従来型ながら Wi-Fi は現在使用されている最もユビキタスな無線通信プロトコルですが、IoT の急速な成長により Wi-Fi の再考が余儀なくされ、技術的なギャップと、包括的な接続された世界において Wi-Fi が果たすべき役割が明らかになりました。多くの IoT およびマシンツーマシン (M2M) アプリケーションにおける長距離接続と低電力要件に対する需要の高まりにより、今年および今後数年間で 802.11ah Wi-Fi HaLow の導入がますます高速化されています。
WiFi Halow テクノロジー IEEE 802.11ah タスク グループによって標準化され、Wi-Fi Alliance (WFA) によってその名前が付けられました。 ライセンス不要の 1 ギガヘルツ (GHz) 未満の周波数スペクトル帯域で動作し、数十メートルから XNUMX キロメートルを超える距離で、数百 kbit/s から数十 Mbit/s までの範囲のデータ レートを提供します。 Wi-Fi HaLow は、最も困難な IoT 環境に対処するために必要な拡張性、堅牢性、セキュリティの要求を満たします。
では、Wi-FiHaLowがIoTをサポートするための理想的なワイヤレステクノロジーである理由は何でしょうか。 以下は、Wi-FiHaLowが既存のワイヤレステクノロジーの根本的な弱点を解決する10の主な理由です。
- エネルギー効率
802.11ah Wi-Fi HaLowプロトコルは、長時間スリープできるデバイスのエネルギー保存を促進します。 これにより、短距離アプリケーション用の小型バッテリーから、1 kmを超える長距離の大型バッテリー、高電力デバイスまで、幅広い電力オプションが可能になります。
高度な変調およびコーディング方式を備えた直交周波数分割多重方式（OFDM）は、チャネル条件に適応するデータレートでより高いスループットを提供します。 スループットが高いほど、メッセージの移動通信時間が短くなります。これは、無線がより早くスリープ状態に戻り、エネルギーを節約できることを意味します。 WLANのlisten-before-talkプロトコルは、メディアでの競合が少なく、パケットの再送信に浪費されるエネルギーが少ないことを意味します。
Wi-Fi HaLowのアイドルモードとスリープモード、MorseMicro独自のモードとの組み合わせ 回路 設計技術により、エネルギーの単位あたりのビット数を増やし、アイドル時の消費電力を抑えて、他の技術に匹敵します。
- データ転送速度
Wi-Fi HaLowは、温度センサー、ドアロック、メールボックスなどの低ビットレートアプリケーションに数十メガビット/秒をストリーミングする高解像度ビデオカメラなどのIoTアプリケーションに適した幅広いデータレートを提供します。 Wi-Fiと同様に、料金は条件の変化やアクセスポイント（AP）からの距離に応じて自動的に調整されます。
- レンジ
Wi-Fi HaLowは、1メートルから1 kmを超える、1 GHz未満の狭帯域信号を提供し、リピーターやメッシュを使用せずに、スマートホームから大規模な倉庫まで幅広いアプリケーションをカバーします。 狭帯域信号は、従来の10 GHz Wi-FiまたはBluetoothの100倍の範囲、1000倍の面積、または2.4倍の音量に達し、5 GHz Wi-Fi 5/6（802.11ac / ax）および6GHzの短距離ではさらに高くなります。 Wi-Fi 6E（802.11ax）（図1).
図1：Wi-Fi HaLow –従来のWi-Fiの1000倍のボリュームに達します。 （出典：Morse Micro）
- 材料の浸透
物理学は単純で、周波数が低いほど、浸透が良くなります（自由空間の伝搬損失が低くなります）（図2）。 Wi-Fi HaLowは、750 MHz〜950 MHzのスペクトルを使用します。これは、2.5 GHz Bluetooth、Wi-Fi 2.4、またはZigbeeより4倍低く、5 GHz Wi-Fi 5より5倍低く、6-より6倍低くなっています。 GHz Wi-Fi6e。 建設資材の変動や家や建物のレイアウトは、HaLow信号への影響が少ないです。
図2：Wi-Fi HaLowは、優れた範囲と素材への浸透を提供します。 （出典：Morse Micro）
- セキュリティ
Wi-Fi HaLowには、データの認証と暗号化に最先端のWPA3セキュリティが必要です。 Morse Microは、既存のWPA3とWi-Fiセキュリティの将来の改善をサポートします（図3）。 Wi-Fi HaLowのデータレートが高いと、高速無線（OTA）ファームウェアの更新が可能になります。これは、LoRaやSigfoxなどの多くの長距離ワイヤレステクノロジーでは、デバイスを長期間オフラインにしないと実現できません。
図3：Wi-Fi HaLowは、最先端のWPA3セキュリティプロトコルを採用し、無線によるセキュリティアップグレードをサポートしているため、ネットワークが危険にさらされることはありません。 （画像：モースマイクロ）
- ネットワークデータ容量
Wi-Fi HaLowは、APあたり最大8,191台のデバイスに幅広いデータレートを指定します（図4）。 複数のシグナリングオプションにより、大量のデバイスを管理および制御するために必要なオーバーヘッドが削減されます。 そのような例のXNUMXつは、制限付きアクセスウィンドウ（RAW）です。これは、HaLowの独自の機能であり、APがステーションのサブセットに特権を付与してデータを転送し、他のステーションは強制的にスリープ、緊急でないデータのバッファリング、またはその両方を行うことができます。 これにより、衝突が減少し、アクティブデバイスの電波が解放され、達成可能な最速の変調およびコーディングスキーム（MCS）レートでより多くのデータを転送できます。
図4：単一のWi-FiHaLowアクセスポイントで数千のデバイスをアドレス指定できます。 （画像：モースマイクロ）
- 設置/運用コスト
Wi-Fi HaLowは、従来のWi-Fiと同様に、ネイティブIPトラフィックをサポートします。 簡単なインストールには、Wi-FiHaLow対応のAPまたはルーターのみが必要です。 独自のハブやゲートウェイは必要ありません。 スター指向のアーキテクチャでは、メッセージを妨害し、他のワイヤレステクノロジの管理上の問題を引き起こすリピーターの複雑なメッシュは必要ありません。 ライセンスフリーのサブ1GHzスペクトルを使用しており、セルラーネットワークプロバイダーで定期的なサブスクリプション料金やデータプランは必要ありません。
- ライセンスフリーのスペクトル
Wi-Fi HaLowはモバイルサービスプロバイダーに依存していないため、サービスプロバイダー契約は必要ありません。 従来のWi-Fiと同様に、顧客は機器を所有し、ライセンス不要の無線スペクトルを使用します。 ワイヤレステクノロジーは、750MHzから950MHzの範囲で、世界中のライセンス免除周波数帯域で動作します。 通常、ライセンス料とサブスクリプションのコストを吸収するセルラーデータキャリアの周波数は使用しません。 特定の使用制限が適用される場合があり、国によって異なる場合があります。
- 相互運用性とカスタマーエクスペリエンス
Wi-Fi HaLowは、デバイスの通信方法を定義する世界的に認められた標準です。 前世代のWi-Fiと同様に、Wi-Fi HaLow機器ベンダーは、メンバーに仕様と認証サービスを提供するWi-Fi Allianceのガイダンスに従って、相互運用性を確保します。 他のワイヤレスIoTテクノロジーは独自のものであるか、市場投入までの時間、製品コスト、および顧客体験に影響を与える可能性のある十分に組織化されたガイダンスを持っていません。
ユーザーは、従来のWi-Fiネットワークと同じ使いやすさを体験できます。 それに加えて、Wi-Fi HaLowのシングルAPソリューションのシンプルさにより、すぐに使用できるインストールの成功率が高まり、代替メッシュネットワーク展開の複雑さと課題が排除されます。
- ネイティブIPサポート
IPトラフィックのネイティブサポートは、従来のWi-Fiと同様にWi-FiHaLowで定義されています。 Wi-Fi HaLow対応ルーターを使用すると、すべてのクライアントデバイスでIPv4 / IPv6トランスポートプロトコルを使用して、クラウドベースのサービスとIoTデータの管理のためにインターネットに直接アクセスできます。 Bluetooth、Zigbee、Z-Wave、LoRa、Sigfoxなどの他のワイヤレスIoTテクノロジーには、すべてのローカルクライアントトラフィックをインターネットアクセス用のIPトラフィックに変換する独自のゲートウェイが必要です。 パケット処理のこれらの追加の段階は、パケットの周りに余分なデータをラップするために必要であり、遅延を追加し、ネットワークの効率を低下させます。
展開の初期段階では、Wi-Fi HaLowは、バッテリー駆動の監視システム、ワイヤレスカメラ、ドアベルのように標準のWi-Fiが到達できない屋内と屋外の両方のアプリケーションで使用されることが期待されています。 もうXNUMXつの典型的な使用例は、単一のHaLowアクセスポイントが多数のAPの代わりになり、非効率的で複雑なメッシュアーキテクチャを排除し、インストールを簡素化し、総所有コストを削減できる大規模な会場です。
産業オートメーション、プロセス制御センサー、ビルディングオートメーション、倉庫、小売店などがこのテクノロジーを必要とし、ますます自動化される世界ですべてが接続されたままになることを可能にします。 確かに、Wi-FiHaLowはその汎用性で際立っています。