雖然傳統(tǒng)的 Wi-Fi 是當(dāng)今使用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，揭示技術(shù)差距以及它在一個無所不包的互聯(lián)世界中需要發(fā)揮的作用。許多物聯(lián)網(wǎng)和機器對機器 (M2M) 應(yīng)用對遠程連接和低功耗的更高要求正在以越來越快的速度在今年和未來幾年迎來 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)健性和安全性要求。

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

能源效率

802.11ah Wi-Fi HaLow 協(xié)議促進了可以長時間休眠的設(shè)備的節(jié)能。這實現(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 1 公里的更大電池、更高功率的設(shè)備。

具有高級調(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，消息傳播的通話時間越短，這意味著無線電可以更快地回到睡眠狀態(tài)，從而節(jié)省能源。WLAN 的先聽后說協(xié)議意味著更少的媒體爭用和更少的數(shù)據(jù)包重傳能量浪費。

Wi-Fi HaLow 空閑和睡眠模式與Morse Micro 的專有電路設(shè)計技術(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，以及溫度傳感器、門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 (AP) 的距離的變化自動調(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，覆蓋從智能家居到大型倉庫的更廣泛應(yīng)用，無需中繼器或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。窄帶信號達到傳統(tǒng) 2.4 GHz Wi-Fi 或藍牙的 10 倍范圍、100 倍面積或 1000 倍體積，對于更短范圍的 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 HaLow 信號的影響較小。

安全

Wi-Fi HaLow 需要最先進的 WPA3 安全性來對數(shù)據(jù)進行身份驗證和加密。Morse Micro 支持現(xiàn)有的 WPA3 和未來對 Wi-Fi 安全性的改進（圖 3）。Wi-Fi HaLow 的更高數(shù)據(jù)速率可實現(xiàn)快速無線 (OTA) 固件更新，而 LoRa 或 Sigfox 等許多遠程無線技術(shù)如果不讓設(shè)備長時間離線就無法實現(xiàn)。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)容量

Wi-Fi HaLow 為每個 AP 最多 8,191 個設(shè)備指定了廣泛的數(shù)據(jù)速率（圖 4）。多個信令選項減少了管理和控制大量設(shè)備所需的開銷。一個這樣的例子是受限訪問窗口 (RAW)，這是 HaLow 的一項獨特功能，它允許 AP 向一部分站點授予權(quán)限以傳輸其數(shù)據(jù)，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。這減少了沖突并為有源設(shè)備釋放了無線電波，以便以它們可以達到的最快調(diào)制和編碼方案 (MCS) 速率傳輸更多數(shù)據(jù)。

安裝/運營成本

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

免許可頻譜

由于 Wi-Fi HaLow 不依賴移動服務(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，客戶擁有自己的設(shè)備并使用免許可的無線電頻譜。無線技術(shù)在全球范圍內(nèi)的免許可頻段運行，范圍從 750 MHz 到 950 MHz。它不使用通常會承擔(dān)許可費和訂閱成本的蜂窩數(shù)據(jù)運營商的頻率。某些使用限制可能適用，并且可能因國家/地區(qū)而異。

互操作性和客戶體驗

Wi-Fi HaLow 是全球公認的標(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)商通過遵循向成員提供規(guī)范和認證服務(wù)的 Wi-Fi 聯(lián)盟的指導(dǎo)來確保互操作性。其他無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要么是專有的，要么沒有組織良好的指導(dǎo)，這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(luò)相同的易用性。此外，Wi-Fi HaLow 的單一 AP 解決方案還具有簡單性，可提供更高的開箱即用安裝成功率，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 IP 流量的本機支持。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)，以實現(xiàn)基于云的服務(wù)和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理。藍牙、Zigbee、Z-Wave、LoRa 和 Sigfox 等其他無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要專有網(wǎng)關(guān)將所有本地客戶端流量轉(zhuǎn)換為 IP 流量以進行互聯(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)包裝在數(shù)據(jù)包周圍，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)計將用于標(biāo)準(zhǔn) Wi-Fi 無法達到的室內(nèi)和室外應(yīng)用，例如電池供電的監(jiān)控系統(tǒng)、無線攝像頭和門鈴。另一個典型用例是大型場所，其中單個 HaLow 接入點可以替代大量 AP，避免低效、復(fù)雜的網(wǎng)狀架構(gòu)，簡化安裝并降低總擁有成本。

工業(yè)自動化、過程控制傳感器、樓宇自動化、倉庫和零售店等眾多領(lǐng)域都將需要這項技術(shù)，使一切都能夠在日益自動化的世界中保持連接。事實上，Wi-Fi HaLow 因其多功能性而脫穎而出。

審核編輯 黃昊宇