IEEE 802.15

IEEE 802.15 to grupa robocza komitetu normalizacyjnego Instytutu Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE) IEEE 802, która określa standardy bezprzewodowych sieci specjalnych ( WSN ) . Grupa robocza była wcześniej znana jako Grupa robocza ds. bezprzewodowych sieci osobistych.

Liczba grup zadaniowych w standardzie IEEE 802.15 różni się w zależności od liczby aktywnych projektów. Aktualną listę aktywnych projektów można znaleźć na stronie internetowej IEEE 802.15 .

IEEE 802.15.1: WPAN / Bluetooth

Pierwsza grupa zadaniowa oparta jest na technologii Bluetooth . Definiuje specyfikację warstwy fizycznej (PHY) i kontroli dostępu do mediów (MAC) dla łączności bezprzewodowej ze stałymi, przenośnymi i ruchomymi urządzeniami znajdującymi się w osobistej przestrzeni operacyjnej lub wchodzącymi do niej. Normy zostały wydane w 2002 i 2005 roku.

IEEE 802.15.2: Współistnienie

Druga grupa zadaniowa zajmuje się współistnieniem bezprzewodowych sieci osobistych (WPAN) z innymi urządzeniami bezprzewodowymi działającymi w nielicencjonowanych pasmach częstotliwości, takimi jak bezprzewodowe sieci lokalne (WLAN). Standard IEEE 802.15.2-2003 został opublikowany w 2003 roku i druga grupa zadaniowa przeszła w „hibernację”.

IEEE 802.15.3: WPAN o wysokiej szybkości

IEEE 802.15.3-2003

IEEE 802.15.3-2003 to standard MAC i PHY dla szybkich (od 11 do 55 Mbit/s) sieci WPAN. Standard można pobrać za pośrednictwem programu IEEE Get, który jest finansowany przez wolontariuszy IEEE 802.

IEEE 802.15.3a

IEEE P802.15.3a był próbą dostarczenia ultraszerokopasmowej poprawki PHY o wyższej szybkości do IEEE 802.15.3 dla aplikacji związanych z obrazowaniem i multimediami. Członkowie grupy zadaniowej nie byli w stanie dojść do porozumienia, wybierając między dwiema propozycjami technologicznymi, Multi-band Orthogonal Frequency Division Multiplexing (MB-OFDM) i Direct Sequence UWB (DS-UWB), wspieranymi przez dwa różne sojusze branżowe. wycofane w styczniu 2006. Dokumenty związane z rozwojem IEEE 802.15.3a są archiwizowane na serwerze dokumentów IEEE.

Zobacz też: Forum UWB i Sojusz WiMedia

IEEE 802.15.3b-2006

Poprawka IEEE 802.15.3b-2005 została opublikowana 5 maja 2006 r. Ulepszyła 802.15.3 w celu poprawy implementacji i współdziałania MAC. Ta poprawka zawiera wiele optymalizacji, poprawionych błędów, wyjaśnionych niejasności i dodanych wyjaśnień redakcyjnych przy jednoczesnym zachowaniu zgodności wstecznej. Wśród innych zmian nowelizacja określiła następujące nowe funkcje:

  • nowy punkt dostępu do usługi (SAP) jednostki zarządzającej warstwą MAC (MLME)
  • zasady implikowanych potwierdzeń, które umożliwiają odpytywanie
  • sterowanie łączem logicznym / nagłówki protokołu dostępu do podsieci (LLC/SNAP).
  • przypisanie adresu multiemisji
  • wiele okresów rywalizacji w superfamie
  • sposób zrzekania się czasu kanału na rzecz innego urządzenia w sieci PAN
  • szybsze odzyskiwanie sieci w przypadku nagłego rozłączenia koordynatora piconet (PNC).
  • metoda zwracania przez urządzenie informacji o jakości sygnału odebranego pakietu.

IEEE 802.15.3c-2009

IEEE 802.15.3c-2009 został opublikowany 11 września 2009 r. Grupa zadaniowa TG3c opracowała alternatywną warstwę fizyczną (PHY) opartą na falach milimetrowych dla istniejącego standardu 802.15.3 Wireless Personal Area Network (WPAN) Standard 802.15.3-2003 . Grupa zadaniowa IEEE 802.15.3 3c (TG3c) została utworzona w marcu 2005 r. Ta sieć WPAN mmWave jest zdefiniowana do działania w zakresie 57–66 GHz. W zależności od regionu geograficznego dostępna jest szerokość pasma od 2 do 9 GHz (na przykład 57–64 GHz jest dostępne jako nielicencjonowane pasmo określone przez FCC 47 CFR 15.255 w Ameryce Północnej). WPAN wykorzystujący fale milimetrowe umożliwia bardzo dużą szybkość transmisji danych i krótki zasięg (10 m) w zastosowaniach obejmujących szybki dostęp do Internetu, strumieniowe pobieranie treści (wideo na żądanie, HDTV, kino domowe itp.), strumieniowe przesyłanie danych w czasie rzeczywistym i bezprzewodową transmisję danych magistrala do wymiany kabla. W standardzie zdefiniowano łącznie trzy tryby PHY:

  • Tryb pojedynczej nośnej (SC) (do 5,3 Gbit/s)
  • Tryb szybkiego interfejsu (HSI) (pojedyncza nośna, do 5 Gbit/s)
  • Tryb audio/wideo (AV) (OFDM, do 3,8 Gbit/s).

IEEE 802.15.3d-2017

IEEE Std 802.15.3d-2017 definiuje alternatywną warstwę fizyczną (PHY) w niższym zakresie częstotliwości THz między 252 GHz a 325 GHz dla komutowanych łączy punkt-punkt jest zdefiniowana w tej poprawce. Zdefiniowano dwa tryby PHY, które umożliwiają przesyłanie danych z szybkością do 100 Gb/s przy użyciu ośmiu różnych szerokości pasma między 2,16 GHz a 69,12 GHz.

IEEE 802.15.3e-2017

IEEE Std 802.15.3e-2017 zapewnia alternatywną warstwę fizyczną (PHY), aw tej poprawce zdefiniowano warstwę zmodyfikowanej kontroli dostępu do nośnika (MAC). Zdefiniowano dwa tryby PHY, które umożliwiają przesyłanie danych z szybkością do 100 Gb/s przy wykorzystaniu pasma 60 GHz. Metody MIMO i agregacji zostały zdefiniowane w celu zwiększenia maksymalnych osiągalnych prędkości komunikacji. Potwierdzenie stosu zostało zdefiniowane w celu poprawy wydajności kontroli dostępu do nośnika (MAC), gdy jest używane w topologii punkt-punkt (P2P) między dwoma urządzeniami.

IEEE 802.15.3f-2017

IEEE Std 802.15.3f-2017 rozszerza kanałowość RF fal milimetrowych PHY, aby umożliwić wykorzystanie widma do 71 GHz. 802.15.3f został zainicjowany, ponieważ kilka domen regulacyjnych rozszerzyło zwolnione z licencji pasma 60 GHz do 71 GHz.

IEEE 802.15.4: WPAN o niskiej szybkości

Stos protokołów dla 802.15.4
Główny artykuł: IEEE 802.15.4

IEEE 802.15.4-2003 (Low Rate WPAN) zapewnia niską szybkość transmisji danych, ale bardzo długą żywotność baterii (miesiące lub nawet lata) i bardzo niską złożoność. Standard definiuje zarówno warstwę fizyczną (warstwa 1), jak i warstwę łącza danych (warstwa 2) modelu OSI . Pierwsza edycja standardu 802.15.4 została opublikowana w maju 2003 roku. W sieciach opartych na standardzie 802.15.4 działa kilka standardowych i zastrzeżonych protokołów warstw sieci (lub siatki), w tym IEEE 802.15.5, Zigbee , Thread , 6LoWPAN , WirelessHART i ISA100.11a .

Alternatywna PHY o niskiej stawce WPAN (4a)

Główny artykuł: IEEE 802.15.4a

IEEE 802.15.4a (formalnie nazywany IEEE 802.15.4a-2007) to poprawka do IEEE 802.15.4 określająca dodatkowe warstwy fizyczne (PHY) do pierwotnego standardu. Głównym celem było zapewnienie większej precyzji określania odległości i możliwości lokalizacji (dokładność 1 metra i lepsza), wyższej przepustowości agregatu, dodania skalowalności do szybkości transmisji danych, większego zasięgu oraz niższego zużycia energii i kosztów. Wybrane linie bazowe to dwie opcjonalne PHY składające się z UWB (działającego w nielicencjonowanym widmie UWB) i Chirp Spread Spectrum (działającego w nielicencjonowanym widmie 2,4 GHz). Pulsacyjne radio UWB jest oparte na technologii Continuous Pulsed UWB (patrz C-UWB ) i będzie w stanie zapewnić łączność i wysoką precyzję pomiaru odległości.

Rewizja i ulepszenie (4b)

Standard IEEE 802.15.4b został zatwierdzony w czerwcu 2006 r. i opublikowany we wrześniu 2006 r. jako IEEE 802.15.4-2006. Grupa zadaniowa IEEE 802.15 4b została wyznaczona do stworzenia projektu dotyczącego konkretnych ulepszeń i wyjaśnień standardu IEEE 802.15.4-2003, takich jak rozwiązywanie niejasności, zmniejszanie niepotrzebnej złożoności, zwiększanie elastyczności w użyciu klucza bezpieczeństwa, rozważania dotyczące nowo dostępnych przydziałów częstotliwości, i inni.

Poprawka PHY dla Chin (4c)

Standard IEEE 802.15.4c został zatwierdzony w 2008 r. i opublikowany w styczniu 2009 r. Definiuje on poprawkę PHY, która dodaje nowe specyfikacje widma RF w celu uwzględnienia chińskich zmian regulacyjnych, które otworzyły pasma 314-316 MHz, 430-434 MHz i 779-787 Pasma MHz do użytku w sieci bezprzewodowej PAN w Chinach.

Poprawka PHY i MAC dla Japonii (4d)

Grupa zadaniowa IEEE 802.15 4d została powołana do zdefiniowania poprawki do standardu 802.15.4-2006. Poprawka definiuje nowy PHY i takie zmiany w MAC, jakie są niezbędne do obsługi nowego przydziału częstotliwości (950–956 MHz) w Japonii, przy jednoczesnym współistnieniu z pasywnymi systemami znaczników w tym paśmie.

Poprawka MAC dotycząca zastosowań przemysłowych (4e)

Grupa zadaniowa IEEE 802.15 4e została powołana do zdefiniowania poprawki MAC do istniejącego standardu 802.15.4-2006. Celem tej poprawki jest ulepszenie i dodanie funkcjonalności do MAC 802.15.4-2006, aby a) lepiej obsługiwać rynki przemysłowe oraz b) zapewnić kompatybilność z modyfikacjami proponowanymi w ramach chińskiej sieci WPAN. Wprowadzono określone ulepszenia, aby dodać przeskakiwanie kanałów i opcję zmiennego przedziału czasowego zgodnego z ISA100.11a. Zmiany te zostały zatwierdzone w 2011 roku.

Poprawka PHY i MAC dotycząca aktywnego RFID (4f)

Grupa zadaniowa aktywnego systemu RFID IEEE 802.15.4f została powołana do definiowania nowych bezprzewodowych warstw fizycznych (PHY) i ulepszeń standardowej warstwy MAC 802.15.4-2006, które są wymagane do obsługi nowych PHY dla aktywnego systemu RFID aplikacje dwukierunkowe i do określania lokalizacji.

Poprawka PHY dla inteligentnych sieci użytkowych (4g)

Grupa zadaniowa IEEE 802.15.4g Smart Utility Networks (SUN) została powołana do stworzenia poprawki PHY do 802.15.4 w celu zapewnienia standardu, który ułatwia aplikacje sterowania procesami na bardzo dużą skalę, takie jak sieć inteligentnych sieci użyteczności publicznej, zdolna do obsługi dużych, zróżnicowanych geograficznie sieci z minimalną infrastrukturą, z potencjalnie milionami stałych punktów końcowych. W 2012 roku wydali standard radiowy 802.15.4g. Stowarzyszenia Przemysłu Telekomunikacyjnego opracowuje standardy dla podobnych zastosowań.

Ulepszone ultraszerokopasmowe (UWB) warstwy fizyczne (PHY) i powiązane techniki dystansowe (4z)

Zatwierdzona w 2020 r. poprawka do PHY UWB (np. z opcjami kodowania) w celu zwiększenia dokładności i wymiany informacji dotyczących odległości między uczestniczącymi urządzeniami.

IEEE 802.15.5: sieć kratowa

IEEE 802.15.5 zapewnia architekturę umożliwiającą urządzeniom WPAN promowanie interoperacyjnej, stabilnej i skalowalnej bezprzewodowej sieci kratowej . Ten standard składa się z dwóch części: sieci typu mesh WPAN o niskiej przepustowości i sieci typu mesh WPAN o dużej przepustowości. Siatka o niskiej szybkości jest zbudowana na standardzie IEEE 802.15.4-2006 MAC, podczas gdy siatka o wysokiej przepustowości wykorzystuje IEEE 802.15.3/3b MAC. Wspólne cechy obu siatek obejmują inicjalizację sieci, adresowanie i multi-hop unicasting. Ponadto sieć typu low-rate obsługuje rozsyłanie grupowe, niezawodne nadawanie, obsługę przenośności, śledzenie tras i funkcję oszczędzania energii, a sieć typu high-rate obsługuje gwarantowaną czasowo obsługę wielu przeskoków.

Sieci kratowe dla sieci IEEE 802.15.1 wykraczają poza zakres IEEE 802.15.5 i są realizowane w ramach grupy roboczej Bluetooth mesh .

IEEE 802.15.6: Sieci ciała

Główny artykuł: IEEE 802.15.6

W grudniu 2011 roku grupa zadaniowa IEEE 802.15.6 zatwierdziła projekt standardu dla technologii Body Area Network (BAN). Projekt został zatwierdzony w dniu 22 lipca 2011 r. Głosowaniem listowym w celu rozpoczęcia procesu Głosowania Sponsora. Grupa zadaniowa 6 została utworzona w listopadzie 2007 r. w celu skupienia się na standardzie łączności bezprzewodowej małej mocy i krótkiego zasięgu, który ma zostać zoptymalizowany pod kątem urządzeń i działania na ciele ludzkim, w ciele ludzkim lub wokół niego (ale nie tylko) w celu obsługi różnych zastosowań w tym medycyna, elektronika użytkowa i rozrywka osobista.

IEEE 802.15.7: Komunikacja w świetle widzialnym

Inauguracyjne spotkanie Grupy Zadaniowej 7 odbyło się w styczniu 2009 r., podczas którego zlecono napisanie standardów komunikacji optycznej w wolnej przestrzeni za pomocą światła widzialnego. Standard 802.15.7-2011 został opublikowany we wrześniu 2011 r. W 2015 r. powołano nową grupę zadaniową, która miała dokonać przeglądu standardu 802.15.7, dodając kilka nowych warstw PHY i procedur MAC do obsługi komunikacji z kamerą optyczną (OCC) i wierności światła ( LiFi). Ponieważ nowy projekt stał się zbyt duży, w marcu 2017 r. Grupa Robocza 802.15 zdecydowała o kontynuacji 802.15.7 tylko z OCC, który jest tylko nadawany, oraz o utworzeniu nowej grupy zadaniowej 802.15.13 do pracy nad nowym standardem dla LiFi, co oczywiście wymagało znacznie zmienionej warstwy MAC, oprócz nowych PHY. Wersja 802.15.7-2018 została opublikowana w kwietniu 2019 r. We wrześniu 2020 r. zatwierdzono nowy PAR, a nowa grupa zadaniowa rozpoczęła prace nad pierwszą poprawką P802.15.7a mającą na celu zwiększenie szybkości transmisji danych i większy zasięg dla OCC .

IEEE P802.15.8: Komunikacja równorzędna

IEEE P802.15.8 otrzymał zgodę Rady ds. Standardów IEEE w dniu 29 marca 2012 r. W celu utworzenia grupy zadaniowej w celu opracowania standardu komunikacji Peer Aware (PAC) zoptymalizowanego pod kątem komunikacji typu peer-to-peer i komunikacji bez infrastruktury z w pełni rozproszoną koordynacją działającą w pasmach poniżej 11 GHz. Proponowany standard jest ukierunkowany na szybkości transmisji danych większe niż 100 kbit/s przy skalowalnych szybkościach transmisji danych do 10 Mbit/s. Cechy proponowanego to:

  • odnajdywanie informacji równorzędnych bez powiązania
  • wykrywanie liczby urządzeń w sieci
  • komunikacja grupowa z równoczesnym członkostwem w wielu grupach (zwykle do 10)
  • względne położenie
  • przekaźnik wieloskokowy
  • bezpieczeństwo

Projekt standardu jest w trakcie opracowywania, więcej informacji można znaleźć na stronie IEEE 802.15 Task Group 8 .

IEEE P802.15.9: protokół zarządzania kluczami

IEEE P802.15.9 otrzymał zgodę Rady ds. Standardów IEEE w dniu 7 grudnia 2011 r. W celu utworzenia grupy zadaniowej w celu opracowania zalecanej praktyki dotyczącej transportu datagramów protokołu zarządzania kluczami (KMP). Zalecana praktyka określi strukturę komunikatów opartą na elementach informacyjnych jako metodę transportu datagramów protokołu zarządzania kluczami (KMP) oraz wytyczne dotyczące korzystania z niektórych istniejących KMP z IEEE Std 802.15.4. Zalecana praktyka nie spowoduje utworzenia nowego KMP.

Chociaż standard IEEE Std 802.15.4 zawsze obsługiwał zabezpieczenia datagramów, nie zapewniał mechanizmu ustalania kluczy używanych przez tę funkcję. Brak obsługi zarządzania kluczami w IEEE Std 802.15.4 może skutkować słabymi kluczami, co jest częstym sposobem atakowania systemu bezpieczeństwa. Dodanie obsługi KMP ma kluczowe znaczenie dla właściwej struktury bezpieczeństwa. Niektóre z istniejących KMP, które może obsługiwać, to PANA, HIP, IKEv2, IEEE Std 802.1X i 4-Way-Handshake IETF.

Projekt zalecanej praktyki jest w trakcie opracowywania, więcej informacji można znaleźć na stronie IEEE 802.15 .

IEEE P802.15.10: Routing warstwy 2

IEEE P802.15.10 otrzymał zgodę IEEE Standards Board w dniu 23 sierpnia 2013 r. na utworzenie grupy zadaniowej w celu opracowania zalecanej praktyki kierowania pakietów w dynamicznie zmieniających się sieciach bezprzewodowych 802.15.4 (zmiany rzędu minuty), przy minimalnym wpływie na obsługa tras. Celem jest rozszerzenie obszaru pokrycia wraz ze wzrostem liczby węzłów. Możliwości związane z trasą, które zapewni zalecana praktyka, obejmują:

  • Ustanowienie trasy
  • Dynamiczna rekonfiguracja tras
  • Odkrywanie i dodawanie nowych węzłów
  • Łamanie ustalonych tras
  • Utrata i powtarzalność tras
  • Zbieranie statusu łącza w czasie rzeczywistym
  • Umożliwienie pojawienia się pojedynczego przeskoku w warstwie sieciowej (nie łamiąc standardowych mechanizmów L3)
  • Wsparcie dla transmisji
  • Obsługa multiemisji
  • Efektywne przekazywanie ramek

Projekt zalecanej praktyki jest w trakcie opracowywania; więcej informacji można znaleźć na stronie internetowej IEEE 802.15.10 .

IEEE 802.15.13: wielogigabitowa/s optyczna komunikacja bezprzewodowa

Pierwsze spotkanie Grupy Zadaniowej 13 odbyło się w marcu 2017 r. i miało na celu opracowanie nowego standardu Light Fidelity (LiFi), czyli komunikacji mobilnej z wykorzystaniem światła. Celem jest zajęcie się zastosowaniami przemysłowymi, tj. ultraniezawodną łącznością o niskim opóźnieniu i znikomym jitterze dla IoT nowej generacji. W porównaniu z 802.15.7 grupa postanowiła całkowicie przepisać standard w oparciu o istniejące i nowe wkłady, aby osiągnąć te cele. Grupa najpierw pracowała nad PHY z modulacją impulsową małej mocy (PM-PHY) wykorzystującą kluczowanie On-Off-Keying (OOK) z wyrównaniem w dziedzinie częstotliwości (FDE), a także PHY o dużej przepustowości (HB-PHY) w oparciu o częstotliwość ortogonalną - multipleksowanie z podziałem (OFDM) przyjęte z ITU-T G.9991. Grupa postanowiła również wdrożyć mobilność, traktując punkty dostępowe w infrastrukturze i użytkowników mobilnych w obszarze usług jako wejścia i wyjścia łącza D-MIMO (Distributed multiple-input multiple-output). 802.15.13 natywnie obsługuje D-MIMO z minimalistycznym designem, odpowiednim do zastosowań specjalnych. Można go wdrożyć na niedrogich układach FPGA i gotowym sprzęcie komputerowym. Głosowanie listowe grupy roboczej i głosowanie IEEE SA rozpoczęło się odpowiednio w listopadzie 2019 r. i listopadzie 2020 r. Publikacja spodziewana jest w połowie 2022 roku.

Stały Komitet Bezprzewodowej Nowej Generacji

Stały komitet IEEE P802.15 Wireless Next Generation Standing Committee (SCwng) ma za zadanie ułatwiać i stymulować prezentacje i dyskusje na temat nowych technologii bezprzewodowych, które mogą być przedmiotem nowych projektów standaryzacji 802.15 lub zajmować się problemami lub obawami dotyczącymi technik dla całej grupy roboczej 802.15 lub technologie.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=IEEE_802.15&oldid=1140460098 ”