WiFi HaLow智能家居的解決方案

孔省兵

手動設(shè)置恒溫器或設(shè)置機(jī)械定時(shí)器燈的日子已經(jīng)一去不復(fù)返了。現(xiàn)在，這些功能可以通過智能手機(jī)應(yīng)用程序從任何地方控制，甚至可以通過云中的人工智能進(jìn)行控制。寬帶服務(wù)連接為家庭提供了充足的帶寬和低延遲，但調(diào)制解調(diào)器和設(shè)備之間的良好無線連接已被證明是難以實(shí)現(xiàn)的。

WiFi是答案嗎

WiFi是將一切聯(lián)系在一起的最后一個環(huán)節(jié)。制造商們爭先恐后地滿足了對聯(lián)網(wǎng)電器、安全系統(tǒng)、門鎖、開關(guān)、燈、車庫門開啟器和虛擬助理揚(yáng)聲器的需求。通過為房主提供新的便利和功能，同時(shí)收集分析并擴(kuò)展診斷功能，制造商找到了抵消連接設(shè)備額外制造和維護(hù)成本的方法。消費(fèi)者認(rèn)為，設(shè)備制造商使用了安全可靠的架構(gòu)來部署和維護(hù)其服務(wù)。

然而，一些常見問題困擾著這些連接產(chǎn)品的各種使用場景。傳統(tǒng)WiFi連接的高功耗、死角以及由于不同的家庭建筑技術(shù)和建筑材料而造成的不良覆蓋。此外，2.4 GHz和5 GHz射頻頻譜擁擠，部署/設(shè)置程序復(fù)雜，黑客利用安全漏洞。消費(fèi)者對簡單、可靠和安全連接的期望促使制造商拼湊出一套安裝成本高昂的專有無線技術(shù)。

消費(fèi)者被迫使用運(yùn)行在Zigbee、Z-wave、藍(lán)牙和其他非標(biāo)準(zhǔn)RF技術(shù)上的專有無線集線器設(shè)備，并將其連接到WiFi路由器。他們開始相信需要經(jīng)常更換電池或使用交流電源，并且他們被迫為遠(yuǎn)離路由器的設(shè)備使用網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展器。在缺乏更好的遠(yuǎn)程解決方案的情況下，制造商需要依靠耗電量大的手機(jī)技術(shù)，不斷收取訂閱費(fèi)和不可預(yù)測的數(shù)據(jù)使用費(fèi)。黑客也利用了那些沒有OTA更新能力來應(yīng)對新威脅的設(shè)備其認(rèn)證協(xié)議保護(hù)薄弱的安全漏洞。

WiFi HaLow優(yōu)勢

IEEE 802.11ah WiFi HaLow是一種可以解決現(xiàn)有無線解決方案面臨的問題的技術(shù)，使用可擴(kuò)展的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它專為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的特定需求而構(gòu)建。WiFi光環(huán)具有更長的距離、更低的功耗、更好的穿透性、充足的帶寬、改進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)容量、易于部署和安裝、生命周期安全、空中傳送（OTA）更新和低材料成本。讓我們分別研究一下這些要求。

距離

使用1 MHz窄信道的低于1 GHz的WiFi HaLow頻率比傳統(tǒng)WiFi的傳輸距離遠(yuǎn)10倍，無需網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展器。電池供電的攝像頭可以放置在更方便的地方，例如在家里或車庫的墻壁；照明系統(tǒng)可以由一個AP控制，無論照明設(shè)備是在室內(nèi)還是室外。為客戶提供的解決方案，無需額外的擴(kuò)展器或蜂窩數(shù)據(jù)計(jì)劃，就可以達(dá)到109m的距離，這是一個巨大的競爭優(yōu)勢。

功率

WiFi HaLow相比傳統(tǒng)WiFi可使用更少的功率就能到達(dá)更遠(yuǎn)的距離，同時(shí)提供足夠的雙向數(shù)據(jù)傳輸。IEEE 802.11ah規(guī)定了各種新的睡眠模式，允許設(shè)備長時(shí)間保持在非常低的功率狀態(tài)，從而節(jié)省電池能量。

電池消耗量

WiFi HaLow可以由一個簡單的硬幣電池供電，平均功耗低于10 uW。憑借如此低的功耗，HaLow還可以支持依賴Zigbee、藍(lán)牙或?qū)Ｓ屑夹g(shù)的設(shè)備。

穿透率

WiFi HaLow通過建筑物的優(yōu)勢將減少困擾基于普通WiFi的產(chǎn)品的客戶服務(wù)電話和產(chǎn)品退貨。WiFi HaLow使用的較低頻率相比2.4 GHz和5 GHz，可以更好地穿透各種建筑材料，同時(shí)消耗更少的電力。WiFi HaLow使用OFDM調(diào)制來校正反射和多徑環(huán)境，無論設(shè)備是放在室內(nèi)還是室外，或是放在地下室或閣樓中，都可以確保其與AP的HaLow連接可靠。這消除了提供專用集線器或網(wǎng)橋設(shè)備以補(bǔ)償全球消費(fèi)者的各種家庭架構(gòu)所增加的復(fù)雜性和成本。

帶寬

與傳統(tǒng)WiFi類似，WiFi HaLow可以根據(jù)信號完整性和與AP的距離自動縮放帶寬。這些預(yù)定義的調(diào)制和編碼方案使用可選的16 MHz寬信道，具有高達(dá)80 Mbit/s的能力，且能自動選擇最合適的MCS速率可確保快速傳輸數(shù)據(jù)。

這一點(diǎn)很重要，因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸速度越快，使用的電池電量越少，設(shè)備在無線電波上所需的時(shí)間也越短，從而使它們可以自由供其他設(shè)備使用。

安全

IEEE 802.11ah包括最新的WiFi認(rèn)證要求（WPA2/WPA3）和空中流量的AES加密。

容量

單個WiFi HaLow AP最多可尋址8 191個設(shè)備，這個容量應(yīng)該足以覆蓋所有燈泡、門鎖、遮陽簾、恒溫器，以及未來所有可以想象的智能家居設(shè)備。

可靠和互聯(lián)的選擇

典型的家庭WiFi路由器只支持幾十個設(shè)備。部署WiFi HaLow AP，可以通過訂閱鄰居中一個或多個家庭或公用設(shè)備節(jié)省額外支出。HaLow是星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌皇芫W(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)容量問題的困擾。