IEEE 802.11p

La normativa IEEE 802.11p, identificata ufficialmente come IEEE 802.11p-2010 e nota anche come WAVE (Wireless Access in Vehicular Environments, accesso wireless in ambienti veicolari),[1] è un emendamento allo standard IEEE 802.11 che definisce le specifiche di riferimento per le reti wireless ad uso della comunicazione dei veicoli in movimento, sia tra loro che con un'infrastruttura stradale fissa, sulla banda di frequenze a 5,9 GHz dedicata alle applicazioni di tipo intelligent transportation system (ITS).[2]

L'emendamento è stato pubblicato il 15 luglio 2010[3] e incorporato nell'edizione 2012 dello standard completo.[4]

Descrizione

Livello fisico

La normativa si basa sulle caratteristiche della specifica 802.11a ma, per adattarsi alle esigenze della comunicazione tra e verso veicoli ad alta velocità, le modifica come segue:[5][6]

  • L'ampiezza dei canali è dimezzata a 10 MHz[5][6] per mitigare gli effetti della trasmissione/ricezione su dispositivi che si muovono a velocità elevata[7]
  • Le bit rate previste sono anch'esse dimezzate e possono valere 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 e 54 Mbit/s[5][6]
  • I dispositivi devono obbligatoriamente essere in grado di trasmettere e ricevere dati a 6, 12 e 24 Mbit/s[5]

Da un punto di vista della trasmissione, gli schemi di modulazione sono gli stessi previsti dalla normativa 802.11a, in particolare la trasmissione basata su OFDM, con modulazioni BPSK/QPSK e 16- e 64-QAM.[5] Per ogni canale sono previste sempre 52 sotto-portanti, ma, essendo la larghezza del canale dimezzata, anche la spaziatura tra le sottoportanti risulta dimezzata e pari a 0,15625 MHz (contro i 0,3125 MHz previsti dalla 802.11a).[5]

Il dimezzamento delle bit rate ha come conseguenza che il tempo di simbolo risulta doppio rispetto a quanto prescritto dalla normativa 802.11a, ossia 8 μs (contro i 4 μs) con un intervallo di guardia anch'esso raddoppiato a 1,6 μs (contro gli 800 ns della 802.11a).[6]

Livello MAC

La velocità di spostamento dei dispositivi e la necessità di garantire comunicazioni rapide in caso di situazioni di emergenza (safety communication)[8] non è compatibile con i meccanismi tipici della normativa IEEE 802.11 che prevedono una fase di autenticazione e associazione prima che possa iniziare lo scambio effettivo dei dati. Per questo motivo, la normativa 802.11p introduce una variazione che consente di saltare queste fasi, demandandone la gestione ai livelli superiori di protocollo, secondo la normativa IEEE 1609.[6][9][8]

Inoltre, i dispositivi non appartengono a nessun Basic Service Set (BSS) e usano come BSSID un valore jolly (wildcard BSSID)[10][9] in cui tale campo ha il valore fisso FF:FF:FF:FF:FF:FF (tutti '1' in notazione binaria).[11] Con queste modifiche, un dispositivo 802.11p è in grado di comunicare direttamente con gli altri dispositivi analoghi non appena ne identifica uno a cui può collegarsi tramite le informazioni trasmesse dalle trame di tipo beacon.[8]

Per la applicazioni di sicurezza, è fondamentale che tutti i dispositivi 802.11p di una rete abbiano un riferimento temporale comune e condiviso. A questo scopo, la normativa introduce nelle frame di management un nuovo tipo dedicato alla distribuzione del tempo con riferimento UTC.[12]

Frequenze e canali

La normativa 802.11p utilizza le frequenze nella porzione di spettro compresa tra 5,850 e 5,925 GHz, a cui fanno capo le tecnologie Dedicated short-range communications (DSRC) per le comunicazioni tra veicoli e infrastrutture terrestri, e Cellular V2X (C-V2X) per i veicoli a guida autonoma.[3]

Note

  1. ↑ (EN) Wei-Yen Lin, Mei-Wen Li, Kun-Chan Lan e Chung-Hsien Hsu, A Comparison of 802.11a and 802.11p for V-to-I Communication: A Measurement Study, in Lecture Notes of the Institute for Computer Sciences, Social Informatics and Telecommunications Engineering, vol. 74, Institute for Computer Sciences, Social Informatics and Telecommunications Engineering, 2011, pp. 559–570.
  2. ↑ Luca Rea, 802.11p (PDF), in Il settore dei Trasporti nell'era 5G -Focus Automotive, 6 dicembre 2018, pp. 9-10.
  3. 1 2 IEEE 802.11p-2010
  4. ↑ IEEE 802.11-2012, p. ix
  5. 1 2 3 4 5 6 (EN) Abdeldime M.S. Abdelgader e Wu Lenan, The Physical Layer of the IEEE 802.11p WAVE Communication Standard: The Specifications and Challenges (PDF), in Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science 2014, II, San Francisco, WCECS, 22-24 ottobre 2014, ISBN 978-988-19253-7-4, ISSN 2078-0966.
  6. 1 2 3 4 5 (EN) IEEE 802.11p Tutorial: WAVE and DSRC Protocol Stack, su rfwireless-world.com.
  7. ↑ (EN) Rashid A. Saeed, Amran bin Hj Naemat, Azrin bin Aris e Mat Kamil Bin Awang, Design and Evaluation of Lightweight IEEE 802.11p-based TDMA MAC method for Road Side-to-Vehicle Communications (PDF), ICACT 2010, 7-10 febbraio 2010, ISBN 978-89-5519-146-2.
  8. 1 2 3 (EN) Daniel Jiang e Luca Delgrossi, IEEE 802.11p: Towards an International Standard for Wireless Access in Vehicular Environments, IEEE, 2008, pp. 2036-2040, ISBN 978-1-4244-1645-5.
  9. 1 2 (EN) Dapeng Liu, Tutorial of 802.11p/OCB (PDF), IEEE, 19 luglio 2016, pp. 11-12.
  10. ↑ IEEE 802.11p, p.5
  11. ↑ (EN) WAVE models, su nsnam.org.
  12. ↑ IEEE 802.11p, p.4, pp.5-6, 8-9, 19-20

Bibliografia

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