Определение Wi-Fi
 | Эта статья могла быть создана или отредактирована в обмен на нераскрытые платежи Википедии , что является нарушением условий использования . Может потребоваться очистка в соответствии с политикой Википедии в отношении контента , особенно с нейтральной точки зрения . ( январь 2023 г. ) |
Обнаружение Wi-Fi (также называемое обнаружением WLAN). [1] ) использует существующие сигналы Wi-Fi для обнаружения событий или изменений, таких как движение, распознавание жестов и биометрические измерения (например, дыхание). [2] [3] Обнаружение Wi-Fi представляет собой комбинацию технологии Wi-Fi и радарного обнаружения, работающую в тандеме, позволяющую использовать одно и то же оборудование приемопередатчика Wi-Fi и радиочастотный спектр как для связи, так и для обнаружения .
Приложения определения Wi-Fi широки. Wi-Fi может работать в нескольких диапазонах частот, каждый из которых обеспечивает уникальный диапазон возможных вариантов использования в зависимости от физических свойств распространения электромагнитных полей, утвержденных уровней мощности и выделенной полосы пропускания. Существует три основных приложения: обнаружение ( двоичная классификация ), распознавание ( многоклассовая классификация ) и оценка (количественные значения размера, длины, угла, расстояния и т. д.). [4]
Объединение связи и зондирования в рамках технологии мобильных сетей представляет собой обширную область исследований. Иногда его называют совместной связью и радаром/радиозондированием (JCAS). [5] Объединение двух технологий может использовать существующее оборудование и инфраструктуру, обеспечить новые услуги и обеспечить более высокий уровень взаимодействия с сетевыми устройствами (например, Интернетом вещей и автоматизацией).
Технический
[ редактировать ]По сравнению с радарной технологией, такой как радар непрерывного действия с частотной модуляцией , зондирование Wi-Fi может использовать свой физический уровень (PHY) как для измерений окружающей среды, так и для цифровой связи. Преимущества Wi-Fi заключаются в наличии четко определенного объекта уровня управления доступом к среде передачи (MAC), указанного в стандарте 802.11. Наличие уровня MAC в радиолокационной системе делает возможным координацию и совместное использование ресурсов эфирного времени между несколькими устройствами. Кроме того, он позволяет обмениваться информацией между несколькими устройствами. [4]
Сенсорные системы Wi-Fi требуют более сложных алгоритмов по сравнению с традиционными радиолокационными системами. В традиционных радиолокационных системах компоненты физического уровня создают сигналы, спроектированные таким образом, чтобы для получения желаемых физических измерений от датчика требовалась минимальная обработка. Например, в системе FMCW, предназначенной для определения дальности цели, компоненты PHY-уровня выводят сигнал с частотой, пропорциональной отраженному от цели эхо-сигналу. Используя на выходе алгоритм быстрого преобразования Фурье , можно извлечь все цели, видимые датчиком, и выполнить простое линейное сопоставление частоты с целевым диапазоном. [6] [7]
Благодаря распознаванию Wi-Fi компоненты и сигналы уровня PHY были разработаны для связи. Для обнаружения необходимо использовать сигналы, передаваемые цифровыми системами связи, которые обычно основаны на мультиплексировании с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) .
История
[ редактировать ]Начальные строительные блоки, необходимые для обнаружения Wi-Fi, были включены в первый стандарт OFDM Wi-Fi под названием 802.11a , опубликованный в 1999 году. Хотя изначально он не предназначался для обнаружения, уровень PHY 802.11a определял компоненты формы сигнала, которые должны быть добавлены в преамбулу передачи. Затем приемник может оценить канал, чтобы выполнить коррекцию и другие методы DSP , чтобы улучшить производительность приема оставшихся данных. Эти компоненты формы сигнала называются длинными обучающими символами . [8]
29 сентября 2020 г. Ассоциация стандартов IEEE одобрила проект IEEE 802.11bf для обнаружения WLAN. Его цель заключалась в установлении стандартов совместимости беспроводных устройств и обеспечении широкого спектра приложений для определения Wi-Fi. [9]
Академический
[ редактировать ]Большая часть ранних академических исследований по обнаружению Wi-Fi была основана на большом аппаратном обеспечении программно-определяемой радиосвязи (SDR) , [10] такие как Ettus Research USRP . SDR обеспечивал гибкость для выполнения пользовательских операций, которые ранее были невозможны из-за унифицированных реализаций стандартного оборудования Wi-Fi. Требование высококачественных СПЗ затрудняло их коммерциализацию как продукта. Более поздние усилия исследовательского сообщества привели к созданию инструментов для извлечения измерений информации о состоянии канала (CSI) из обычных сетевых карт 802.11n . [4]
В октябре 2019 года Альянс беспроводной широкополосной связи (WBA) опубликовал первый отраслевой технический документ по распознаванию Wi-Fi. Этот документ , подготовленный Cognitive Systems Corp., Intel и Центром развития телематики (C-DOT) , стал результатом многолетнего сотрудничества между разработчиками технологий Wi-Fi и поставщиками услуг. Анализ существующих стандартов Wi-Fi выявил пробелы, открывающие возможности для новых потенциальных улучшений. В документе рассматриваются первые приложения для обнаружения Wi-Fi, включая обнаружение движения, распознавание жестов и биометрические измерения. Также были определены потенциальные возможности для бизнеса на рынках домашней безопасности, здравоохранения, предприятий и автоматизации/управления зданиями. [2]
Коммерциализация
[ редактировать ]В 2015 году компания Cognitive Systems Corp представила первый полностью интегрированный SDR на одном чипе, известный как R10 (Radio10). Его первоначальной целью был мониторинг спектра сотовой связи, Wi-Fi и других наземных мобильных радиостанций (LMR). услуги, использующие систему радиочастотных (РЧ) камер для наблюдения радиочастотных сигналов и их параметров из заранее определенного поля зрения. Чип имел пять специализированных ядер ЦП, четыре беспроводных приемника и двойные многовекторные процессоры с широкими возможностями настройки, что давало чипу R10 значительные возможности по обнаружению и обработке беспроводных сигналов в режиме реального времени. После запуска в производство компания Cognitive Systems Corp. сосредоточилась на использовании R10 для мониторинга наиболее распространенного спектра сигналов Wi-Fi с целью обнаружения движения. Для дальнейшего развития алгоритмов обработки сигналов в R10 было реализовано основное подмножество стека Wi-Fi MAC/PHY. [11]
Первым потребительским продуктом, в котором использовалась технология определения Wi-Fi, была Aura WiFi Motion, в которой использовался чип R10. Этот коммерческий продукт распространялся Cognitive Systems Corp. через Amazon с декабря 2017 года по январь 2019 года. [12] В октябре 2019 года Cognitive Systems Corp. начала лицензировать свой стек программного обеспечения под названием WiFi Motion поставщикам услуг. На выставке Consumer Electronics Show (CES) 2020 года компания Plume Design, Inc. анонсировала Motion Aware на базе Wi-Fi Motion, новое дополнение к своей платформе интеллектуальных услуг для современных умных домов. [13] Motion Aware впервые была коммерчески доступна 29 февраля 2020 года с выпуском SuperPods второго поколения от Plume Design, Inc. и абонентских услуг HomePass.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Стандарт IEEE для телекоммуникаций и обмена информацией между системами. Особые требования к LAN/MAN. Часть 11. Управление доступом к беспроводной среде (MAC) и спецификации физического уровня (PHY): Высокоскоростной физический уровень в диапазоне 5 ГГц . дои : 10.1109/IEESTD.1999.90606 . ISBN 978-0-7381-1810-9 .
- ^ Перейти обратно: а б «Обнаружение Wi-Fi» . Альянс беспроводного широкополосного доступа . Архивировано из оригинала 4 апреля 2021 г. Проверено 03 марта 2021 г.
- ^ Обнаружение Wi-Fi: революция в обнаружении движения с помощью технологии Wi-Fi . ООО «Индастриз полупроводниковых компонентов». июль 2020.
- ^ Перейти обратно: а б с Гальперин, Дэниел; Ху, Вэньцзюнь; Шет, Анмол; Уэтералл, Дэвид (2011). «Выпуск инструмента». Обзор компьютерных коммуникаций ACM SIGCOMM . 41:53 . дои : 10.1145/1925861.1925870 . S2CID 13561174 .
- ^ Эндрю Чжан, Дж.; г-н Лушанур Рахман; Ву, Кай; Хуан, Сяоцзин; Джей Го, Ю.; Чен, Шаньжи; Юань, Цзиньхун (2020). «Включение совместной связи и радиолокационного зондирования в мобильных сетях - исследование». arXiv : 2006.07559 [ eess.SP ].
- ^ Бег, К.; Ваджеди, М.; Нежад-Ахмади, MR; Азад, Нидерланды; Сафави-Наини, С. (сентябрь 2012 г.). «Экономичная радиолокационная система для управления автомобильной трансмиссией» . 2012 15-я Международная конференция IEEE по интеллектуальным транспортным системам . стр. 84–89. дои : 10.1109/ITSC.2012.6338893 . ISBN 978-1-4673-3063-3 . S2CID 9172584 . Архивировано из оригинала 29 сентября 2021 г. Проверено 03 марта 2021 г.
- ^ Чанг, В.; Хуан, Л.; Юбай, Л. (июнь 2006 г.). «Практический метод обработки радиолокационных сигналов FMCW и его системная реализация» . 2006 6-я Международная конференция по ИТС-телекоммуникациям . стр. 1195–1199. дои : 10.1109/ITST.2006.288840 . ISBN 0-7803-9586-7 . S2CID 24028520 . Архивировано из оригинала 29 сентября 2021 г. Проверено 03 марта 2021 г.
- ^ «Стандарт IEEE для телекоммуникаций и обмена информацией между системами. Особые требования к LAN/MAN. Часть 11. Управление доступом к беспроводной среде (MAC) и спецификации физического уровня (PHY): высокоскоростной физический уровень в диапазоне 5 ГГц» . Стандарт IEEE 802.11a-1999 : 1–102. Декабрь 1999 г. doi : 10.1109/IEESTD.1999.90606 . ISBN 978-0-7381-1810-9 . Архивировано из оригинала 29 ноября 2020 г. Проверено 03 марта 2021 г.
- ^ говорит Ракеш Кумар (05.12.2020). «IEEE 802.11bf призван обеспечить новое применение технологии WLAN: обнаружение WLAN» . IEEE SA за пределами стандартов . Архивировано из оригинала 31 марта 2021 г. Проверено 03 марта 2021 г.
- ^ Адиб, Фадель; Катаби, Дина (27 августа 2013 г.). «Видеть сквозь стены с помощью Wi-Fi!». Материалы конференции ACM SIGCOMM 2013 по SIGCOMM . СИГКОММ '13. Гонконг, Китай: Ассоциация вычислительной техники. стр. 75–86. дои : 10.1145/2486001.2486039 . ISBN 978-1-4503-2056-6 .
- ^ Манку, Т.; Кравец О.; Сельвакумар, А.; Бег, К.; Чатта, К.; Даттани, Д.; Девисон, С.; Итуа, С.; Магнусен, Т.; Матай, Н.; Макгинн, Дж. (июнь 2017 г.). «SoC 4RX-1TX с частотой от 680 МГц до 4 ГГц для приложений когнитивного радио» . Международный симпозиум по микроволновому оборудованию (IMS) IEEE MTT-S, 2017 г. стр. 586–589. дои : 10.1109/MWSYM.2017.8058634 . ISBN 978-1-5090-6360-4 . S2CID 25695557 . Архивировано из оригинала 29 сентября 2021 г. Проверено 03 марта 2021 г.
- ^ «Следующее поколение Aura использует технологию WiFi Motion и Mesh для наблюдения за вашим домом без камер» . www.businesswire.com . 14 ноября 2017 г. Архивировано из оригинала 29 сентября 2021 г. Проверено 03 марта 2021 г.
- ^ «CES Roundup: обнаружение движения Plume для дома, ноутбуков с Wi-Fi 6 и многое другое с ячеистой сетью Wi-Fi 6» . Wi-Fi СЕЙЧАС по всему миру . 13 января 2020 г. Архивировано из оригинала 28 ноября 2020 г. Проверено 03 марта 2021 г.