重新思考Wi-Fi：Wi-Fi HaLow将推动物联网发展的十大原因

作者：Shahar Feldman，Morse Micro营销副总裁

与现有的无线技术相比，Wi-Fi HaLow具有包括范围、数据率和能效等优势。

虽然传统的Wi-Fi是目前使用的最普遍的无线通信协议，但物联网的快速发展，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。许多物联网和机对机（M2M）应用，对远程连接的更高需求和低功耗需求，正在引领802.11ah Wi-Fi HaLow在现在及未来以越来越快的速度发展。

Wi-Fi HaLow技术由IEEE 802.11ah任务组进行标准化，并由Wi-Fi联盟（WFA）命名。Wi-Fi HaLow在免许可的sub-GHz频段运行，提供的数据速率从数百Kb/s到数十Mb/s不等，传输距离从数十米到超过一公里。Wi-Fi HaLow满足了应对最具挑战性的物联网环境所需的可扩展性、稳健性和安全性。

那么，是什么让Wi-Fi HaLow成为支持物联网的理想无线通信技术？以下是Wi-Fi HaLow如何解决现有技术根本弱点的十大关键原因。

1. 能效

802.11ah Wi-Fi HaLow协议，促进了可以长时间睡眠的设备节能。这就提供了最广泛的电源选择，从用于短距离应用的小型电池，到超过1公里的更大电池、更高功率的设备。

正交频分复用（OFDM）技术，采用先进的调制和编码方案，通过适应信道条件的数据速率，提供更高的吞吐量。吞吐量越高，信息传输的空中时间就越短，这意味着无线电可以更快地回到睡眠状态，节约能源。WLAN的“先听后讲”协议意味着对媒介的争夺更少，对数据包重传浪费的能量更少。

Wi-Fi HaLow空闲和睡眠模式，结合摩尔斯微（Morse Micro）的专利电路设计技术，让每单位能量可以传输更多数据，降低空闲功耗，这样就能与其他技术相抗衡。

2. 数据速率

Wi-Fi HaLow提供最广泛的数据速率范围，以适应物联网应用，如流媒体传输数十Mb/s和较低速率的应用，如温度传感器、门锁或邮箱。就像Wi-Fi一样，速率可以根据条件的变化或与接入点（AP）的距离自动调整。

3. 范围

Wi-Fi HaLow提供1米至>1公里的sub-1 GHz窄带信号，覆盖范围更广，从智能家庭到大型仓库，无需中继器或网状网络。窄带信号可达到传统2.4 GHz Wi-Fi或蓝牙的10倍范围、100倍面积或1000倍容量，相对于更短距离的5 GHz Wi-Fi 5/6（802.11ac/ax）和6 GHz Wi-Fi 6E（802.11ax）甚至更高（图1）。

图1：Wi-Fi HaLow--达到传统Wi-Fi 1000倍的容量。（来源：Morse Micro）

4. 建筑材料穿透力

物理原理很简单，频率越低，穿透力越强（自由空间的传播损耗越低）（图2）。Wi-Fi HaLow使用750 MHz - 950 MHz频谱，比2.4-GHz蓝牙、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变化，对Wi-Fi HaLow信号的影响较小。

图2：Wi-Fi HaLow提供了优越的范围和卓越的建筑材料穿透能力。（来源：Morse Micro）

5. 安全性

Wi-Fi HaLow需要最先进的WPA3安全标准来验证和加密数据。摩尔斯微（Morse Micro）支持现有的WPA3和Wi-Fi未来安全性方面的改进（图3）。Wi-Fi HaLow的更高数据速率，实现了快速的空中传送（OTA）固件更新，而许多远程无线技术，如LoRa或Sigfox，设备需要长时间离线，才能完成这种更新。

图3：Wi-Fi HaLow采用了最先进的WPA3安全标准，并支持无线安全升级，因此网络不受影响。（来源：Morse Micro）

6. 网络数据容量

Wi-Fi HaLow为每个接入点（AP）的最多8191台设备，指定了范围广泛的数据速率（图4）。多种信令选项，减少了管理和控制大量设备所需的开销。其中一个例子是受限访问窗口（RAW：Restricted Access Window），这是Wi-Fi HaLow的一个独特功能，允许接入点向一部分站点授予传输其数据的特权，而其他站点则被迫休眠、缓冲非紧急数据或两者兼而有之。这就减少了冲突，为活跃设备腾出了空域，使之能以最快的调制和编码方案（MCS）速率传输更多数据。

图4：单个Wi-Fi HaLow接入点，可以连接成千上万的设备。（图片：Morse Micro）

7. 安装/运营成本

Wi-Fi HaLow支持本地IP流量，就像传统的Wi-Fi一样。简单的安装只需要一个具有Wi-Fi HaLow功能的接入点或路由器。不需要专有的集线器或网关。这种星型网络拓扑结构，无需复杂的中继器网状网络，这些中继器会阻塞消息，并导致其他无线通信技术的管理问题。Wi-Fi HaLow使用免许可的1GHz以下频谱，没有月费，也无需蜂窝网络供应商的数据流量套餐。

8. 免许可的频谱

由于Wi-Fi HaLow不依赖移动服务提供商，所以不需要服务提供商合同。与传统的Wi-Fi一样，客户拥有自己的设备，使用免许可的无线电频谱。该无线通信技术在全球范围内的免许可频段运行，范围从750 MHz到950 MHz。Wi-Fi HaLow不使用蜂窝数据运营商的频率，这些运营商通常会收取许可证费用和月费。某些使用限制可能适用，并可能因国家而异。

9. 互通性和客户体验

Wi-Fi HaLow是一个全球公认的标准，定义了设备的通信方式。与前几代Wi-Fi一样，Wi-Fi HaLow设备供应商遵循Wi-Fi联盟的指导来确保互通性，该联盟为成员提供规范和认证服务。其他无线物联网技术要么是专有的，要么没有那么好的组织指导，这些因素可能会影响上市时间、产品成本和客户体验。

用户将体验到与传统Wi-Fi网络一样的易用性。再加上Wi-Fi HaLow的单一接入点解决方案的简单性，提供了更高的开箱即用的安装成功率，并消除了网状网络部署的复杂性和挑战。

10. 本地IP支持

Wi-Fi HaLow中定义了对IP流量的本地支持，这与传统的Wi-Fi非常相似。通过使用支持Wi-Fi HaLow的路由器，所有客户端设备都可以使用IPv4/IPv6传输协议直接访问互联网，实现基于云的服务和物联网数据管理。其他无线物联网技术，如蓝牙、Zigbee、Z-Wave、LoRa和Sigfox，需要一个专有的网关，将所有本地客户端流量转换为IP流量，以便进行互联网访问。这些额外的数据包处理阶段，需要将额外的数据包裹起来，增加了延迟，降低了其网络效率。

在部署初期，Wi-Fi HaLow预计将用于标准Wi-Fi无法到达的室内外应用，如电池驱动的监控系统、无线摄像头、门铃等。另一个典型的用例是大型场馆，单个HaLow接入点可以替代其他大量的接入点，避免了低效、复杂的网状结构，简化了安装，降低了总体拥有成本。

工业自动化、过程控制传感器、楼宇自动化、仓库和零售店等，都需要这项技术，让一切都能在一个日益自动化的世界中保持连接。的确，Wi-Fi HaLow因其多功能性而脱颖而出。