重新思考Wi-Fi：Wi-Fi HaLow將推動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的十大原因

作者：Shahar Feldman，Morse Micro營銷副總裁

與現(xiàn)有的無線技術相比，Wi-Fi HaLow具有包括范圍、數(shù)據(jù)率和能效等優(yōu)勢。

雖然傳統(tǒng)的Wi-Fi是目前使用的最普遍的無線通信協(xié)議，但物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，迫使人們重新思考Wi-Fi，揭示出技術差距，以及在一個無所不包的互聯(lián)世界中，Wi-Fi需要扮演什么角色。許多物聯(lián)網(wǎng)和機對機（M2M）應用，對遠程連接的更高需求和低功耗需求，正在引領802.11ah Wi-Fi HaLow在現(xiàn)在及未來以越來越快的速度發(fā)展。

Wi-Fi HaLow技術由IEEE 802.11ah任務組進行標準化，并由Wi-Fi聯(lián)盟（WFA）命名。Wi-Fi HaLow在免許可的sub-GHz頻段運行，提供的數(shù)據(jù)速率從數(shù)百Kb/s到數(shù)十Mb/s不等，傳輸距離從數(shù)十米到超過一公里。Wi-Fi HaLow滿足了應對最具挑戰(zhàn)性的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境所需的可擴展性、穩(wěn)健性和安全性。

那么，是什么讓Wi-Fi HaLow成為支持物聯(lián)網(wǎng)的理想無線通信技術？以下是Wi-Fi HaLow如何解決現(xiàn)有技術根本弱點的十大關鍵原因。

1.能效

802.11ah Wi-Fi HaLow協(xié)議，促進了可以長時間睡眠的設備節(jié)能。這就提供了最廣泛的電源選擇，從用于短距離應用的小型電池，到超過1公里的更大電池、更高功率的設備。

正交頻分復用（OFDM）技術，采用先進的調制和編碼方案，通過適應信道條件的數(shù)據(jù)速率，提供更高的吞吐量。吞吐量越高，信息傳輸?shù)目罩袝r間就越短，這意味著無線電可以更快地回到睡眠狀態(tài)，節(jié)約能源。WLAN的“先聽后講”協(xié)議意味著對媒介的爭奪更少，對數(shù)據(jù)包重傳浪費的能量更少。

Wi-Fi HaLow空閑和睡眠模式，結合摩爾斯微（Morse Micro）的專利電路設計技術，讓每單位能量可以傳輸更多數(shù)據(jù)，降低空閑功耗，這樣就能與其他技術相抗衡。

2.數(shù)據(jù)速率

Wi-Fi HaLow提供最廣泛的數(shù)據(jù)速率范圍，以適應物聯(lián)網(wǎng)應用，如流媒體傳輸數(shù)十Mb/s和較低速率的應用，如溫度傳感器、門鎖或郵箱。就像Wi-Fi一樣，速率可以根據(jù)條件的變化或與接入點（AP）的距離自動調整。

3.范圍

Wi-Fi HaLow提供1米至》1公里的sub-1 GHz窄帶信號，覆蓋范圍更廣，從智能家庭到大型倉庫，無需中繼器或網(wǎng)狀網(wǎng)絡。窄帶信號可達到傳統(tǒng)2.4 GHz Wi-Fi或藍牙的10倍范圍、100倍面積或1000倍容量，相對于更短距離的5 GHz Wi-Fi 5/6（802.11ac/ax）和6 GHz Wi-Fi 6E（802.11ax）甚至更高（圖1）。

圖1：Wi-Fi HaLow--達到傳統(tǒng)Wi-Fi 1000倍的容量。（來源：Morse Micro）

4.建筑材料穿透力

物理原理很簡單，頻率越低，穿透力越強（自由空間的傳播損耗越低）（圖2）。Wi-Fi HaLow使用750 MHz - 950 MHz頻譜，比2.4-GHz藍牙、Wi-Fi 4或Zigbee低2.5倍，比5-GHz Wi-Fi 5低5倍，比6-GHz Wi-Fi 6e低6倍。住宅和建筑物的建筑材料和布局的變化，對Wi-Fi HaLow信號的影響較小。

圖2：Wi-Fi HaLow提供了優(yōu)越的范圍和卓越的建筑材料穿透能力。（來源：Morse Micro）

5.安全性

Wi-Fi HaLow需要最先進的WPA3安全標準來驗證和加密數(shù)據(jù)。摩爾斯微（Morse Micro）支持現(xiàn)有的WPA3和Wi-Fi未來安全性方面的改進（圖3）。Wi-Fi HaLow的更高數(shù)據(jù)速率，實現(xiàn)了快速的空中傳送（OTA）固件更新，而許多遠程無線技術，如LoRa或Sigfox，設備需要長時間離線，才能完成這種更新。

圖3：Wi-Fi HaLow采用了最先進的WPA3安全標準，并支持無線安全升級，因此網(wǎng)絡不受影響。（來源：Morse Micro）

6.網(wǎng)絡數(shù)據(jù)容量

Wi-Fi HaLow為每個接入點（AP）的最多8191臺設備，指定了范圍廣泛的數(shù)據(jù)速率（圖4）。多種信令選項，減少了管理和控制大量設備所需的開銷。其中一個例子是受限訪問窗口（RAW：Restricted Access Window），這是Wi-Fi HaLow的一個獨特功能，允許接入點向一部分站點授予傳輸其數(shù)據(jù)的特權，而其他站點則被迫休眠、緩沖非緊急數(shù)據(jù)或兩者兼而有之。這就減少了沖突，為活躍設備騰出了空域，使之能以最快的調制和編碼方案（MCS）速率傳輸更多數(shù)據(jù)。

圖4：單個Wi-Fi HaLow接入點，可以連接成千上萬的設備。（圖片：Morse Micro）

7.安裝/運營成本

Wi-Fi HaLow支持本地IP流量，就像傳統(tǒng)的Wi-Fi一樣。簡單的安裝只需要一個具有Wi-Fi HaLow功能的接入點或路由器。不需要專有的集線器或網(wǎng)關。這種星型網(wǎng)絡拓撲結構，無需復雜的中繼器網(wǎng)狀網(wǎng)絡，這些中繼器會阻塞消息，并導致其他無線通信技術的管理問題。Wi-Fi HaLow使用免許可的1GHz以下頻譜，沒有月費，也無需蜂窩網(wǎng)絡供應商的數(shù)據(jù)流量套餐。

8.免許可的頻譜

由于Wi-Fi HaLow不依賴移動服務提供商，所以不需要服務提供商合同。與傳統(tǒng)的Wi-Fi一樣，客戶擁有自己的設備，使用免許可的無線電頻譜。該無線通信技術在全球范圍內的免許可頻段運行，范圍從750 MHz到950 MHz。Wi-Fi HaLow不使用蜂窩數(shù)據(jù)運營商的頻率，這些運營商通常會收取許可證費用和月費。某些使用限制可能適用，并可能因國家而異。

9.互通性和客戶體驗

Wi-Fi HaLow是一個全球公認的標準，定義了設備的通信方式。與前幾代Wi-Fi一樣，Wi-Fi HaLow設備供應商遵循Wi-Fi聯(lián)盟的指導來確?；ネㄐ裕撀?lián)盟為成員提供規(guī)范和認證服務。其他無線物聯(lián)網(wǎng)技術要么是專有的，要么沒有那么好的組織指導，這些因素可能會影響上市時間、產(chǎn)品成本和客戶體驗。

用戶將體驗到與傳統(tǒng)Wi-Fi網(wǎng)絡一樣的易用性。再加上Wi-Fi HaLow的單一接入點解決方案的簡單性，提供了更高的開箱即用的安裝成功率，并消除了網(wǎng)狀網(wǎng)絡部署的復雜性和挑戰(zhàn)。

10.本地IP支持

Wi-Fi HaLow中定義了對IP流量的本地支持，這與傳統(tǒng)的Wi-Fi非常相似。通過使用支持Wi-Fi HaLow的路由器，所有客戶端設備都可以使用IPv4/IPv6傳輸協(xié)議直接訪問互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)基于云的服務和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理。其他無線物聯(lián)網(wǎng)技術，如藍牙、Zigbee、Z-Wave、LoRa和Sigfox，需要一個專有的網(wǎng)關，將所有本地客戶端流量轉換為IP流量，以便進行互聯(lián)網(wǎng)訪問。這些額外的數(shù)據(jù)包處理階段，需要將額外的數(shù)據(jù)包裹起來，增加了延遲，降低了其網(wǎng)絡效率。

在部署初期，Wi-Fi HaLow預計將用于標準Wi-Fi無法到達的室內外應用，如電池驅動的監(jiān)控系統(tǒng)、無線攝像頭、門鈴等。另一個典型的用例是大型場館，單個HaLow接入點可以替代其他大量的接入點，避免了低效、復雜的網(wǎng)狀結構，簡化了安裝，降低了總體擁有成本。

工業(yè)自動化、過程控制傳感器、樓宇自動化、倉庫和零售店等，都需要這項技術，讓一切都能在一個日益自動化的世界中保持連接。的確，Wi-Fi HaLow因其多功能性而脫穎而出。