IEEE 802.15 - IEEE 802.15

IEEE 802.15 ist eine Arbeitsgruppe des IEEE 802- Standardkomitees des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), die Standards für drahtlose Personal Area Networks (WPAN) spezifiziert . Es gibt 10 große Entwicklungsbereiche, von denen nicht alle aktiv sind.

Die Anzahl der Task-Gruppen in IEEE 802.15 hängt von der Anzahl der aktiven Projekte ab. Die aktuelle Liste der aktiven Projekte finden Sie auf der IEEE 802.15-Website .

IEEE 802.15.1: WPAN / Bluetooth

Task Group 1 basiert auf der Bluetooth- Technologie. Es definiert Physical Layer (PHY) und Media Access Control (MAC) Spezifikation für die drahtlose Konnektivität mit festen, tragbaren und beweglichen Geräten innerhalb des persönlichen Betriebsbereichs oder in diesen. Standards wurden in den Jahren 2002 und 2005 herausgegeben.

IEEE 802.15.2: Koexistenz

Aufgabengruppe zwei befasst sich mit der Koexistenz von drahtlosen Personal Area Networks (WPAN) mit anderen drahtlosen Geräten, die in nicht lizenzierten Frequenzbändern wie drahtlosen lokalen Netzwerken (WLAN) betrieben werden. Der Standard IEEE 802.15.2-2003 wurde 2003 veröffentlicht und die zweite Aufgabengruppe ging in den "Winterschlaf".

IEEE 802.15.3: WPAN mit hoher Rate

IEEE 802.15.3-2003

IEEE 802.15.3-2003 ist ein MAC- und PHY-Standard für WPANs mit hoher Rate (11 bis 55 Mbit/s). Der Standard kann über das IEEE-Get-Programm heruntergeladen werden, das von IEEE 802-Freiwilligen finanziert wird.

IEEE 802.15.3a

IEEE P802.15.3a war ein Versuch, eine Erweiterung zur Verbesserung der Ultrabreitband- PHY mit höherer Geschwindigkeit zu IEEE 802.15.3 für Anwendungen bereitzustellen , die Bildgebung und Multimedia beinhalten. Die Mitglieder der Arbeitsgruppe konnten sich zwischen zwei Technologievorschlägen, Multiband Orthogonal Frequency Division Multiplexing (MB-OFDM) und Direct Sequence UWB (DS-UWB), die von zwei verschiedenen Industrieallianzen getragen wurden, nicht einigen und wurden im Januar 2006 zurückgezogen. Dokumente zur Entwicklung von IEEE 802.15.3a werden auf dem IEEE-Dokumentenserver archiviert.

IEEE 802.15.3b-2006

Die Änderung IEEE 802.15.3b-2005 wurde am 5. Mai 2006 veröffentlicht. Sie verbesserte 802.15.3, um die Implementierung und Interoperabilität des MAC zu verbessern. Diese Änderung umfasst viele Optimierungen, korrigierte Fehler, geklärte Mehrdeutigkeiten und hinzugefügte redaktionelle Klarstellungen unter Beibehaltung der Abwärtskompatibilität. Die Änderung definierte unter anderem die folgenden neuen Funktionen:

ein neuer MAC Layer Management Entity (MLME) Service Access Point (SAP)
implizite Bestätigungsrichtlinien, die Abfragen erlauben
Logical Link Control / Subnetwork Access Protocol (LLC/SNAP) Header
Multicast- Adressvergabe
mehrere Streitperioden in einem Superfame
eine Methode zum Übergeben von Kanalzeit an ein anderes Gerät im PAN
schnellere Netzwerkwiederherstellung, wenn der Piconet-Koordinator (PNC) abrupt die Verbindung trennt
ein Verfahren für ein Gerät, um Informationen über die Signalqualität eines empfangenen Pakets zurückzugeben.

IEEE 802.15.3c-2009

IEEE 802.15.3c-2009 wurde am 11. September 2009 veröffentlicht. Die Arbeitsgruppe TG3c entwickelte eine Millimeterwellen-basierte Alternative Physical Layer (PHY) für den bestehenden 802.15.3 Wireless Personal Area Network (WPAN) Standard 802.15.3-2003 . Die IEEE 802.15.3 Task Group 3c (TG3c) wurde im März 2005 gegründet. Dieses mmWave-WPAN ist für den Betrieb im Bereich 57–66 GHz definiert. Abhängig von der geografischen Region steht eine Bandbreite von 2 bis 9 GHz zur Verfügung (in Nordamerika sind beispielsweise 57–64 GHz als unlizenziertes Band gemäß FCC 47 CFR 15.255 verfügbar). Das Millimeterwellen-WPAN ermöglicht eine sehr hohe Datenrate, kurze Reichweite (10 m) für Anwendungen wie Highspeed-Internetzugang, Streaming-Inhalte-Download (Video on Demand, HDTV, Heimkino usw.), Echtzeit-Streaming und drahtlosen Datenbus für Kabelaustausch. Im Standard wurden insgesamt drei PHY-Modi definiert:

Single Carrier (SC) Modus (bis zu 5,3 Gbit/s)
High Speed Interface (HSI) Modus (Single Carrier, bis zu 5 Gbit/s)
Audio/Visuell (AV) Modus (OFDM, bis zu 3,8 Gbit/s).

IEEE 802.15.4: WPAN mit niedriger Rate

Protokollstack für 802.15.4

IEEE 802.15.4-2003 (Low Rate WPAN) befasst sich mit niedriger Datenrate, aber sehr langer Batterielebensdauer (Monate oder sogar Jahre) und sehr geringer Komplexität. Der Standard definiert sowohl die physische (Schicht 1) als auch die Datenverbindungsschicht (Schicht 2) des OSI-Modells . Die erste Ausgabe des 802.15.4-Standards wurde im Mai 2003 veröffentlicht. Mehrere standardisierte und proprietäre Netzwerk-(oder Mesh-)Schichtprotokolle laufen über 802.15.4-basierte Netzwerke, darunter IEEE 802.15.5, ZigBee , Thread , 6LoWPAN , WirelessHART und ISA100.11a .

WPAN Low Rate Alternative PHY (4a)

IEEE 802.15.4a (früher IEEE 802.15.4a-2007 genannt) ist eine Ergänzung zu IEEE 802.15.4, die zusätzliche physikalische Schichten (PHYs) zum ursprünglichen Standard spezifiziert. Das Hauptinteresse bestand darin, eine höhere Genauigkeit bei der Entfernungs- und Lokalisierungsfähigkeit (1 Meter Genauigkeit und besser), einen höheren Gesamtdurchsatz, eine Skalierbarkeit der Datenraten, eine größere Reichweite und einen geringeren Stromverbrauch und niedrigere Kosten bereitzustellen. Die ausgewählten Basislinien sind zwei optionale PHYs, bestehend aus einem UWB Pulse Radio (der im unlizenzierten UWB-Spektrum betrieben wird) und einem Chirp Spread Spectrum (der im unlizenzierten 2,4-GHz-Spektrum betrieben wird). Das Pulsed UWB Radio basiert auf der Continuous Pulsed UWB-Technologie (siehe C-UWB ) und wird in der Lage sein, Kommunikation und hochpräzise Entfernungsmessung zu liefern.

Überarbeitung und Erweiterung (4b)

IEEE 802.15.4b wurde im Juni 2006 genehmigt und im September 2006 als IEEE 802.15.4-2006 veröffentlicht. Die IEEE 802.15-Aufgabengruppe 4b wurde beauftragt, ein Projekt für spezifische Erweiterungen und Klarstellungen des Standards IEEE 802.15.4-2003 zu erstellen, wie z. B. das Auflösen von Mehrdeutigkeiten, das Reduzieren unnötiger Komplexität, die Erhöhung der Flexibilität bei der Verwendung von Sicherheitsschlüsseln, Überlegungen zu neu verfügbaren Frequenzzuweisungen, und andere.

PHY-Zusatz für China (4c)

IEEE 802.15.4c wurde 2008 genehmigt und im Januar 2009 veröffentlicht. Dies definiert eine PHY-Änderung, die neue HF-Spektrum-Spezifikationen hinzufügt, um die chinesischen regulatorischen Änderungen zu berücksichtigen, die die 314-316 MHz, 430-434 MHz und 779-787 MHz geöffnet haben Bänder für die drahtlose PAN-Nutzung innerhalb Chinas.

PHY- und MAC-Änderung für Japan (4d)

Die IEEE 802.15 Task Group 4d wurde gegründet, um eine Änderung des Standards 802.15.4-2006 zu definieren. Die Änderung definiert eine neue PHY und solche Änderungen am MAC, die notwendig sind, um eine neue Frequenzzuteilung (950 MHz – 956 MHz) in Japan zu unterstützen, während gleichzeitig mit passiven Tag-Systemen im Band vorhanden ist.

MAC-Zusatz für industrielle Anwendungen (4e)

Die IEEE 802.15 Task Group 4e ist gechartert, um eine MAC-Änderung zum bestehenden Standard 802.15.4-2006 zu definieren. Die Absicht dieser Änderung besteht darin, den MAC 802.15.4-2006 zu erweitern und um Funktionen zu erweitern, um a) die Industriemärkte besser zu unterstützen und b) die Kompatibilität mit den innerhalb des chinesischen WPAN vorgeschlagenen Modifikationen zu ermöglichen. Spezifische Verbesserungen wurden vorgenommen, um das Kanalspringen und eine variable Zeitschlitzoption, die mit ISA100.11a kompatibel ist, hinzuzufügen. Diese Änderungen wurden 2011 genehmigt.

PHY- und MAC-Amendment für Active RFID (4f)

Die IEEE 802.15.4f Active RFID System Task Group wurde gegründet, um neue drahtlose physikalische (PHY) Layer(s) und Verbesserungen der 802.15.4-2006 Standard-MAC-Schicht zu definieren, die erforderlich sind, um neue PHY(s) für aktive RFID- Systeme zu unterstützen bidirektionale und Standortbestimmungsanwendungen.

PHY-Zusatz für Smart Utility Networks (4g)

Die IEEE 802.15.4g Smart Utility Networks (SUN) Task Group wurde gechartert, um eine PHY-Ergänzung zu 802.15.4 zu erstellen, um einen Standard bereitzustellen, der sehr umfangreiche Prozesssteuerungsanwendungen wie das Smart-Grid- Netzwerk von Versorgungsunternehmen ermöglicht, das große, geografisch unterschiedliche Netzwerke unterstützen kann mit minimaler Infrastruktur, mit potenziell Millionen von festen Endpunkten. Im Jahr 2012 veröffentlichten sie den Funkstandard 802.15.4g. Das TR-51-Komitee der Telecommunications Industry Association entwickelt Standards für ähnliche Anwendungen.

Enhanced Ultra Wideband (UWB) Physical Layers (PHYs) und zugehörige Ranging-Techniken (4z)

Genehmigt im Jahr 2020, Änderung der UWB PHYs (z. B. mit Kodierungsoptionen) zur Erhöhung der Genauigkeit und zum Austausch von bereichsbezogenen Informationen zwischen den teilnehmenden Geräten.

IEEE 802.15.5: Mesh-Netzwerk

IEEE 802.15.5 bietet den architektonischen Rahmen, der es WPAN-Geräten ermöglicht, interoperable, stabile und skalierbare drahtlose Mesh-Netzwerke zu fördern . Dieser Standard besteht aus zwei Teilen: Low-Rate-WPAN-Mesh- und High-Rate-WPAN-Mesh-Netzwerken. Das Low-Rate-Mesh basiert auf IEEE 802.15.4-2006 MAC, während das High-Rate-Mesh auf IEEE 802.15.3/3b MAC basiert. Die gemeinsamen Merkmale beider Maschen umfassen Netzwerkinitialisierung, Adressierung und Multihop-Unicasting. Darüber hinaus unterstützt das Low-Rate-Mesh Multicasting, zuverlässiges Broadcasting, Portabilitätsunterstützung, Trace-Route- und Energiesparfunktion, und das High-Rate-Mesh unterstützt zeitgarantierten Multihop-Service.

Mesh-Netzwerke für IEEE 802.15.1-Netzwerke gehen über den Geltungsbereich von IEEE 802.15.5 hinaus und werden innerhalb der Bluetooth-Mesh- Arbeitsgruppe durchgeführt.

IEEE 802.15.6: Body Area Networks

Im Dezember 2011 genehmigte die Arbeitsgruppe IEEE 802.15.6 einen Entwurf eines Standards für Body Area Network (BAN)-Technologien. Der Entwurf wurde am 22. Juli 2011 per Briefwahl genehmigt, um das Sponsorenwahlverfahren zu starten. Task Group 6 wurde im November 2007 gegründet, um sich auf einen drahtlosen Standard mit geringem Stromverbrauch und kurzer Reichweite zu konzentrieren, der für Geräte und den Betrieb am, im oder um den menschlichen Körper (aber nicht beschränkt auf den Menschen) optimiert werden soll, um eine Vielzahl von Anwendungen zu bedienen einschließlich Medizin, Unterhaltungselektronik und persönliche Unterhaltung.

IEEE 802.15.7: Kommunikation mit sichtbarem Licht

Bis Dezember 2011 hat die IEEE 802.15.7 Visible Light Communication Task Group den Entwurf 5c eines PHY- und MAC-Standards für Visible Light Communication (VLC) fertiggestellt. Die Eröffnungssitzung der Task Group 7 fand im Januar 2009 statt, bei der der Auftrag erteilt wurde, Standards für die optische Freiraumkommunikation mit sichtbarem Licht zu schreiben .

IEEE P802.15.8: Peer-Aware-Kommunikation

IEEE P802.15.8 erhielt am 29. März 2012 die Genehmigung des IEEE Standards Board zur Bildung einer Task Group zur Entwicklung eines Standards für Peer Aware Communications (PAC), der für Peer-to-Peer- und infrastrukturlose Kommunikation mit vollständig verteilter Koordination in Bändern unter 11 GHz optimiert ist. Der vorgeschlagene Standard zielt auf Datenraten von mehr als 100 kbit/s mit skalierbaren Datenraten bis zu 10 Mbit/s ab. Merkmale des vorgeschlagenen sind:

Discovery für Peer-Informationen ohne Assoziation
Ermittlung der Anzahl der Geräte im Netzwerk
Gruppenkommunikation mit gleichzeitiger Mitgliedschaft in mehreren Gruppen (typischerweise bis zu 10)
relative Positionierung
Multi-Hop-Relais
Sicherheit

Der Entwurf des Standards befindet sich in der Entwicklung, weitere Informationen finden Sie auf der Webseite der IEEE 802.15 Task Group 8 .

IEEE P802.15.9: Schlüsselverwaltungsprotokoll

IEEE P802.15.9 erhielt am 7. Dezember 2011 die Zustimmung des IEEE Standards Board zur Bildung einer Arbeitsgruppe zur Entwicklung einer empfohlenen Vorgehensweise für den Transport von Key Management Protocol (KMP)-Datagrammen. Die empfohlene Vorgehensweise wird ein Nachrichten-Framework basierend auf Informationselementen als Transportmethode für Key Management Protocol (KMP)-Datagramme und Richtlinien für die Verwendung einiger vorhandener KMPs mit IEEE Std 802.15.4 definieren. Bei der empfohlenen Vorgehensweise wird kein neuer KMP erstellt.

Obwohl IEEE Std 802.15.4 schon immer Datagrammsicherheit unterstützt hat, hat es keinen Mechanismus zum Einrichten der von dieser Funktion verwendeten Schlüssel bereitgestellt. Mangelnde Unterstützung für die Schlüsselverwaltung in IEEE Std 802.15.4 kann zu schwachen Schlüsseln führen, was ein üblicher Weg für Angriffe auf das Sicherheitssystem ist. Das Hinzufügen von KMP-Unterstützung ist entscheidend für ein geeignetes Sicherheits-Framework. Einige der vorhandenen KMPs, die es adressieren kann, sind PANA, HIP, IKEv2, IEEE Std 802.1X und 4-Way-Handshake der IETF.

Der Entwurf der empfohlenen Praxis befindet sich in der Entwicklung, weitere Informationen finden Sie auf der IEEE 802.15-Webseite .

IEEE P802.15.10: Layer-2-Routing

IEEE P802.15.10 erhielt am 23. August 2013 die Genehmigung des IEEE Standards Board zur Bildung einer Task Group zur Entwicklung einer empfohlenen Vorgehensweise für das Routing von Paketen in sich dynamisch ändernden drahtlosen 802.15.4-Netzwerken (Änderungen im Minutenbereich), mit minimalen Auswirkungen auf Streckenhandhabung. Das Ziel besteht darin, den Abdeckungsbereich mit zunehmender Anzahl von Knoten zu erweitern. Zu den routenbezogenen Funktionen, die die empfohlene Vorgehensweise bietet, gehören die folgenden:

Routenfestlegung
Dynamische Routenrekonfiguration
Entdeckung und Hinzufügen neuer Knoten
Unterbrechen von etablierten Routen
Verlust und Wiederholung von Routen
Erfassung des Linkstatus in Echtzeit
Ermöglichen eines Single-Hop-Auftritts auf der Netzwerkschicht (kein Bruch der Standard-L3-Mechanismen)
Unterstützung für Sendungen
Unterstützung für Multicast
Effektive Rahmenweiterleitung

Der Entwurf einer empfohlenen Praxis befindet sich in der Entwicklung; Weitere Informationen finden Sie auf der IEEE 802.15.10-Webseite .

Ständiger Ausschuss für Wireless Next Generation

Das IEEE P802.15 Wireless Next Generation Standing Committee (SCwng) wurde gegründet, um Präsentationen und Diskussionen über neue drahtlose Technologien, die Gegenstand neuer 802.15-Standardisierungsprojekte sein könnten, zu erleichtern und anzuregen, oder um die gesamte 802.15-Arbeitsgruppe mit Fragen oder Bedenken bezüglich Techniken zu besprechen oder Technologien.

Siehe auch

Verweise

Externe Links

Languages

In other projects