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AlwaysON DFS:利用DFS通道的智慧机制
 

【作者: Hiten Dalal】2020年12月08日 星期二

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Wi-Fi是家庭和企业中浏览互联网的主要技术。越来越多的应用如视频和游戏将Wi-Fi用作主要通信介质。鉴于使用Wi-Fi的高速和低延迟应用的数量不断增长,迫切需要高效的通道管理方案。安森美半导体已开发出SmartScan技术来解决这需求。 AlwaysON DFS只是SmartScan的代表之一,它融合了多种机制来有效利用动态频率选择(DFS)通道中可用的频谱。


DFS通道简介

DFS通道占据了部署现有雷达的5 GHz频谱的一部分。这些包括机场雷达、军用雷达和气象雷达,图1中列为终端多普勒气象雷达(TDWR)。


如图1所示,在5GHz频谱中只有两个160 Mhz频宽通道可用于Wi-Fi,并且这两个通道都部分或全部由DFS通道组成。在许多情况下,由于获取通道的复杂性,DFS通道是其中器件数量最少的最干净的通道。此外,在某些地区,如欧盟,DFS通道支援更高的传输功率。因此,在这些通道中运行具有固有的优势。


为了在这些通道中运行,每个Wi-Fi接入点(AP)都必须遵循称为动态频率选择(DFS)的协议。下表1说明了在DFS通道中运行的要求。



图1 : IEEE 802.11 5 GHz射?波段
图1 : IEEE 802.11 5 GHz射?波段
表1 在DFS通道中运行的要求

    

    

 

通道获取

必须执行通道可用性检查(CAC) 这涉及在没有传输的情况下侦听所需通道的雷达脉冲。

气象通道清除通道所需的时间可以是的1分钟或10分钟(TDWR).

通道内监测

一旦通道被清除并被使用,设备必须进一步继续监测雷达。 如果探测到雷达脉冲,则AP必须将该事件通知所有用户端,并立即停止所有进一步的传输并腾出通道。

重新进入DFS通道

AP腾出DFS通道后,必须等待指定的非占用时间,然后再次执行CAC,再重新进入通道。


在DFS通道中运行的挑战

如今,Wi-Fi设备面临的两个主要挑战是清除DFS通道而不中断流量,并尽可能长时间地留在已清除的DFS通道中。


如今,大多数方案都在占用DFS通道的通道获取阶段停止所有流量。这是对服务的巨大破坏,在大多数情况下,仅在夜间AP空闲时执行。


另一个挑战是无法确定在哪个子带上检测到雷达脉冲。如果设备对160 Mhz清除了通道106 + 通道122 DFS通道,这一点尤其重要。即使检测到DFS事件,当今的设备也被迫撤离整个160 Mhz通道,即使该事件发生在通道106也是如此。所有用于清除更严格的气象通道(CH122)的工作都被浪费了,因为事件发生在较低的80 MHz通道上。


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AlwaysON DFS特性来解决

安森美半导体已在其当前的Wi-Fi 6方案中解决了所有这些问题。 QSR10GU-AX和QSR5GU-AX Plus晶片组都使用AlwaysON DFS解决了该问题。下面的表2概述了AlwaysON DFS所包含的每种机制。


表2 AlwaysON DFS的组成部分概览

特性

解决的问题

说明

ZeroWait DFS

通道获取

能够将一个或多个天线移离通道

以执行CAC而不会中断流量。

宽频CAC (WCAC)

通道获取

能够清除和相邻的80 MHz DFS通道

而不会中断流量

子带DFS (S-DFS)

最大化已清除

DFS通道的占用

能够识别在哪个子通道上检测到

DFS事件,并压缩到未受影响的80 Mhz通道。


ZeroWait DFS

安森美半导体的Wi-Fi 6产品能够将一个或多个天线带到不相邻的通道上,以执行占用DFS通道所需的通道可用性检查(CAC)。这样就不会中断用户流量。这使设备不必等到深夜才清除DFS通道。因此,在某些情况下,可以更快地将用户转移到更干净的、更高功率的通道,从而带来总体上更好的用户体验。


图2显示了一个示例用例。 AP在通道42 (非DFS通道)上启动,然后使用ZeroWait DFS清除通道106,而不会中断通道42上的流量。



图2 : Zero-Wait DFS可以清除不相邻的DFS通道而不中断流量
图2 : Zero-Wait DFS可以清除不相邻的DFS通道而不中断流量

宽频CAC

宽频CAC (WCAC) 是一项独特功能,可无缝清除相邻的80 MHz DFS通道而不中断流量的情况下。基于上面显示的ZeroWait DFS场景,一旦CH106被清除,AP便可以使用WCAC到CH122。请注意,CH122是气象雷达通道,需要10分钟的CAC才能清除它。清除CH122的能力对于160 MHz运行至关重要。图3显示了如何使用WCAC来支援160 MHz的运行,或者仅移至CH122并以80 MHz的模式运行。



图3 : 宽频CAC(WCAS)可无缝清除相邻的80 MHz DFS通道
图3 : 宽频CAC(WCAS)可无缝清除相邻的80 MHz DFS通道

子带DFS (S-DFS)

子带DFS是安森美半导体用来确定检测到DFS事件的80 Mhz通道的另一种先进技术。这对于在DFS通道中停留更长的时间至关重要。同样,基于上面的WCAC示例,AP清除了CH106和CH122,现在在160 MHz通道Ch114运行。雷达脉冲是极窄带脉冲,不会占用整个80 Mhz通道。如果没有S-DFS,要在Ch106频率或CH122频率中出现雷达脉冲,则必须清空整个160 Mhz频谱。有利的是,利用我们的S-DFS特性,甚至可以确定雷达发生在哪个子带。 如果发生在CH122,只需将频宽压缩到80 MHz,完全在CH106中运行。这样,我们可以最大限度地利用难以清除DFS通道所占用的时间。下面的图4直观地显示了此特性。



图4 : 子带DFS (S-DFS)可以识别DFS事件发生在哪个子带
图4 : 子带DFS (S-DFS)可以识别DFS事件发生在哪个子带

一旦Ch122的非占用时间到期,我们便可以使用WCAC并再次无缝清除CH122并恢复160 MHz运行。


总结

安森美半导体不断为Wi-Fi领域带来创新特性,从而带来更好的整体用户体验。 AlwaysON DFS特性集是清除DFS通道并最大程度地占用这些通道的最有效方法。该技术的主要优点是:


‧ 支援无缝清除DFS通道,而不中断流量。这给最终用户带来了巨大的好处,因为他们可以在一天中的任何时间清除DFS通道,而不仅仅是在低流量的夜间


‧ 实现160 MHz在DFS通道高效运行,包括使用宽频CAC(WCAC)的气象通道。气象通道是Wi-Fi可用的最干净、利用率最高的通道之一。这为终端使用者在串流即时视频或玩线上游戏时提供好得多的体验


‧ 扩展了更干净的DFS通道的占用率,并能够检测在哪个子带上检测到雷达


随着对包括4K和即时线上游戏在内的即时视频流的需求不断增长,安森美半导体当前和未来的Wi-Fi 6产品都提供了创新的方案,通过AlwaysOn DFS,以利用这些通道获得最佳的Wi-Fi使用者体验 。 (本文由安森美半导体提供)


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