kaiyun官方注册
您所在的位置: 首页> 人工智能> 设计应用> 用于可穿戴AR设备的高速低延时无线MAC协议
用于可穿戴AR设备的高速低延时无线MAC协议
2020年电子技术应用第10期
汪 健,丁福建,刘海波,刘文文,林庆毫,林 敏
上海大学 通信与信息工程学院,上海200444
摘要:针对消费级AR眼镜与智能手机的无线通信场景需求,提出一种超高速、低功耗、低时延、短距离的定制化无线MAC协议。首先从应用场景的需求出发,对有效吞吐率、时延等指标进行定量分析,再通过指标进行协议的设计。与现有的ECMA-398协议相比,有效吞吐率标准从71%提高到86%,通过引入数据优先级机制来减少延时,使得关键数据的最大帧传输延时相比同类的ECMA-398协议降低了一个量级(小于1 ms);然后根据指标完成系统级模型的搭建与仿真、RTL级的编码与验证;最后通过FPGA平台进行测试。仿真和测试结果表明,所设计的定制化MAC协议可以较好地满足场景需求。
中图分类号:TN92
文献标识码:A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200156
中文引用格式:汪健,丁福建,刘海波,等. 用于可穿戴AR设备的高速低延时无线MAC协议[J].电子技术应用,2020,46(10):73-78.
英文引用格式:Wang Jian,Ding Fujian,Liu Haibo,et al. High-speed,low-latency wireless MAC protocol for wearable AR devices[J]. Application of Electronic Technique,2020,46(10):73-78.
High-speed,low-latency wireless MAC protocol for wearable AR devices
Wang Jian,Ding Fujian,Liu Haibo,Liu Wenwen,Lin Qinghao,Lin Min
School of Communication and Information Engineering,Shanghai University,Shanghai 200444,China
Abstract:For the application scenario of short-range, high speed wireless communication between consumer AR glasses terminal and smart phones, a customized wireless MAC protocol with ultra-high speed, low power, low latency characteristics is presented. Firstly, based on the requirements of the application scenario, quantitative analysis of specifications such as effective throughput and latency are presented, which is followed by detailed protocol design with the target of specifications above. Compared to the existing ECMA-398 protocol, the effective throughput standard increases from 71% to 86%. By introducing priority mechanism for various type of data transmission, the maximum frame transmission latency of critical data is reduced by an order of magnitude, which is less than 1 ms. This paper completed the construction and simulation of system-level models, RTL-level coding and verification according to the analysis above. Finally, the protocol was tested through the FPGA platform. Simulation and test results show that the customized MAC protocol designed in this paper can fulfill the requirement of the scenario much better.
Key words :AR;MAC protocol;short-range wireless;effective throughput;latency

0 引言

随着5G移动通信技术的发展和成熟,增强移动宽带(Enhance Mobile Broadband,EMBB)成为了下一代移动互联网应用的核心技术。增强现实(Augmented Reality,AR)设备由于高速率、大流量、低延时的要求,使其成为了EMBB技术中的核心应用。

智能手机作为移动互联网时代生态系统和技术发展最成熟最完善的移动计算设备,如果能够在手机和AR眼镜间通过一种高速低功耗的无线连接技术实现连接,将智能手机作为移动计算平台,而AR眼镜被定义为提供内容显示和环境感知的衍生设备,就可以使得AR眼镜充分利用智能手机的生态和内容。例如用户可以用AR眼镜来看电影、玩3D游戏,与亲友实现远距离第一视角的场景共享等。但目前并没有完全适合该应用场景的近距离的无线技术标准,2.4 GHz和5 GHz WiFi技术虽然成本较低,应用很广,但其在延时、抗干扰性、功耗等方面的内生技术缺陷,使得该方案无法满足前述场景的核心技术需求。另一个新兴的无线技术802.11ad使用了60 GHz的超高频段,功耗大幅度提升,无法满足可穿戴设备对低功耗的严苛要求,加上60 GHz无线电波在路径损耗和穿透损耗方面的弱点,其传输性能极不稳定,传输距离基本上在厘米的量级[1]。此外,还有一些定制化的适用于点对点传输的无线协议,如ECMA-398等,由于其帧结构的设计效率较低导致有效吞吐率不足,以及缺乏数据优先级划分等设计缺陷,也难以满足上述场景对协议超高速和低延时的需求[2]

因此,本文从AR眼镜与智能手机通信的应用场景对各核心指标(有效吞吐率、延时)的要求出发,提出了一种点到点的超高速、低功耗、低延时无线传输MAC协议,从MAC层面为AR眼镜和手机端的无线交互通信提供高效可靠的协议机制设计。




本文详细内容请下载:http://www.chinaaet.com/resource/share/2000003025




作者信息:

汪 健,丁福建,刘海波,刘文文,林庆毫,林 敏

(上海大学 通信与信息工程学院,上海200444)

此内容为AET网站原创,未经授权禁止转载。
Baidu
map