بينما التقليدية واي فاي هو بروتوكول الاتصالات اللاسلكية الأكثر انتشارًا والمستخدم اليوم، وقد أجبر النمو السريع لإنترنت الأشياء على إعادة التفكير في شبكة Wi-Fi، وكشف عن الفجوات التكنولوجية والدور الذي يجب أن تلعبه في عالم متصل وشامل. إن المتطلبات المتزايدة للاتصال بعيد المدى ومتطلبات الطاقة المنخفضة للعديد من تطبيقات إنترنت الأشياء ومن آلة إلى آلة (M2M) تبشر بـ 802.11ah Wi-Fi HaLow بمعدل أسرع بشكل متزايد هذا العام وللسنوات المقبلة.
واي فاي HaLow التكنلوجيا تم توحيدها بواسطة مجموعة مهام IEEE 802.11ah وحصلت على اسمها من تحالف Wi-Fi (WFA). وهي تعمل في نطاق طيف التردد دون 1 جيجاهيرتز (GHZ) غير المرخص وتقدم معدلات بيانات تتراوح من مئات كيلوبت/ثانية إلى عشرات ميجابت/ثانية وعبر مسافات تتراوح من عشرات الأمتار إلى أكثر من كيلومتر. يلبي Wi-Fi HaLow متطلبات قابلية التوسع والمتانة والأمان المطلوبة لمعالجة بيئات إنترنت الأشياء الأكثر تحديًا.
إذن ما الذي يجعل Wi-Fi HaLow هي التقنية اللاسلكية المثالية لدعم إنترنت الأشياء؟ فيما يلي 10 أسباب رئيسية لكيفية حل Wi-Fi HaLow لنقاط الضعف الأساسية في التقنيات اللاسلكية الحالية.
- كفاءة الطاقة
تعزز بروتوكولات 802.11ah Wi-Fi HaLow الحفاظ على الطاقة للأجهزة التي يمكنها النوم لفترات طويلة من الزمن. يتيح ذلك أكبر مجموعة من خيارات الطاقة من بطارية صغيرة للتطبيقات قصيرة المدى إلى بطارية أكبر ، وأجهزة طاقة أعلى تصل إلى أكثر من كيلومتر واحد.
يوفر تعدد الإرسال بتقسيم التردد المتعامد (OFDM) مع مخططات التشكيل والتشفير المتقدمة إنتاجية أعلى بمعدلات بيانات تتكيف مع ظروف القناة. كلما زادت الإنتاجية ، كلما كان وقت بث الرسالة أقصر ، مما يعني أن الراديو يمكن أن يعود للنوم بشكل أسرع ، مما يحافظ على الطاقة. بروتوكول WLAN للاستماع قبل الحديث يعني احتكاكات أقل على الوسائط وطاقة أقل مهدرة عند إعادة إرسال الحزم.
Wi-Fi HaLow وضع الخمول والنوم ، جنبًا إلى جنب مع ملكية Morse Micro الدارة الكهربائية تسمح تقنيات التصميم بنقل المزيد من وحدات البت لكل وحدة طاقة وتقليل استهلاك الطاقة الخاملة لمنافسة التقنيات الأخرى.
- معدل البيانات
يوفر Wi-Fi HaLow أوسع نطاق لمعدلات البيانات لتناسب تطبيقات إنترنت الأشياء مثل كاميرات الفيديو عالية الدقة التي تقوم ببث عشرات من ميغابت / ثانية لتطبيقات معدل البت المنخفض مثل مستشعرات درجة الحرارة أو أقفال الأبواب أو علب البريد. يمكن أن تتكيف الأسعار تلقائيًا مع التغييرات في الظروف أو المسافة من نقطة الوصول (AP) ، تمامًا مثل شبكة Wi-Fi.
- الفترة (من ... إلى)
يوفر Wi-Fi HaLow ، الذي يقدم إشارات نطاق ضيق من 1 إلى> كيلومتر واحد ، نطاقًا ضيقًا من 1 جيجاهرتز ، نطاقًا أوسع من التطبيقات من المنازل الذكية إلى المستودعات الكبيرة ، بدون مكررات أو شبكات. تصل إشارات النطاق الضيق إلى نطاق 1 × أو 10 × المنطقة أو 100 × حجم شبكة Wi-Fi التقليدية 1000 جيجاهرتز أو Bluetooth وحتى أعلى من النطاق الأقصر 2.4 جيجاهرتز Wi-Fi 5/5 (6ac / ax) و 802.11 جيجاهرتز Wi-Fi 6E (6ax) (الشكل 1).
الشكل 1: شبكة Wi-Fi HaLow - تصل إلى 1000 × حجم شبكة Wi-Fi التقليدية. (المصدر: مورس مايكرو)
- اختراق المواد
الفيزياء بسيطة ، فكلما انخفض التردد ، كان الاختراق أفضل (خسائر الانتشار في الفضاء الحر أقل) (الشكل 2). يستخدم Wi-Fi HaLow الطيف 750 ميجاهرتز - 950 ميجاهرتز ، وهو 2.5 × أقل من 2.4 جيجاهرتز Bluetooth أو Wi-Fi 4 أو Zigbee ، 5 × أقل من 5 جيجاهرتز Wi-Fi 5 و 6 × أقل من 6- جيجاهرتز Wi-Fi 6e. تقلب مواد البناء وتصميمات المنازل والمباني له تأثير أقل على إشارات HaLow.
الشكل 2: توفر خدمة Wi-Fi HaLow نطاقًا متميزًا واختراقًا عبر المواد. (المصدر: مورس مايكرو)
- حماية
يتطلب Wi-Fi HaLow أمان WPA3 الأكثر تقدمًا لمصادقة وتشفير البيانات. يدعم Morse Micro WPA3 الحالي والتحسينات المستقبلية في أمان Wi-Fi (الشكل 3). تتيح معدلات البيانات الأعلى لشبكة Wi-Fi HaLow تحديثات سريعة للبرامج الثابتة عبر الأثير (OTA) ، والتي لا تستطيع العديد من التقنيات اللاسلكية بعيدة المدى مثل LoRa أو Sigfox تحقيقها دون إيقاف تشغيل الأجهزة لفترات طويلة من الوقت.
الشكل 3: اعتمدت Wi-Fi HaLow أكثر بروتوكولات أمان WPA3 تقدمًا وتدعم ترقية الأمان عبر الهواء بحيث تظل الشبكات بلا مساومة. (الصورة: مورس مايكرو)
- سعة بيانات الشبكة
تحدد Wi-Fi HaLow نطاقًا واسعًا من معدلات البيانات لما يصل إلى 8,191 جهازًا لكل نقطة وصول (الشكل 4). تعمل خيارات الإشارات المتعددة على تقليل الحمل المطلوب لإدارة كميات أكبر من الأجهزة والتحكم فيها. أحد الأمثلة على ذلك هو نافذة الوصول المقيد (RAW) ، وهي ميزة فريدة لـ HaLow ، والتي تسمح لـ AP بمنح امتيازات لمجموعة فرعية من المحطات لنقل بياناتها بينما يضطر الآخرون إلى السكون أو تخزين البيانات غير العاجلة مؤقتًا أو كليهما. هذا يقلل من الاصطدامات ويحرر موجات الهواء للأجهزة النشطة لنقل المزيد من البيانات بأسرع معدلات مخططات التعديل والتشفير (MCS) التي يمكن تحقيقها.
الشكل 4: يمكن لنقطة وصول Wi-Fi HaLow واحدة معالجة آلاف الأجهزة. (الصورة: مورس مايكرو)
- التركيب / تكاليف التشغيل
يدعم Wi-Fi HaLow حركة مرور IP الأصلية ، تمامًا مثل شبكة Wi-Fi التقليدية. التثبيت البسيط لا يتطلب سوى نقطة وصول أو جهاز توجيه قادر على Wi-Fi HaLow ليست هناك حاجة إلى محاور أو بوابات ملكية. لا تتطلب البنية الموجهة بالنجوم شبكات معقدة من المكررات التي تعيق الرسائل وتتسبب في مشاكل إدارة للتقنيات اللاسلكية الأخرى. يستخدم طيفًا فرعيًا دون 1 جيجاهرتز بدون ترخيص بدون رسوم اشتراك متكررة أو خطط بيانات مطلوبة مع موفري الشبكات الخلوية.
- طيف بدون ترخيص
عقد مزود الخدمة غير مطلوب لأن Wi-Fi HaLow لا يعتمد على مزودي خدمة الهاتف المحمول. مثل شبكة Wi-Fi التقليدية ، يمتلك العملاء معداتهم ويستخدمون طيفًا لاسلكيًا بدون ترخيص. تعمل التكنولوجيا اللاسلكية في نطاقات التردد المعفاة من الترخيص في جميع أنحاء العالم ، والتي تتراوح من 750 ميجاهرتز إلى 950 ميجاهرتز. لا يستخدم ترددات شركات البيانات الخلوية التي عادةً ما تستوعب تكلفة رسوم الترخيص والاشتراكات. قد يتم تطبيق قيود معينة على الاستخدام وقد تختلف حسب الدولة.
- إمكانية التشغيل البيني وتجربة العملاء
Wi-Fi HaLow هو معيار معترف به عالميًا يحدد كيفية تواصل الأجهزة. تمامًا مثل الأجيال السابقة من Wi-Fi ، يضمن بائعو معدات Wi-Fi HaLow إمكانية التشغيل البيني باتباع إرشادات Wi-Fi Alliance ، التي توفر المواصفات وخدمات الاعتماد للأعضاء. تقنيات إنترنت الأشياء اللاسلكية الأخرى إما مملوكة ملكية أو لا تحتوي على إرشادات جيدة التنظيم قد تؤثر على وقت التسويق وتكاليف المنتج وتجربة العميل.
سيختبر المستخدمون نفس سهولة الاستخدام مثل شبكات Wi-Fi التقليدية. أضف إلى ذلك بساطة حلول نقطة الوصول الفردية الخاصة بشبكة Wi-Fi HaLow ، مما يوفر نجاحًا أعلى في التثبيت خارج الصندوق ويزيل تعقيدات وتحديات نشر الشبكات المعشقة البديلة.
- دعم IP الأصلي
يتم تعريف الدعم الأصلي لحركة مرور IP في Wi-Fi HaLow مثل شبكة Wi-Fi التقليدية. باستخدام جهاز توجيه قادر على Wi-Fi HaLow ، يمكن لجميع أجهزة العميل استخدام بروتوكولات نقل IPv4 / IPv6 للوصول المباشر إلى الإنترنت للخدمات المستندة إلى السحابة وإدارة بيانات إنترنت الأشياء. تتطلب تقنيات إنترنت الأشياء اللاسلكية الأخرى مثل Bluetooth و Zigbee و Z-Wave و LoRa و Sigfox بوابة خاصة لتحويل جميع حركة مرور العملاء المحلية إلى حركة مرور IP للوصول إلى الإنترنت. هذه المراحل الإضافية من معالجة الحزم مطلوبة لالتفاف بيانات إضافية حول الحزم ، وإضافة التأخيرات وتقليل كفاءة شبكاتهم.
في المرحلة الأولى من النشر ، من المتوقع أن يتم استخدام Wi-Fi HaLow في كل من التطبيقات الداخلية والخارجية حيث لا يمكن الوصول إلى شبكة Wi-Fi القياسية كما هو الحال في أنظمة المراقبة التي تعمل بالبطاريات والكاميرات اللاسلكية وأجراس الأبواب. هناك حالة استخدام نموذجية أخرى تتمثل في الأماكن الكبيرة ، حيث يمكن لنقطة وصول HaLow واحدة أن تحل محل عدد كبير من نقاط الوصول ، وتجنب البنى الشبكية المعقدة وغير الفعالة ، وتبسيط التثبيت ، وتقليل التكلفة الإجمالية للملكية.
سوف تحتاج الأتمتة الصناعية ، وأجهزة استشعار التحكم في العمليات ، وأتمتة المباني ، والمستودعات ، ومتاجر البيع بالتجزئة من بين العديد من التقنيات الأخرى ، إلى هذه التكنولوجيا ، مما يتيح لكل شيء أن يظل متصلاً في عالم آلي بشكل متزايد. في الواقع ، يتميز Wi-Fi HaLow بتعدد استخداماته.