什么是Wi-Fi Halow？有何優(yōu)勢(shì)？

由于物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)非常的碎片化，不同的場(chǎng)景之下，對(duì)于連接技術(shù)也有不同的要求，這也使得目前在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)上，有著種類非常多的連接技術(shù)，比如Wi-Fi、藍(lán)牙、Zigbe等成本低廉的短距離無線連接技術(shù)，以及LoRaWAN和Sigfox等運(yùn)行在非授權(quán)頻段的低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）技術(shù)，還有NB-IoT、eMTC、Cat.1等成本相對(duì)較高的基于運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

由于Wi-Fi和藍(lán)牙早已成為了智能手機(jī)的標(biāo)配，這也使得在消費(fèi)類物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，Wi-Fi和藍(lán)牙成為了應(yīng)用最廣的物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)。但是在很多行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，由于對(duì)功耗、傳輸距離、成本等多方面有著更高的要求，這也使得Wi-Fi和藍(lán)牙應(yīng)用較少。

雖然，相對(duì)于其他的短距離物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)來說，Wi-Fi有著傳輸速率更快、可直接接入互聯(lián)網(wǎng)、低時(shí)延的優(yōu)勢(shì)，但是它的功耗和成本也更高，傳輸距離也僅比藍(lán)牙高一些，連接數(shù)量也有限。而這也限制了Wi-Fi技術(shù)在更為廣闊的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的應(yīng)用。

為了進(jìn)一步開拓Wi-Fi技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用，一方面，不少Wi-Fi芯片廠商開始不斷推出更低功耗、更低成本的Wi-Fi芯片來爭(zhēng)奪物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)；另一方面，一些Wi-Fi芯片廠商也在大力推動(dòng)Wi-Fi聯(lián)盟針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)推出的Wi-Fi Halow技術(shù)的商用。

什么是Wi-Fi Halow？有何優(yōu)勢(shì)？

早在2016年3月，Wi-Fi聯(lián)盟就針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)發(fā)布了一項(xiàng)無線局域網(wǎng)的物理層和媒體接入控制層協(xié)議，其是能在低于1GHz（750MHz—930MHz）免許可的頻段內(nèi)運(yùn)行的新型WLAN系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，即IEEE 802.11ah，該技術(shù)又被稱為Wi-Fi Halow。

由于Wi-Fi Halow可以運(yùn)行在低于1GHz的頻段，這也使得其能夠保持相對(duì)較高速率的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)距離、更低功耗的連接，可以滿足很多對(duì)于傳輸速率、距離、功耗有著更高要求的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的需求。

在傳輸速率方面，根據(jù)微信公眾號(hào)“知芯匯”提供的數(shù)據(jù)顯示，Wi-Fi Halow在sub 1GHz頻段內(nèi)提供的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)86.7M，相比Sigfox、LoRaWAN、Zigbee、Z-Wave、Bluetooth Low Energy、NB-IoT和其他專用的頻移鍵控（FSK）無線電系統(tǒng)等競(jìng)爭(zhēng)性物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高出了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

在傳輸距離方面，Wi-Fi Halow也可超過1公里，僅次于Sigfox、LoRaWAN等遠(yuǎn)距離無線局域網(wǎng)技術(shù)。

在連接數(shù)量方面，Wi-Fi Halow的設(shè)計(jì)目標(biāo)也是與NB-IoT以及5G下的mMTC（Massive Machine Type Communications）場(chǎng)景目標(biāo)是一樣的，都是支持大規(guī)模的節(jié)點(diǎn)數(shù)關(guān)聯(lián)。根據(jù)知乎用戶@徐方鑫 分享的資料來看，Wi-Fi Halow將AID的范圍從2007擴(kuò)展到8191，即Wi-Fi Halow每個(gè)接入單點(diǎn)的最大理論連接數(shù)可高達(dá)8191個(gè)，并且不需要專用網(wǎng)關(guān)即可直接訪問互聯(lián)網(wǎng)。

在功耗方面，Wi-Fi HaLow技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之一是低功耗，使用電池供電的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠運(yùn)行數(shù)年。新的MAC功能使Wi-Fi HaLow網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備能夠節(jié)省能源、減少擁塞、增加容量和設(shè)備密度。

另外，Wi-Fi HaLow與其他的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)一樣，原生支持IP網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)化了對(duì)互聯(lián)網(wǎng)和基于云應(yīng)用程序的訪問，相比其他的物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)來說，無需額外昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施，如集線器、中繼器或網(wǎng)關(guān)等。綜合成本可以進(jìn)一步降低。

根據(jù)“知芯匯”分享的圖來看，與LoRaWAN等低功耗物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相比，Wi-Fi HaLow除了在覆蓋氛圍上要差一些之外，在傳輸速率、電池壽命、擴(kuò)展性、易于IP網(wǎng)絡(luò)集成、安裝和運(yùn)行成本方面都更具優(yōu)勢(shì)。

與藍(lán)牙、Zigbee等短距離無線連接技術(shù)先比，Wi-Fi HaLow在覆蓋范圍、可擴(kuò)展性、傳輸速率、電池壽命、易于IP網(wǎng)絡(luò)集成、安裝和運(yùn)行成本方面，也更具優(yōu)勢(shì)。即便是與常規(guī)的2.4GHz WiFi相比，Wi-Fi HaLow除了傳輸速率略低之外，覆蓋范圍更大，電池壽命也更高，優(yōu)勢(shì)明顯。

國內(nèi)市場(chǎng)暫時(shí)受限，海外應(yīng)用漸入佳境

由于Wi-Fi HaLow使用的是sub-1GHz頻段，主要是在750MHz—930MHz之間，而國內(nèi)的750MHz—930MHz頻段主要被三大運(yùn)營商及廣電所掌握（廣電擁有698MHz-806MHz頻段），這也使得Wi-Fi HaLow在國內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用受阻。

不過，在海外市場(chǎng)，一些國家和地區(qū)有開放一部分頻段出來，比如美國目前的902MHz至928MHz頻段、澳大利亞和新西蘭的915MHz至928MHz頻段、歐洲也在800MHz和900MHz頻段間劃出了7MHz的頻譜資源。此外，Wi-Fi聯(lián)盟還積極倡導(dǎo)Wi-Fi HaLow的全球統(tǒng)一接入頻譜在915MHz至925MHz范圍內(nèi)。這也使得Wi-Fi HaLow在海外市場(chǎng)的有了用武之地。

前面提到，Wi-Fi HaLow技術(shù)相比低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及短距離無線連接技術(shù)都有著不小的優(yōu)勢(shì)，特別是那些對(duì)于傳輸速率、傳輸距離都有著較高要求的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（比如無線網(wǎng)絡(luò)高清攝像頭、無人機(jī)WiFi圖傳）來說，Wi-Fi HaLow無疑是更具優(yōu)勢(shì)的解決方案。

Wi-Fi HaLow芯片供應(yīng)商稀缺，泰芯半導(dǎo)體率先量產(chǎn)商用

雖然Wi-Fi HaLow技術(shù)在一些物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)擁有很好的應(yīng)用前景，但是目前Wi-Fi HaLow芯片供應(yīng)商卻非常的稀缺。

據(jù)芯智訊了解，目前有在研發(fā)Wi-Fi HaLow芯片的廠商主要有Morse Micro Inc.、Newratek、Palma Ceia SemiDesign Inc.、Methods2Business和珠海泰芯半導(dǎo)體有限公司（以下簡(jiǎn)稱“泰芯半導(dǎo)體”）。

雖然在為數(shù)不多的廠商當(dāng)中，大部分都是國外廠商，中國廠商僅有泰芯半導(dǎo)體一家，但是泰芯半導(dǎo)體卻是目前全球唯一實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并成功商用的Wi-Fi HaLow芯片供應(yīng)商，其首款基于Wi-Fi Halow標(biāo)準(zhǔn)的SoC芯片型號(hào)為TXW8301。

TXW8301詳解：更快、更遠(yuǎn)、更強(qiáng)

作為首款基于Wi-Fi Halow標(biāo)準(zhǔn)的SoC芯片——TXW8301內(nèi)部集成的PA調(diào)制信號(hào)發(fā)射功率高達(dá)17db，可工作在750M~930M頻段，工作的信道寬度為1/2/4/8MHz，可提供最高到32.5Mbps的物理吞吐量。同時(shí)芯片內(nèi)部集成了百兆以太網(wǎng)/USB/SDIO/SPI/UART等接口，開發(fā)者可以通過這些接口與應(yīng)用處理器對(duì)接。

相比常見的藍(lán)牙、Zigbee等短距離無線連接技術(shù)來說，TXW8301傳輸速率更快（最高32.5Mbps）、傳輸距離更遠(yuǎn)（最大距離1公里以上），同時(shí)信號(hào)的穿透力也更強(qiáng)。

即便是與目前Wi-Fi使用的 2.4GHz 和 5GHz 頻段相比，TXW8301由于采用了更低的頻段（小于1GHz），也具有以下三大優(yōu)勢(shì)：

1）數(shù)據(jù)傳輸距離更長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更廣。具體表現(xiàn)：一是在相同的發(fā)射功率下，數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x更遠(yuǎn)，最大可達(dá)1公里以上（空曠的區(qū)域可達(dá)1.2公里），如現(xiàn)行的Wi-Fi技術(shù)最大的數(shù)據(jù)傳輸距離僅為100m，而該技術(shù)的傳輸距離是現(xiàn)行技術(shù)的10倍以上。二是如果加大發(fā)射功率或者選擇低階的調(diào)制方式，則TXW8301的數(shù)據(jù)傳輸距離將進(jìn)一步增大。且通過在1MHz/2MHz/4MHz/8MHz之間進(jìn)行切換，TXW8301能動(dòng)態(tài)的調(diào)整WI-FI的覆蓋范圍。

2）數(shù)據(jù)傳輸?shù)呢灤┬愿茫m合無線安防的應(yīng)用。具體表現(xiàn)為：提高信號(hào)的繞射能力，因此數(shù)據(jù)具有更強(qiáng)的穿墻和穿過建筑物的能力，可將通信從室內(nèi)擴(kuò)展到室外，極大的提高數(shù)據(jù)穿透障礙物的能力。

3）無線終端沖突更低，無線傳輸質(zhì)量更平穩(wěn)。具體表現(xiàn)為：提供了TWT（Target wake time）資源調(diào)度功能，TWT技術(shù)使得AP（無線接入點(diǎn)）可以將不同的無線終端設(shè)備歸納到不同的TWT周期，AP可以與每臺(tái)終端設(shè)備設(shè)置“喚醒協(xié)議”，從而協(xié)商終端使用哪個(gè)TWT周期傳輸數(shù)據(jù)。使用了TWT技術(shù)的TXW8301無線終端沖突更低，無線傳輸質(zhì)量更平穩(wěn)。

據(jù)泰芯半導(dǎo)體銷售總監(jiān)李少輝介紹，基于TXW8301的特性和優(yōu)勢(shì)，其可以廣泛的應(yīng)用于無線高清監(jiān)控、無線網(wǎng)橋、無人機(jī)圖傳、智能家居以及智慧電網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域。

以傳統(tǒng)視頻監(jiān)控應(yīng)用為例，比如在一些需要密集部署視頻監(jiān)控的小區(qū)、辦公樓、交通樞紐，如果采用傳統(tǒng)的方案，因?yàn)槊總€(gè)攝像頭都需要單獨(dú)進(jìn)行布線（包括供電線和數(shù)據(jù)傳輸線），部署的周期和成本會(huì)都比較高，而且維護(hù)也并不是很方便。

如果將集成TXW8301芯片的NVR（Network Video Recorder 網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)）作為接入點(diǎn)AP，再將內(nèi)置TXW8301的無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)（IP Camera）作為終端可以布置在屋內(nèi)或者戶外，可以輕松實(shí)現(xiàn)中距離的1拖8，并且保持高清視頻傳輸（戶外距離600米實(shí)際測(cè)試結(jié)果每路攝像頭傳輸速率可以保持1Mbps以上）。這也使得無線高清監(jiān)控視頻傳輸具有更強(qiáng)的穿墻和穿過建筑物的能力，可將無線監(jiān)控從室內(nèi)擴(kuò)展到戶外。相比傳統(tǒng)的方案來說，不僅提升了性能和體驗(yàn)，同時(shí)還極大的降低了部署成本和維護(hù)成本。

據(jù)芯智訊了解，目前泰芯半導(dǎo)體的TXW8301芯片已經(jīng)被國內(nèi)多家安防大廠的產(chǎn)品所采用。

另外，值得一提的是，TXW8301還支持移動(dòng)導(dǎo)頻技術(shù)，更適合移動(dòng)中的無人機(jī)、無人船舶設(shè)備，加大發(fā)射功率后，最高可支持3公里范圍內(nèi)的1080P高清圖傳。

小結(jié)：

通過上面的介紹，我們不難看出，Wi-Fi Halow技術(shù)確實(shí)是一項(xiàng)非常具有市場(chǎng)潛力的物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)，特別是在安防監(jiān)控、無人機(jī)圖傳等領(lǐng)域前景廣闊。雖然目前國內(nèi)Sub-1GHz頻段使用受限，限制了Wi-Fi Halow技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展，不過，海外市場(chǎng)的需求正在快速增長(zhǎng)。

據(jù)李少輝介紹，目前泰芯半導(dǎo)體已經(jīng)接到了很多海外客戶以及主要做海外市場(chǎng)的國內(nèi)客戶的合作意向。
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