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Wi-Fi技术对比:Wi-Fi HaLow与Wi-Fi 6
 

【作者: Morse Micro】2023年09月12日 星期二

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随着物联网(IoT)设备数量的激增(根据预测,至2025年物联网设备的总数量将超过400亿台),对於快速、节能和安全连接的期??也在??升。这种对物联网设备的巨大增长和需求,显现出当前连线协议中的空隙,无线技术创新者也正在竞相填补这些空隙。


什麽是Wi-Fi CERTIFIED 6?

Wi-Fi 6是最新一代的Wi-Fi技术,适用於2.4GHz、5GHz和6GHz免许可和类许可频段,指定用於采用IEEE 802.11ax规范的产品。


前几代产品包括用於2.4 GHz和5 GHz频段的Wi-Fi 4(IEEE 802.11n)和用於5 GHz频段的Wi-Fi 5(IEEE 802.11ac)。为2.4GHz和/或5GHz频段设计的Wi-Fi 6设备也与早期的Wi-Fi技术向後相容,包括IEEE 802.11a、IEEE 802.11b和IEEE 802.11g,此意味着Wi-Fi 6传输封包数据时会有额外成本,包括更长的封包数据传输前导码和额外的保护机制。


根据Wi-Fi联盟表示,Wi-Fi 6强调「在体育场和其他公共场所等拥有数百或数千台连接设备的场所,以及在那些使用高频宽应用的企业网路中能实现高品质的连接」。我们谈论的是容量、能耗、覆盖范围以及当今用户在繁忙环境中所需的性能。因此,主要适用於5GHz和6GHz频段的高传输量、短距离应用,如网路游戏和虚拟实境。


关於Wi-Fi CERTIFIED HaLow

Wi-Fi HaLow是Wi-Fi联盟认证的最新MAC/PHY协议2,专为满足物联网的需求而设计,提供比Wi-Fi 4、Wi-Fi 5或Wi-Fi 6更远的连接距离和更低的功耗。Wi-Fi HaLow可满足具有挑战性环境的独特要求,能够实现工业、农业、智慧建筑、智慧城市环境中各种物联网的应用案例。


一目了然: Wi-Fi HaLow与Wi-Fi 6比较

并非所有Wi-Fi都是一样的,尤其是在物联网应用方面。下表根据家庭和企业最看重的功能,对IEEE 802.11ah Wi-Fi HaLow和802.11ax Wi-Fi 6进行了比较。


表一:Wi-Fi HaLow与Wi-Fi 6比较

 

Wi-Fi 6

Wi-Fi HaLow

Reach

100公尺

1公里

容量(AP

2000多台设备

8,000 多台设备

安全

卓越

卓越

能量消耗

渗透

普通

卓越

多功能性

免许可可互操作

免许可可互操作

数据速率 (SISO)

400 Kbps - 143 Mbps20 MHz

道中 1x1

150 Kbps - 86.7 Mbps16 MHz

道中 1x1

数据速率 (MIMO)

400 Kbps - 9.6 Gbps160 MHz

道中 8x8

150 Kbps - 347 Mbps16 MHz

道中 4x4


连接深度和广度

Wi-Fi HaLow在sub-1 GHz频段运行,频道相对较窄,通常在1 MHz至8 MHz之间(尽管IEEE 802.11ah也规定了16 MHz频道)。功耗极低的物联网设备可使用1MHz或2 MHz频道,而对输送量要求较高的远距离、低功耗摄影机则可以使用4MHz和8 MHz频道。较窄的频道加上850 MHz和950 MHz之间的sub-1 GHz的RF频率,以及范围优化的调制和编码设计(modulation and coding scheme;MCS)速率,使Wi-Fi HaLow的传输距离超过1公里。这是Wi-Fi 6(?100米)覆盖范围的10倍。


此外,Wi-Fi HaLow使用sub-1 GHz的信号,比2.4GHz、5GHz和6GHz的Wi-Fi 6信号能更有效地穿过墙壁和其他障碍物,无论障碍物的结构材料如何。


Wi-Fi 6支援具备资源单元(resource unit;RU)分配的OFDMA(正交频分多址),允许多个用户端同时从一个接入点(AP)接发信号。虽然这看起来提供了更窄的频道,但实际的最小频道宽度和取样速率仍保持在20MHz,无法提供与 Wi-Fi HaLow 使用窄通道相同的节能效果。


接入点容量

单个Wi-Fi HaLow 接入点(AP)可处理多达8,191台设备,是Wi-Fi 6 AP(仅支援2,007台设备)的四倍。这大大增加了能连接的LED灯泡、智慧门锁和安全摄影机的数量,更不用说智慧建筑和工厂所采用的大量自动化设备。在智慧家居环境中,Wi-Fi 6路由器通常支援数十台设备,而宽频服务提供者安装在各个家庭的单一Wi-Fi HaLow AP可以轻松扩展,满足任何家庭的物联网需求。


安全性

Wi-Fi HaLow和Wi-Fi 6都采用IEEE 802.11协议,意味着两者都遵守全球公认的标准,该标准定义了连网设备如何进行身份验证和安全通信。两者都支持Wi-Fi联盟最新的认证安全要求(WPA3)和远端升级(OTA)高级加密标准,资料传输速率可实现安全的OTA韧体升级。


能源效率

Wi-Fi 6的连接需要大量的电力。因此,基於电池供电的Wi-Fi 6物联网设备可能需要频繁充电。对於电力受限的物联网设备来说,尤其是个难题,因为这些设备必须远距离传输,并需要使用电池运行数年。Wi-Fi HaLow旨在解决这一挑战。Wi-Fi HaLow是最节能的现有Wi-Fi类型,所需电力仅为Wi-Fi 6的一小部分。


目标唤醒时间(TWT)最初是为长时间睡眠Wi-Fi HaLow设备设计的一种省电机制。尽管Wi-Fi 6也支持TWT,但主要用於调度多用户MIMO上行链路传输,而非支援长时间睡眠的物联网设备,因此Wi-Fi 6不支援Wi-Fi HaLow所支援的超长睡眠时间。


连接多样性

与其他专有无线协定不同,Wi-Fi HaLow和Wi-Fi 6都是基於开放的IEEE 802.11标准的免许可连接解决方案。由於无需专有闸道、控制器或集线器,因此简化了安装并降低了营运成本。此外,由於两种协议都是IEEE 802.11标准的一部分,所以Wi-Fi HaLow和Wi-Fi 6网路可以共存,而不会影响其RF性能。


资料速率

Wi-Fi HaLow提供一系列非常适合物联网设备的资料传输速率,例如,从使用MCS 10和BPSK调制的150 Kbps速率,到使用MCS 9的4.4 Mbps最高速率(最窄频宽为1 MHz的单个空间流)。在8 MHz频道运行时,单个空间流Wi-Fi HaLow AP可支援各种物联网设备,从低功耗感测器(发送速率低至150 Kbps的1 MHz频道)到摄影机(发送速率高达43 Mbps的8 MHz资料包)。


虽然Wi-Fi HaLow为大多数物联网应用提供了最均衡的802.11标准,但并不适用於传输范围较小、资料密集型的应用,如超高清视频串流、高清网路游戏或低延迟虚拟实境应用。Wi-Fi 6的资料传输速率更快,更适合这些需要高传输量和低延迟的耗电应用。


结论

我们可以把Wi-Fi HaLow和Wi-Fi 6视为具有竞争力的兄弟,两者略有不同,但相容且各有独特点。Wi-Fi 6是带宽密集型家居和企业应用的高速主力协议,在这些应用中,功耗和覆盖范围并不是主要考虑因素。如果物联网应用需要的是更广的覆盖范围、更优的穿透力、更低的功耗和良好的资料输送量,那麽首选就是Wi-Fi HaLow。


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