雖然傳統(tǒng)的 Wi-Fi 是當(dāng)今使用最普遍的無(wú)線通信協(xié)議，但物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展迫使人們重新思考 Wi-Fi，揭示技術(shù)差距以及它在一個(gè)無(wú)所不包的互聯(lián)世界中需要發(fā)揮的作用。許多物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器對(duì)機(jī)器 (M2M) 應(yīng)用對(duì)遠(yuǎn)程連接和低功耗的更高要求正在以越來(lái)越快的速度在今年和未來(lái)幾年迎來(lái) 802.11ah Wi-Fi HaLow。

Wi-Fi HaLow 技術(shù)由 IEEE 802.11ah 任務(wù)組標(biāo)準(zhǔn)化，并由Wi-Fi 聯(lián)盟(WFA) 命名。它在未經(jīng)許可的低于 1 吉赫 (GHz) 頻段運(yùn)行，并提供從數(shù)百 kbits/s 到數(shù)十 Mbits/s 不等的數(shù)據(jù)速率，以及從數(shù)十米到一公里以上的距離。Wi-Fi HaLow 滿足了應(yīng)對(duì)最具挑戰(zhàn)性的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境所需的可擴(kuò)展性、穩(wěn)健性和安全性要求。

那么，是什么讓 Wi-Fi HaLow 成為支持物聯(lián)網(wǎng)的理想無(wú)線技術(shù)呢？以下是 Wi-Fi HaLow 如何解決現(xiàn)有無(wú)線技術(shù)的根本弱點(diǎn)的 10 個(gè)關(guān)鍵原因。

能源效率

802.11ah Wi-Fi HaLow 協(xié)議促進(jìn)了可以長(zhǎng)時(shí)間休眠的設(shè)備的節(jié)能。這實(shí)現(xiàn)了最廣泛的電源選擇，從適用于短距離應(yīng)用的小型電池到超過(guò) 1 公里的更大電池、更高功率的設(shè)備。

具有高級(jí)調(diào)制和編碼方案的正交頻分復(fù)用 (OFDM) 可提供更高的吞吐量以及適應(yīng)信道條件的數(shù)據(jù)速率。吞吐量越高，消息傳播的通話時(shí)間越短，這意味著無(wú)線電可以更快地回到睡眠狀態(tài)，從而節(jié)省能源。WLAN 的先聽(tīng)后說(shuō)協(xié)議意味著更少的媒體爭(zhēng)用和更少的數(shù)據(jù)包重傳能量浪費(fèi)。

Wi-Fi HaLow 空閑和睡眠模式與Morse Micro 的專(zhuān)有電路設(shè)計(jì)技術(shù)相結(jié)合，允許每單位能量傳輸更多比特并降低空閑功耗，從而與其他技術(shù)相媲美。

數(shù)據(jù)速率

Wi-Fi HaLow 提供最廣泛的數(shù)據(jù)速率以適合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，例如以數(shù)十 Mbits/s 的速率傳輸?shù)母咔鍞z像機(jī)，以及溫度傳感器、門(mén)鎖或郵箱等較低比特率的應(yīng)用。速率可以根據(jù)條件或與接入點(diǎn) (AP) 的距離的變化自動(dòng)調(diào)整，就像 Wi-Fi 一樣。

范圍

Wi-Fi HaLow 提供 1 米至 >1 公里、低于 1 GHz 的窄帶信號(hào)，覆蓋從智能家居到大型倉(cāng)庫(kù)的更廣泛應(yīng)用，無(wú)需中繼器或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。窄帶信號(hào)達(dá)到傳統(tǒng) 2.4 GHz Wi-Fi 或藍(lán)牙的 10 倍范圍、100 倍面積或 1000 倍體積，對(duì)于更短范圍的 5 GHz Wi-Fi 5/6 (802.11ac/ax) 和 6 GHz 甚至更高Wi-Fi 6E (802.11ax)（圖 1）。

穿透材料

物理原理很簡(jiǎn)單，頻率越低，穿透性越好（自由空間傳播損耗越低）（圖 2）。Wi-Fi HaLow 使用 750 MHz - 950 MHz 頻譜，比 2.4-GHz 藍(lán)牙、Wi-Fi 4 或 Zigbee 低 2.5 倍，比 5-GHz Wi-Fi 5 低 5 倍，比 6-GHz 低 6 倍GHz Wi-Fi 6e。建筑材料的變化以及房屋和建筑物的布局對(duì) HaLow 信號(hào)的影響較小。

安全

Wi-Fi HaLow 需要最先進(jìn)的 WPA3 安全性來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行身份驗(yàn)證和加密。Morse Micro 支持現(xiàn)有的 WPA3 和未來(lái)對(duì) Wi-Fi 安全性的改進(jìn)（圖 3）。Wi-Fi HaLow 的更高數(shù)據(jù)速率可實(shí)現(xiàn)快速無(wú)線 (OTA) 固件更新，而 LoRa 或 Sigfox 等許多遠(yuǎn)程無(wú)線技術(shù)如果不讓設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間離線就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)容量

Wi-Fi HaLow 為每個(gè) AP 最多 8,191 個(gè)設(shè)備指定了廣泛的數(shù)據(jù)速率（圖 4）。多個(gè)信令選項(xiàng)減少了管理和控制大量設(shè)備所需的開(kāi)銷(xiāo)。一個(gè)這樣的例子是受限訪問(wèn)窗口 (RAW)，這是 HaLow 的一項(xiàng)獨(dú)特功能，它允許 AP 向一部分站點(diǎn)授予權(quán)限以傳輸其數(shù)據(jù)，而其他站點(diǎn)則被迫休眠、緩沖非緊急數(shù)據(jù)，或兩者兼而有之。這減少了沖突并為有源設(shè)備釋放了無(wú)線電波，以便以它們可以達(dá)到的最快調(diào)制和編碼方案 (MCS) 速率傳輸更多數(shù)據(jù)。

安裝/運(yùn)營(yíng)成本

Wi-Fi HaLow 支持本地 IP 流量，就像傳統(tǒng) Wi-Fi 一樣。簡(jiǎn)單的安裝只需要一個(gè)支持 Wi-Fi HaLow 的 AP 或路由器。不需要專(zhuān)有集線器或網(wǎng)關(guān)。面向星的架構(gòu)不需要復(fù)雜的中繼器網(wǎng)格，這些中繼器會(huì)阻塞消息并導(dǎo)致其他無(wú)線技術(shù)出現(xiàn)管理問(wèn)題。它使用免許可的 1 GHz 以下頻譜，無(wú)需定期訂閱費(fèi)用或蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供商所需的數(shù)據(jù)計(jì)劃。

免許可頻譜

由于 Wi-Fi HaLow 不依賴(lài)移動(dòng)服務(wù)提供商，因此不需要服務(wù)提供商合同。與傳統(tǒng)的 Wi-Fi 一樣，客戶(hù)擁有自己的設(shè)備并使用免許可的無(wú)線電頻譜。無(wú)線技術(shù)在全球范圍內(nèi)的免許可頻段運(yùn)行，范圍從 750 MHz 到 950 MHz。它不使用通常會(huì)承擔(dān)許可費(fèi)和訂閱成本的蜂窩數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)商的頻率。某些使用限制可能適用，并且可能因國(guó)家/地區(qū)而異。

互操作性和客戶(hù)體驗(yàn)

Wi-Fi HaLow 是全球公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，它定義了設(shè)備的通信方式。與前幾代 Wi-Fi 一樣，Wi-Fi HaLow 設(shè)備供應(yīng)商通過(guò)遵循向成員提供規(guī)范和認(rèn)證服務(wù)的 Wi-Fi 聯(lián)盟的指導(dǎo)來(lái)確?；ゲ僮餍?。其他無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要么是專(zhuān)有的，要么沒(méi)有組織良好的指導(dǎo)，這可能會(huì)影響上市時(shí)間、產(chǎn)品成本和客戶(hù)體驗(yàn)。

用戶(hù)將體驗(yàn)到與傳統(tǒng) Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)相同的易用性。此外，Wi-Fi HaLow 的單一 AP 解決方案還具有簡(jiǎn)單性，可提供更高的開(kāi)箱即用安裝成功率，并消除替代網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)部署的復(fù)雜性和挑戰(zhàn)。

原生 IP 支持

與傳統(tǒng) Wi-Fi 一樣，在 Wi-Fi HaLow 中定義了對(duì) IP 流量的本機(jī)支持。使用支持 Wi-Fi HaLow 的路由器，所有客戶(hù)端設(shè)備都可以使用 IPv4/IPv6 傳輸協(xié)議直接訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)基于云的服務(wù)和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理。藍(lán)牙、Zigbee、Z-Wave、LoRa 和 Sigfox 等其他無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要專(zhuān)有網(wǎng)關(guān)將所有本地客戶(hù)端流量轉(zhuǎn)換為 IP 流量以進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)。這些額外的數(shù)據(jù)包處理階段需要將額外的數(shù)據(jù)包裝在數(shù)據(jù)包周?chē)?，從而增加延遲并降低其網(wǎng)絡(luò)的效率。

在部署的初始階段，Wi-Fi HaLow 預(yù)計(jì)將用于標(biāo)準(zhǔn) Wi-Fi 無(wú)法達(dá)到的室內(nèi)和室外應(yīng)用，例如電池供電的監(jiān)控系統(tǒng)、無(wú)線攝像頭和門(mén)鈴。另一個(gè)典型用例是大型場(chǎng)所，其中單個(gè) HaLow 接入點(diǎn)可以替代大量 AP，避免低效、復(fù)雜的網(wǎng)狀架構(gòu)，簡(jiǎn)化安裝并降低總擁有成本。

工業(yè)自動(dòng)化、過(guò)程控制傳感器、樓宇自動(dòng)化、倉(cāng)庫(kù)和零售店等眾多領(lǐng)域都將需要這項(xiàng)技術(shù)，使一切都能夠在日益自動(dòng)化的世界中保持連接。事實(shí)上，Wi-Fi HaLow 因其多功能性而脫穎而出。

審核編輯 黃昊宇