Wi-Fi技術(shù)對比： Wi-Fi HaLow與Wi-Fi 6

隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備數(shù)量的激增（據(jù)預(yù)測，到2025年物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的總數(shù)將超過400億臺(tái)），我們對快速、節(jié)能和安全連接的期望也在飆升。這種對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的巨大增長和需求，顯現(xiàn)了當(dāng)前連接協(xié)議中的空白，無線技術(shù)創(chuàng)新者也正在競相填補(bǔ)這些空白。

什么是Wi-Fi CERTIFIED 6^R？

Wi-Fi 6是最新一代的Wi-Fi技術(shù)，適用于2.4GHz、5GHz和6GHz免許可和類許可頻段，指定用于采用IEEE 802.11ax規(guī)范的產(chǎn)品¹。前幾代產(chǎn)品包括用于2.4 GHz和5 GHz頻段的Wi-Fi 4（IEEE 802.11n）和用于5 GHz頻段的Wi-Fi 5（IEEE 802.11ac）。為2.4GHz和/或5GHz頻段設(shè)計(jì)的Wi-Fi 6設(shè)備也與早期的Wi-Fi技術(shù)向后兼容，包括IEEE 802.11a、IEEE 802.11b和IEEE 802.11g，這意味著Wi-Fi 6具有用于分組傳輸?shù)念~外開銷，包括更長的分組傳輸前導(dǎo)碼和額外的保護(hù)機(jī)制。

根據(jù)Wi-Fi聯(lián)盟的說法，Wi-Fi 6強(qiáng)調(diào)“在體育場和其他公共場所等擁有數(shù)百或數(shù)千臺(tái)連接設(shè)備的場所，以及在那些使用高帶寬應(yīng)用的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的連接”。我們談?wù)摰氖侨萘俊⒛芎?、覆蓋范圍以及當(dāng)今用戶在繁忙環(huán)境中所需的性能。因此，這主要適用于5GHz和6GHz頻段的高吞吐量、短距離應(yīng)用，如網(wǎng)絡(luò)游戲和虛擬現(xiàn)實(shí)。

關(guān)于Wi-Fi CERTIFIED HaLow^TM

Wi-Fi HaLow是Wi-Fi聯(lián)盟認(rèn)證的最新MAC/PHY協(xié)議²，專為滿足物聯(lián)網(wǎng)的需求而設(shè)計(jì)，提供比Wi-Fi 4、Wi-Fi 5或Wi-Fi 6更遠(yuǎn)的連接距離和更低的功耗。Wi-Fi HaLow可滿足具有挑戰(zhàn)性環(huán)境的獨(dú)特要求，實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、智能建筑、智能城市環(huán)境中的各種物聯(lián)網(wǎng)用例。

一目了然： Wi-Fi HaLow與Wi-Fi 6比較

并非所有Wi-Fi都是一樣的，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面。下表根據(jù)家庭和企業(yè)最看重的功能，對IEEE 802.11ah Wi-Fi HaLow和802.11ax Wi-Fi 6進(jìn)行了比較。

連接深度和廣度

Wi-Fi HaLow在sub-1 GHz頻段運(yùn)行，信道相對較窄，通常在1 MHz至8 MHz之間（盡管IEEE 802.11ah也規(guī)定了16 MHz信道）。功耗極低的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可使用1MHz或2 MHz信道，而對吞吐量要求較高的遠(yuǎn)距離、低功耗攝像頭則可以使用4MHz和8 MHz信道。較窄的信道加上850 MHz和950 MHz之間的sub-1 GHz的RF頻率，以及范圍優(yōu)化的調(diào)制和編碼方案（MCS）速率，使Wi-Fi HaLow的傳輸距離超過1公里³。這是Wi-Fi 6（?100米）覆蓋范圍的10倍。此外，Wi-Fi HaLow使用sub-1 GHz的信號，比2.4GHz、5GHz和6GHz的Wi-Fi 6信號能更有效地穿過墻壁和其他障礙物，無論障礙物的結(jié)構(gòu)材料如何。

Wi-Fi 6支持具有資源單元（RU）分配的OFDMA（正交頻分多址），允許多個(gè)客戶端同時(shí)從一個(gè)接入點(diǎn)（AP）接發(fā)信號⁴。雖然這看起來提供了更窄的信道，但實(shí)際的最小信道寬度和采樣率保持在20MHz，這并不像Wi-Fi HaLow使用的窄信道那樣節(jié)省電力。

接入點(diǎn)容量

單個(gè)Wi-Fi HaLow 接入點(diǎn)（AP）可處理多達(dá)8,191臺(tái)設(shè)備，是Wi-Fi 6 AP（僅支持2,007臺(tái)設(shè)備）的四倍。這大大增加了能連接的LED燈泡、智能門鎖和安全攝像頭的數(shù)量，更不用說智能建筑和工廠采用的大量自動(dòng)化設(shè)備。在智能家居環(huán)境中，Wi-Fi 6路由器通常支持?jǐn)?shù)十臺(tái)設(shè)備，而寬帶服務(wù)提供商安裝在各個(gè)家庭的單個(gè)Wi-Fi HaLow AP可以輕松擴(kuò)展，滿足任何家庭的物聯(lián)網(wǎng)需求。

安全性

Wi-Fi HaLow和Wi-Fi 6都采用IEEE 802.11協(xié)議，這意味著兩者都遵守全球公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義了聯(lián)網(wǎng)設(shè)備如何進(jìn)行身份驗(yàn)證和安全通信。兩者都支持Wi-Fi聯(lián)盟最新的認(rèn)證安全要求（WPA3）和遠(yuǎn)程升級（OTA）高級加密標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)傳輸速率可實(shí)現(xiàn)安全的OTA固件升級。

能源效率

Wi-Fi 6的連接需要大量的電力。因此，基于電池供電的Wi-Fi 6物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可能需要頻繁充電。對于電力受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來說，這尤其成問題，因?yàn)檫@些設(shè)備必須遠(yuǎn)距離傳輸，并需要使用電池運(yùn)行數(shù)年。Wi-Fi HaLow旨在解決這一挑戰(zhàn)。Wi-Fi HaLow是最節(jié)能的現(xiàn)有Wi-Fi類型，所需電力僅為Wi-Fi 6的一小部分。

目標(biāo)喚醒時(shí)間（TWT）最初是為長睡眠Wi-Fi HaLow設(shè)備設(shè)計(jì)的一種省電機(jī)制。盡管Wi-Fi 6也支持TWT，但主要用于調(diào)度多用戶MIMO上行鏈路傳輸，而非支持長睡眠的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，因此Wi-Fi 6不支持Wi-Fi HaLow所支持的超長睡眠時(shí)間。

多樣性

與其他專有無線協(xié)議不同，Wi-Fi HaLow和Wi-Fi 6都是基于開放的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的免許可連接解決方案。由于無需專有網(wǎng)關(guān)、控制器或集線器，因此簡化了安裝并降低了運(yùn)營成本。此外，由于兩種協(xié)議都是IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的一部分，Wi-Fi HaLow和Wi-Fi 6網(wǎng)絡(luò)可以共存，而不會(huì)影響其RF性能。

數(shù)據(jù)速率

Wi-Fi HaLow提供一系列非常適合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸速率，例如，從使用MCS 10和BPSK調(diào)制的150 Kbps，到使用MCS 9的4.4 Mbps最高速率（最窄帶寬為1 MHz的單個(gè)空間流）。在8 MHz信道運(yùn)行時(shí)，單流Wi-Fi HaLow AP可支持各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，從低功耗傳感器（發(fā)送速率低至150 Kbps的1 MHz信道）到攝像頭（發(fā)送速率高達(dá)43 Mbps的8 MHz數(shù)據(jù)包）。

雖然Wi-Fi HaLow為大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了最均衡的802.11標(biāo)準(zhǔn)，但并不適用于傳輸范圍較小、數(shù)據(jù)密集型的應(yīng)用，如超高清視頻流、高清網(wǎng)絡(luò)游戲或低延遲虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。Wi-Fi 6的數(shù)據(jù)傳輸速率更快，更適合這些需要高吞吐量和低延遲的耗電應(yīng)用。

結(jié)論

我們可以把Wi-Fi HaLow和Wi-Fi 6視為具有競爭力的兄弟，兩者略有不同，但兼容且各有側(cè)重。Wi-Fi 6是帶寬密集型家居和企業(yè)應(yīng)用的高速主力協(xié)議，在這些應(yīng)用中，功耗和覆蓋范圍并不是主要考慮因素。如果物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要的是更廣的覆蓋范圍、更優(yōu)的穿透力、更低的功耗和良好的數(shù)據(jù)吞吐量，那么就首選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