技術を使用して、54〜790MHzのVHFおよびUHF帯域のTVホワイトスペーススペクトルで動作します。^[14]

• クラシックWaveLAN (915 MHz バリアントを備えた 802.11 以前のハードウェア)
• ダッシュ7
• IEEE
• LoRaはもう一つの低電力長距離無線通信技術です
• WLAN チャネルのリスト

• アダム、トニ。ベル、アルバート。ベラルタ、ボリス。バルセロ、ジャウメ。オリバー、ミケル (2014)。 「IEEE 802.11AH: M2M 通信のための WiFi アプローチ」。IEEE ワイヤレス通信。21 (6)。 IEEE : 144–152。arXiv : 1402.4675。​土井：10.1109/MWC.2014.7000982。S2CID  13510385。
• Aust, Stefan; Prasad, R Venkatesha; Niemegeers, Ignas GMM (2012)。「IEEE 802.11 ah: 1GHz 未満の Wi-Fi の標準規格の利点と今後の課題」。通信 (ICC)、2012 IEEE 国際会議。IEEE。pp.  6885– 6889。
• Khorov, Evgeny; Lyakhov, Andrey; Krotov, Alexander; Guschin, Andrey (2014)。「IEEE 802.11 ah の調査: スマート シティを実現するネットワーク技術」(PDF)。Computer Communications。Elsevier。2015年 7 月 24 日にオリジナル(PDF)からアーカイブ。2015年 7 月 23 日に取得。
• Sun, Weiping; Choi, Munhwan; Choi, Sunghyun (2013年7 月)。「IEEE 802.11 ah: 1 GHz 未満の長距離 802.11 WLAN」(PDF)。ICT標準化ジャーナル。1 (1): 83– 108。doi : 10.13052 /jicts2245-800X.115。
• Zhou, Yuan、Wang, Haiguang、Zheng, Shoukang、Lei, Zander Zhongding (2013)。「1GHz 未満の WLAN におけるマシン型通信の IEEE 802.11 ah 標準化の進歩」。通信ワークショップ (ICC)、2013 IEEE 国際会議。IEEE。pp.  1269– 1273。