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【医护呼叫对讲系统厂家】IEEE802.11ah-物联网通信组网技术

2023-10-21 09:24

3.2.4IEEE802.11ah
以IEEE802.11为前缀的是无线局域网络标准，后跟用于区分各自属性的一个或者两个字母。美国电气和电子工程师协会(IEEE)应无缝互连的应用需求提出了802.llah标准，实现低功耗、长距离无线区域网络连接，需要采用1GHz以下频段。有效地改善了WiFi信号易受建筑物阻挡而影响传输距离和覆盖范围的弊病。
IEEE最初制定的一个无线局域网标准就是802.11,这也是第一个被国际上认可的在无线局域网领域内的协议。主要用于解决校园网和办公室局域网中，用户和用户终端的无线接入，业务主要限于数据存�。俾首罡咧荒艽锏�2Mb/so由于802.11在速率和传输距离上不能满足人们的需要。因此JEEE小组又相继推出了在技术上主要差别在于MAC子层和物理层802.11a.802.lib等许多新标准。
从1997年第一代802.11标准发布以来，WiFi得到了巨大的发展和普及。在今天，WiFi成为用户上网的首选方式，在WiFi系统发展过程中，每一代802.11的标准都在大幅度地提升速率。如802.llac速度能达到lGb/s,802.llac标准运行在5GHz频段，与2.4GHz的802.lln或802.11g相比有更快的速度。802.llah标准，理想情况下传输距离可以达到1km的，实现更大的覆盖范围。802.llah采用900MHz频段，运行速度大大降低，仅能达到150kb/s和18Mb/s之间的速度，这适合于短时间数据传输的低功率设备，是物联网无线通信可选技术。
1.IEEE802.11信道划分
IEEE802.11以载波频率为2.4GHz频段和5GHz频段来划分，在此之上划分成多个子信道。
1)2.4GHz频段
IEEE802.11工作组和国家标准GB15629.1102共同规定，2.4GHz工作频段为2.4?2.4835GHz,子信道个数为12个且宽带为22MHz。每个国家各有不同，信道为1?11号可供美国使用；欧盟国家为1?13号；中国为1?13号，如图3-7所示。

由图3-7可知，在2.4GHz频段中，大部分频点之间相互重叠，只有三个频点是可同时使用的。
2)5GHz频段
IEEE802.11工作小组在5GHz频段上选择了555MHz的带宽，共分为三个频段，频率范围分别是5.150-5.350GHz.5.470?5.725GHz、5.725?5.850GHzo2002年中国工业与信息化部规定5.725-5.850GHz为中国大陆5.8GHz频段，信道带宽20MHz,可用频率125MHz,总计5个信道，如图3-8所示。

2012年工业与信息化部放开5.150-5.350GHz的频段资源，用于无线接入系统。新开放的信道为8个20MHz的带宽。由于5GHz频段的13个信道是不叠加的，所以这13个信道可以在同一个区域内覆盖，后8个信道仅可在室内应用中使用，如图3-9所示。
2.IEEE802.11ah频率划分
IEEE802.llah是1GHz以下频段的无线局域网标准，支持1MHz、2MHz、4MHz、8MHz、16MHz带宽。中国的信道划分从755MHz到787MHz这一频段，包括32个lMHz、4个2MHz、2个4MHz、l个8MHz带宽。779?787MHz频段支持多种带宽，高速率应用占有最高优先级，支持最高10mW的发射功率。755?779MHz频段被分为24个1MHz带宽的频段，低速率应用占有更高的优先级，支持最高5mW的发射功率。
3.子载波
IEEE802.llah子载波分为2MHz以上带宽和1MHz带宽系统。对于2MHz系统，子载波位置分布是从IEEE802.llac标准10倍降频而来，如IEEE802.llah中2MHz、4MHz、8MHz、16MHz带宽的子载波分布与IEEE802.llac中20MHz、40MHz、80MHz、160MHz带宽下的子载波分布保持一致。而1MHz是IEEE802.llah特有的，采用的是32点IFFT,其中包括1个直流分量，5个保护子载波留空，2个导频子载波分别位于±7位置，24个数据子载波，如图所示。

4.物理帧结构
IEEE802.llah定义的物理层汇聚过程(PhysicalLayerConvergenceProcedure,PLCP)协议数据单元(ProtocolDataUnit,PDU)PPDU的结构分为两种：一种是2MHz及其以上带宽的发送帧格式，类似IEEE802.llac；另一种是IEEE802.llah为了提高覆盖范围而提出的1MHz带宽发送帧。
2MHz带宽的帧格式继承了IEEE802.lln和IEEE802.llac的物理层帧格式。短训练域(ShortTrainingField,STF)符号数与IEEE802.lln相同，在每个符号中,STF占据12个非零子载波。长训练域(LongTrainingField,LTF)对应了IEEE802.llac中相同FFT长度的甚高速长训练域(VHT-LTF)O信号域SIG占据2个符号，每个符号采用
Q-BPSK调制。此模式下2MHz、4MHz、8MHz、16MHz带宽下的STF、LTF、SIG字段分别对应IEEE802.llac的20MHz、40MHz、80MHz、160MHz带宽下的相应字段。如图3-11所示。

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