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(shù)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(shù)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(jī)對機(jī)（M2M）應(yīng)用，對遠(yuǎn)程連接的更高需求和低功耗需求，正在引領(lǐng)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(shù)由IEEE 802.11ah任務(wù)組進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并由Wi-Fi聯(lián)盟（WFA）命名。Wi-Fi HaLow在免許可的sub-GHz頻段運(yùn)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(yīng)對最具挑戰(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。

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

1.能效

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

正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)，采用先進(jìn)的調(diào)制和編碼方案，通過適應(yīng)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(fèi)的能量更少。

Wi-Fi HaLow空閑和睡眠模式，結(jié)合摩爾斯微（Morse Micro）的專利電路設(shè)計技術(shù)，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(shù)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(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如流媒體傳輸數(shù)十Mb/s和較低速率的應(yīng)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(diǎn)（AP）的距離自動調(diào)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(luò)。窄帶信號可達(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(dá)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(qiáng)（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(lán)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(jìn)的WPA3安全標(biāo)準(zhǔn)來驗(yàn)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(jìn)（圖3）。Wi-Fi HaLow的更高數(shù)據(jù)速率，實(shí)現(xiàn)了快速的空中傳送（OTA）固件更新，而許多遠(yuǎn)程無線技術(shù)，如LoRa或Sigfox，設(shè)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(jìn)的WPA3安全標(biāo)準(zhǔn)，并支持無線安全升級，因此網(wǎng)絡(luò)不受影響。（來源：Morse Micro）

6.網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)容量

Wi-Fi HaLow為每個接入點(diǎn)（AP）的最多8191臺設(shè)備，指定了范圍廣泛的數(shù)據(jù)速率（圖4）。多種信令選項(xiàng)，減少了管理和控制大量設(shè)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(dú)特功能，允許接入點(diǎn)向一部分站點(diǎn)授予傳輸其數(shù)據(jù)的特權(quán)，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。這就減少了沖突，為活躍設(shè)備騰出了空域，使之能以最快的調(diào)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(diǎn)，可以連接成千上萬的設(shè)備。（圖片：Morse Micro）

7.安裝/運(yùn)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(diǎn)或路由器。不需要專有的集線器或網(wǎng)關(guān)。這種星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，無需復(fù)雜的中繼器網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，這些中繼器會阻塞消息，并導(dǎo)致其他無線通信技術(shù)的管理問題。Wi-Fi HaLow使用免許可的1GHz以下頻譜，沒有月費(fèi)，也無需蜂窩網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)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(wù)提供商，所以不需要服務(wù)提供商合同。與傳統(tǒng)的Wi-Fi一樣，客戶擁有自己的設(shè)備，使用免許可的無線電頻譜。該無線通信技術(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。Wi-Fi HaLow不使用蜂窩數(shù)據(jù)運(yùn)營商的頻率，這些運(yùn)營商通常會收取許可證費(fèi)用和月費(fèi)。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(yàn)

Wi-Fi HaLow是一個全球公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，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)商遵循Wi-Fi聯(lián)盟的指導(dǎo)來確?；ネㄐ?，該聯(lián)盟為成員提供規(guī)范和認(rèn)證服務(wù)。其他無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要么是專有的，要么沒有那么好的組織指導(dǎo)，這些因素可能會影響上市時間、產(chǎn)品成本和客戶體驗(yàn)。

用戶將體驗(yàn)到與傳統(tǒng)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)一樣的易用性。再加上Wi-Fi HaLow的單一接入點(diǎn)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(luò)部署的復(fù)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(shè)備都可以使用IPv4/IPv6傳輸協(xié)議直接訪問互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)基于云的服務(wù)和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理。其他無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如藍(lán)牙、Zigbee、Z-Wave、LoRa和Sigfox，需要一個專有的網(wǎng)關(guān)，將所有本地客戶端流量轉(zhuǎn)換為IP流量，以便進(jìn)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(luò)效率。

在部署初期，Wi-Fi HaLow預(yù)計將用于標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi無法到達(dá)的室內(nèi)外應(yīng)用，如電池驅(qū)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(diǎn)可以替代其他大量的接入點(diǎn)，避免了低效、復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，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(xiàng)技術(shù)，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。