Wi-Fillä on viidessä gigahertsissä kanavia, joilla usein sallitaan suurempi lähetysteho, mutta joiden käyttöönotto edellyttää esimerkiksi tutkasignaalien skannaamista. ON Semiconductor on kehittänyt tekniikan, jolla nämä kanavat saa älykkäämmin ja tehokkaammin käyttöön.

Wi-Fi on hallitseva tekniikka kodeissa ja yrityksissä Internet-yhteyden saamiseksi. Yhä useammat sovellukset videoiden katselusta pelaamiseen käyttävät Wi-Fiä ensisijaisena viestintävälineenä. Ottaen huomioon Wi-Fi-yhteyttä käyttävien nopeiden ja alhaisen latenssin sovellusten kasvavan määrän, tehokkaan kanavanhallintaratkaisun tarve on välttämätön.

ON Semiconductor on kehittänyt SmartScan-tekniikkansa vastaamaan tähän tarpeeseen. AlwaysON DFS on vain yksi älykkään skannauksen ominaisuuksista, joka sisältää useita mekanismeja DFS-kanavien eli dynaamisen taajuuden valinnan kanavien tehokkaaseen hyödyntämiseen.

Lyhyt johdatus DFS-kanaviin

DFS-kanavat vievät osan 5 GHz:n taajuuksista, joilla käytetään olemassa olevia tutkia. Näitä ovat lentokenttätutka, sotilastutka ja säätutka, jotka on lueteltu alla olevassa kuvassa 1. (TDWR, Terminal Doppler Weather Radar).

Kuva 1: 5 gigahertsin alue IEEE:n 802.11-käytössä.

Kuten kuvasta 1 käy ilmi, 5 GHz:n taajuusalueella Wi-Fi-käyttöön on varattu vain kaksi 160 MHz:n levyistä kanavaa, molemmat näistä kanavista koostuvat osittain tai kokonaan DFS-kanavista. Monissa tapauksissa DFS-kanavat ovat vapaimmat kanavat, joilla on vähiten laitteita, koska kanavan hankinta/käyttöönotto on monimutkaista. Lisäksi tietyillä alueilla, kuten Euroopan Unionin alueella, DFS-kanava sallii suuremman lähetystehon. Siksi näillä kanavilla on olemassa luontaisia etuja.

Toimiakseen näillä kanavilla jokaisen Wi-Fi-tukiaseman on noudatettava DFS-protokollaa (Dynamic Frequency Selection). Alla olevassa taulukossa 1 kuvataan DFS-kanavalla toimimista koskevat vaatimukset.

Taulukko 1: DFS-kanavalla toimimisen vaatimukset

DFS-kanavalla toimimisen haasteet

Kaksi suurta haastetta tämän päivän Wi-Fi-laitteille ovat DFS-kanavan tyhjentäminen ILMAN liikenteelle aiheutuvia häiriöitä ja pysyminen vapautuneilla DFS-kanavilla niin kauan kuin mahdollista.

Suurin osa nykyratkaisuista pysäyttää kaiken liikenteen, kun ne ovat DFS-kanavan kanavanhakuvaiheessa. Tämä aiheuttaa merkittävän häiriön yhteyteen ja useimmissa tapauksissa se tapahtuu vain yöllä, kun tukiasema on toimettomana.

Toinen haaste on kyvyttömyys määrittää, millä alikaistalla tutkapulssi havaittiin. Tämä on erityisen tärkeää, jos laite on tyhjentänyt kanavan 106 + kanavan 122 DFS-kanavat 160 megahertsin levyisen kaistan käyttöönottoa varten. Nykyään laitteet pakotetaan evakuoimaan koko 160 MHz:n kanava, kun DFS-tapahtuma havaitaan, vaikka tapahtuma tapahtuisi kanavalla 106. Kaikki tiukemman määritysten sääkanavan (122) puhdistamiseen käytettävät ponnistelut menivät hukkaan, koska tapahtuma tapahtui alemmalle 80 megahertsin kanavalla.

AlwaysON tulee avuksi

ON Semiconductor on käsitellyt kaikkia näitä kysymyksiä nykyisessä Wi-Fi 6 -ratkaisujensa sukupolvessa. Sekä QSR10GU-AX että QSR5GU-AX Plus -piirisarjat käsittelevät ongelmaa AlwaysON DFS:n avulla. Alla oleva taulukko tarjoaa korkean tason yleiskatsauksen kaikista mekanismeista, joista AlwaysON DFS koostuu.

Taulukko 2: Yleiskuva AlwaysON DFS:n komponenteista

ZeroWait DFS

ON Semiconductorin Wi-Fi 6 -tuotteilla on kyky viedä yksi tai useampia antenneja ei-viereiselle kanavalle DFS-kanavien varaamiseen vaaditun CAC-tarkistuksen suorittamiseksi. Tämä tehdään häiritsemättä käyttäjäliikennettä. Tämän ansiosta laitteiden ei tarvitse odottaa myöhäisillan tunteihin DFS-kanavan tyhjentämiseksi. Käyttäjät voidaan siten siirtää puhtaampiin ja joissakin tapauksissa korkeamman lähetystehon kanaviin nopeammin, mikä johtaa yleisesti parempaan käyttökokemukseen.

Esimerkkikäyttötapa näkyy alla olevassa kuvassa 2. Tukiasema käynnistyy kanavalla 42 (muu kuin DFS-kanava) ja käyttää sitten ZeroWait DFS -toimintoa kanavan 106 tyhjentämiseen häiritsemättä liikennettä kanavalla 42.

Kuva 2: Zero-Wait DFS mahdollistaa (ei-viereisen) kanavan tyhjentämisen ilman, että liikenne keskeytyy.

Wideband CAC

Laajakaistainen CAC (WCAC) on toiminto, joka tyhjentää viereisen 80 MHz DFS-kanavan saumattomasti häiritsemättä liikennettä. Edellä esitetyn ZeroWait DFS -skenaarion pohjalta: kun CH106 on tyhjennetty, tukiasema voi käyttää laajakaistaista CAC-tarkistusta kanavaan 122. Kannattaa muistaa, että 122-kanava on säätutkakanava ja vaatii 10 minuutin CAC-tarkistuksen ennen tyhjentämistä.

Kyky tyhjentää kanava 122 on ratkaisevan tärkeää 160 MHz:n toiminnalle. Alla olevassa kuvassa 3 on esitetty, kuinka WCAC:tä voidaan käyttää mahdollistamaan 160 MHz:n toiminnot. Vaihtoehtona on siirtyä vain kanavalle 122 ja toimia 80 MHz:n tilassa.

Kuva 3: Laajakaistainen CAC eli WCAC voi saumattomasti tyhjentää viereisen 80 megahertsin DFS-kanavan.

Sub-Band DFS (S-DFS)

Alikanava-DFS on puolestaan edistyksellinen tekniikka, jota ON Semiconductor käyttää määrittämään, millä 80 MHz kanavalla jokin DFS-tapahtuma havaittiin. Tämä on elintärkeää, jotta DFS-kanavia voi käyttää pidemmän aikaa. Yllä olevan WCAC-esimerkin mukaisesti tukiasema on tyhjentänyt kanavat 106 ja 122, ja toimii nyt 160 megahertsin kanavalla 114. Tutkapulssit ovat hyvin kapeakaistaisia pulsseja, jotka eivät vie koko 80 MHz kanavaa. Jos tutkapulssi esiintyisi joko kanavalla 106 tai 122, niin ilman S-DFS-ominaisuutta koko 160 MHz:n kaista olisi vapautettava.

Onneksi voimme S-DFS-ominaisuuden avulla määrittää, mikä alikaistalla tutka toimi. Jos se tapahtui kanavalla 122, pudotamme vain kaistanleveytemme 80 megahertsiin ja toimimme kokonaan kanavalla 106. Tällä tavoin voimme maksimoida sen ajan, jonka käytämme vaikeasti vapautettavilla DFS-kanavilla. Alla olevassa kuvassa 4 on visuaalinen esitys tästä ominaisuudesta.

Kuva 4: S-DFS eli alikanava-DFS osaa tunnistaa, millä alikanavalla DFS-tapahtuma tapahtui.

Kun kanavan 122 käyttämättömyysaika on kulunut loppuun, voimme hyödyntää WCAC-tarkistusta ja jälleen saumattomasti tyhjentää kanavan ja jatkaa toimintaa 160 MHz:n kaistalla.

Johtopäätös

ON Semiconductor tuo edelleen innovatiivisia ominaisuuksia Wi-Fi-käyttöön, mikä johtaa parempaan käyttökokemukseen. AlwaysON DFS -ominaisuudet ovat tehokkain tapa puhdistaa DFS-kanavat ja maksimoida näiden kanavien käyttöaste. Tärkeimpinä etuinaan tämä tekniikka:

• Mahdollistaa DFS-kanavien saumattoman tyhjentämisen ilman liikenteen häiriöitä. Tämä on valtava etu loppukäyttäjille, koska he voivat tyhjentää DFS-kanavat milloin tahansa, eikä vain yöllä matalan liikenneajan aikana.
• Helpottaa tehokasta 160 MHz:n toimintaa DFS-kanavilla, mukaan lukien säätutkakanava, käyttämällä laajakaistaista CAC-tarkistusta. Sääkanava on yksi puhtaimmista ja vähiten hyödynnetyistä kanavista, joita Wi-Fi tarjoaa. Tämä tarjoaa loppukäyttäjille paljon paremman kokemuksen suoran videon suoratoiston tai online-pelien pelaamisen aikana.
• Pidentää puhtaampien DFS-kanavien käyttöastetta, koska tekniikan avulla voidaan tunnistaa, millä alikaistalla tutkasignaali havaittiin.

Kun kysyntä esimerkiksi reaaliaikaiselle 4K-suoratoistolle tai verkkopelaamiselle kasvaa, voivat ON Semiconductorin nykyiset ja tulevat Wi-Fi 6 -tuotteiden sukupolvet tarjota parhaan mahdollisen käyttökokemuksen AlwaysOn DFS -palvelun avulla.