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作者：Morse Micro 物聯(lián)網(wǎng)和M2M網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展在許多市場(chǎng)創(chuàng )造了新的機遇。根據全球領(lǐng)先數據統計公司Statista的數據，物聯(lián)網(wǎng)設備的數量將從2021年的138億臺增加到2025年的300億臺以上。這些應用中有很多都需要遠距離連接設備或傳感器，因此要求能效高且電池壽命長(cháng)。 Wi-Fi（IEEE 802.11）是家庭和小型企業(yè)應用的首選互聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)，在Wi-Fi的成功基礎上，Wi-Fi聯(lián)盟推出了另一項新標準——Wi-Fi HaLow。這是一種安全、節能的星型網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，可以實(shí)現1公里以上距離通信。Wi-Fi HaLow通過(guò)Wi-Fi技術(shù)實(shí)現了中短程高速視頻流以及遠距離數據傳輸的強大性能。 什么是Wi-Fi HaLow？ 擴大Wi-Fi技術(shù)范圍這一想法得到了許多行業(yè)先鋒的支持，并隨著(zhù)IEEE 802.11ah標準的批準得以鞏固。支持者們致力于使用Wi-Fi HaLow并制定了一項認證計劃，加速市場(chǎng)采用和普及。這一努力取得了成效。Wi-Fi聯(lián)盟推出了Wi-Fi CERTIFIED HaLow計劃，以滿(mǎn)足日益增長(cháng)的物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)需求。摩爾斯微電子正在提供首個(gè)Wi-Fi HaLow CERTIFIED開(kāi)發(fā)平臺以支持該計劃的推出。 Wi-Fi聯(lián)盟總裁兼首席執行官埃德加·菲格羅阿（Edgar Figueroa）表示：“Wi-Fi CERTIFIED HaLow進(jìn)一步擴展了Wi-Fi在物聯(lián)網(wǎng)中的主導作用，以解決一系列需要更遠距離和更低功耗的安全互通的新應用。Wi-Fi HaLow是對Wi-Fi產(chǎn)品組合的一個(gè)令人驚嘆的補充，讓全部Wi-Fi功能成為無(wú)與倫比的連接產(chǎn)品；在不斷增長(cháng)的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)中，簡(jiǎn)化連接的機會(huì )越來(lái)越多，Wi-Fi HaLow建立在普遍信任的Wi-Fi基礎上，為新興物聯(lián)網(wǎng)應用鋪平道路，為家庭、企業(yè)和產(chǎn)業(yè)帶來(lái)益處�！� Wi-Fi HaLow是一種開(kāi)放標準的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，在850-950 MHz范圍內運行，通常稱(chēng)為亞GHz范圍。在較低頻率下運行的優(yōu)點(diǎn)是，信號可以傳播更遠的距離，并且可以穿透墻壁和障礙物，而在較高頻率下則無(wú)法穿透。標準Wi-Fi使用更高頻率（2.4 GHz、5 GHz或6GHz）的無(wú)線(xiàn)電波，能夠在短距離內實(shí)現高吞吐量的數據傳輸。新的Wi-Fi HaLow技術(shù)擴展了Wi-Fi的范圍，更重要的是，消耗的功率非常低，從而延長(cháng)了電池壽命。這將大大降低偏遠地區或難以到達地區的運營(yíng)維護成本。 Wi-Fi HaLow的主要優(yōu)勢 • 基于IEEE 802.11ah的開(kāi)放標準 • 星型網(wǎng)絡(luò )拓撲結構亞GHz范圍運行 • 支持遠距離傳輸，最遠可達1公里；該距離是目前Wi-Fi的10倍 • 信號可以穿透墻壁和障礙物 • 根據不同的應用，電池壽命可達到5年以上 • 無(wú)需專(zhuān)有的集線(xiàn)器或網(wǎng)關(guān)就能接入互聯(lián)網(wǎng) • 基于WPA3和Wi-Fi Enhanced Open的內置安全性 • 鏈接數據速率在遠距離（>1Km）上從150Kbps不等，在短距離上高達86.7Mbps（圖1）。 • 
圖1：Wi-Fi HaLow呈現出強大的性能，數據速率從遠距離的150 kbps到近距離的86.7 Mbps不等（來(lái)源：Wi-Fi聯(lián)盟白皮書(shū)） 安全性 Wi-Fi HaLow利用了“Wi-Fi訪(fǎng)問(wèn)保護”（WPA）安全標準的發(fā)展。該技術(shù)對用戶(hù)數據進(jìn)行加密，以保護無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )免受外部威脅。該標準現在已經(jīng)是第三代。包括Wi-Fi HaLow在內的所有新的Wi-Fi認證設備，都需要通過(guò)Wi-Fi CERTIFIED WPA3要求。 WPA3利用“對等實(shí)體同時(shí)驗證”（SAE），修復了漏洞并減輕了舊安全協(xié)議的威脅，支持更長(cháng)的加密密鑰和個(gè)性化的數據保護，從而確保每個(gè)客戶(hù)端和接入點(diǎn)之間數據流量的各自安全，以防止一個(gè)客戶(hù)端數據被連接到同一網(wǎng)絡(luò )的另一客戶(hù)端進(jìn)行解密。這種最新的安全協(xié)議使攻擊者更難通過(guò)猜測密碼侵入網(wǎng)絡(luò )，即使網(wǎng)絡(luò )密鑰（密碼）被破解，也無(wú)法解密過(guò)去的數據。 對比 Wi-Fi HaLow在市場(chǎng)上眾多的其他低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）中脫穎而出。如圖2所示，Wi-Fi HaLow的數據速率達到數十Mbps，使之成為唯一能夠在網(wǎng)絡(luò )上傳輸視頻的協(xié)議。
圖2：Wi-Fi HaLow與其他LPWAN技術(shù)的比較（來(lái)源：摩爾斯微電子） 電池壽命 電池的實(shí)際壽命取決于應用程序、傳輸的數據量和頻率。盡管如此，不同的網(wǎng)絡(luò )特性可以決定網(wǎng)絡(luò )中的設備如何有效地利用能量。網(wǎng)絡(luò )數據速率越快，無(wú)線(xiàn)電就會(huì )越快地傳輸數據并返回到低功率模式。除了高數據速率，Wi-Fi HaLow還引入了增強的睡眠模式，如“目標喚醒時(shí)間”和流量調度器，如“受限訪(fǎng)問(wèn)窗口”，允許每個(gè)星型網(wǎng)絡(luò )設備進(jìn)入睡眠以節省能量，忽略不相關(guān)的網(wǎng)絡(luò )流量。另一方面，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )，如Zigbee、Z-wave或Thread使用的網(wǎng)絡(luò )，在網(wǎng)絡(luò )邊緣之間傳播時(shí)，必須由每個(gè)節點(diǎn)接收和重傳相同的數據。 Wi-Fi HaLow實(shí)現了“先聽(tīng)后說(shuō)”，以最大限度地減少數據沖突并保持較高的網(wǎng)絡(luò )利用率。相比之下，網(wǎng)狀拓撲結構要求網(wǎng)絡(luò )中的更多設備覆蓋與Wi-Fi HaLow相同的區域（Zigbee/Z-wave/Thread節點(diǎn)覆蓋20-30米，而Wi-Fi HaLow的覆蓋范圍為1公里）。再加上每個(gè)節點(diǎn)都需要重傳數據，會(huì )導致更高的網(wǎng)絡(luò )擁塞、更多的沖突和更短的電池壽命。 圖3顯示了IMEC（微電子研究中心）所做的比較，其中Wi-Fi HaLow電池壽命與其他技術(shù)在十分鐘傳輸間隔的使用情況下進(jìn)行了比較。 在這項分析中，Wi-Fi HaLow提供了3.15年的電池壽命，與其他LPWANs相比，電池壽命更長(cháng)。 技術(shù)
圖3：電池壽命比較(來(lái)源：Wi-Fi聯(lián)盟白皮書(shū)） Wi-Fi HaLow用例 該技術(shù)的應用非常廣泛。包括家居和建筑自動(dòng)化、運輸和物流、工業(yè)無(wú)線(xiàn)通信、汽車(chē)、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )的帶外控制、太陽(yáng)能管理、醫療保健、Wi-Fi HaLow + 2.4 GHz混合應用等。 擴展范圍的用例——戶(hù)外攝像頭
房屋所在的地塊大小因位置而異。在城市里，房子可能較小，沒(méi)有院子或院子很小。然而，當遠離市中心時(shí)，房子可能較大、位于較大的地塊上，這使得遠程攝像頭的安裝和連接成為一個(gè)挑戰。 Wi-Fi HaLow技術(shù)解決了這個(gè)問(wèn)題。低功耗攝像頭可以使用電池，安裝在廣闊土地上的關(guān)鍵區域，信號不會(huì )被樹(shù)木或其他障礙物所阻擋。圖像信號或視頻信號可以輕松到達接入點(diǎn)進(jìn)行本地監控或云端訪(fǎng)問(wèn)。事實(shí)上，基于Wi-Fi HaLow的攝像頭也可以造福于公寓大樓，可以覆蓋難以到達的公共區域，如地下停車(chē)場(chǎng)或屋頂。 戶(hù)外攝像頭用例也可以應用于畜牧業(yè)。例如，可以在關(guān)鍵位置安裝攝像頭來(lái)監控牛群，并幫助識別是否有跡象表明有一頭�；蚨囝^牛特別需要注意健康，從而提高生產(chǎn)力。此外，攝像頭還可以安裝在圍欄的外緣，監控靠近的入侵者，如野生動(dòng)物，以幫助保護牲畜和寵物。 更重要的是，這些遠程攝像頭的電池可以持續多年，提供了便利，并降低了維護成本。 發(fā)展勢頭增強 Wi-Fi HaLow的發(fā)展勢頭正在增強，Wi-Fi聯(lián)盟正在采取重大措施來(lái)推廣上述好處，擴大現有Wi-Fi標準的范圍，并鼓勵開(kāi)發(fā)者參與其中。關(guān)鍵問(wèn)題是有什么資源可以支持這項技術(shù)的發(fā)展。目前，有相當多的公司處于領(lǐng)先地位，包括摩爾斯微電子。該公司的Wi-Fi CERTIFIED HaLow平臺和業(yè)界首個(gè)8MHz參考設計，將使開(kāi)發(fā)者加快設計周期。 摩爾斯微電子的聯(lián)合創(chuàng )始人兼首席執行官邁克爾·德尼爾（Michael De Nil）表示：“將Wi-Fi已經(jīng)具有變革性的特性，擴展到1 GHz以下頻段的潛力再怎么強調都不為過(guò)，Wi-Fi聯(lián)盟為消費者開(kāi)啟了一個(gè)遠程、低功耗和高容量的Wi-Fi HaLow體驗新時(shí)代，我們?yōu)閃i-Fi聯(lián)盟點(diǎn)贊。作為領(lǐng)先的Wi-Fi HaLow創(chuàng )新者，我們在研發(fā)方面投入了大量資金，以確保市場(chǎng)準備好了SoC和模塊，提供不同于當今任何Wi-Fi或LPWAN技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)勢。對于消費者和企業(yè)來(lái)說(shuō)，從智能家居、智能城市到工業(yè)市場(chǎng)，以及介于兩者之間的一切，在Wi-Fi CERTIFIED的產(chǎn)品組合中加入低于1 GHz的Wi-Fi CERTIFIED HaLow將改變行業(yè)規則�！� |
