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來源：內容由半導體行業觀察編譯自all about circuits，謝謝。
IEEE802.11ah，又名 Wi-Fi HaLow，是一種無線通訊標準，專門用於滿足物聯網 (IoT) 裝置的需求。該標準於 2016 年推出，多年來一直鮮為人知。然而，智慧裝置市場的不斷增長，重新引發了人們對這種以物聯網為中心的無線技術的興趣。
當然，說 Wi-Fi HaLow “專為滿足物聯網需求而設計”是很容易的。我們真正需要知道的是它如何以及如何很好地滿足這些需求。在本文中，我們將介紹 Wi-Fi HaLow 的基礎知識以及它與其他無線選項的比較。最後，我們將回顧一些可能適合 Wi-Fi HaLow 的實際應用。
首先，圖 1 簡要列出了 Wi-Fi HaLow 的功能和優勢。
圖 1. Wi-Fi HaLow 概述及其優勢。圖片由Wi-Fi Alliance提供
除了上面列出的功能外，值得注意的是，單個 Wi-Fi HaLow 接入點最多可同時連線 8,191 臺裝置。至於列表中的專案，其中一些（例如使用 Wi-Fi 安全性）可適用於任何 Wi-Fi 認證產品。我們將略過這些，轉而討論 Wi-Fi HaLow 的獨特之處，首先從其工作頻率開始。
Wi-Fi HaLow 與傳統 Wi-Fi：工作頻率
根據具體標準，傳統 Wi-Fi 的工作頻率範圍為 2 GHz 至 6 GHz。相比之下，Wi-Fi HaLow 的工作頻率範圍為 1GHz 以下。確切的頻率範圍因國家/地區而異 - 在美國，頻率範圍在 902 MHz 至 928 MHz 之間。
與更高頻率的操作相比，低於 1 GHz 的操作具有以下優勢：
頻譜不那麼擁擠。
更大的最大傳輸距離。
更好的訊號穿透力。
降低功耗。
該頻段的缺點是它限制了頻寬，這也意味著資料速率有限。Wi-Fi HaLow 的資料吞吐量確實高於LoRaWan，我們將在下一節中看到這一點。不過，它作為傳統 Wi-Fi 網路的補充可能比替代更好。如果同時使用 Wi-Fi HaLow 和其他 Wi-Fi 型別，它們之間的頻率差異可以降低干擾風險。
Wi-Fi HaLow 與 LoRaWAN：範圍和資料速率
理論上，LoRaWan 可以覆蓋數百公里的距離。實際上，它用於覆蓋約 5 公里的距離。Wi-Fi HaLow 的設計工作範圍是 1 公里，但可以透過在網狀配置中部署網路來進一步擴大覆蓋範圍。即使考慮到這一點，LoRaWAN 仍然具有更大的範圍。
另一方面，Wi-Fi HaLow 代表著速度的大幅提升。LoRaWAN 的工作速度為 250 bps 至 22 Kbps。如圖 2 所示，Wi-Fi HaLow 的資料吞吐量範圍從長距離的 150 Kbps 到短距離的 78 Mbps。請注意，這些數字假設單個空間流 - Wi-Fi HaLow 最多可以使用四個空間流。
圖 2. Wi-Fi HaLow 和其他物聯網通訊標準的資料速率與距離的關係。圖片由Wi-Fi Alliance提供
這種資料速率的差異對潛在應用產生了影響：與 LoRaWAN 不同，Wi-Fi HaLow 可用於傳輸影片。它經常在無線安全攝像頭的背景下被討論。
資料速率和調製
前兩節將 Wi-Fi HaLow 與其他無線技術進行了比較。現在讓我們從資料吞吐量的角度來分析一下它的優點。
Wi-Fi HaLow 使用以下型別的資料調製：
二進位制和正交相移鍵控（BPSK 和 QPSK）。
16、64 和 256 正交幅度調製 (QAM)。
Wi-Fi HaLow 的調製和編碼方案 (MCS) 索引總共包含 11 個選項。其中，MCS 0 至 MCS 8 可以使用 1 MHz、2 MHz、4 MHz、8 MHz 或 16 MHz 通道。MCS 9 為我們提供了最高的資料速率，它適用於除 2 MHz 通道之外的任何頻寬。最後，MCS 10（代表最小資料速率和最大傳輸範圍）僅在 1 MHz 通道上執行。
需要理解的關鍵是，資料速率和最大傳輸距離之間存在權衡，資料速率和功耗之間也存在權衡。Wi-Fi HaLow 具有廣泛的資料速率和調製選項以及調整它們的能力，允許使用者自定義這些權衡以滿足不同應用的需求。
功耗
對於電池供電的物聯網裝置，功耗是一個主要考慮因素。裝置的無線連線消耗的電量越多，電池更換的頻率就越高。這既是成本問題，也是可靠性問題——如果電池沒電了，裝置就無法傳輸資料，資料就會丟失。此外，必須不斷跋涉到感測器的位置更換電池，這根本就不是一件有趣的事情。
Wi-Fi HaLow 正是為這類裝置而設計的，因此它試圖降低功耗。它在這方面做得相當好。我們在文章開頭提到了一個原因——它的執行頻率低。
然而，造成影響的不僅僅是頻段。圖 3 比較了五種不同的 1GHz 以下無線技術的裝置電池壽命，包括 Wi-Fi HaLow (IEEE802.11ah)。
圖 3.不同 1GHz 以下無線技術的電池壽命比較。圖片由Jeroen Famaey提供
可以看出，Wi-Fi HaLow 在五種選項中提供了最好的電池壽命。
這一效能得益於 Wi-Fi HaLow 的多種節能模式。這些模式減少了裝置必須保持喚醒狀態的時間，以免被接入點丟棄並需要重新進行身份驗證。有關 Wi-Fi HaLow 節能功能的具體資訊，請參閱上一節中連結的 Wi-Fi 聯盟白皮書。
Wi-Fi HaLow：它有什麼用處？
至此，我們應該對 Wi-Fi HaLow 的優勢有了很好的瞭解。總結一下，它具有以下優勢：
低功耗；延長連線裝置的電池壽命。
中長距離資料傳輸。
足夠高的資料吞吐量可以在相對較長的距離上傳輸影片。
根據應用要求調整資料速率的選項。
從一個接入點同時連線到具有不同要求的多個裝置。
高訊號穿透力，適用於節點之間沒有直接視距的網路。
不會干擾同一區域內高速 Wi-Fi 網路的工作頻率。
那麼，這如何轉化為實際應用？我們在文章前面提到了遠端安全攝像頭，但 Wi-Fi HaLow 也有潛力用於智慧建築和智慧農業。
工業建築和農業設施都使用廣泛的遠端感測器和執行器網路。Wi-Fi HaLow 具有良好的可擴充套件性，感測器和執行器也受益於其能源效率。同時，長距離和高訊號穿透力意味著可以更好地連線不僅距離較遠而且與接入點被牆壁或茂密植被隔開的節點。
https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/the-lowdown-on-wi-fi-halow/
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