重新思考 Wi-Fi：Wi-Fi HaLow 将增强物联网的 10 个原因

虽然传统的 Wi-Fi 是当今使用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，揭示技术差距以及它在一个无所不包的互联世界中需要发挥的作用。许多物联网和机器对机器 (M2M) 应用对远程连接和低功耗的更高要求正在以越来越快的速度在今年和未来几年迎来 802.11ah Wi-Fi HaLow。

Wi-Fi HaLow 技术由 IEEE 802.11ah 任务组标准化，并由Wi-Fi 联盟(WFA) 命名。它在未经许可的低于 1 吉赫 (GHz) 频段运行，并提供从数百 kbits/s 到数十 Mbits/s 不等的数据速率，以及从数十米到一公里以上的距离。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、稳健性和安全性要求。

那么，是什么让 Wi-Fi HaLow 成为支持物联网的理想无线技术呢？以下是 Wi-Fi HaLow 如何解决现有无线技术的根本弱点的 10 个关键原因。

能源效率

802.11ah Wi-Fi HaLow 协议促进了可以长时间休眠的设备的节能。这实现了最广泛的电源选择，从适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。

具有高级调制和编码方案的正交频分复用 (OFDM) 可提供更高的吞吐量以及适应信道条件的数据速率。吞吐量越高，消息传播的通话时间越短，这意味着无线电可以更快地回到睡眠状态，从而节省能源。WLAN 的先听后说协议意味着更少的媒体争用和更少的数据包重传能量浪费。

Wi-Fi HaLow 空闲和睡眠模式与Morse Micro 的专有电路设计技术相结合，允许每单位能量传输更多比特并降低空闲功耗，从而与其他技术相媲美。

数据速率

Wi-Fi HaLow 提供最广泛的数据速率以适合物联网应用，例如以数十 Mbits/s 的速率传输的高清摄像机，以及温度传感器、门锁或邮箱等较低比特率的应用。速率可以根据条件或与接入点 (AP) 的距离的变化自动调整，就像 Wi-Fi 一样。

范围

Wi-Fi HaLow 提供 1 米至 >1 公里、低于 1 GHz 的窄带信号，覆盖从智能家居到大型仓库的更广泛应用，无需中继器或网状网络。窄带信号达到传统 2.4 GHz Wi-Fi 或蓝牙的 10 倍范围、100 倍面积或 1000 倍体积，对于更短范围的 5 GHz Wi-Fi 5/6 (802.11ac/ax) 和 6 GHz 甚至更高Wi-Fi 6E (802.11ax)（图 1）。

穿透材料

物理原理很简单，频率越低，穿透性越好（自由空间传播损耗越低）（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 低 6 倍GHz Wi-Fi 6e。建筑材料的变化以及房屋和建筑物的布局对 HaLow 信号的影响较小。

安全

Wi-Fi HaLow 需要最先进的 WPA3 安全性来对数据进行身份验证和加密。Morse Micro 支持现有的 WPA3 和未来对 Wi-Fi 安全性的改进（图 3）。Wi-Fi HaLow 的更高数据速率可实现快速无线 (OTA) 固件更新，而 LoRa 或 Sigfox 等许多远程无线技术如果不让设备长时间离线就无法实现。

网络数据容量

Wi-Fi HaLow 为每个 AP 最多 8,191 个设备指定了广泛的数据速率（图 4）。多个信令选项减少了管理和控制大量设备所需的开销。一个这样的例子是受限访问窗口 (RAW)，这是 HaLow 的一项独特功能，它允许 AP 向一部分站点授予权限以传输其数据，而其他站点则被迫休眠、缓冲非紧急数据，或两者兼而有之。这减少了冲突并为有源设备释放了无线电波，以便以它们可以达到的最快调制和编码方案 (MCS) 速率传输更多数据。

安装/运营成本

Wi-Fi HaLow 支持本地 IP 流量，就像传统 Wi-Fi 一样。简单的安装只需要一个支持 Wi-Fi HaLow 的 AP 或路由器。不需要专有集线器或网关。面向星的架构不需要复杂的中继器网格，这些中继器会阻塞消息并导致其他无线技术出现管理问题。它使用免许可的 1 GHz 以下频谱，无需定期订阅费用或蜂窝网络提供商所需的数据计划。

免许可频谱

由于 Wi-Fi HaLow 不依赖移动服务提供商，因此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并使用免许可的无线电频谱。无线技术在全球范围内的免许可频段运行，范围从 750 MHz 到 950 MHz。它不使用通常会承担许可费和订阅成本的蜂窝数据运营商的频率。某些使用限制可能适用，并且可能因国家/地区而异。

互操作性和客户体验

Wi-Fi HaLow 是全球公认的标准，它定义了设备的通信方式。与前几代 Wi-Fi 一样，Wi-Fi HaLow 设备供应商通过遵循向成员提供规范和认证服务的 Wi-Fi 联盟的指导来确保互操作性。其他无线物联网技术要么是专有的，要么没有组织良好的指导，这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 网络相同的易用性。此外，Wi-Fi HaLow 的单一 AP 解决方案还具有简单性，可提供更高的开箱即用安装成功率，并消除替代网状网络部署的复杂性和挑战。

原生 IP 支持

与传统 Wi-Fi 一样，在 Wi-Fi HaLow 中定义了对 IP 流量的本机支持。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，以实现基于云的服务和物联网数据管理。蓝牙、Zigbee、Z-Wave、LoRa 和 Sigfox 等其他无线物联网技术需要专有网关将所有本地客户端流量转换为 IP 流量以进行互联网访问。这些额外的数据包处理阶段需要将额外的数据包装在数据包周围，从而增加延迟并降低其网络的效率。

在部署的初始阶段，Wi-Fi HaLow 预计将用于标准 Wi-Fi 无法达到的室内和室外应用，例如电池供电的监控系统、无线摄像头和门铃。另一个典型用例是大型场所，其中单个 HaLow 接入点可以替代大量 AP，避免低效、复杂的网状架构，简化安装并降低总拥有成本。

工业自动化、过程控制传感器、楼宇自动化、仓库和零售店等众多领域都将需要这项技术，使一切都能够在日益自动化的世界中保持连接。事实上，Wi-Fi HaLow 因其多功能性而脱颖而出。

审核编辑 黄昊宇