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1、低频段低功耗的无低频段低功耗的无低频段低功耗的无低频段低功耗的无 线局域网技术线局域网技术线局域网技术线局域网技术802.11ah 802.11ah 802.11ah是什么什么什么802.11协议簇是国际电工电子工程学会（IEEE）为无 线局域网络（WLAN）制定的标准。802.11ah是IEEE针对物 联网需求定制的一种低频段低功耗的无线局域网技术。 2010年启动定制，于2016年完成。？01 | 需求来源02 | 关键技术03 | 应用场合04 | 特点与优势05 | 发展前景目录CONTENT01PART ONE需求来源需求来源需求来源从2005年国际电信联盟（ITU）发布ITU互联网
2、报告2005：“物联网”正 式提出物联网概念，到美国总统奥巴马提出“物联网”经济振兴计划，启动110 亿美元智能电网的研究和建设，再到09年温家宝总理提出“感知中国”，物联 网已成为继移动互联网之后又一轮的产业革命。随着各国对物联网应用的不 断推进，物联网已在电网、医疗、物流、交通等领域获得广泛的应用，大大 提升了其信息化水平，同时为人们的生产生活带来了极大的便利。2008-2012 年间，物联网并购交易不温不火，但13年起，交易数开始井喷。Hampleton的 一份物联网并购报告，对着13-15这三年间爆发的154笔物联网并购交易进行 梳理，按并购活动的集中度，将物联网并购分散在四个细分行业
3、里：监控、 半导体、信息技术和平台。2016年，全球物联网的并购活动基本上会延续 2015年的趋势。其中大量的工业、民用领域的战略投资者涌入物联网市场， 势必把并购的数量和金额推至新高。需求来源物联网从网络架构上来说主要分为3层：感知层、网络层和应用 层。感知层主要实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制 ，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。在感知层面有多种无 线技术并存（如蓝牙、Zigbee、RFID、二维码等），每种技术都有各自的优势 ，拥有各自的应用领域，并没有一种技术能处于绝对的主导地位。物联网拥 有广大的应用市场，同时在技术层面也呈现百花齐放的局面，这就给新技
4、术 以进入的机会。802.11ah正是在这种大背景下出现的无线局域网技术，它具 有覆盖范围广、容纳节点数多、更低功率、针对中低速进行优化增强等特点 ，能够满足物联网应用的需要。02PART TWO关键技术关键技术关键技术802.11ah的技术优化主要体现在使其能实现功耗降低、覆盖范围扩大、 容纳节点数增多等；有些技术优化同时考虑其中多个特性，比如TIM，其在降 低终端的功率的同时还要支持6000以上用户。下面对802.11ah使用的关键技 术进行介绍：关键技术（ 1 ） 业务指示图 TIM 在一些应用场景中，节点通过电池供电，为了节省电源， 节点会在不进行收发操作时进入到节能模式。对于处于这种
5、模式 下的节点，AP（无线访问接入点）通过在Beacon（信标帧）中发 送业务指示图（TrafficIndicationMap，简称TIM）信息元素通知其 是否有缓冲数据待发。传统WLAN的TIM只支持2007个节点，但在 物联网应用场景中，需要支持大用户数（如智能抄表），要求一 个BSS（基站子系统）最多支持6000个节点，因此802.11ah引入了 分层TIM。分层TIM是将TIM分成多Page，每页再分成多Block，每 块再分成多个Subblock。通过在多个Beacon间隔分别发送这些页从 而达到支持大用户数的目的。关键技术（ 2 ） 限制接入窗口 RAW 为了能支持大用户，使节点能
6、够尽可能的省电，同时使系 统工作的更有效率，802.11ah引入限制窗口RAW技术。RAW的基本 思想是将节点分成不同的组，让其在给定的时间段进行传输，这 一方面使各个节点都能获得数据传输的机会，另外一方面也降低 了接入冲突，提高了系统工作效率。在上行信道接入过程中，节 点STA在预先设定的时间醒来，并开始监听Beacon帧，Beacon帧中 会携带RAW的相关信息，如RAW的开始时间、RAW的时长、RAW 中Slot的数量及节点将被分配到哪个RAW中传输等；关键技术（ 2 ） 限制接入窗口 RAW 节点STA收到此信息后，将知道AP（无线访问接入点）分配给它的 接入时间，在接入时间到来之前，
7、STA进行休眠，这样可以最大限度地节 省功率；在接入时间到来时，节点STA醒来，在基于EDCA（ EDCA中虚拟 碰撞问题的一种解决策略, IEEE 802.11MAC信道接入方式,并支持优先级 QoS和参数化QoS。 ）的基础上进行信道接入。如图5所示，假如STA被分 配在RAW的第四个Slot进行数据传输，其在前三个Slot可以进入到休眠状 态，在第四个Slot到来时醒来，并抢占信道进行数据传输。关键技术 （3）目标唤醒时间TWT为了使终端节点能够最大限度地节省功耗，就需要使其尽可能关 闭发送接收模块进入到休眠状态，只在有数据发送或接收时醒来； 802.11ah使用了目标唤醒时间TWT机制
8、，这个机制允许AP管理BSS下面节 点的唤醒时间，使不同的终端能够在不同的时间段醒来，从而降低竞争冲 突，提高系统的使用效率，同时也大大降低了终端节点的功耗。TWT主要 有两种操作模式：隐性TWT操作和显性TWT操作模式。在显性TWT操作模 式下，AP会通过与终端节点间的帧交换将下一次TWT唤醒时间发送给终端 节点；而在隐性TWT操作模式下，终端节点可以通过前面获得的TWT信息 计算出下次的唤醒时间。TWT可以是周期性的，也可以是非周期性的。周 期性TWT能够避免STA在每次苏醒时都发送一次TWT值，这样进一步降低 了终端唤醒时间，从而达到了降低终端功耗的目的。关键技术（4）中继Relay在物
9、联网的某些应用场景， 要求能够实现大范围的覆盖，为了满 足这一需求，802.11ah采用了中继 Relay技术。802.11ah中的Relay是一 个功能实体，逻辑上包含RelayAP和 RelaySTA两种功能。节点Relay下面同 终端节点连接，主要扮演AP的角色； Relay节点上面同AP相连，扮演终端 节点的角色，具体如图6所示。Relay 通过中转数据包的方式实现了网络更 大范围的覆盖。03P A R T T H R E E应用场合应用场合应用场合（1）传感器和智能抄表 这种场景下， 802.11ah主要作为末端网络使 用，用于将传感器收集的数据 传输到上层网络或应用平台。应用场合（
10、2）传感器和 智能抄表回传链 路这种场景 下，802.11ah主要 作为回传链路使用 ，下面将接 802.15.4g等底层网 络，将从底层网络 得到的数据传输到 应用平台。应用场合（ 3）Wi-Fi覆盖扩展（含 蜂窝网分流）这种场景下， 802.11ah 主要扩展 Wi-Fi 热点 的覆 盖， 并能为蜂窝网提供 业务分流。 04P A R T F O U R特点与优势特点与优势特 点 与 优 势01 | 低功耗02 | 覆盖范围广03 | 容纳节点数多04 | 针对中低速优化增强05P A R T F I V E发展前景发展前景发展前景物联网市场呈现持续快速增长的趋势， 这 将会促进多种无线技术的发展802.11ah 将凭借其技术 优势 和 WLAN 完善且强大的产业链支撑， 在未来物 联网市 场上占据一席之地， 扮演越来越重要的角 色。 谢谢大家
