作者：Sophia物联网智库 原创
Wi-Fi是人们日常生活中最常见的无线连接技术之一，尽管多年以来Wi-Fi技术不断发展，但其在满足物联网设备的连接新需求方面仍然存在挑战。
研究数据预测，到2030年物联网设备的数量预计将飙升至290亿台，这种增长让传统Wi-Fi压力倍增——因为以智能传感器为代表的大量物联网设备不需要传统Wi-Fi提供的数据吞吐量，它们需要的是长距离、低功耗、安全的无线连接。因此，2016年，重点满足物联网应用需求的Wi-Fi Halow（802.11ah）技术标准被确立。当然，该标准有个更加好记的名字“Wi-Fi HaLow”。
自Wi-Fi 联盟确定 HaLow 标准以来，HaLow 的实际应用并不算多，但这种情况可能会在今年发生变化。2024年1月25日，无线宽带联盟 (WBA) 表示，其“Wi-Fi HaLow for IoT”计划已进入新阶段阶段，Wi-Fi HaLow 已准备好在“跨多个行业的商业物联网部署”中发挥作用。同期，它还发布了一份新的白皮书，其中列出了不同垂直领域的一系列可能的部署场景，包括智能家居、智慧城市、智慧建筑、智慧零售、智慧工业和智慧农业等……
图源：无线宽带联盟 (WBA) 官网
这些商业部署将展示 Wi-Fi HaLow 如何将 Wi-Fi 的优势扩展到更多物联网应用中。面向物联网设备的特有需求，Wi-Fi HaLow 能够提供更远的覆盖范围、更高的材料穿透能力、更长的电池寿命、更高的设备连接密度、最小化的端到端时延、更高的安全性、易于安装和管理以及物联网场景中更高的数据吞吐量。
“Wi-Fi HaLow for IoT”计划
基于无线宽带联盟的“Wi-Fi HaLow for IoT”计划，在接下来的几个月中，项目团队将测试用例和应用程序，以展示 Wi-Fi HaLow 在现实世界中的优势和性能，包括了解覆盖区域、数据速率、吞吐量和信号可靠性等关键指标。试验的详细分析将为新的部署指南提供信息，帮助更广泛的行业成功推出物联网解决方案。
智能家居——在安全摄像头、HVAC、电器、独立车库连接、太阳能系统、备用发电机和电动汽车充电器中评估 Wi-Fi HaLow 与传统 Wi-Fi 的对比。
智慧城市——专注于基础设施监控、智能公用事业和交通管理，以突出更广泛的覆盖范围优势、高数据吞吐量、更高的设备连接密度和更低的成本维护。
智能建筑自动化——进行测试以支持智能建筑应用，例如物理安全、监控、访问控制、安全警报和水传感器。
智能零售——展示 Wi-Fi HaLow 如何提高消费者满意度并提高零售商和合作伙伴的生产力，评估将涵盖扫描仪、阅读器、销售点设备、资产跟踪、安全监控、仓库机器人和处理程序。
工业物联网——专注于测试工业应用，包括资产跟踪、基础设施监控、远程设备控制、安全自动化和安全监控。
农业技术——智能农业或精准农业系统的试验，包括环境监测、土壤监测、植物健康监测、执行器控制和预测育种数据收集。
这些测试都离不开的Wi-Fi HaLow多方面的技术优势：
首先是覆盖范围。Wi-Fi HaLow的最大卖点之一是其远超传统Wi-Fi的覆盖范围。Morse Micro 公司近日发布了一段演示视频，显示Wi-Fi HaLow甚至实现了 3 公里的稳定连接。（在Morse Micro 公司的测试中，测试人员让一名参与者远离 Wi-Fi 热点的情况下启动视频通话。虽然带宽随着距离的增加而明显减少，但通话在 3000 米处依然保持稳定，在这个距离上，视频画面变得模糊不清，速度降至 1 Mbps，但音频质量未受影响。）这种长距离传输特性使得它成为农业监控、工业自动化和智能城市等应用的理想选择。
图：Morse Micro 公司测试Wi-Fi HaLow
第二是穿透能力。与传统的2.4 GHz或5 GHz Wi-Fi相比，Wi-Fi HaLow在低于1 GHz的频段运行，通常是在900 MHz左右。低频段的信号具有更好的穿透能力，这意味着Wi-Fi HaLow可以更容易地穿过墙壁和其他建筑结构。在多层建筑或地下室等传统Wi-Fi信号难以覆盖的场所，HaLow能够提供更稳定的连接。
第三是低功耗。802.11ah采用了一系列低功耗设计，如目标唤醒时间（TWT）、省电模式（PSM）等，降低了设备的能耗，延长了设备的使用寿命。IoT设备，尤其是传感器和穿戴设备，通常需要在电池供电下运行数月甚至数年。Wi-Fi HaLow的低功耗设计意味着它可以帮助这些设备更有效地管理电源消耗，延长电池寿命。
第四是容量和兼容性。Wi-Fi HaLow不仅能够支持大量设备连接到单一接入点，还适合密集的传感器网络，而且它保持了与现有Wi-Fi技术的兼容性。这使得设备制造商可以更容易地将HaLow集成到现有产品中，同时用户也无需更换现有的网络设备。
最后是安全性。Wi-Fi HaLow支持WPA3等最新安全标准，保护数据传输安全。
Method2Business 首席执行官兼创始人 Marleen Boonen 表示：“Wi-Fi HaLow 实际试验的启动标志着一个重要里程碑，让用户能够亲身体验该技术的扩展范围、能源效率和高穿透能力。这些试验验证了 Wi-Fi HaLow 是一种可靠且安全的物联网连接解决方案，适用于不同环境中的广泛应用，进一步刺激了相关用例的部署”
Morse Micro 营销和产品管理副总裁 Prakash Guda 表示：“随着工业物联网、安全摄像头和接入点产品的部署加速，Wi-Fi HaLow 的势头正在增强，其中许多产品已在 CES 2024 上展示。提供传统 Wi-Fi 的 10 倍连接范围、100 倍覆盖面积和 1000 倍容量的Wi-Fi HaLow 已准备好迎接物联网生态系统的黄金时段，并且非常适合基于边缘的人工智能，尤其是远程智能应用。”
Wi-Fi HaLow用例介绍
在WBA最新发布的白皮书中，也介绍了一些Wi-Fi HaLow 的关键用例：
智能家居
Wi-Fi HaLow解决了智能家居产品的几个问题——与传统Wi-Fi使用的2.4 GHz、5 GHz和6 GHz频率相比，使用低于1 GHz的射频频谱(美国为902 MHz至928 MHz)，信号到达的距离更远，穿透墙壁、天花板和地板的能力也更好，将这些信号发送到更远的距离所需的能量更少。
通过单个Wi-Fi HaLow AP，可以为拥有多种建筑材料的大型家庭提供服务。位于车库、地下室、阁楼和房屋外的设备可能难以与接入点通信，2.4 Ghz的智能设备连接性较弱，可能会减慢整个家庭网络的运行速度，为这些设备使用低于1 Ghz的频谱有利于消费者的家庭整体网络性能。
同时Wi-Fi HaLow也使服务提供商受益，举例而言，摄像头供应商无法预测其客户房屋的大小和结构，但Wi-Fi HaLow能够助力为消费者提供平稳的开箱即用体验，减少产品退货的可能性。
智慧城市
Wi-Fi HaLow可以连接所有类型的智慧城市物联网设备，包括公交车站、交通灯、摄像头、公用事业监控、泄漏检测、温度测量和振动传感器……由于Wi-Fi HaLow的容量支持连接超过8000个设备，所以多个智能城市系统可以连接到单个AP，而不必考虑接入点的限制。
凭借非授权频谱、基于IP的连接和低运营成本，Wi-Fi HaLow可以以比蜂窝连接更低的价格实现市政物联网网络。在有线回程不可用的情况下，Wi-Fi HaLow是一种简单而低成本的方式，可以在通过蜂窝回程进行通信的同时聚合低功耗设备。
与其他LPWAN技术相比，Wi-Fi HaLow具有更大的数据吞吐量，允许在城市网络解决方案中使用更多数量的设备，支持更多数量的用例。Wi-Fi HaLow的低功耗特性还能确保电池供电设备在没有维护的情况下依然能维持数月乃至数年的服务，从而降低总体运维成本。
智能建筑
在提供全面覆盖方面，Wi-Fi HaLow与传统建筑所用的连接技术相比具有几个优势：它的信号可以穿透四层或更多的楼层，使单个接入点(AP)覆盖大多数建筑物。Wi-Fi HaLow简化了智能建筑部署的网络，其IP原生技术使得将Wi-Fi HaLow安装到现有建筑中快速而简单。
Wi-Fi HaLow的信号穿透性和范围也使其适用于建筑物内外的各种物联网应用。无论你是需要用摄像头监控后门，还是需要控制通风管道中冷却空气的方向，Wi-Fi HaLow都能做到。与使用Wi-Fi、低功耗蓝牙或Zigbee相比，它的覆盖范围和信号穿透质量有助于在建筑物内建立无处不在的覆盖。
此外，Wi-Fi HaLow采用WPA3标准，拥有很高的安全性。
最后，Wi-Fi HaLow能够避免来自众多2.4 GHz和5 GHz设备的干扰，这是一个显著的优势。这意味着手机、智能手表和蓝牙可穿戴设备不会造成连接问题或中断服务。物联网设备无法重新连接或中断网络关联可能会给用户和支持人员带来许多麻烦。通过消除这些令人头疼的问题，Wi-Fi HaLow可以帮助提高智能设备的普及率。
智慧零售
智能零售涵盖了帮助提供消费者满意体验的IT技术解决方案，同时也提高了零售商及其合作伙伴的生产力。从成品供应商通过物流网络运输，到商店店员进行库存和销售商品，再到商店或餐厅的消费者，每个阶段都可以从基于Wi-Fi-HaLow的产品中受益。
对零售商来说，首要好处是整体上减少了为建筑物增加新功能而投资的基础设施成本——覆盖距离更远的Wi-Fi HaLow只需要一两个接入点就可以覆盖25万平方英尺(大约一个街区的大小)的仓库和配送中心。在建筑物中增加Wi-Fi HaLow AP很容易，只需在建筑物中现有的Wi-Fi AP上连接的PoE（Power over Ethernet）透传或USB连接器即可，管理连接是通过传统的无线交换机和服务器完成的。
在餐厅环境中，员工可能不得不在室外的露台区域为客户服务，平板电脑和打印机等电子销售点设备与单个室内HaLow AP的连接更可靠。安装电子货架标签（ESLs）、有源货架边缘视频显示器和安全摄像头的大型零售商可以在915 MHz频段频道上进行服务，该频道不受其他高速设备使用的2.4 GHz频段的影响。
工业物联网
金属机械和结构在奇怪的地方会完全阻挡Wi-Fi和蓝牙信号，有时你需要在一个无法接收信号的偏远位置安装传感器。与其布线安装额外的接入点，不如使用Wi-Fi HaLow，因为它的工作频率比大多数无线技术更低，可以更好地在工厂、采矿作业或混凝土建筑中传播信号。Wi-Fi HaLow信号覆盖范围广泛，一个接入点有可能覆盖整个大型建筑物或室外工业场地。
Wi-Fi HaLow连接很容易实现，因为它是Wi-Fi的子1 GHz版本，并且它可以添加专用于物联网设备的带宽层，不会干扰常见的2.4 GHz和5 GHz信号。Wi-Fi HaLow可用于覆盖采矿或伐木作业，与传统Wi-Fi相比，它可以在更远的范围内连接自然物体。AP处理超过8000个客户端设备的能力意味着永远不必担心在现场、仓库或工厂中有太多的连接对象，并且能够支持多个“智能”物联网解决方案。
Wi-Fi HaLow的低功耗功能允许电池供电的设备在现场使用寿命长达数年。人们可以在难以到达的地方部署温度传感器、资产跟踪器和其他电池供电的设备，而不必经常更换它们。Wi-Fi HaLow的高数据速率确实允许更多的数据密集型应用，如Wi-Fi HaLow网络上的安全摄像头。
基于Wi-Fi HaLow的工业物联网智能解决方案用例可以说是无穷无尽。Wi-Fi HaLow强大的功能集可以标准化各种类型的物联网设备的连接，这一单一标准可以取代许多不同的连接技术，从而降低整体物联网基础设施成本并简化网络结构。
智慧农业
Wi-Fi HaLow优于其他协议的一个具体用例是智能农业或精准农业系统。大型农场通常有多个传感器节点和执行器，分布在广阔的区域，以监测和控制农业操作的各个方面，这些传感器节点可能包括土壤水分传感器、温度和湿度传感器、养分传感器、生物识别传感器/摄像头等。
在这类用例中，Wi-Fi HaLow的扩展范围，低功耗和可扩展性使其成为传感器节点，执行器和中央控制集线器之间通信的理想选择：
1.扩展范围：一个大型农场可以跨越几公里，Wi-Fi HaLow的远程通信能力确保即使是最遥远的传感器节点和执行器也能保持与中央集线器的可靠连接。
2.提高穿透性：Wi-Fi HaLow能够穿透树木、植被甚至小型建筑物等障碍物，确保无线连接在整个农场保持稳定。
3.低功耗：在此类用例中，许多传感器节点和执行器可能由电池供电或使用能量收集技术，Wi-Fi HaLow的低功耗对于保持较长的电池寿命和降低维护要求至关重要。
4.可扩展性：智能农业系统可能有数百甚至数千个传感器节点和执行器，Wi-Fi HaLow支持网络中大量设备的能力确保了系统可以根据需要扩展。
虽然Zigbee、LoRaWAN或NB-IoT等其他无线通信协议也可以在这种情况下使用，但Wi-Fi HaLow的远程功能、低功耗和与现有Wi-Fi基础设施的兼容性使其成为智能农业应用的一个令人信服的选择。
写在最后
总而言之，与传统 Wi-Fi 相比，Wi-Fi HaLow 为物联网应用提供了范围更远、密度更高、功耗更低的解决方案。虽然现在还蓄势待发，但随着智能设备的不断普及和物联网应用场景的日益丰富，Wi-Fi HaLow将成为连接各种设备的关键技术之一。未来，我们可以期待Wi-Fi HaLow在智能家居、智慧城市、工业自动化等领域发挥更大的作用，为物联网的快速发展注入新的动力。
主要参考资料：
https://www.tomshardware.com/networking/super-long-range-wi-fi-works-at-a-range-of-18-miles-halow-standard-aces-a-real-world-test-despite-high-interference
原文标题 : 智能家居/城市/零售/制造/建筑/农业….Wi-Fi HaLow要在物联网领域放大招
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