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AlwaysON DFS:利用DFS通道的智慧機制
 

【作者: Hiten Dalal】   2020年12月08日 星期二

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Wi-Fi是家庭和企業中瀏覽互聯網的主要技術。 越來越多的應用如視頻和遊戲將Wi-Fi用作主要通信介質。 鑒於使用Wi-Fi的高速和低延遲應用的數量不斷增長,迫切需要高效的通道管理方案。 安森美半導體已開發出SmartScan技術來解決這需求。AlwaysON DFS只是SmartScan的代表之一,它融合了多種機制來有效利用動態頻率選擇(DFS)通道中可用的頻譜。


DFS通道簡介

DFS通道佔據了部署現有雷達的5 GHz頻譜的一部分。這些包括機場雷達、軍用雷達和氣象雷達,圖1中列為終端多普勒氣象雷達(TDWR)。


如圖1所示,在5GHz頻譜中只有兩個160 Mhz頻寬通道可用於Wi-Fi,並且這兩個通道都部分或全部由DFS通道組成。 在許多情況下,由於獲取通道的複雜性,DFS通道是其中器件數量最少的最乾淨的通道。 此外,在某些地區,如歐盟,DFS通道支援更高的傳輸功率。 因此,在這些通道中運行具有固有的優勢。


為了在這些通道中運行,每個Wi-Fi接入點(AP)都必須遵循稱為動態頻率選擇(DFS)的協議。 下表1說明了在DFS通道中運行的要求。



圖1 : IEEE 802.11 5 GHz射?波段
圖1 : IEEE 802.11 5 GHz射?波段
表1 在DFS通道中運行的要求

    

    

 

通道獲取

必須執行通道可用性檢查(CAC) 這涉及在沒有傳輸的情況下偵聽所需通道的雷達脈衝。

氣象通道清除通道所需的時間可以是的1分鐘或10分鐘(TDWR).

通道內監測

一旦通道被清除並被使用,設備必須進一步繼續監測雷達。 如果探測到雷達脈衝,則AP必須將該事件通知所有用戶端,並立即停止所有進一步的傳輸並騰出通道。

重新進入DFS通道

AP騰出DFS通道後,必須等待指定的非佔用時間,然後再次執行CAC,再重新進入通道。


在DFS通道中運行的挑戰

如今,Wi-Fi設備面臨的兩個主要挑戰是清除DFS通道而不中斷流量,並盡可能長時間地留在已清除的DFS通道中。


如今,大多數方案都在佔用DFS通道的通道獲取階段停止所有流量。 這是對服務的巨大破壞,在大多數情況下,僅在夜間AP空閒時執行。


另一個挑戰是無法確定在哪個子帶上檢測到雷達脈衝。如果設備對160 Mhz清除了通道106 + 通道122 DFS通道,這一點尤其重要。 即使檢測到DFS事件,當今的設備也被迫撤離整個160 Mhz通道,即使該事件發生在通道106也是如此。所有用於清除更嚴格的氣象通道(CH122)的工作都被浪費了,因為事件發生在較低的80 MHz通道上。


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AlwaysON DFS特性來解決

安森美半導體已在其當前的Wi-Fi 6方案中解決了所有這些問題。 QSR10GU-AX和QSR5GU-AX Plus晶片組都使用AlwaysON DFS解決了該問題。 下面的表2概述了AlwaysON DFS所包含的每種機制。


表2 AlwaysON DFS的組成部分概覽

特性

解決的問題

說明

ZeroWait DFS

通道獲取

能夠將一個或多個天線移離通道

以執行CAC而不會中斷流量。

寬頻CAC (WCAC)

通道獲取

能夠清除和相鄰的80 MHz DFS通道

而不會中斷流量

子帶DFS (S-DFS)

最大化已清除

DFS通道的佔用

能夠識別在哪個子通道上檢測到

DFS事件,並壓縮到未受影響的80 Mhz通道。


ZeroWait DFS

安森美半導體的Wi-Fi 6產品能夠將一個或多個天線帶到不相鄰的通道上,以執行佔用DFS通道所需的通道可用性檢查(CAC)。 這樣就不會中斷用戶流量。 這使設備不必等到深夜才清除DFS通道。 因此,在某些情況下,可以更快地將用戶轉移到更乾淨的、更高功率的通道,從而帶來總體上更好的用戶體驗。


圖2顯示了一個示例用例。 AP在通道42 (非DFS通道)上啟動,然後使用ZeroWait DFS清除通道106,而不會中斷通道42上的流量。



圖2 : Zero-Wait DFS可以清除不相鄰的DFS通道而不中斷流量
圖2 : Zero-Wait DFS可以清除不相鄰的DFS通道而不中斷流量

寬頻CAC

寬頻CAC (WCAC) 是一項獨特功能,可無縫清除相鄰的80 MHz DFS通道而不中斷流量的情況下。 基於上面顯示的ZeroWait DFS場景,一旦CH106被清除,AP便可以使用WCAC到CH122。 請注意,CH122是氣象雷達通道,需要10分鐘的CAC才能清除它。 清除CH122的能力對於160 MHz運行至關重要。圖3顯示了如何使用WCAC來支援160 MHz的運行,或者僅移至CH122並以80 MHz的模式運行。



圖3 : 寬頻CAC(WCAS)可無縫清除相鄰的80 MHz DFS通道
圖3 : 寬頻CAC(WCAS)可無縫清除相鄰的80 MHz DFS通道

子帶DFS (S-DFS)

子帶DFS是安森美半導體用來確定檢測到DFS事件的80 Mhz通道的另一種先進技術。 這對於在DFS通道中停留更長的時間至關重要。 同樣,基於上面的WCAC示例,AP清除了CH106和CH122,現在在160 MHz通道Ch114運行。 雷達脈衝是極窄帶脈衝,不會佔用整個80 Mhz通道。 如果沒有S-DFS,要在Ch106頻率或CH122頻率中出現雷達脈衝,則必須清空整個160 Mhz頻譜。 有利的是,利用我們的S-DFS特性,甚至可以確定雷達發生在哪個子帶。 如果發生在CH122,只需將頻寬壓縮到80 MHz,完全在CH106中運行。 這樣,我們可以最大限度地利用難以清除DFS通道所佔用的時間。 下面的圖4直觀地顯示了此特性。



圖4 : 子帶DFS (S-DFS)可以識別DFS事件發生在哪個子帶
圖4 : 子帶DFS (S-DFS)可以識別DFS事件發生在哪個子帶

一旦Ch122的非佔用時間到期,我們便可以使用WCAC並再次無縫清除CH122並恢復160 MHz運行。


總結

安森美半導體不斷為Wi-Fi領域帶來創新特性,從而帶來更好的整體用戶體驗。 AlwaysON DFS特性集是清除DFS通道並最大程度地佔用這些通道的最有效方法。 該技術的主要優點是:


‧ 支援無縫清除DFS通道,而不中斷流量。 這給最終用戶帶來了巨大的好處,因為他們可以在一天中的任何時間清除DFS通道,而不僅僅是在低流量的夜間


‧ 實現160 MHz在DFS通道高效運行,包括使用寬頻CAC(WCAC)的氣象通道。 氣象通道是Wi-Fi可用的最乾淨、利用率最高的通道之一。 這為終端使用者在串流即時視頻或玩線上遊戲時提供好得多的體驗


‧ 擴展了更乾淨的DFS通道的佔用率,並能夠檢測在哪個子帶上檢測到雷達


隨著對包括4K和即時線上遊戲在內的即時視頻流的需求不斷增長,安森美半導體當前和未來的Wi-Fi 6產品都提供了創新的方案,通過AlwaysOn DFS,以利用這些通道獲得最佳的Wi-Fi使用者體驗 。(本文由安森美半導體提供)


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