連接與距離：安防攝像頭新氣象——Wi-Fi HaLow帶來(lái)更遠(yuǎn)傳輸距離和更低功耗

事實(shí)證明，提供24小時(shí)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控的安防攝像頭系統(tǒng)，是應(yīng)對(duì)公共事業(yè)和私營(yíng)企業(yè)各種安全挑戰(zhàn)的最有效方法之一。然而，研究表明，75%的監(jiān)控故障都源于網(wǎng)絡(luò)相關(guān)問(wèn)題，如連接不暢和信號(hào)丟失。從安全角度來(lái)看，這是不可接受的。

本文主要內(nèi)容包括：

· 影響家用安防攝像頭使用的因素以及傳統(tǒng) Wi-Fi 在確保最佳性能方面的局限性

· 有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)安防攝像頭選項(xiàng)之間的差異以及對(duì)最終用戶(hù)的影響

· Wi-Fi CERTIFIED HaLowTM 作為連接這些設(shè)備、擴(kuò)展部署和改變家居安防市場(chǎng)的理想無(wú)線(xiàn)技術(shù)的出現(xiàn)

家用安防攝像頭的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)因素

據(jù)美國(guó)司法部統(tǒng)計(jì)，美國(guó)每年發(fā)生 250 萬(wàn)起入室盜竊案¹。事實(shí)上，在全國(guó)范圍內(nèi)，每 15 秒就會(huì)發(fā)生一起入室盜竊案²，而只有 13% 的入室盜竊案能破獲³。除了入室盜竊，“走廊盜賊”也越來(lái)越多。“走廊盜賊”是指偷竊放在屋外包裹的小偷。據(jù)估計(jì)，全美已有 2.6 億個(gè)包裹⁴被盜。

事實(shí)證明，監(jiān)控?cái)z像頭是監(jiān)控及保護(hù)住宅的有效方法。事實(shí)上，安裝了此類(lèi)系統(tǒng)的住宅比沒(méi)有安裝的住宅安全性提升300%⁵。據(jù)估計(jì)，20% 的美國(guó)家庭安裝了監(jiān)控?cái)z像頭⁶，到 2030 年，監(jiān)控?cái)z像頭市場(chǎng)預(yù)計(jì)將以每年 18% 的速度增長(zhǎng)⁷。

安防攝像頭還有其他用途，如為保險(xiǎn)目的記錄自然災(zāi)害，這通常會(huì)降低房主的保險(xiǎn)費(fèi)。此外，有些監(jiān)控?cái)z像頭還具有防火功能，可對(duì)煙霧、高溫和一氧化碳發(fā)出預(yù)警。這些設(shè)備正快速集成到自動(dòng)化系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)更智能、更高效、更緊密連接的家居環(huán)境。

家用安防攝像頭選項(xiàng)

根據(jù)全球市場(chǎng)洞察力公司（Global Market Insights, Inc.）的預(yù)測(cè)，到2030年，無(wú)線(xiàn)家用安防攝像頭市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到250億美元⁸。目前，有三類(lèi)家用安防攝像頭推動(dòng)著這一增長(zhǎng)：有線(xiàn)攝像頭、無(wú)線(xiàn)攝像頭和無(wú)導(dǎo)線(xiàn)攝像頭。

有線(xiàn)攝像頭

通過(guò)電線(xiàn)將視頻傳輸?shù)街骺刂行?。有線(xiàn)攝像頭通過(guò)電線(xiàn)、電源插座或以太網(wǎng)供電（PoE）接收電力。這些攝像頭通常由專(zhuān)業(yè)人員安裝，可使用本地存儲(chǔ)或云端存儲(chǔ)視頻，提供清晰的視頻和音頻信號(hào)。不過(guò)，這些攝像頭需要布線(xiàn)，安裝成本高，隱藏起來(lái)也很麻煩。這就限制了其安裝位置，也難以移動(dòng)。通常情況下，利用有線(xiàn)攝像頭改造現(xiàn)有建筑會(huì)很困難或幾乎不可能。

無(wú)線(xiàn)攝像頭

利用無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路傳輸視頻。無(wú)線(xiàn)鏈路可以是Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)或蜂窩網(wǎng)絡(luò)。由于通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的成本較高，所以通常使用Wi-Fi鏈接。雖然數(shù)據(jù)鏈接是無(wú)線(xiàn)的，但這些攝像頭仍然需要將電源線(xiàn)插入插座。

無(wú)導(dǎo)線(xiàn)攝像頭

具有與無(wú)線(xiàn)攝像頭相同的特性，但完全不使用任何電線(xiàn)。無(wú)導(dǎo)線(xiàn)攝像頭使用可拆卸電池或充電電池，并將視頻上傳到云端或本地存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器。無(wú)導(dǎo)線(xiàn)攝像頭易于安裝和拆卸，是租賃方的不二之選。

連接性挑戰(zhàn)

研究表明，75%的監(jiān)控故障（如視頻中的空白和模糊）都是由于網(wǎng)絡(luò)可靠性問(wèn)題造成的。從安全角度來(lái)看，這是不可接受的。

但究竟是什么原因?qū)е铝诉@些故障？

如今，大多數(shù)無(wú)線(xiàn)攝像頭和無(wú)導(dǎo)線(xiàn)攝像頭通常使用傳統(tǒng)的Wi-Fi（如 Wi-Fi 4、Wi-Fi 5 或 Wi-Fi 6）。正如之前提到的，這些攝像頭因安裝快捷、內(nèi)容可上傳到云端以及使用方便而廣受歡迎。但是，這些選項(xiàng)可能會(huì)受到射頻干擾的影響，而且信號(hào)范圍有限，這樣就難以提供穩(wěn)健的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)連接。

傳統(tǒng)Wi-Fi 4和Wi-Fi 5問(wèn)題

大多數(shù)美國(guó)家庭都有Wi-Fi 4和Wi-Fi 5，這已成為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。但是，這些網(wǎng)絡(luò)在支持安防攝像頭時(shí)存在局限性，因?yàn)榘卜罃z像頭通常距離家居Wi-Fi網(wǎng)關(guān)很遠(yuǎn)（如在屋外）。傳統(tǒng)Wi-Fi的有限范圍嚴(yán)重限制了這些攝像頭的放置選項(xiàng)。另外，傳統(tǒng)Wi-Fi的設(shè)計(jì)初衷是作為短距離以太網(wǎng)電纜的無(wú)線(xiàn)替代品。傳統(tǒng)Wi-Fi能很好地完成這項(xiàng)工作。但是，其設(shè)計(jì)目的并不是要覆蓋房屋最遠(yuǎn)的角落。

此外，傳統(tǒng)Wi-Fi在處理以下問(wèn)題時(shí)也很局限：

擁塞： 在網(wǎng)絡(luò)繁忙或信號(hào)強(qiáng)度較弱的情況下，傳統(tǒng)Wi-Fi難以傳輸文件或支持實(shí)時(shí)監(jiān)控所需的連接速度。

干擾： 使Wi-Fi正常工作的無(wú)線(xiàn)電容易受到干擾；手機(jī)、微波爐、墻壁——幾乎四周所有的東西都會(huì)干擾Wi-Fi信號(hào)，導(dǎo)致性能不可靠。

我們相信有一種產(chǎn)品，即使是在需要穿過(guò)墻壁窗戶(hù)等障礙物且遠(yuǎn)距離的情況下，也能保證穩(wěn)健的網(wǎng)絡(luò)連接。

Wi-Fi CERTIFIED HaLow 優(yōu)勢(shì)

Wi-Fi HaLow基于 IEEE 802.11ah 標(biāo)準(zhǔn)，專(zhuān)為遠(yuǎn)距離、電池供電的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。由于以下幾個(gè)因素，其覆蓋范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)Wi-Fi。

首先，Wi-Fi 4和 Wi-Fi 5采用高射頻（RF），即 2.4GHz 和 5GHz 頻段。射頻越高，信號(hào)的傳輸距離就越短。Wi-Fi HaLow在sub-GHz射頻（美國(guó)為 902 MHz - 928 MHz）運(yùn)行。由于這些頻率低于傳統(tǒng)Wi-Fi的頻率，因此信號(hào)傳輸距離更遠(yuǎn)。在安防攝像頭的設(shè)置中，這意味著如果采用Wi-Fi 4 和 Wi-Fi 5 的攝像頭失去連接時(shí)，Wi-Fi HaLow攝像頭仍可繼續(xù)發(fā)送視頻。

其次，sub-GHz信號(hào)穿過(guò)墻壁、窗戶(hù)和門(mén)等物體的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于傳統(tǒng)的Wi-Fi信號(hào)。這意味著，與傳統(tǒng)的Wi-Fi信號(hào)相比，Wi-Fi HaLow信號(hào)受建筑結(jié)構(gòu)的影響較小，甚至可以輕松到達(dá)室外位置。

第三，傳統(tǒng)Wi-Fi運(yùn)行的射頻頻率通常非常擁塞，受到干擾的程度很高。2.4GHz由Wi-Fi、藍(lán)牙和微波爐使用，這對(duì)任何試圖使用2.4GHz Wi-Fi鏈路的攝像頭都會(huì)造成較多干擾。5GHz Wi-Fi技術(shù)的擁塞程度較低，但5GHz的連接范圍小于2.4GHz（由于其工作頻率較高）。

最后，Wi-Fi HaLow所利用的信道帶寬比傳統(tǒng)Wi-Fi更窄。信道帶寬越窄，射頻信號(hào)的傳輸距離就越遠(yuǎn)。Wi-Fi HaLow可以使用1MHz的信道，而傳統(tǒng)Wi-Fi可以使用的最低信道帶寬為20MHz。

與傳統(tǒng)的Wi-Fi相比，Wi-Fi HaLow的覆蓋范圍更廣，除此之外，Wi-Fi HaLow的其他優(yōu)勢(shì)還包括：

· 單個(gè)接入點(diǎn)（AP）可支持 8000 多臺(tái)設(shè)備，適合大規(guī)模部署物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

· 支持最新的Wi-Fi安全功能，包括WPA3 和 AES。

· 與Wi-Fi 4和Wi-Fi 5相比，Wi-Fi HaLow具有節(jié)能特性，可延長(zhǎng)攝像頭及其他使用電池的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池壽命。

· 基于開(kāi)放的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)需專(zhuān)有網(wǎng)關(guān)、控制器或集線(xiàn)器，從而簡(jiǎn)化了安裝，降低了運(yùn)營(yíng)成本。

結(jié)論
無(wú)線(xiàn)攝像頭已成為家居安防系統(tǒng)的核心。通過(guò)Wi-Fi實(shí)現(xiàn)的無(wú)線(xiàn)連接與電池供電相結(jié)合，大大簡(jiǎn)化了智能家居應(yīng)用中安防攝像頭的部署和設(shè)置。然而，在不增加網(wǎng)絡(luò)成本和復(fù)雜性的情況下，傳統(tǒng)的Wi-Fi 4和Wi-Fi 5技術(shù)可能無(wú)法滿(mǎn)足對(duì)更遠(yuǎn)距離、更強(qiáng)穿透力和更長(zhǎng)電池壽命的需求。在某些情況下，在較大的住宅和庭院及其周?chē)渴鸢卜罃z像頭時(shí)，可能需要多個(gè)接入點(diǎn)來(lái)擴(kuò)展無(wú)線(xiàn)范圍并實(shí)現(xiàn)所需的覆蓋。

無(wú)線(xiàn)安防攝像頭供應(yīng)商目前正在考慮將Wi-Fi HaLow技術(shù)作為傳統(tǒng)Wi-Fi協(xié)議的一種急需的替代方案。Wi-Fi HaLow在1 GHz以下頻段運(yùn)行，與其他類(lèi)型的Wi-Fi相比，其傳輸距離更遠(yuǎn)，穿透建筑物的能力更強(qiáng)，因此非常適用于安放在難以到達(dá)位置的監(jiān)控?cái)z像頭。與傳統(tǒng)的Wi-Fi 4和Wi-Fi 5相比，Wi-Fi HaLow的功耗也更低，因此適用于需要節(jié)能的電池供電攝像頭。最后，Wi-Fi HaLow可以在不犧牲性能的情況下支持更多的連接設(shè)備，因此非常適合有許多安防攝像頭的環(huán)境，如大型建筑或廣闊的戶(hù)外區(qū)域。

雖然傳統(tǒng)的Wi-Fi是目前最普遍的無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議，但Wi-Fi HaLow已成為無(wú)線(xiàn)安防攝像頭等應(yīng)用的上佳選擇，這些應(yīng)用需要更廣的范圍、更強(qiáng)的穿透力、更低的功耗以及對(duì)更多設(shè)備的支持。沒(méi)有其他協(xié)議能像Wi-Fi HaLow一樣高效地滿(mǎn)足電池供電無(wú)線(xiàn)安防攝像頭的獨(dú)特要求。下一代Wi-Fi HaLow攝像頭將利用sub-GHz信號(hào)獲得更遠(yuǎn)的連接距離、更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間、更便捷的部署方式。

注：

1. https://bjs.ojp.gov/?tid=321&ty=tp

2. https://www.thezebra.com/resources/research/burglary statistics/#:~:text=According%20to%20Crimepreventiontips.com%20and, increase%20in%20likelihood%20by%206%25

3. https://www.pewresearch.org/fact-tank/2017/03/01/most-violent- and-property-crimes-in-the-u-s-go-unsolved/
4. https://www.safewise.com/blog/metro-areas-porch-theft/
5. https://www.alarms.org/burglary-statistics/
6. https://www.safehome.org/data/home-security-statistics/
7. https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/smart- home-security-camera-market

8. https://www.gminsights.com/pressrelease/wireless-home-security-camera-market