Wi-Fi HaLow——专为物联网而生
物联网和m2m网络的发展在许多市场创造了新的机遇。根据全球领先数据统计公司statista的数据，物联网设备的数量将从2021年的138亿台增加到2025年的300亿台以上。这些应用中有很多都需要远距离连接设备或传感器，因此要求能效高且电池寿命长。
wi-fi（ieee 802.11）是家庭和小型企业应用的首选互联网连接技术，在wi-fi的成功基础上，wi-fi联盟推出了另一项新标准——wi-fi halow。这是一种安全、节能的星型网络拓扑结构，可以实现1公里以上距离通信。wi-fi halow通过wi-fi技术实现了中短程高速视频流以及远距离数据传输的强大性能。
什么是wi-fi halow？
扩大wi-fi技术范围这一想法得到了许多行业先锋的支持，并随着ieee 802.11ah标准的批准得以巩固。支持者们致力于使用wi-fi halow并制定了一项认证计划，加速市场采用和普及。这一努力取得了成效。wi-fi联盟推出了wi-fi certified halow™计划，以满足日益增长的物联网和工业物联网需求。摩尔斯微电子正在提供首个wi-fi halow certified开发平台以支持该计划的推出。
wi-fi联盟总裁兼首席执行官埃德加·菲格罗阿（edgar figueroa）表示：“wi-fi certified halow进一步扩展了wi-fi在物联网中的主导作用，以解决一系列需要更远距离和更低功耗的安全互通的新应用。wi-fi halow是对wi-fi产品组合的一个令人惊叹的补充，让全部wi-fi功能成为无与伦比的连接产品；在不断增长的物联网市场中，简化连接的机会越来越多，wi-fi halow建立在普遍信任的wi-fi基础上，为新兴物联网应用铺平道路，为家庭、企业和产业带来益处。”
wi-fi halow是一种开放标准的无线网络技术，在850-950 mhz范围内运行，通常称为亚ghz范围。在较低频率下运行的优点是，信号可以传播更远的距离，并且可以穿透墙壁和障碍物，而在较高频率下则无法穿透。标准wi-fi使用更高频率（2.4 ghz、5 ghz或6ghz）的无线电波，能够在短距离内实现高吞吐量的数据传输。新的wi-fi halow技术扩展了wi-fi的范围，更重要的是，消耗的功率非常低，从而延长了电池寿命。这将大大降低偏远地区或难以到达地区的运营维护成本。
wi-fi halow的主要优势
·基于ieee 802.11ah的开放标准
·星型网络拓扑结构亚ghz范围运行
·支持远距离传输，最远可达1公里；该距离是目前wi-fi的10倍
·信号可以穿透墙壁和障碍物
·根据不同的应用，电池寿命可达到5年以上
·无需专有的集线器或网关就能接入互联网
·基于wpa3和wi-fi enhanced open™的内置安全性
·链接数据速率在远距离（》1km）上从150kbps不等，在短距离上高达86.7mbps（图1）。
图1：wi-fi halow呈现出强大的性能，数据速率从远距离的150 kbps到近距离的86.7 mbps不等（来源：wi-fi联盟白皮书）
安全性
wi-fi halow利用了“wi-fi访问保护”（wpa）安全标准的发展。该技术对用户数据进行加密，以保护无线网络免受外部威胁。该标准现在已经是第三代。包括wi-fi halow在内的所有新的wi-fi认证设备，都需要通过wi-fi certified wpa3™要求。
wpa3利用“对等实体同时验证”（sae），修复了漏洞并减轻了旧安全协议的威胁，支持更长的加密密钥和个性化的数据保护，从而确保每个客户端和接入点之间数据流量的各自安全，以防止一个客户端数据被连接到同一网络的另一客户端进行解密。这种最新的安全协议使攻击者更难通过猜测密码侵入网络，即使网络密钥（密码）被破解，也无法解密过去的数据。
对比
wi-fi halow在市场上众多的其他低功耗广域网（lpwan）中脱颖而出。如图2所示，wi-fi halow的数据速率达到数十mbps，使之成为唯一能够在网络上传输视频的协议。
图2：wi-fi halow与其他lpwan技术的比较（来源：摩尔斯微电子）
电池寿命
电池的实际寿命取决于应用程序、传输的数据量和频率。尽管如此，不同的网络特性可以决定网络中的设备如何有效地利用能量。网络数据速率越快，无线电就会越快地传输数据并返回到低功率模式。除了高数据速率，wi-fi halow还引入了增强的睡眠模式，如“目标唤醒时间”和流量调度器，如“受限访问窗口”，允许每个星型网络设备进入睡眠以节省能量，忽略不相关的网络流量。另一方面，网状网络，如zigbee、z-wave或thread使用的网络，在网络边缘之间传播时，必须由每个节点接收和重传相同的数据。
wi-fi halow实现了“先听后说”，以最大限度地减少数据冲突并保持较高的网络利用率。相比之下，网状拓扑结构要求网络中的更多设备覆盖与wi-fi halow相同的区域（zigbee/z-wave/thread节点覆盖20-30米，而wi-fi halow的覆盖范围为1公里）。再加上每个节点都需要重传数据，会导致更高的网络拥塞、更多的冲突和更短的电池寿命。
图3显示了imec（微电子研究中心）所做的比较，其中wi-fi halow电池寿命与其他技术在十分钟传输间隔的使用情况下进行了比较。 在这项分析中，wi-fi halow提供了3.15年的电池寿命，与其他lpwans相比，电池寿命更长。
技术
图3：电池寿命比较（来源：wi-fi联盟白皮书）
wi-fi halow用例
该技术的应用非常广泛。包括家居和建筑自动化、运输和物流、工业无线通信、汽车、网状网络的带外控制、太阳能管理、医疗保健、wi-fi halow + 2.4 ghz混合应用等。
扩展范围的用例——户外摄像头
房屋所在的地块大小因位置而异。在城市里，房子可能较小，没有院子或院子很小。然而，当远离市中心时，房子可能较大、位于较大的地块上，这使得远程摄像头的安装和连接成为一个挑战。
wi-fi halow技术解决了这个问题。低功耗摄像头可以使用电池，安装在广阔土地上的关键区域，信号不会被树木或其他障碍物所阻挡。图像信号或视频信号可以轻松到达接入点进行本地监控或云端访问。事实上，基于wi-fi halow的摄像头也可以造福于公寓大楼，可以覆盖难以到达的公共区域，如地下停车场或屋顶。
户外摄像头用例也可以应用于畜牧业。例如，可以在关键位置安装摄像头来监控牛群，并帮助识别是否有迹象表明有一头牛或多头牛特别需要注意健康，从而提高生产力。此外，摄像头还可以安装在围栏的外缘，监控靠近的入侵者，如野生动物，以帮助保护牲畜和宠物。
更重要的是，这些远程摄像头的电池可以持续多年，提供了便利，并降低了维护成本。
发展势头增强
wi-fi halow的发展势头正在增强，wi-fi联盟正在采取重大措施来推广上述好处，扩大现有wi-fi标准的范围，并鼓励开发者参与其中。关键问题是有什么资源可以支持这项技术的发展。目前，有相当多的公司处于领先地位，包括摩尔斯微电子。该公司的wi-fi certified halow™平台和业界首个8mhz参考设计，将使开发者加快设计周期。
摩尔斯微电子的联合创始人兼首席执行官迈克尔·德尼尔（michael de nil）表示：“将wi-fi已经具有变革性的特性，扩展到1 ghz以下频段的潜力再怎么强调都不为过，wi-fi联盟为消费者开启了一个远程、低功耗和高容量的wi-fi halow体验新时代，我们为wi-fi联盟点赞。作为领先的wi-fi halow创新者，我们在研发方面投入了大量资金，以确保市场准备好了soc和模块，提供不同于当今任何wi-fi或lpwan技术无可比拟的优势。对于消费者和企业来说，从智能家居、智能城市到工业市场，以及介于两者之间的一切，在wi-fi certified的产品组合中加入低于1 ghz的wi-fi certified halow将改变行业规则。”
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扩大wi-fi技术范围这一想法得到了许多行业先锋的支持，并随着ieee 802.11ah标准的批准得以巩固。支持者们致力于使用wi-fi halow并制定了一项认证计划，加速市场采用和普及。这一努力取得了成效。wi-fi联盟推出了wi-fi certified halow™计划，以满足日益增长的物联网和工业物联网需求。摩尔斯微电子正在提供首个wi-fi halow certified开发平台以支持该计划的推出。
wi-fi联盟总裁兼首席执行官埃德加·菲格罗阿（edgar figueroa）表示：“wi-fi certified halow进一步扩展了wi-fi在物联网中的主导作用，以解决一系列需要更远距离和更低功耗的安全互通的新应用。wi-fi halow是对wi-fi产品组合的一个令人惊叹的补充，让全部wi-fi功能成为无与伦比的连接产品；在不断增长的物联网市场中，简化连接的机会越来越多，wi-fi halow建立在普遍信任的wi-fi基础上，为新兴物联网应用铺平道路，为家庭、企业和产业带来益处。”
wi-fi halow是一种开放标准的无线网络技术，在850-950 mhz范围内运行，通常称为亚ghz范围。在较低频率下运行的优点是，信号可以传播更远的距离，并且可以穿透墙壁和障碍物，而在较高频率下则无法穿透。标准wi-fi使用更高频率（2.4 ghz、5 ghz或6ghz）的无线电波，能够在短距离内实现高吞吐量的数据传输。新的wi-fi halow技术扩展了wi-fi的范围，更重要的是，消耗的功率非常低，从而延长了电池寿命。这将大大降低偏远地区或难以到达地区的运营维护成本。
wi-fi halow的主要优势
·基于ieee 802.11ah的开放标准
·星型网络拓扑结构亚ghz范围运行
·支持远距离传输，最远可达1公里；该距离是目前wi-fi的10倍
·信号可以穿透墙壁和障碍物
·根据不同的应用，电池寿命可达到5年以上
·无需专有的集线器或网关就能接入互联网
·基于wpa3和wi-fi enhanced open™的内置安全性
·链接数据速率在远距离（》1km）上从150kbps不等，在短距离上高达86.7mbps（图1）。
图1：wi-fi halow呈现出强大的性能，数据速率从远距离的150 kbps到近距离的86.7 mbps不等（来源：wi-fi联盟白皮书）
安全性
wi-fi halow利用了“wi-fi访问保护”（wpa）安全标准的发展。该技术对用户数据进行加密，以保护无线网络免受外部威胁。该标准现在已经是第三代。包括wi-fi halow在内的所有新的wi-fi认证设备，都需要通过wi-fi certified wpa3™要求。
wpa3利用“对等实体同时验证”（sae），修复了漏洞并减轻了旧安全协议的威胁，支持更长的加密密钥和个性化的数据保护，从而确保每个客户端和接入点之间数据流量的各自安全，以防止一个客户端数据被连接到同一网络的另一客户端进行解密。这种最新的安全协议使攻击者更难通过猜测密码侵入网络，即使网络密钥（密码）被破解，也无法解密过去的数据。
对比
wi-fi halow在市场上众多的其他低功耗广域网（lpwan）中脱颖而出。如图2所示，wi-fi halow的数据速率达到数十mbps，使之成为唯一能够在网络上传输视频的协议。
图2：wi-fi halow与其他lpwan技术的比较（来源：摩尔斯微电子）
电池寿命
电池的实际寿命取决于应用程序、传输的数据量和频率。尽管如此，不同的网络特性可以决定网络中的设备如何有效地利用能量。网络数据速率越快，无线电就会越快地传输数据并返回到低功率模式。除了高数据速率，wi-fi halow还引入了增强的睡眠模式，如“目标唤醒时间”和流量调度器，如“受限访问窗口”，允许每个星型网络设备进入睡眠以节省能量，忽略不相关的网络流量。另一方面，网状网络，如zigbee、z-wave或thread使用的网络，在网络边缘之间传播时，必须由每个节点接收和重传相同的数据。
wi-fi halow实现了“先听后说”，以最大限度地减少数据冲突并保持较高的网络利用率。相比之下，网状拓扑结构要求网络中的更多设备覆盖与wi-fi halow相同的区域（zigbee/z-wave/thread节点覆盖20-30米，而wi-fi halow的覆盖范围为1公里）。再加上每个节点都需要重传数据，会导致更高的网络拥塞、更多的冲突和更短的电池寿命。
图3显示了imec（微电子研究中心）所做的比较，其中wi-fi halow电池寿命与其他技术在十分钟传输间隔的使用情况下进行了比较。 在这项分析中，wi-fi halow提供了3.15年的电池寿命，与其他lpwans相比，电池寿命更长。
技术
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wi-fi halow技术解决了这个问题。低功耗摄像头可以使用电池，安装在广阔土地上的关键区域，信号不会被树木或其他障碍物所阻挡。图像信号或视频信号可以轻松到达接入点进行本地监控或云端访问。事实上，基于wi-fi halow的摄像头也可以造福于公寓大楼，可以覆盖难以到达的公共区域，如地下停车场或屋顶。
户外摄像头用例也可以应用于畜牧业。例如，可以在关键位置安装摄像头来监控牛群，并帮助识别是否有迹象表明有一头牛或多头牛特别需要注意健康，从而提高生产力。此外，摄像头还可以安装在围栏的外缘，监控靠近的入侵者，如野生动物，以帮助保护牲畜和宠物。
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