Что такое Wi-Fi HaLow и как она может поддержать экосистему Интернета вещей


Люди ставят высокие цели, они планируют превратить Марс в дом и желают обеспечить взаимосвязь между людьми и людьми, людьми и объектами, а также объектами и объектами. Этот интерес к соединению всех вещей привел к концепции интернета вещей (IoT). Очевидно, что IoT меняет правила игры, его быстрый рост вызвал трансформацию во многих технологиях, включая беспроводные сети. Как же тогда индустрия Wi-Fi адаптировалась к требованиям беспроводных соединений между этими многочисленными устройствами IoT? Ответ один — это протокол: Wi-Fi HaLow (он же IEEE 802.11ah ), стандарт Wi-Fi, специально созданный для эффективного удовлетворения сложных требований IoT.

Wi-Fi HaLow, он же IEEE 802.11ah

Что такое Wi-Fi HaLow и почему он полезен для Интернета вещей?

Wi-Fi HaLow (произносится как Хей-Лоу) — это маломощная версия традиционного стандарта Wi-Fi с широким покрытием, которая поддерживает низкоэнергетическую связь большого количества устройств IoT на большой площади. Он был запущен в 2010 году IEEE и официально выпущен Wi-Fi Alliance 10 мая 2017 года. Этот стандарт был разработан, поскольку традиционный Wi-Fi имеет малый эффективный радиус действия, высокое энергопотребление и накладывает ограничение на количество устройств, которые могут быть подключены к одной точке доступа. Все эти атрибуты нежелательны и являются большими препятствиями на пути IoT к успеху. Вы также можете ознакомиться с технологиями LoRaWAN, Sigfox и NB-IoT, которые также являются очень перспективными беспроводными протоколами, широко используемым в устройствах IoT дальнего действия. В приведенной ниже таблице для сравнения показана разница между обычным Wi-Fi и Wi-Fi HaLow.

Разница между обычным Wi-Fi и Wi-Fi HaLow

С другой стороны, Интернет вещей (IoT) является большим поклонником стандарта HaLow, поскольку он обеспечивает низкое энергопотребление, широкую зону покрытия и допускает наличие нескольких узлов доступа. Эти функции удовлетворяют ключевым требованиям, необходимым для успешного подключения и приложений IoT.

Сети IoT в основном состоят из сенсорных узлов, работающих от батарей. Растягивание энергии в сети так, чтобы она длилась как можно дольше, имеет решающее значение. Вот почему Wi-Fi HaLow представил новую технологию доступа к каналу, называемую Restricted Access Window (RAW). RAW делит сенсорные узлы на группы и назначает каждой группе временные интервалы, называемые слотами RAW. Во время слота RAW группа бодрствует и имеет возможность передавать данные. Когда назначенный слот RAW заканчивается, сенсорные узлы переходят в спящий режим и экономят энергию. Возьмем, к примеру, умные города, где есть сотни датчиков, в том числе для облегчения интеллектуальной парковки, уменьшения заторов на дорогах, измерения уровней электромагнитного поля и управления отходами. Неправильное управление энергетическими ресурсами в этом большом семействе датчиков может привести к провалу миссии IoT по превращению глупых городов в умные, которые улучшают качество жизни их обитателей.

В настоящее время устройства с поддержкой Wi-Fi на рынке работают в диапазонах спектра ISM (промышленный, научный, медицинский) 2,4 ГГц и 5 ГГц. Эти спектры уже насыщены, поскольку почти каждое устройство в сегодняшнюю эпоху поддерживает Wi-Fi. Дальнейшее переполнение этого спектра устройствами IoT приводит только к помехам, потере данных и низкой скорости передачи данных. По данным Wi-Fi Alliance, стандарт HaLow работает в недоиспользуемом диапазоне ниже 1 ГГц (S1G) , то есть он использует несущие частоты ниже 1 ГГц в диапазоне ISM. Он также использует более узкие каналы для обеспечения лучшего проникновения в здания и предоставления в 100 раз большего радиуса действия чем другие технологии IoT. Это расширяет возможности подключения даже в труднодоступных местах, таких как гаражи, подвалы и большие открытые площадки.

Wi-Fi Alliance также отмечает, что Wi-Fi HaLow поддерживает собственную архитектуру IP, что означает отсутствие необходимости в фирменных коммутаторах или концентраторах. Эта собственная функция поддержки IP делает систему легко расширяемой и менее сложной. Все эти преимущества слишком велики, чтобы их игнорировать.

Преимущества технологии Wi-Fi HaLow

Проблемы, с которыми сталкивается Wi-Fi HaLow

В разных странах доступны различные диапазоны ISM ниже 1 ГГц для стандарта 802.11ah. США предлагают поддержку каналов с полосой пропускания 1, 2, 4, 8 и 16 МГц в спектре ниже 1 ГГц. Однако это не идеально для других стран, в которых поддерживается небольшое количество каналов на частоте 1 ГГц, и других, таких как Китай, где большинство частот ниже 1 ГГц уже используются для телевещания. Различия в частотах между странами затрудняют производство продуктов Wi-Fi HaLow, которые работают универсально.

Частоты, выделенные для 802.11ah в разных странах

Страна Диапазон частот ISM (МГц) Ширина полосы пропускания канала (МГц)
Соединенные Штаты 902 - 928 МГц 1, 2, 4, 8, 16 МГц
Южная Корея 917,1 - 923,3 МГц 1, 2, 4 МГц
Европа 863 - 868 МГц 1, 2 МГц
Китай 755 – 787 МГц 1, 2, 4, 8 МГц
Сингапур 920 – 925 МГц 1 МГц

Разумеется, для России эти частоты также будут отличаться

Приложения Wi-Fi HaLow

Над этой технологией работают многие крупнейшие мировые компании, включая Qualcomm, Intel, Mediatek, Broadcom, LG, ZTE и Samsung.

Поскольку стандарт предлагает большой охват, ожидается, что он будет использоваться в сельской связи. Чтобы вдохнуть жизнь в такие услуги, как электронное здравоохранение и электронное обучение в сельской местности. Все это подпадает под намерение «подключить неподключенное» и продвинуть технологию даже на окраины городских районов, чтобы она могла принести пользу всему человечеству. Другой вариант использования — сенсорные сети, в основном потому, что стандарт позволяет подключать больше датчиков к точке доступа и имеет повышенную проникающую способность через стены и препятствия.

Эту технологию будут использовать транзитные сети датчиков, умные дома, умные города, работающие от аккумуляторов, сельскохозяйственные и экологические датчики, системы наблюдения, датчики управления процессами и многие другие. Варианты использования стандарта HaLow в системах IoT широки, поскольку он сочетает в себе безопасность, масштабируемость и энергоэффективность для решения многих задач IoT в различных отраслях.

Заключение

Wi-Fi HaLow — это, по сути, оптимизированная форма Wi-Fi для приложений IoT. Она обеспечивает низкое энергопотребление, широкое покрытие и увеличенное количество узлов на точку доступа. В этой статье мы сравнили ее характеристики с характеристиками традиционного Wi-Fi, проблемы проектирования, варианты использования и обсудили, почему она полезна для сообщества IoT.

(Проголосуй первым!)
Загрузка...
5 просмотров

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *