IEEE 802.15 — это рабочая группа комитета по стандартам IEEE 802 Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) , которая определяет стандарты специальных беспроводных сетей (WSN). Рабочая группа ранее была известна как Рабочая группа по беспроводным персональным сетям.
Количество групп задач в IEEE 802.15 варьируется в зависимости от количества активных проектов. Текущий список активных проектов можно найти на веб-сайте IEEE 802.15.
Первая группа задач основана на технологии Bluetooth . Он определяет спецификацию физического уровня (PHY) и управления доступом к среде (MAC) для беспроводного соединения со стационарными, портативными и движущимися устройствами внутри личного рабочего пространства или входящими в него. Стандарты были выпущены в 2002 и 2005 годах. [1] [2]
Вторая целевая группа посвящена сосуществованию беспроводных персональных сетей ( WPAN ) с другими беспроводными устройствами, работающими в нелицензируемых диапазонах частот, таких как беспроводные локальные сети ( WLAN ). Стандарт IEEE 802.15.2-2003 был опубликован в 2003 году [3] , и вторая группа задач перешла в «спящий режим». [4]
IEEE 802.15.3-2003 — это стандарт MAC и PHY для высокоскоростных (от 11 до 55 Мбит/с) сетей WPAN. Стандарт можно загрузить через программу IEEE Get [5] , которая финансируется волонтерами IEEE 802.
IEEE P802.15.3a был попыткой предоставить более высокоскоростную сверхширокополосную поправку PHY к IEEE 802.15.3 для приложений, включающих обработку изображений и мультимедиа. Члены целевой группы не смогли прийти к соглашению, выбирая между двумя технологическими предложениями: многодиапазонным мультиплексированием с ортогональным частотным разделением каналов (MB-OFDM) и СШП с прямой последовательностью (DS-UWB), поддержанными двумя различными отраслевыми альянсами. отозвано в январе 2006 г. [6] Документы, связанные с разработкой IEEE 802.15.3a, архивируются на сервере документов IEEE. [7]
Поправка к IEEE 802.15.3b-2005 была выпущена 5 мая 2006 года. Она усовершенствовала 802.15.3 для улучшения реализации и совместимости MAC. Эта поправка включает в себя множество оптимизаций, исправленных ошибок, разъяснений неясностей и дополнительных редакционных пояснений при сохранении обратной совместимости. Среди других изменений поправка определила следующие новые функции: [8]
IEEE 802.15.3c-2009 был опубликован 11 сентября 2009 года. Целевая группа TG3c разработала альтернативный физический уровень (PHY) на основе миллиметровых волн для существующего стандарта 802.15.3 беспроводной персональной сети (WPAN) 802.15.3-2003. . Рабочая группа IEEE 802.15.3 3c (TG3c) была сформирована в марте 2005 года. Эта сеть mmWave WPAN предназначена для работы в диапазоне 57–66 ГГц. В зависимости от географического региона доступна полоса пропускания от 2 до 9 ГГц (например, 57–64 ГГц доступна как нелицензируемая полоса, определенная FCC 47 CFR 15.255 в Северной Америке). WPAN миллиметрового диапазона обеспечивает очень высокую скорость передачи данных и малую дальность действия (10 м) для приложений, включая высокоскоростной доступ в Интернет, загрузку потокового контента (видео по запросу, HDTV, домашний кинотеатр и т. д.), потоковую передачу в реальном времени и беспроводную передачу данных. шина для замены кабеля. Всего в стандарте было определено три режима PHY: [9]
В этой поправке определяется стандарт IEEE 802.15.3d-2017, определяющий альтернативный физический уровень (PHY) в нижнем ТГц диапазоне частот между 252 ГГц и 325 ГГц для коммутируемых каналов связи «точка-точка». Определены два режима PHY, которые обеспечивают скорость передачи данных до 100 Гбит/с с использованием восьми различных полос пропускания от 2,16 ГГц до 69,12 ГГц.
Стандарт IEEE 802.15.3e-2017 предоставляет альтернативный физический уровень (PHY), и в этой поправке определен модифицированный уровень управления доступом к среде (MAC). Определены два режима PHY, обеспечивающие скорость передачи данных до 100 Гбит/с в диапазоне 60 ГГц. MIMO и методы агрегации были определены для увеличения максимально достижимой скорости связи. Подтверждение стека было определено для повышения эффективности управления доступом к среде передачи (MAC) при использовании в топологии «точка-точка» (P2P) между двумя устройствами.
Стандарт IEEE 802.15.3f-2017 расширяет распределение радиочастотных каналов PHY миллиметрового диапазона, позволяя использовать спектр до 71 ГГц. 802.15.3f был инициирован, поскольку несколько регулирующих доменов расширили освобожденные от лицензирования диапазоны 60 ГГц до 71 ГГц.
IEEE 802.15.4-2003 (WPAN с низкой скоростью) предусматривает низкую скорость передачи данных, но очень длительный срок службы батареи (месяцы или даже годы) и очень низкую сложность. Стандарт определяет как физический (уровень 1), так и канальный уровень (уровень 2) модели OSI . Первая редакция стандарта 802.15.4 была выпущена в мае 2003 года. Несколько стандартизированных и проприетарных протоколов сетевого (или ячеистого) уровня работают в сетях на основе 802.15.4, включая IEEE 802.15.5, Zigbee , Thread , 6LoWPAN , WirelessHART и ИСА100.11а .
IEEE 802.15.4a (формально называемый IEEE 802.15.4a-2007) представляет собой поправку к IEEE 802.15.4, определяющую дополнительные физические уровни (PHY) к исходному стандарту. Основной интерес заключался в обеспечении более высокой точности измерения дальности и возможности локализации (точность 1 метр и выше), более высокой совокупной пропускной способности, добавлении масштабируемости скорости передачи данных, большей дальности, а также более низком энергопотреблении и стоимости. Выбранными базовыми линиями являются два дополнительных PHY, состоящих из импульсной радиосвязи UWB (работающей в нелицензируемом спектре UWB) и Chirp Spread Spectrum (работающей в нелицензируемом спектре 2,4 ГГц). Импульсная СШП радиостанция основана на технологии непрерывной импульсной СШП (см. C-UWB ) и сможет обеспечивать связь и высокую точность измерения дальности. [10]
IEEE 802.15.4b был одобрен в июне 2006 г. и опубликован в сентябре 2006 г. как IEEE 802.15.4-2006. Рабочая группа IEEE 802.15 4b была создана для создания проекта конкретных улучшений и разъяснений стандарта IEEE 802.15.4-2003, таких как разрешение неоднозначностей, уменьшение ненужной сложности, повышение гибкости в использовании ключей безопасности, рассмотрение новых доступных распределений частот, и другие.
Стандарт IEEE 802.15.4c был одобрен в 2008 году и опубликован в январе 2009 года. Он определяет поправку PHY, которая добавляет новые спецификации радиочастотного спектра с учетом изменений в нормативных актах Китая, которые открыли диапазоны 314–316 МГц, 430–434 МГц и 779–787. Полосы МГц для использования беспроводной сети PAN в Китае.
Рабочая группа IEEE 802.15 4d была создана для определения поправки к стандарту 802.15.4-2006. Поправка определяет новый PHY и такие изменения в MAC, которые необходимы для поддержки нового распределения частот (950–956 МГц) в Японии при одновременном сосуществовании с системами пассивных меток в этом диапазоне.
Рабочая группа IEEE 802.15 4e создана для определения поправки MAC к существующему стандарту 802.15.4-2006. Целью этой поправки является улучшение и добавление функциональности MAC 802.15.4-2006 для а) лучшей поддержки промышленных рынков и б) обеспечения совместимости с модификациями, предлагаемыми в рамках китайской WPAN. Конкретные улучшения были сделаны для добавления переключения каналов и опции переменного временного интервала, совместимой с ISA100.11a. Эти изменения были утверждены в 2011 году.
Рабочая группа по активной системе RFID IEEE 802.15.4f создана для определения нового физического уровня (PHY) беспроводной связи и усовершенствований стандартного MAC-уровня 802.15.4-2006, которые необходимы для поддержки новых PHY для активной системы RFID . двунаправленные приложения и приложения определения местоположения.
Рабочая группа IEEE 802.15.4g Smart Utility Networks (SUN) создана для создания поправки PHY к 802.15.4, чтобы предоставить стандарт, который облегчает очень крупномасштабные приложения управления процессами, такие как интеллектуальные сети коммунальных предприятий , способные поддерживать большие, географически разнесенные сети. сети с минимальной инфраструктурой и потенциально миллионами фиксированных конечных точек. В 2012 году они выпустили стандарт радиосвязи 802.15.4g. [11] Комитет TR-51 Ассоциации телекоммуникационной отрасли разрабатывает стандарты для подобных приложений. [12]
В 2020 году была одобрена [13] поправка к PHY СШП (например, с опциями кодирования) для повышения точности и обмена информацией, связанной с дальностью, между участвующими устройствами.
IEEE 802.15.5 обеспечивает архитектурную структуру, позволяющую устройствам WPAN создавать совместимые, стабильные и масштабируемые беспроводные ячеистые сети . Этот стандарт состоит из двух частей: низкоскоростной ячеистой сети WPAN и высокоскоростной ячеистой сети WPAN. Низкоскоростная сетка построена на основе MAC IEEE 802.15.4-2006 , тогда как высокоскоростная сетка использует IEEE 802.15.3/3b MAC. Общие функции обеих сеток включают инициализацию сети, адресацию и одноадресную рассылку с несколькими переходами. Кроме того, низкоскоростная сетка поддерживает многоадресную рассылку, надежное вещание, поддержку переносимости, отслеживание маршрута и функцию энергосбережения, а высокоскоростная сетка поддерживает многопереходное обслуживание с гарантированным временем.
Ячеистая сеть для сетей IEEE 802.15.1 выходит за рамки IEEE 802.15.5 и осуществляется рабочей группой Bluetooth Mesh .
В декабре 2011 года рабочая группа IEEE 802.15.6 утвердила проект стандарта для технологий Body Area Network (BAN). Проект был одобрен 22 июля 2011 года письмом для начала процесса голосования спонсоров. [14] Целевая группа 6 была сформирована в ноябре 2007 года для разработки стандарта беспроводной связи с низким энергопотреблением и малым радиусом действия, который будет оптимизирован для устройств и работы на, внутри или вокруг человеческого тела (но не ограничиваясь людьми), чтобы служить различные приложения, включая медицину, бытовую электронику и развлечения.
В январе 2009 года состоялось первое заседание Целевой группы 7, на котором ей было поручено разработать стандарты оптической связи в свободном пространстве с использованием видимого света. [15] Стандарт 802.15.7-2011 был опубликован в сентябре 2011 года. В 2015 году была создана новая рабочая группа для пересмотра стандарта 802.15.7 с несколькими новыми уровнями PHY и процедурами MAC для поддержки оптической связи камер (OCC) и точность воспроизведения света (LiFi). Поскольку новый проект стал слишком большим, в марте 2017 года рабочая группа 802.15 решила продолжить использование 802.15.7 только с OCC, который предназначен только для широковещательной передачи, и создать новую рабочую группу 802.15.13 для работы над новым стандартом для LiFi. для которого, очевидно, требовался существенно переработанный уровень MAC, помимо новых PHY. Версия 802.15.7-2018 была опубликована в апреле 2019 года. В сентябре 2020 года был одобрен новый PAR, и новая целевая группа начала работать над первой поправкой P802.15.7a, направленной на повышение скорости передачи данных и увеличение дальности действия для OCC. .
IEEE P802.15.8 получил одобрение Совета по стандартам IEEE 29 марта 2012 года для формирования целевой группы для разработки стандарта для одноранговой связи (PAC), оптимизированного для одноранговой связи и связи без инфраструктуры с полностью распределенной координацией, работающей в полосах ниже 11. ГГц. Предлагаемый стандарт нацелен на скорость передачи данных более 100 кбит/с с масштабируемой скоростью передачи данных до 10 Мбит/с. К особенностям предлагаемого относятся:
Проект стандарта находится в стадии разработки, дополнительную информацию можно найти на веб-странице IEEE 802.15 Task Group 8.
IEEE P802.15.9 получил одобрение Совета по стандартам IEEE 7 декабря 2011 года на формирование целевой группы для разработки рекомендуемой практики транспортировки дейтаграмм протокола управления ключами (KMP). Рекомендуемая практика будет определять структуру сообщений, основанную на информационных элементах, как метод транспортировки для дейтаграмм протокола управления ключами (KMP), а также рекомендации по использованию некоторых существующих KMP со стандартом IEEE Std 802.15.4. Рекомендуемая практика не приведет к созданию нового KMP. [16]
Хотя стандарт IEEE 802.15.4 всегда поддерживал безопасность дейтаграмм, он не предусматривал механизма для установления ключей, используемых этой функцией. Отсутствие поддержки управления ключами в стандарте IEEE Std 802.15.4 может привести к созданию слабых ключей, что является распространенным способом атаки на систему безопасности. Добавление поддержки KMP имеет решающее значение для надлежащей системы безопасности. Некоторые из существующих протоколов KMP, к которым он может обращаться, — это IETF PANA, HIP, IKEv2, IEEE Std 802.1X и 4-Way-Handshake.
Проект рекомендуемой практики находится в стадии разработки, дополнительную информацию можно найти на веб-странице IEEE 802.15.
IEEE P802.15.10 получил одобрение Совета по стандартам IEEE 23 августа 2013 года на формирование целевой группы для разработки рекомендуемой практики маршрутизации пакетов в динамически изменяющихся беспроводных сетях 802.15.4 (изменения порядка минутного периода времени) с минимальным воздействием на обработка маршрута. Целью является расширение зоны покрытия по мере увеличения количества узлов. [17] Возможности, связанные с маршрутом, которые будет обеспечивать рекомендуемая практика, включают следующее:
Проект рекомендуемой практики находится в стадии разработки; Дополнительную информацию можно найти на веб-странице IEEE 802.15.10.
Первое заседание Целевой группы 13 состоялось в марте 2017 года с целью разработки нового стандарта светоточности (LiFi), то есть мобильной связи с использованием света. Целью является решение промышленных задач, то есть сверхнадежное соединение с малой задержкой и незначительным джиттером для Интернета вещей следующего поколения. По сравнению с 802.15.7 группа решила полностью переписать стандарт на основе существующих и новых вкладов, чтобы достичь этих целей. Группа сначала работала над маломощным PHY импульсной модуляции (PM-PHY) с использованием On-Off-Keying (OOK) с коррекцией в частотной области (FDE), а также над PHY с высокой пропускной способностью (HB-PHY) на основе ортогональной частоты. Мультиплексирование с разделением каналов (OFDM), заимствованное из ITU-T G.9991. Группа также решила реализовать мобильность, рассматривая точки доступа в инфраструктуре и мобильных пользователей в зоне обслуживания как входы и выходы распределенного канала с множеством входов и множеством выходов (D-MIMO). 802.15.13 изначально поддерживает D-MIMO с минималистичным дизайном, подходящим для специализированных приложений. Его можно реализовать на недорогих ПЛИС и готовом вычислительном оборудовании. Письменное голосование Рабочей группы и голосование IEEE SA началось в ноябре 2019 и ноябре 2020 года соответственно. Публикация ожидается в середине 2022 года.
Постоянный комитет IEEE P802.15 Wireless Next Generation (SCwng) создан для облегчения и стимулирования презентаций и обсуждений новых технологий, связанных с беспроводной связью, которые могут стать предметом новых проектов по стандартизации 802.15, или для решения всей рабочей группы 802.15 вопросов или проблем, связанных с методами. или технологии. [18]