IEEE 802.11ah集Wi-Fi和LPWAN之長

Wi-Fi憑借高數據速率和簡單的網絡結構，成為了最常用的無線標準之一，然而Wi-Fi有個缺點︰它的傳輸范圍小，因此Wi-Fi聯盟為更遠距離的無線應用開發了IEEE 802.11ah標準。現在符合這項標準的第一個模塊已經上市。

跟在2.4GHz或5GHz頻段運行的常用標準不同，IEEE 802.11ah標準(也稱為Wi-Fi HaLow)使用免授權的900MHz頻段進行傳輸，因此與LoRa和Sigfox一起歸類為低功耗廣域網 (LPWAN)技術的一部份。

使用較低頻段意味著Wi-Fi HaLow實現了距離遠至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標準距離的兩倍，使得它不僅適用于智慧家庭的應用，而且適合各種物聯網場景，例如擁有大型廠房的工業企業，以及農業、醫療保健和智慧城市等環境中的應用場景。


 
圖一 : HaLow的無線訊號強度比傳統Wi-Fi高出10dB，可穿透墻壁，非常適合智能家庭應用。

更輕易穿透墻壁
Wi-Fi HaLow還可以建立非常穩定的連接—因為與2.4GHz Wi-Fi相比，Wi-Fi HaLow的鏈路預算至少多出10dB，因此無線訊號可以更有效地穿透墻壁或其他障礙物。

理論上，每個接入點(AP)可連接多達8191個裝置；Silex提供了第一個用于物聯網設備的802.11ah Wi-Fi模塊(見圖二)，每個接入點可連接1024個節點。在實際的測試中，Silex成功實現了同時在100個連接和30個固定裝置上進行數據傳輸。

這個新版本的Wi-Fi標準對穿戴式設備和傳感器等行動應用也很有吸引力，在使用1MHz信道時，數據速率至少達到150 kbit/s。如果傳感器僅在需要傳輸新資料時才處于活動狀態，則可以通過結合低功耗資料調制解調器來實現低功耗，從而使Wi-Fi HaLow成為連接許多小型裝置的理想選擇。

通過組合多個信道，可以稍微提高數據速率，同時可確保來自不同供貨商的802.11ah設備之間的互操作性，WLAN加密標準WPA2-PSK、WPA3SAE和WPA3-OWE則保障了數據傳輸的安全。



 
圖二 : 全新802.11ah Wi-Fi標準的傳輸范圍遠超其他Wi-Fi標準。

因此，IEEE 802.11ah標準(或稱作Wi-Fi HaLow)同時集Wi-Fi和LPWAN兩者之長，不僅可提供更大的傳輸范圍，而且數據速率更高。不過，這項技術仍處于起步階段，基礎設施仍在開發中，未來將有越來越多支持這項標準的設備逐步出現。

第一個HaLow組件
這方面的先驅之一是日本制造商Newracom，該公司于2015年10月為物聯網應用開發出第一個Wi-Fi HaLow芯片，在2016年世界行動通訊大會上與該標準一同亮相。Newracom憑借第一個兼容IEEE 802.11ah標準的Wi-Fi HaLow SoC組件產品NRC7292，贏得了「2019年最佳Wi-Fi物聯網產品」獎項。

另一家先驅企業是Silex，該公司的SX-NEWAH是第一個用于物聯網設備的802.11ah Wi-Fi模塊，并且將通過儒卓力供貨。儒卓力目前已開始提供美國版本的樣品。這款模塊產品也是基于Newracom公司的NRC7292 SoC，它是第一個在1 GHz以下頻段運行的工業Wi-Fi模塊，代表這款模塊集合了新Wi-Fi技術標準的所有優勢：

? 更大的傳輸范圍和更穩定的連接，包括可穿透墻壁或在不利的環境條件下進行連接，傳輸性能至少比2.4GHz Wi-Fi高出10dB
? 低功耗，電池使用壽命長達數年
? 數據速率高達15 Mbit/s，支持TCP/IP
? 每個接入點可支持大量的設備(不需要中繼器和網關)
? IP連接性：該模塊可以整合到現有的IP網絡中
? 高安全性：企業版Wi-Fi安全標準，WPA3
? 可與來自不同供貨商的802.11ah裝置實現互操作性

(本文作者Kerstin Naser為儒卓力無線產品銷售經理)