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关于Wi-Fi HaLow,需要了解的所有信息

发布时间:2020-12-22   点击次数:210次

Wi-Fi HaLow是下一代Wi-Fi,该技术不仅为连接Wi-Fi的设备延伸了距离、延长了电池寿命,而且还代表了通过物联网无线连接的人和设备那令人兴奋的未来。Wi-Fi HaLow的应用范围非常广泛,从传感器、执行器和安全摄像头到家庭自动化、家用电器和恒温器,所有这些都可以改善用户体验和生产力,同时降低安装和运营成本。

Wi-Fi HaLow技术近被IEEE 802.11ah工作组标准化,并由Wi-Fi联盟(WFA)命名。Wi-Fi HaLow在低于1 GHz的免许可RF频段上运行,提供的数据速率从数百千比特/秒到数十兆比特/秒不等,并跨越几十米到一公里的距离。Wi-Fi HaLow满足了应对挑战性的物联网环境所需的可扩展性、稳固性和安全性要求。

尽管传统的Wi-Fi是当今使用广泛的无线通信协议,但物联网的飞速发展迫使人们重新思考Wi-Fi,揭示出技术差距,以及在一个无所不包的互联世界中Wi-Fi需要扮演什么角色。许多物联网和M2M协议(机器对机器)的应用,对远程连接和低功耗的更高要求,正在引导Wi-Fi HaLow在今年和未来几年以越来越快的速度普及。

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图1 Wi-Fi跨越多个频段,满足各种连接挑战(资料来源:Wi-Fi HaLow:为物联网应用扩展Wi-Fi,Wi-Fi联盟)

传统Wi-Fi与Wi-Fi HaLow

在不久的将来,传统的Wi-Fi可以让用户使用2.4GHz、5GHz甚至6GHz频段的宽信道,快速播放电影和下载文件。这些连接的有效距离很短,而且消耗电池的速度很快,设备需要频繁充电或使用电源连接。例如,Wi-Fi 6仍然是4K视频流和增强现实等带宽密集型应用的理想选择。

Wi-Fi HaLow建立在强大的安全性和频谱高效的OFDM基础上,同时使用1GHz以下较窄的无线电频道,这样能更好地穿透材料,让连接达到传统Wi-Fi 10倍的距离、100倍的面积和1,000倍的容量。Wi-Fi-HaLow是物联网设备的完美之选,因为其允许在单个接入点上实现超过8,000台设备的强大连接,并且可以利用新加入的睡眠模式节省电力。Wi-Fi-HaLow实现了一种新的产品类别,可以使用电池运行多年,仍然提供数十Mbps的数据吞吐量。

传统Wi-Fi的网络拥塞、距离限制和较高功耗,以及可连接到单个无线接入点的设备数量有限,在智能设备的互联世界中已不再可行。这些限制阻碍了跨行业涌现的以物联为中心的新业务模式,这些模式需要更大的容量、更广的范围和更优的电池续航能力,同时还要大程度地降低部署成本和时间,所有这些都是Wi-Fi HaLow非常可取的特性。

表1 比较Wi-Fi 4/5/6与Wi-Fi HaLow

功能

Wi-Fi   4/5/6

(IEEE   802.11n/ac/ax)

Wi-Fi HaLow

(IEEE 802.11ah)

运行频段

2.4   GHz, 5 GHz, 6 GHz

低于1 GHz

(美国为902 – 928 MHz)

信道带宽选项

20,   40, 80, 160 MHz

1, 2,   4, 8, (16 为可选项) MHz

每个接入点的大可寻址设备

2007

8191

单流MCS数据速率范围

6.5   Mbps-150 Mbps

(.11n,   Wi-Fi 4)

150   Kbps – 86.7 Mbps

常规范围

~100 米

10倍更远

100倍更广

1000倍更大

与 802.11n 20MHz 相比

基于IEEE 802.11ah Wi-Fi标准的物联网解决方案

Wi-Fi HaLow增强了无线局域网(LAN),以支持当今具挑战性的物联网系统需求。在超低功耗、超低吞吐量和低能效的LoRa和Sigfox低功耗广域网(LPWAN),较低吞吐量、较短距离的个人区域网络(PAN)(如蓝牙/BT5)和更耗电的LTE Cat-M/窄带物联网之间,Wi-Fi HaLow占有一席之地

尽管以前的技术差距引发了次优的专有解决方案来满足市场需求,但新的现实是,这些差距现在已在IEEE 802.11标准的保护下得到了纠正:系统集成商可以利用已经为传统Wi-Fi无线电开发的相同硬件和软件资产,享受多厂商产品,并受益于Wi-Fi 联盟的互操作性测试和认证计划。用户不再需要在范围、吞吐量、功耗、网络容量、复杂的网状网络设置或每月流量费上妥协。作为IEEE 802.11企业级安全标准的一部分,安全性处于首要位置:Wi-Fi-HaLow采用了新的WPA3安全标准、加密消息和*的芯片ID技术,以实现安全启动。高数据速率可实现安全的无线固件升级,并支持UDP和TCP/IP协议。本机IP支持意味着无需桥接器或网关。

Wi-Fi HaLow用例

在部署的初阶段,Wi-Fi HaLow预计将用于标准Wi-Fi无法到达的室内和室外应用,如电池供电的监控系统、无线摄像头和智能家居门铃。另一个典型的用例是大型场所,一个HaLow接入点可以连接上千台设备,覆盖的容量是传统Wi-Fi的1,000倍,绕过复杂、带宽有限和不可靠的网状网络,从而简化安装并降低总成本。在大型建筑、仓库、办公室、校园、购物中心和体育场馆都可以找到这样的例子,通过访问控制系统(体温监测器、佩戴口罩监控器、房间占用限制和基于人流的物体清洁/消毒功能-所有这些都加在一起)的高级连接,方便地配置摄像头和传感器,以增强居住者的安全和健康。工业自动化、过程控制传感器、楼宇自动化、物流和资产管理、农业和环境传感器、采矿业、清洁能源农场、电子标识和零售商店等许多其他领域,都需要该项技术,从而让所有设备在日益自动化的世界中保持连接。实际上,Wi-Fi HaLow就是因其功能多样性而脱颖而出。

带有Wi-Fi HaLow的产品将为免许可频段提供新的选择,这些频段既支持IP网络,也支持PC生态系统中*的OFDM调制模式。此外,越来越多的人支持这样的预测,即从长远来看,Wi-Fi HaLow将扩大移动设备和个人电脑的连接范围,作为第四个频段的出现,以及支持新兴用例的一部分。

Wi-Fi HaLow蓄势待发

HaLow的创新正受到关注。例如,摩尔斯微(Morse Micro)公司正投入巨资,以其小的系统级芯片和模块解决方案,向HaLow市场转型。Wi-Fi联盟已经宣布了一项HaLow认证计划,该计划将于2021年推出,许多大公司对在新产品中使用Wi-Fi-HaLow的硅芯片很感兴趣。Wi-Fi-HaLow正蓄势待发。所有特性都脱颖而出,而替代品开始失去其光芒,特别是在物联网领域。Wi-Fi HaLow的市场应用肯定会重塑Wi-Fi本身。因此,人们看到的Wi-Fi再也不会和以前一样。  

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