IoT的快速發展迫使人們重新思考傳統Wi-Fi,Wi-Fi HaLow與傳統Wi-Fi有何不同?
TECHSUGARTECHSUGAR 發表於 2021年6月22日 15:00 2021-06-22
Wi-Fi就像是我們互聯世界的氧氣,是當今最普遍的無線網路協議,承載了超過一半的網際網路流量。「Wi-Fi 是一個通用術語,指的是經過二十多年發展而成的802.11協議家族。Wi-Fi聯盟是推動Wi-Fi應用和發展的組織,該組織用數字命名法,簡化了常用的幾代Wi-Fi名稱,例如,Wi-Fi 4 = 802.11n、Wi-Fi 5 = 802.11ac 、Wi-Fi 6 = 802.11ax。您正在家裡或工作場所使用的,很有可能就是這些類型的Wi-Fi。
儘管Wi-Fi 4/5/6無處不在,但物聯網(IoT)的快速發展,迫使人們重新思考傳統Wi-Fi,揭示技術差距,重新定義802.11協議在現今超低功耗物聯網設備的無線連接世界中應該發揮的作用。物聯網和機器對機器(M2M)應用,對遠端連接和低功耗的更高要求,促使人們需要另一種為物聯網而最佳化的Wi-Fi。
Wi-Fi HaLow(發音為HEY-low)協議,透過提供超低功耗的無線解決方案,填補了這一空白,與傳統Wi-Fi相比,該方案可以在更遠的距離和更低的功耗下,連接更多的物聯網設備。該協議於2016年得到了IEEE 802.11ah任務組的批准,被Wi-Fi聯盟稱為Wi-Fi HaLow。
Wi-Fi HaLow本質上是一款低功耗、遠距離、多用途的Wi-Fi版本,在免許可的1 GHz頻譜下運行。Wi-Fi HaLow標準結合了能效、遠端連接、低延遲、高解析度影片品質數據速率、安全功能和本地IP支持,是無線連接、電池供電的物聯網設備的理想協議選擇。讓我們仔細看看Wi-Fi HaLow和傳統Wi-Fi之間的一些主要分別,以及為什麼802.11ah協議非常適合物聯網應用的連接要求。
一種省電的協議
Wi-Fi HaLow為耗電的物聯網設備,提供了卓越的能效。IEEE 802.11ah規定的各種複雜的休眠模式,使HaLow設備能夠長時間處於極低功率狀態, 節省電池能量:
TWT(Target wake time):這允許工作站(STA)和存取點(AP)預先安排一個時間,喚醒休眠的節點以存取訊號。
RAW(Restricted access window):存取點可以授予工作站子集傳輸其資料的權限,而其他工作站則被迫休眠、緩衝非緊急數據或兩者兼而有之。
BSS(Basic Service Set )空閒期:這將工作站的「允許空閒期」延長至五年。
TIM(Traffic Indication Mapping ): 更有效地分組編碼TIM,節省信標(Beacon)的傳輸時間。
短MAC標頭:將低標頭傳輸虛耗、傳輸時間和功耗,並釋放無線電波頻段。
空值PHY協議數據單元(NPD):這將類似MAC的ACKs/NACKs嵌入PHY層,以減少時間和功耗。
短信標:短(有限)信標頻繁發送以同步工作站,而完整信標的發送頻率較低。
BSS著色機制:顏色分配表示特定接入點的BSS組,而站點可以忽略其他顏色。
雙向TXOP(BDT:Bi-directional TXOP):當喚醒工作站,發現存在用於傳輸的上行和下行訊框(Frame)時,會減少介質的存取次數。BDT使用實體層協議資料單元(PPDU)的訊號(SIG)字段中的響應指示,以增加對第三方工作站傳輸的TXOP持續時間保護。
該協議的高效休眠和電源管理模式,支援物聯網設備使用電池運行多年,以及多種靈活的電源和電池大小選擇,從採用鈕扣電池的短距離物聯網設備,到傳輸超過一公里的更高功率、採用更大電池的應用。與2.4 GHz和5 GHz頻段的Wi-Fi協議相比,該協議採用的sub-GHz窄頻訊號,傳輸距離更遠,能耗更低,讓每單位能耗可傳輸更多數據。
因此,Wi-Fi HaLow晶片所需的功率僅為傳統Wi-Fi晶片的一小部分。雖然傳統Wi-Fi的數據速率較高,讓使用者能夠在2.4 GHz、5 GHz和6 GHz頻段,使用寬頻頻道快速傳輸高解析影片和下載大量檔案,但這些Wi-Fi連接的有效距離很短,電池消耗很快,需要頻繁充電或更換電池,或者最好有一個主電源連接。基於這些原因,Wi-Fi HaLow是電源受限的物聯網設備的更好選擇,這些設備需要達到更遠的距離,並能用電池運行數年,同時仍然提供較高的數據吞吐量。
Wi-Fi HaLow的sub-1 GHz協議優化了滲透率、覆蓋範圍、功率和容量。
覆蓋範圍更廣
802.11標準涵蓋的頻率範圍非常廣泛,從sub-GHz到毫米波(mmWave)。Wi-Fi HaLow是第一個在免許可的sub-GHz頻段運行的Wi-Fi標準。Wi-Fi HaLow提供的數據速率,從幾百kb/s到幾十Mb/s不等,傳輸距離從幾十公尺到一公里以上。
與傳統Wi-Fi使用的最窄的20MHz頻道相比,Wi-Fi HaLow的sub-1 GHz訊號使用更窄的頻道,從1MHz到更窄。由於頻道中的熱雜訊較低,這種20倍的頻寬系數轉化為13 dB的link budget改進。與傳統的2.4 GHz Wi-Fi相比,750 MHz – 950 MHz之間的RF頻率,需要額外增加8dB-9 dB的link budget,進而節省自由空間傳輸損耗。此外,Wi-Fi HaLow協議增加了一個範圍最佳化的調變和編碼方案(MCS10),可提供額外的3dBlink budget改進。
總之,與傳統的2.4GHz IEEE 802.11n(Wi-Fi 4)相比,Wi-Fi HaLow提供了高達24dB的link budget改進。與頻率更高、頻寬更寬的802.11ac(Wi-Fi 5)和802.11ax(Wi-Fi 6/6E)協議相比,Wi-Fi HaLowlink budget優勢進一步增強,其使用頻寬更寬的5GHz和6GHz頻譜。這就解釋了為什麼Wi-Fi HaLow訊號的傳輸距離,是傳統Wi-Fi的十倍,而不需要網路擴展器。例如,電池供電的攝影鏡頭可以放置在家裡或車庫外牆更方便的地方。照明系統可以從單個AP控制,而不管燈具是在室內還是室外的花園裡。
為終端使用者提供無線物聯網解決方案,覆蓋數百公尺的距離,而無需額外的擴展器或昂貴的手機行動網路,是802.11ah協議的一個關鍵競爭優勢。Wi-Fi-HaLow的遠端覆蓋優勢,擴展了智慧型家居和智慧型城市網路的範圍,讓使用者能夠控制1公里以外的物聯網設備,遠遠超出了傳統Wi-Fi協議的覆蓋範圍。
訊號穿透力更強
一般來說:頻率越低,覆蓋範圍越遠,穿透障礙物的能力越強。Sub-GHz 的Wi-Fi HaLow訊號可以比傳統Wi-Fi更容易穿過牆壁和其他障礙物。與2.4GHz和5GHz頻段的Wi-Fi協議相比,住宅和商業建築的建築材料和布局的變化,對sub-GHz HaLow訊號的影響較小。Wi-Fi HaLow可以穿透牆壁和建築物,這有助於減少客戶投訴和產品退貨,這些問題有時會困擾使用傳統Wi-Fi的產品。
Wi-Fi HaLow使用正交分頻多工(OFDM)調變,來校正反射和多徑環境。無論設備製造商的產品是在室內還是室外,或者是在地下室還是閣樓,Wi-Fi HaLow都可以確保設備與接入點之間有穩健的連接。這種靈活性消除了提供專有集線器或橋接設備以補償不同家庭架構的額外成本和複雜性。
高度可擴展的解決方案
單個Wi-Fi HaLow接入點可以處理多達8191個設備,是傳統Wi-Fi接入點的4倍多。在可預見的未來,這足夠連接每個LED燈泡、電燈開關、智慧型門鎖、電動窗簾、恆溫器、煙霧探測器、太陽能電池板、監控攝影鏡頭或任何可想像的智慧型家居設備。典型的家庭Wi-Fi路由器,通常支援幾十種設備。當頻寬服務提供商在家居中進行部署時,單個Wi-Fi HaLow接入點可以成為一個可擴展的平台,用於提供額外的安全和公用事業管理設備和服務。
多種訊號傳遞選項,減少了管理和控制大量HaLow設備所需的開銷。這樣可以最大限度地減少訊號衝突,並為有源設備釋放無線電波,以便以最快的調變和編碼方案(MCS)速率傳輸更多數據。與傳統Wi-Fi一樣,HaLow可以根據訊號完整性和與接入點的距離,自動調整頻寬。預定義的MCS級別支持單流、單天線產品的頻寬從150 Kbps到40 Mbps,使用的頻寬從1 MHz到8 MHz,80 Mbps的能力也可通過使用可選的16 MHz寬頻道來實現。
Wi-Fi HaLow的星形網路拓撲結構、卓越的穿透力、廣闊的覆蓋面積和巨大的容量,將無線連接從難以部署和頻寬受限的網狀網路中解放出來,簡化了網路安裝,並將總體持有成本降至最低。
具有抗噪性的免許可頻譜
與採用2.4GHz、5GHz和6GHz頻段的傳統Wi-Fi一樣,Wi-Fi HaLow使終端使用者能夠擁有自己的設備並使用免許可的sub-GHz無線電頻譜,範圍從750MHz到950MHz。Wi-Fi HaLow的可用頻率範圍、最大傳輸功率和占空比,在世界各地有所不同。(例如,美洲可用的HaLow頻譜是902 MHz至928 MHz,而在歐洲是863 MHz至868 MHz)。
Wi-Fi HaLow在工業、科學和醫療(ISM)頻段內運行,可以使用多種頻段:1MHz、2MHz、4MHz、8MHz和16MHz。頻寬越窄,訊號傳輸的距離就越遠。使用OFDM,以跨多個子頻道的數據包形式傳輸數據,這可以提高在具有挑戰性的RF環境中的性能,特別是當有來自其他無線電設備的強干擾時。前向錯誤更正(FEC)編碼也為恢復數據包提供了額外的保護,確保穩健的連接。
安全性和互通性
與其他IEEE 802.11 Wi-Fi版本一樣,Wi-Fi HaLow是一種固有的安全無線協議,支援最新的Wi-Fi認證要求(WPA3)和空中傳輸(OTA)AES加密,其數據速率可以實現安全的OTA韌體升級。
就像其他類型的Wi-Fi一樣,HaLow是一個全球公認的標準(IEEE 802.11ah),定義了連接設備如何進行安全認證和通訊。採用Wi-Fi HaLow的設備供應商,可以保證其產品和網路,將按照Wi-Fi聯盟的開髮指導來實現互通性。由於Wi-Fi HaLow是IEEE 802.11標準的一部分,Wi-Fi HaLow網路也可以與Wi-Fi 4、Wi-Fi 5和Wi-Fi 6網路共存,而不影響其RF性能。
本地IP支援
所有物聯網路都需要網路協議(IP)支持,以實現雲端連接。由於Wi-Fi HaLow是802.11 Wi-Fi標準,因此它提供本地TCP/IP支持。這種內建的IP功能,意味著物聯網連接不需要專有閘道器或橋接器。所有連接到具有Wi-Fi HaLow功能的路由器的客戶端設備,可以使用IPv4/IPv6傳輸協議,直接連結網際網路,以獲得基於雲端的服務和物聯網數據的管理。
HaLow效應:延伸範圍,拓展物聯網的可能性
傳統Wi-Fi的網路擁塞、範圍限制和較高的功耗,以及可連接到單個AP的設備數量有限,在當今物聯網設備的世界中已不再可行。這些限制阻礙了各行業出現的以物聯網為中心的新商業模式,這些模式需要更遠的距離、更大的容量、更靈活的電池和電源選項,同時最大限度地降低部署成本。
作為一種遠端協議,Wi-Fi HaLow支持那些2.4GHz和5GHz Wi-Fi無法達到的室內外物聯網應用,例如遠端監控鏡頭、門禁網路甚至無人機。其他潛在的使用案例包括大型公共場所,如體育場館、購物中心和會議中心,在這些場所,單個Wi-Fi HaLow接入點可以替代大量的接入點,無需複雜的網狀網路,簡化了安裝,降低了總持有成本。
工業物聯網、過程控制感測器、大樓自動化、倉庫和零售店等眾多應用,也將受益於這種遠端、低功耗協議,讓無數設備能夠在日益自動化的世界中保持連接。事實上,Wi-Fi-HaLow在傳統的802.11協議中因其覆蓋範圍、能效、容量和多功能性而脫穎而出。
附圖:▲Wi-Fi 4/5/6與Wi-Fi HaLow的比較
▲ 傳統的Wi-Fi 4/5/6協議,使用更高的頻率和更寬的頻寬來最大化吞吐量。
▲ 比較802.11n/ac(左)和802.11ah(右)的吞吐量與範圍。(資料來源:Sensors期刊(Basel )。2016年11月,IEEE 802.11ah:一種應對物聯網挑戰的技術,作者:Victor Baños-Gonzalez, M. Shahwaiz Afaqui, Elena Lopez-Aguilera, and Eduard Garcia-Villegas)
資料來源:https://www.techbang.com/posts/87835-wifi-halow-iot?fbclid=IwAR1P3nR4iV8V3ZhhOO4zX7GZ_9Tz4v5MBzLlCX3aXYbnOCVqPYi58LPFrmQ
同時也有1部Youtube影片,追蹤數超過19萬的網紅3Q陳柏惟,也在其Youtube影片中提到,台灣在外交處境上,是否會因為中國加大對香港的管制力道而受到影響 香港問題,在過去這段時間受到很高的關注。「港版國安法」若通過,香港的國際地位將會受到影響,在香港政治環境變動的情況下,各國提供的優待也可能取消。美國國務卿蓬佩奧(MikePompeo)曾暗示將取消香港的特殊經貿待遇,也就是香港將失去獨...
mb新安洲 在 鹿晉歐美精品代購 Facebook 的最讚貼文
🦌鹿晉迎新春超狂福袋活動🧨
蝦皮下單:https://shopee.tw/product/16477321/9214224452?smtt=0.16478657-1612726594.9
福袋內容:Givenchy、Moncler 、Burberry、Fendi 、MCQ、Y3、PP、OW、CL 、NB 、MB 、Moschino長袖、Moschino 主線短袖、Kenzo長袖
內容物:歐洲品牌服飾類一件
1袋只要🔥$2980🔥免運
加碼:
紅包到300~1000🧧
總共五萬送到完💥
IPHONE 12 PRO MAX太平洋藍一隻
MONCLER 羽絨背心一件
MONCLER 羽絨外套一件
MONCLER 純棉外套三件
活動時間:2/8日~2/15日👣
付款方式:
匯款後寄出🌈蝦皮貨到付款🦐
⚠️下單備註身高體重 男/女 許願🎋
⚠️福袋購買後不做退換貨
⚠️確實看完福袋影片再下標
⚠️實體店面貨品齊全
⚠️保證正品安心購買
⚠️快速出貨開心取貨
㊗️老鐵們新年快樂❤
mb新安洲 在 鄭敬基 Joe Tay Facebook 的最佳解答
早晨、晚安
今日加拿大🇨🇦八大城市齊撐香港人
#香港人撐蘋果
轉載 #MichaelIp
三十一年前的血洗天安門真相至今仍未平反,但今天全球已經看清了中共如何對待新疆民族,日本人聲援,連印度人都抵制,美國、英國、澳洲、德國和不同聯盟將會陸續加入反欺壓人權的戰團。共黨滲透全世界無人不知,用金錢美色禍害每個國,不顧伯性死活坐擁萬億的貪官,為保權力用殘酷嚴刑迫義士認罪。難道可再啞忍多三十年嗎?做一個貪生怕死只求安穩的加拿大香港人嗎?這不再是政治觀點,不是別國內政問題,是公義和人權的捍衛。
香港人現正面對恐懼,面對恐懼真正方法是正視而不是逃避,為阻止不幸無辜的人再度受害,明天加拿大八個不同地區的香港人,用行動去支持民主,發聲為受迫害的人禱告。
https://www.facebook.com/benhedgesntd/videos/3201684519949930/?vh=e&extid=KiQrzUyEizQFphnN
Vssdm Vancouver
8.16 CANADA -WIDE
Canada-Wide Rally to Sanction Chinese officials & Protect
HKers
制裁中共 營救手足集會
維港同心 Victoria BC HongKongers
Victoria, BC
8.16 1pm
Parliament Building Front Lawn
https://facebook.com/events/s/sanction-chinese-officials-
pro/2470154976609895/?ti=icl
溫支聯 Vancouver Society in Support of Democratic Movement VSSD
Vancouver, BC
8.16 4pm
Vancouver Art Gallery North Plaza
https://www.facebook.com/events/4275697929170200/
Friends of Hong Kong Calgary
Calgary, AB
8.16 2pm
地點:卡城中領館前(1011 6 Ave SW)
https://www.facebook.com/…/gm.3296953917…/1185801505125700/…
Friends Hong Kong - Edmonton
Edmonton. AB
8.16 3pm
23Ave/ 111 St NE corner
https://www.facebook.com/events/336526334168530/?
Winnipeg HongKong Concern
Winnipeg, MB
8.16 5:30pm
Canadian Museum for Chinese Human
Canada-Hong Kong Link
Toronto, ON
8.16 2:30pm
Old City Hall
https://www.facebook.com/events/407481683561766/
Montreal 滿地可 5-6pm
滿地可撐香港行動 #Freehkmtl
渥學繫港 Ottawa Post-Secondary Institutions’ Hong Kong Awareness Group
Ontario Universities Hong Kong Awareness Group
Ottawa, ON
8.16 2pm
Parliament Hill, Ottawa
https://facebook.com/events/s/8-16-canada-wide-rally-ottawa-/304454417559632/?ti=cl
mb新安洲 在 3Q陳柏惟 Youtube 的最讚貼文
台灣在外交處境上,是否會因為中國加大對香港的管制力道而受到影響
香港問題,在過去這段時間受到很高的關注。「港版國安法」若通過,香港的國際地位將會受到影響,在香港政治環境變動的情況下,各國提供的優待也可能取消。美國國務卿蓬佩奧(MikePompeo)曾暗示將取消香港的特殊經貿待遇,也就是香港將失去獨立關稅區,這會使得香港匯率、股市受到嚴重衝擊。外國資金、人才也可能逃離香港,使香港金融信用度降低,間接影響到中國經濟,因為人⺠幣境外交易需經由香港,一旦失去香港資金窗口,中國金融將受打擊。
更重要的是,台灣和香港之間的關係也會因「港版國安法」產生改變。蔡總統已經提到「港澳關係條例」可能會停止適用,若香港適用到兩岸關係條例,到時港人居留、旅行管制、港資入台等都可能受到影響。
美中持續磨擦,中國是否透過侵奪台灣邦交國的行動作為回應
很顯然地,中國對香港的大動作,牽涉的不只是香港跟中國的關係,香港跟美國、香港跟台灣、香港跟世界的關係都會發生變化,包含香港的金融地位都會改變。接下來台灣在外交處境上,極有可能會因為中國加大對香港的管制力道而受到影響,台灣與香港的關係也需重新調整,我們必須盡早思考因應之道。
此外,中國面對疫情與國際壓力,內外交迫的狀況下,收縮對香港的箝制,只是第一步。中國長期以來慣常使用將內部壓力轉化為外部挑釁,「內壓外轉」的手段。包含最近不斷針對疫情、520總統就職與近期台美的軍事合作關係發表各種強硬言論,什麼以疫謀獨、干涉中國內政等等,很明顯想跟全世界表達中國森氣氣的態度。雖然多半是老調重彈,但其中有件事情需要特別注意,就是中國官媒、鷹派的「環球時報」透過社論嗆聲說台灣未來會「邦交國歸零」,表現出想挖台灣牆腳的意向。特別是教廷、海地,近期不論國際媒體或互動,都有一些令人擔憂的跡象,例如教廷有170年歷史的耶穌會刊物「公教文明」推出「簡體中文版」;或日前(5/11)美國期刊《外交家》(TheDiplomat)刊出美國阿克倫大學(University of Akron)歷史系講師Jared Ward的文章,特別點名海地可能轉向中國,而海地近期也向中國購買大量醫療防疫物資,而非向身為邦交國的我們採購。這些友邦的狀況,希望外交部都能更緊密的掌控與因應。
台灣傲人的資源
武漢肺炎疫情下,台灣的防疫經驗與防疫物資都獲得很好的國際口碑,口罩外交也是我們目前拓展國際外交關係的最佳武器之一。
日前台灣支援教廷的第二波防疫物資,包括20萬片醫療口罩、2組國產熱像體溫篩檢儀,已於4月30日抵達教廷,也同意教廷運用第二波援贈20萬片口罩中的10萬片,轉送至非洲對抗武漢肺炎疫情,雖然目前因疫情因素,運輸仍有一些障礙,但透過這樣的模式,將台灣的防疫物資轉送給有需要、但我們沒有邦交的國家,應有機會藉此拓展友好關係,也是未來可以研擬的方向。
這場防疫、外交的戰役,不只政府,民間各界也都付出非常多努力。今天上午,我與團隊和全美台灣同鄉會、AIT美國在台協會,一起舉辦了一場捐贈醫療物資的記者會。全美台灣同鄉會特別熱心發起募款捐贈醫療物資活動,希望能幫助這次武漢疫情重災區美國,共同度過疫情難關。我也協助牽線及號召響應,並在今天由美國在台協會代表,收下台灣製造、品質優良的1000件防護衣和1000件隔離衣,這也是一個Taiwan can help的優秀案例展現,更讓國際社會再次感受到台灣人的溫暖,與民主台灣的價值。
接下來如何利用口罩外交,開展台灣國際空間,我們大家一起努力。
#3Q陳柏惟 #中二立委 #台灣基進
===============================
◆ 訂閱3Q的Youtube → https://www.youtube.com/c/3QChen
◆ 追蹤3Q的FB → https://www.facebook.com/3Q.PehUi/
◆ 追蹤3Q的IG → wondachen
◆ 追蹤3Q的噗浪 → wondachen
◆ 追蹤3Q的推特 → https://twitter.com/wondafrog
===============================
◆ 台灣基進官網 → https://statebuilding.tw/
◆ 訂閱台灣基進官方Youtube → https://pros.is/L8GNN
◆ 追蹤台灣基進官方臉書 → https://www.facebook.com/Statebuilding.tw/
◆ 捐款支持台灣基進 → https://statebuilding.tw/#support