IEEE 802.11ah集Wi-Fi和LPWAN之長(zhǎng)

Wi-Fi憑借高數(shù)據(jù)速率和簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，成為了最常用的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)之一，然而Wi-Fi有個(gè)缺點(diǎn)︰它的傳輸范圍小，因此Wi-Fi聯(lián)盟為更遠(yuǎn)距離的無(wú)線應(yīng)用開(kāi)發(fā)了IEEE 802.11ah標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在符合這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的第一個(gè)模塊已經(jīng)上市。

跟在2.4GHz或5GHz頻段運(yùn)行的常用標(biāo)準(zhǔn)不同，IEEE 802.11ah標(biāo)準(zhǔn)(也稱為Wi-Fi HaLow)使用免授權(quán)的900MHz頻段進(jìn)行傳輸，因此與LoRa和Sigfox一起歸類為低功耗廣域網(wǎng) (LPWAN)技術(shù)的一部份。

使用較低頻段意味著Wi-Fi HaLow實(shí)現(xiàn)了距離遠(yuǎn)至1.5公里的傳輸范圍，這幾乎是基于2.4 GHz或5 GHz頻段的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)距離的兩倍，使得它不僅適用于智慧家庭的應(yīng)用，而且適合各種物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，例如擁有大型廠房的工業(yè)企業(yè)，以及農(nóng)業(yè)、醫(yī)療保健和智慧城市等環(huán)境中的應(yīng)用場(chǎng)景。


 
圖一 : HaLow的無(wú)線訊號(hào)強(qiáng)度比傳統(tǒng)Wi-Fi高出10dB，可穿透墻壁，非常適合智能家庭應(yīng)用。

更輕易穿透墻壁
Wi-Fi HaLow還可以建立非常穩(wěn)定的連接—因?yàn)榕c2.4GHz Wi-Fi相比，Wi-Fi HaLow的鏈路預(yù)算至少多出10dB，因此無(wú)線訊號(hào)可以更有效地穿透墻壁或其他障礙物。

理論上，每個(gè)接入點(diǎn)(AP)可連接多達(dá)8191個(gè)裝置；Silex提供了第一個(gè)用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的802.11ah Wi-Fi模塊(見(jiàn)圖二)，每個(gè)接入點(diǎn)可連接1024個(gè)節(jié)點(diǎn)。在實(shí)際的測(cè)試中，Silex成功實(shí)現(xiàn)了同時(shí)在100個(gè)連接和30個(gè)固定裝置上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

這個(gè)新版本的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)對(duì)穿戴式設(shè)備和傳感器等行動(dòng)應(yīng)用也很有吸引力，在使用1MHz信道時(shí)，數(shù)據(jù)速率至少達(dá)到150 kbit/s。如果傳感器僅在需要傳輸新資料時(shí)才處于活動(dòng)狀態(tài)，則可以通過(guò)結(jié)合低功耗資料調(diào)制解調(diào)器來(lái)實(shí)現(xiàn)低功耗，從而使Wi-Fi HaLow成為連接許多小型裝置的理想選擇。

通過(guò)組合多個(gè)信道，可以稍微提高數(shù)據(jù)速率，同時(shí)可確保來(lái)自不同供貨商的802.11ah設(shè)備之間的互操作性，WLAN加密標(biāo)準(zhǔn)WPA2-PSK、WPA3SAE和WPA3-OWE則保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?br/>


 
圖二 : 全新802.11ah Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)的傳輸范圍遠(yuǎn)超其他Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)。

因此，IEEE 802.11ah標(biāo)準(zhǔn)(或稱作Wi-Fi HaLow)同時(shí)集Wi-Fi和LPWAN兩者之長(zhǎng)，不僅可提供更大的傳輸范圍，而且數(shù)據(jù)速率更高。不過(guò)，這項(xiàng)技術(shù)仍處于起步階段，基礎(chǔ)設(shè)施仍在開(kāi)發(fā)中，未來(lái)將有越來(lái)越多支持這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備逐步出現(xiàn)。

第一個(gè)HaLow組件
這方面的先驅(qū)之一是日本制造商N(yùn)ewracom，該公司于2015年10月為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)出第一個(gè)Wi-Fi HaLow芯片，在2016年世界行動(dòng)通訊大會(huì)上與該標(biāo)準(zhǔn)一同亮相。Newracom憑借第一個(gè)兼容IEEE 802.11ah標(biāo)準(zhǔn)的Wi-Fi HaLow SoC組件產(chǎn)品NRC7292，贏得了「2019年最佳Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品」獎(jiǎng)項(xiàng)。

另一家先驅(qū)企業(yè)是Silex，該公司的SX-NEWAH是第一個(gè)用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的802.11ah Wi-Fi模塊，并且將通過(guò)儒卓力供貨。儒卓力目前已開(kāi)始提供美國(guó)版本的樣品。這款模塊產(chǎn)品也是基于Newracom公司的NRC7292 SoC，它是第一個(gè)在1 GHz以下頻段運(yùn)行的工業(yè)Wi-Fi模塊，代表這款模塊集合了新Wi-Fi技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的所有優(yōu)勢(shì)：

? 更大的傳輸范圍和更穩(wěn)定的連接，包括可穿透墻壁或在不利的環(huán)境條件下進(jìn)行連接，傳輸性能至少比2.4GHz Wi-Fi高出10dB
? 低功耗，電池使用壽命長(zhǎng)達(dá)數(shù)年
? 數(shù)據(jù)速率高達(dá)15 Mbit/s，支持TCP/IP
? 每個(gè)接入點(diǎn)可支持大量的設(shè)備(不需要中繼器和網(wǎng)關(guān))
? IP連接性：該模塊可以整合到現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)中
? 高安全性：企業(yè)版Wi-Fi安全標(biāo)準(zhǔn)，WPA3
? 可與來(lái)自不同供貨商的802.11ah裝置實(shí)現(xiàn)互操作性

(本文作者Kerstin Naser為儒卓力無(wú)線產(chǎn)品銷售經(jīng)理)