بلوتوث کم انرژی و IEEE 802.11 تجمیع شده برای پشتیبانی از IOT
چکیده
ویژگی‌های دو استاندارد غالب برای پهناهای بدون مجوز، IEEE 802.11 و فناوری بلوتوث بی‌سیم، برای دستیابی به یک‌لایه فیزیکی (PHY) با چندین ویژگی مطلوب برای اینترنت اشیا تجمیع شده‌اند. PHY ارائه‌شده‌ای که به‌عنوان WiFi پهنای باریک مورد خطاب قرار داده می‌شود، می‌تواند توسط فرستنده و گیرنده OFDM در دسترس در یک نقطه دسترسی (AP) IEEE 802.11 مورد پشتیبانی قرار گیرد. علاوه بر این، NB-WiFI استفاده هم‌زمان از برنامه‌های IoT با نرخ داده پایین را و پهنای باند نرخ داده بالا را با استفاده از فناوری IEEE 802.11ax پشتیبانی می‌کند. این کار برمبنای IFFT/FFT منفرد در AP است. در گره حسگر، سخت‌افزار بلوتوث کم انرژی (BLE) را می‌تواند مجدداً استفاده کرد و آن را برای پیاده‌سازی حالت دوگانه BLE و NB-WiFi متناسب کرد. عملکرد PHY ارائه‌شده برای یک کانال AWGN شبیه‌سازی‌شده و در مقایسه با گیرنده BLE معمولی، بهبود حساسیت 10 db را به دست آورده است. این بهبود ناشی از نرخ داده پایین‌تر است.
I. دیباچه
در این کار، لایه فیزیکی (PHY) جدیدی بر مبنای ترکیب مزایای کلیدی استانداردهای بلوتوث کم انرژی (BLE) و IEEE 802.11 ارائه کرده‌ایم. اسامی این مزایای کلیدی، بازدهی توان BLE و دسترسی‌پذیری وسیع زیرساخت IEEE 802.11 است. این لایه را WiFi پهنای باریک (NB-WiFi) PHY می‌نامیم. برای فعال‌سازی دستگاه‌های کم‌هزینه و سلول‌های سکه‌ای عامل IoT، مدوله سازی سازگار (اگر عیناً نباشد) با کلید گذاری تغییر فرکانس گاوسی (GFSK) شده است. این موضوع به فروشندگان امکان استفاده مجدد طراحی‌های مجموعه تراشه BLE را داده و شرایط کار در چندین حالت را (حالت BLE و حالت IoT) برای دستگاه‌های IoT فراهم می‌کند. برای تأکید روی دسترسی‌پذیری گسترده 802.11، NB-WiFi با طراحی واحد دسترسی چندگانه فرکانس متعامد (OFDMA) از استاندارد 802.11ax آینده، سازگار شده است. سازگاری OFDMA طیفی از بازدهی را ارائه می‌دهد درحالی‌که امکان استفاده مجدد از سخت‌افزار در نقاط دسترسی (AP) پشتیبانی‌کننده از IEEE 802.11ax را نیز فراهم می‌کند.
V. نتیجه‌گیری
این مقاله یک NB-WiFi را ارائه می‌دهد. یک PHY که هدف آن برنامه‌های IoT است. این طراحی امکان پیاده‌سازی با پیچیدگی کم را فراهم کرده و عملکرد پیوند ایده آلی را ارائه می‌دهد. علاوه بر این، دو ویژگی کلیدی را دارا هست. اول، بیشترین استفاده مجدد از سخت‌افزاری که پیش‌ازاین در BLE و IEEE 802.11 در دسترس بوده را امکان‌پذیر می‌کند. دوم، امکان عملیات هم‌زمان با استاندارد 802.11ax را مورد هدف قرار داده است. این موضوع همزیستی خوبی با دیگر سامانه‌های 802.11 و همچنین استفاده کارآمد از طیف را تضمین می‌کند. باوجود استفاده مجدد از سخت‌افزار BLE و IEEE 802.11ax، عملکرد ایدئال نشان داده شد. این موضوع نشان می‌دهد که PHY نشان داده‌شده می‌تواند روی طراحی مجموعه تراشه‌های موجود در توسعه سامانه‌های IoT مقرون‌به‌صرفه و کم‌توان تأکید داشته باشد.
Abstract
Key features of the two dominating standards for the unlicensed bands, IEEE 802.11 and Bluetooth Wireless Technology, are combined to obtain a physical layer (PHY) with several desirable features for internet of things (IoT). The proposed PHY, which is referred to as Narrow-band WiFi (NB-WiFi) can be supported by an OFDM transceiver available in an IEEE 802.11 access point (AP). In addition, NB-WiFi supports concurrent use of low data rate IoT application and high data rate broadband using IEEE 802.11ax technology, based on a single IFFT/FFT in the AP. In the sensor node, Bluetooth Low Energy (BLE) hardware can be reused, making it suitable for dual mode implementation of BLE and NB-WiFi. The performance of the proposed PHY is simulated for an AWGN channel, and it achieves about 10 dB improved sensitivity compared to a typical BLE receiver, due to the lower data rate.
I. INTRODUCTION
In this work we propose a new physical layer (PHY) based on combining key advantages of the Bluetooth Low Energy (BLE) [1], [2] and the IEEE 802.11 standards, namely the power efficiency of BLE and the wide availability of IEEE 802.11 infrastructure. We denote this PHY Narrow-Band WiFi (NB-WiFi). To enable low cost and coin cell operated IoT devices, the modulation is compliant with, although not identical to, Gaussian Frequency Shift Keying (GFSK). This allows vendors to re-use BLE chip-set designs and provides the IoT devices the possibility to operate in multiple modes; one BLE mode and one IoT mode. In order to leverage on the wide-spread availability of 802.11, NB-WiFi is made compatible with the Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) design of the upcoming 802.11ax standard [3],[4]. The OFDMA compatibility provides spectrum efficiency, while allowing re-use of hardware in Access Points (APs) supporting IEEE 802.11ax.
V. CONCLUSIONS
This paper introduced NB-WiFi, a PHY targeting IoT applications. The design allows low complexity implementations and provides excellent link performance. In addition it possesses two key features. First, it enables maximum reuse of hardware already available in BLE and IEEE 802.11. Second, it targets the possibility of concurrent operation with the upcoming 802.11ax standard. This ensures good coexistence with other 802.11 systems, as well as efficient spectrum use. Excellent performance was demonstrated, although reuse of hardware from BLE and IEEE 802.11ax was assumed. This shows that the proposed PHY could leverage on existing chipset designs in the development of low cost and power efficient IoT systems.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
I. دیباچه
II. بحث پیش‌زمینه در BLE و IEEE 802.11
A. BLE – مؤلفه‌های کلیدی
B. IEEE 802.11ax – مؤلفه‌های کلیدی
III. لایه فیزیکی NB-WiFi
A. ارسال به زمین
B. ارسال به ماهواره
IV. نتایج شبیه‌سازی
A. تنظیمات شبیه‌سازی
B. ارسال به ماهواره
C. ارسال به سمت زمین
V. نتیجه‌گیری
Abstract
I. INTRODUCTION
II. BACKGROUND DISCUSSION OF BLE AND IEEE 802.11
A. BLE - Key Parameters
B. IEEE 802.11ax - Key Parameters
III. NB-WIFI PHYSICAL LAYER
A. Downlink
B. Uplink
IV. SIMULATION RESULTS
A. Simulation set-up
B. Downlink transmission
C. Uplink transmission
V. CONCLUSIONS
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه