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Wi-Fi技术对比: Wi-Fi HaLow与Wi-Fi 6
录入时间:2023/7/26 18:21:32

随着物联网(IoT)设备数量的激增(据预测,到2025年物联网设备的总数将超过400亿台),我们对快速、节能和安全连接的期望也在飙升。这种对物联网设备的巨大增长和需求,显现了当前连接协议中的空白,无线技术创新者也正在竞相填补这些空白。

什么是Wi-Fi CERTIFIED 6R

Wi-Fi 6是最新一代的Wi-Fi技术,适用于2.4GHz、5GHz和6GHz免许可和类许可频段,指定用于采用IEEE 802.11ax规范的产品1。前几代产品包括用于2.4 GHz和5 GHz频段的Wi-Fi 4(IEEE 802.11n)和用于5 GHz频段的Wi-Fi 5(IEEE 802.11ac)。为2.4GHz和/或5GHz频段设计的Wi-Fi 6设备也与早期的Wi-Fi技术向后兼容,包括IEEE 802.11a、IEEE 802.11b和IEEE 802.11g,这意味着Wi-Fi 6具有用于分组传输的额外开销,包括更长的分组传输前导码和额外的保护机制。

根据Wi-Fi联盟的说法,Wi-Fi 6强调“在体育场和其他公共场所等拥有数百或数千台连接设备的场所,以及在那些使用高带宽应用的企业网络中实现高质量的连接”。我们谈论的是容量、能耗、覆盖范围以及当今用户在繁忙环境中所需的性能。因此,这主要适用于5GHz和6GHz频段的高吞吐量、短距离应用,如网络游戏和虚拟现实。

关于Wi-Fi CERTIFIED HaLowTM

Wi-Fi HaLow是Wi-Fi联盟认证的最新MAC/PHY协议2,专为满足物联网的需求而设计,提供比Wi-Fi 4、Wi-Fi 5或Wi-Fi 6更远的连接距离和更低的功耗。Wi-Fi HaLow可满足具有挑战性环境的独特要求,实现工业、农业、智能建筑、智能城市环境中的各种物联网用例。

一目了然: Wi-Fi HaLow与Wi-Fi 6比较

并非所有Wi-Fi都是一样的,尤其是在物联网应用方面。下表根据家庭和企业最看重的功能,对IEEE 802.11ah Wi-Fi HaLow和802.11ax Wi-Fi 6进行了比较。

连接深度和广度

Wi-Fi HaLow在sub-1 GHz频段运行,信道相对较窄,通常在1 MHz至8 MHz之间(尽管IEEE 802.11ah也规定了16 MHz信道)。功耗极低的物联网设备可使用1MHz或2 MHz信道,而对吞吐量要求较高的远距离、低功耗摄像头则可以使用4MHz和8 MHz信道。较窄的信道加上850 MHz和950 MHz之间的sub-1 GHz的RF频率,以及范围优化的调制和编码方案(MCS)速率,使Wi-Fi HaLow的传输距离超过1公里3。这是Wi-Fi 6(≅100米)覆盖范围的10倍。此外,Wi-Fi HaLow使用sub-1 GHz的信号,比2.4GHz、5GHz和6GHz的Wi-Fi 6信号能更有效地穿过墙壁和其他障碍物,无论障碍物的结构材料如何。

Wi-Fi 6支持具有资源单元(RU)分配的OFDMA(正交频分多址),允许多个客户端同时从一个接入点(AP)接发信号4。虽然这看起来提供了更窄的信道,但实际的最小信道宽度和采样率保持在20MHz,这并不像Wi-Fi HaLow使用的窄信道那样节省电力。

接入点容量

单个Wi-Fi HaLow 接入点(AP)可处理多达8,191台设备,是Wi-Fi 6 AP(仅支持2,007台设备)的四倍。这大大增加了能连接的LED灯泡、智能门锁和安全摄像头的数量,更不用说智能建筑和工厂采用的大量自动化设备。在智能家居环境中,Wi-Fi 6路由器通常支持数十台设备,而宽带服务提供商安装在各个家庭的单个Wi-Fi HaLow AP可以轻松扩展,满足任何家庭的物联网需求。

安全性

Wi-Fi HaLow和Wi-Fi 6都采用IEEE 802.11协议,这意味着两者都遵守全球公认的标准,该标准定义了联网设备如何进行身份验证和安全通信。两者都支持Wi-Fi联盟最新的认证安全要求(WPA3)和远程升级(OTA)高级加密标准,数据传输速率可实现安全的OTA固件升级。

能源效率

Wi-Fi 6的连接需要大量的电力。因此,基于电池供电的Wi-Fi 6物联网设备可能需要频繁充电。对于电力受限的物联网设备来说,这尤其成问题,因为这些设备必须远距离传输,并需要使用电池运行数年。Wi-Fi HaLow旨在解决这一挑战。Wi-Fi HaLow是最节能的现有Wi-Fi类型,所需电力仅为Wi-Fi 6的一小部分。

目标唤醒时间(TWT)最初是为长睡眠Wi-Fi HaLow设备设计的一种省电机制。尽管Wi-Fi 6也支持TWT,但主要用于调度多用户MIMO上行链路传输,而非支持长睡眠的物联网设备,因此Wi-Fi 6不支持Wi-Fi HaLow所支持的超长睡眠时间。

多样性

与其他专有无线协议不同,Wi-Fi HaLow和Wi-Fi 6都是基于开放的IEEE 802.11标准的免许可连接解决方案。由于无需专有网关、控制器或集线器,因此简化了安装并降低了运营成本。此外,由于两种协议都是IEEE 802.11标准的一部分,Wi-Fi HaLow和Wi-Fi 6网络可以共存,而不会影响其RF性能。

数据速率

Wi-Fi HaLow提供一系列非常适合物联网设备的数据传输速率,例如,从使用MCS 10和BPSK调制的150 Kbps,到使用MCS 9的4.4 Mbps最高速率(最窄带宽为1 MHz的单个空间流)。在8 MHz信道运行时,单流Wi-Fi HaLow AP可支持各种物联网设备,从低功耗传感器(发送速率低至150 Kbps的1 MHz信道)到摄像头(发送速率高达43 Mbps的8 MHz数据包)。

虽然Wi-Fi HaLow为大多数物联网应用提供了最均衡的802.11标准,但并不适用于传输范围较小、数据密集型的应用,如超高清视频流、高清网络游戏或低延迟虚拟现实应用。Wi-Fi 6的数据传输速率更快,更适合这些需要高吞吐量和低延迟的耗电应用。

结论

我们可以把Wi-Fi HaLow和Wi-Fi 6视为具有竞争力的兄弟,两者略有不同,但兼容且各有侧重。Wi-Fi 6是带宽密集型家居和企业应用的高速主力协议,在这些应用中,功耗和覆盖范围并不是主要考虑因素。如果物联网应用需要的是更广的覆盖范围、更优的穿透力、更低的功耗和良好的数据吞吐量,那么就首选Wi-Fi HaLow。

注:

1. https://www.wi-fi.org/discover-wi-fi/wi-fi-certified-6

2. https://www.wi-fi.org/discover-wi-fi/wi-fi-certified-halow

3. https://www.wi-fi.org/beacon/neil-weste/the-future-of-farming-testing-the-rural-range-of-wi-fi-certified-halow

4. https://blogs.cisco.com/networking/wi-fi-6-ofdma-resource-unit-ru-allocations-and-mappings


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