泰芯半导体
     IEEE 802.11工作组正在定义称为802.11ah的新标准。该标准工作在不到1GHz的免许可
频段,可提供长得多的传输距离,也可以用于大规模传感器网络,具有适合数百万物联网(IoT) 或机器到机器(M2M)设备连接的低功耗特性。802.11ah以降低了时钟速率的802.11ac标准为 基础,在PHY和MAC层中增加了一些增强功能,比如节能、大数量站点支持、更好的覆盖和 移动接收等。这个标准目前还处于草案阶段,最终版本有望在2016年发布。WiFi联盟也已经 开始定义基于802.11ah的认证程序。      IEEE 802.11无线局域网(WLAN)主要工作在2.4GHz和5GHz频段。然而,这些高频频段限
制了802.11n和802.11ac的传输范围,使得它们不适合室外环境使用。本文介绍了802.11ah的 基本原理以及一些测试挑战。 用例       一般来说,802.11ah有三种用例种类:传感器网络,用于传感器和计量数
据的回传网络,
Wi-F扩展范围网络。大覆盖范围、低功耗、原生IP支持以及大数量设备支持是802.11ah的主要优
点。它的特性包括:   1.802.11ah可以通过1MHz和2MHz强制模式扩展覆盖范围;   2.802.11ah PHY和MAC层实现了一些性能增强,可以使大规模传感器网络实现超低功耗和很 多年的电池寿命,并针对短的数据包长度和长睡眠时间做了优化;   3.802.11ah传感器原生支持IP;   4.通过层次化标识结构,一个接入点(AP)可以关联的设备数量多达8191个。
图1显示了未来智慧家庭中的一个传感器网络例子。在这个应用中,采用802.11ah技术的接入
点(AP)放在室内。诸如温度传感器、光线传感器和智能电表等大量设备遍布在整个房屋内,使 得家用设备和电器变得“智能化”














                                  图1:在智能家庭环境中,802.11ah的覆盖范围要超过802.11ac。

   第二个用例是用于传感器和计量数据的回传网络。回传网络提供了传感器和数据收集设备
的连接。IEEE 802.15.4g为较低速传感器提供链路,802.11ah则提供无线回传链路,将传感
器产生的汇聚数据转发至数据中心。图2描述了一种无线回传网络,其中802.11ah AP和网关 收集来自传感器设备的数据然后转发给数据中心。
 











                                                 图2:802.11ah可以提供对回传网络的访问

     作为一种扩展覆盖范围的WiFi,802.11ah可以用在家庭、校园、体育馆、大型商场和其
它地方。与工作在2.4GHz和5GHz的传统WLAN技术相比,802.11ah可以提供更大的覆盖范围,
可到达车库、后花园和地下室。举例来说,校园WLAN解决方案使用三波段的接入点(2.4GH z/5GHz/900MHz),因此可以在校园任何地方提供无线接入。办公室和教室用802.11ac覆 盖,室外区域用802.11ah AP,为大楼、停车场和体育场之间的空旷场地提供扩展覆盖范围。 借助802.11ah扩展覆盖范围性能还有助于蜂窝业务的卸载。802.11ah接入点支持更宽的覆盖 区域和更多数量的学生。
信道分配    图3显示了802.11ah的全球信道分配情况。从图中可以看到,许多国家为802.11ah指定了频谱,还规定了 支持802.11ah所需的最大带宽。通过信道绑定获得的最大信道带宽根据具体的国家法规而有所不同。











                                       图3:IEEE 802.11ah全球信道分配情况

美国分配的是902MHZ至928MHZ频段,最大宽度是16MHZ;中国分配了从755MHZ至787MHZ总共
32MHz的带宽,最大带宽是8MHz;韩国分配的是917.5MHz至923.5MHz频段,最大带宽是4MHz;日
本分配的频段是从916.5MHz至927.5MHz总共11个1MHz信道;新加坡有两个频段,分别是866MHz至869 MHz和920MHz至925MHz,总共8MHz,最大带宽是4MHz。

物理层 IEEE 802.11ah主要是在IEEE 802.11ac物理层时钟降频10倍的基础上工作。802.11ah将带宽定义为2MH z、4MHz、8MHz和16MHz。同时出于进一步扩展覆盖范围的目的额外定义了一个1MHz信道。1MHz和2M Hz的支持是强制性的。物理层可以被分成两大类,一类是超过或等于2MHz带宽的传输模式,另一类是1M Hz传输模式。对第一类而言,可以被认为是802.11ac时钟降频10倍。因为FFT大小也与802.11ac相同,因 此子载波间隔是31.25kHz,只有802.11ac子载波间隔312.25kHz的十分之一。802.11ah正交频分复用(OF DM)符号周期是802.11ac的10倍,保护间隔也是802.11ac的10倍,可以是4s、8s或16s,因此802.11ah可 以满足长达1km的覆盖范围目标。对于1MHz传输模式来说,它同样使用31.25kHz的子载波间隔,因此FFT 大小是32。 1MHz信道的目标是进一步扩展传输距离。802.11ah针对长距离传输增加了新的调制编码机制(MCS10)。 这种MCS10与MCS0一样使用一半的编码速率,但重复两次,因此扩大了传输距离。在802.11ac中定义了 固定的导频图案,但802.11ah增加了新的导频图案,称之为旅行导频。旅行导频可以更好地减轻多普勒效 应,从而为移动接收提供更好的支持。 在传输模式方面,802.11ah支持正常S1G的短帧或长帧模式以及S1G_DUP_1MHz和S1G_DUP_2MHz重 复模式。在S1G_DUP_1MHz模式下,802.11ah将在所有占用带宽中重复S1G 1MHz,因此对4MHz带宽来
说,它将在所有4个1MHz信道中重复S1G 1MHz信号。802.11ah还支持多用户MIMO,但MIMO流最多只 能有4个。它还可选支持802.11ac的波束成型。 表1显示了802.11ac和802.11ah之间的详细比较。

                                       表1:802.11ah和802.11ac物理层比较。
测量挑战 如表1所示,802.11ah标准覆盖了种类广泛的数据速率、调制复杂性和多流配置,虽然最常用的是单信道和 低数据速率情况。因此对802.11ah来说也存在着针对更高调制方案、更高MIMO级别(最高为4×4)、波束成 形和多用户MIMO的测试挑战。对那些想要充分利用更复杂调制方案的这些应用来说,就要求使用具有必要 性能的测试设备。举例来说,考虑到调制精度,为了测量256QAM调制方案,要求具有足够低误差矢量幅 度(EVM)水平的发射机测试。因此了解测试设备性能的局限性,包括相位噪声等参数,是很有必要的。另 外,针对802.11ah射频测试,测试仪器需要支持产生和分析带宽窄得多的信号,并要满足窄带宽使用时的 标准要求。 802.11ah标准草案中定义了发射机和接收机的测试项目(表2)。这些项目与其它WLAN标准类似,除了根据 带宽和数据包时序按比例缩小外。举例来说,接收机最小输入电平灵敏度测试需要低10dB,因为与802.11 ac标准相比要求的带宽只有十分之一。


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