Wi-Fi HaLow-物联网应用的最新无线标准

Wi-Fi HaLow（IEEE 802.11ah）是最新的无线标准，专为解决IoT（物联网）应用的主要挑战而设计。HaLow具有非常有效和高效的能力，可以在非常低的功率和比任何Wi-Fi更长的范围内运行，并穿透墙壁，非常适合满足智能家居，工业市场和智能城市的独特需求。由于功耗较低，Wi-Fi HaLow可以将传统Wi-Fi网络的多功能性和应用扩展到更大的规模，包括但不限于小型电池供电的可穿戴设备，工厂自动化，IoT / IIoT（工业IoT）设备。

使用Wi-Fi HaLow开发物联网解决方案的优势

WiFi HaLow非常接近成为物联网无线标准，提供功耗，范围，吞吐量和部署成本的最佳组合。让我们详细看看它们中的每一个：

低功耗：Wi-Fi HaLow比其他低功耗LAN/WAN技术相对提高了能源效率。有效的节能可实现多年的电池运行。由于功率运行要求低，纽扣电池运行支持较少的电流消耗

长距离和坚固性：与2.4 GHz信号相比，窄带信号（Sub-1 GHz）使用更少的能量传播得更远，因此提供了更长的范围。与 2.4 GHz Wi-Fi 相比，它还提供至少 10 dB 的链路预算优势，并且对于具有更高放大度的连接，可以实现超过 1 km 的覆盖范围

IP 网络功能：由于Wi-Fi HaLow符合IEEE 802.11ah国际标准，因此它具有本机IP支持，并且不需要进一步的转换网关。高数据吞吐量支持 UDP、TCP/IP 和基于 IP 的发现协议

数据速率和安全性：根据Wi-Fi联盟的数据，测量支持数据为150 kbps至86.7 Mbps，并且支持最新的安全标准，如Wi-Fi认证的WPA3，Wi-Fi认证增强基于机会无线加密（OWE）的开放，并且还支持Wi-Fi轻松连接

成本效益：由于Wi-Fi HaLow是未经许可的频谱操作，因此不需要额外的订阅费用。事实证明具有成本效益，将向专用和受控网络提供支持，无线固件升级支持并简化基础设施，而无需复杂的网格或中继器

设备容量和网络集成：Wi-Fi HaLow 根据关联条件支持每个 SSID 8，191 台设备。本地 IP 网络，包括互联网协议版本 6 （IPv6） 也提供支持，并且不需要任何不会干扰预先存在的网络的网关或转换盒。此外，Wi-Fi HaLow可以轻松地与Wi-Fi网络AP集成。

射频技术与Wi-Fi HaLow的比较分析

频率	低于 1 千兆赫	2.4千兆赫	低于 1 千兆赫	2.4千兆赫 / 低于1千兆赫	低于 1 千兆赫	许可
数据速率（基点）	150 千米 – 86.7 米	125 千米 – 2 米	9.6 千米 – 100 千米	250 千米	300 – 27 千米	20 千米 – 127 千米
范围（m）	> 1 千米	< 100	< 30	< 20	< 10 千米	< 10 千米
调制	BPSK上的OFDM，QPSK，16/64/256 QAM	GFSK	GFSK	巴巴克/奥克普斯克	.CSS	QPSK
安全	WPA3	CCMode 中的 128 位 AES	安全性 2 （S2）	CCMode 中的 128 位 AES	CCMode 中的 128 位 AES	3GPP 安全性
网络拓扑	星形/继电器	P2P/网状网络	网孔	网孔	星	星
开放标准	IEEE 802.11ah	蓝牙智能识别	专有	IEEE 802.15.4	专有	3GPP LTE Cat- NB1/NB2
属性	无线网络哈洛	低功耗蓝牙	Z-波	齐格比	罗拉万	NB-物联网

Wi-Fi HaLow网络的要求表明，Wi-Fi HaLow使用的sub-1 GHz频段部分因市场而异，具体取决于监管要求，例如：

美国：902 MHz 至 928 MHz

澳大利亚和新西兰：915 MHz 至 928 MHz

欧洲：7 MHz 频谱分为 800 MHz 频段和 900 MHz 频段

产品制造商应咨询其当地监管机构，以确定 sub-1 GHz 频段的哪一部分被批准使用。Wi-Fi联盟积极推动Wi-Fi HaLow频谱从915 MHz到925 MHz范围，以支持全球部署的产品开发。

Wi-Fi HaLow的关键节能功能

Wi-Fi HaLow技术的关键设计标准之一是低功耗，以使电池供电的物联网设备能够运行多年。新的MAC层功能使Wi-Fi HaLow网络中的设备能够节省能源，减少拥塞，并提高容量和设备密度。传输无线电信号通常比接收信号消耗更多的功率。设备传输的任何减少通常都会节省能源。低功耗的关键因素是确保无线电能够可靠地长时间保持睡眠状态，而不会被AP（接入点）丢弃或解除关联。通过允许Wi-Fi设备花费更多时间睡眠，此类设备的平均能耗大大降低。处于睡眠状态或被动侦听的设备将释放可用频谱，供活动客户端设备传输其数据。

Wi-Fi HaLow的重要性

让我们详细了解可实现效率和节能的 Wi-Fi HaLow 功能：

非流量指示映射 （TIM） 模式选项：在某些无线局域网 （WLAN） 中，设备必须频繁唤醒，以每秒多次监控和响应 AP 在信标帧中发送的流量指示映射 （TIM）。TIM 用于指示哪些客户端设备应接收入站数据。Wi-Fi HaLow 设备可以通过在可选的非 TIM 模式下运行来节省电力， 它们不必保持唤醒状态即可主动监控信标帧.此功能消除了 Wi-Fi 客户端设备定期检查信标消息的需要。将Wi-Fi HaLow从TIM模式中解放出来，可以节省能源，使其与其他物联网传感器网络技术竞争。非 TIM 模式是一个选项，取决于设备和网络的所需功能。Wi-Fi HaLow也支持TIM模式。Wi-Fi HaLow AP可以同时支持混合设备的这两个选项

目标唤醒时间 （TWT）：预计长时间休眠的客户端设备可以与AP 协商 TWT 合同。AP 维护发往客户端的任何流量，直到达到商定的唤醒时间。当客户端设备在规定的时间唤醒时，它会侦听其信标，并在返回其睡眠状态之前与 AP 接合以接收和传输所需的任何数据。由客户端和 AP 协商的唤醒时间之间的间隔可以从特别短（微秒）到很长（年）不等

受限访问窗口 （RAW）：RAW 是允许客户端设备组进行通信的另一种规划方法。对于具有可预测活动周期的系统，AP 可以授予具有 RAW 权限的客户端子集来传输其数据，而其他客户端可以强制休眠、缓冲非紧急数据或两者兼而有之。客户端设备可节省电力，并为其他时间关键型流量留出更多网络容量