Embora convencional Wi-Fi é o protocolo de comunicação sem fio mais onipresente em uso atualmente, o rápido crescimento da IoT forçou a repensar o Wi-Fi, revelando lacunas tecnológicas e o papel que ele precisa desempenhar em um mundo conectado e abrangente. As maiores demandas por conectividade de longo alcance e os baixos requisitos de energia para muitas aplicações de IoT e máquina a máquina (M2M) estão inaugurando o Wi-Fi HaLow 802.11ah a um ritmo cada vez mais rápido este ano e nos próximos anos.
Wi-Fi Halow tecnologia foi padronizado pelo grupo de tarefas IEEE 802.11ah e recebeu seu nome pela Wi-Fi Alliance (WFA). Ele opera na banda do espectro de frequência sub-1 gigahertz (GHz) não licenciada e oferece taxas de dados que variam de centenas de kbits/s a dezenas de Mbits/s e em distâncias de dezenas de metros a mais de um quilômetro. O Wi-Fi HaLow satisfaz as demandas de escalabilidade, robustez e segurança necessárias para enfrentar os ambientes de IoT mais desafiadores.
Então, o que torna o Wi-Fi HaLow a tecnologia sem fio ideal para oferecer suporte à IoT? Abaixo estão 10 razões principais como o Wi-Fi HaLow está resolvendo as fraquezas fundamentais das tecnologias sem fio existentes.
- Eficiência energética
Os protocolos 802.11ah Wi-Fi HaLow promovem a conservação de energia para dispositivos que podem hibernar por longos períodos de tempo. Isso permite a mais ampla gama de opções de energia, desde uma pequena bateria para aplicações de curto alcance até uma bateria maior e dispositivos de maior potência que alcançam mais de 1 km.
A multiplexação ortogonal por divisão de frequência (OFDM) com modulação avançada e esquemas de codificação oferece maior rendimento com taxas de dados que se adaptam às condições do canal. Quanto maior a taxa de transferência, menor é o tempo de transmissão da mensagem, o que significa que o rádio pode voltar a dormir mais rápido, conservando energia. O protocolo ouvir antes de falar da WLAN significa menos contendas na mídia e menos energia desperdiçada na retransmissão de pacotes.
Wi-Fi HaLow ocioso e modos de hibernação, combinados com o proprietário da Morse Micro o circuito técnicas de design, permite a transferência de mais bits por unidade de energia e menor consumo de energia ocioso para rivalizar com outras tecnologias.
- Taxa de dados
O Wi-Fi HaLow oferece a mais ampla faixa de taxas de dados para se adequar a aplicativos de IoT, como câmeras de vídeo de alta definição transmitindo dezenas de Mbits / s para aplicativos de taxa de bits mais baixa, como sensores de temperatura, fechaduras de portas ou caixas de correio. As taxas podem ser escalonadas automaticamente para mudanças nas condições ou distância de um ponto de acesso (AP), assim como o Wi-Fi.
- Variação
Fornecendo sinais de banda estreita sub-1 GHz de 1 metro a> 1 km, o Wi-Fi HaLow cobre uma ampla gama de aplicações, de casas inteligentes a grandes armazéns, sem repetidores ou malhas. Os sinais de banda estreita alcançam o alcance de 10 ×, 100 × a área ou 1000 × o volume do Wi-Fi ou Bluetooth tradicional de 2.4 GHz e ainda mais para um alcance mais curto de 5 GHz Wi-Fi 5/6 (802.11ac / ax) e 6 GHz Wi-Fi 6E (802.11ax) (Figura 1).
Figura 1: Wi-Fi HaLow - atingindo 1000 × o volume do Wi-Fi tradicional. (Fonte: Morse Micro)
- Penetração através do material
A física é simples, quanto menor a frequência, melhor a penetração (as perdas de propagação no espaço livre são menores) (Figura 2) O Wi-Fi HaLow usa o espectro de 750 MHz - 950 MHz, que é 2.5 × menor que 2.4 GHz Bluetooth, Wi-Fi 4 ou Zigbee, 5 × menor que 5 GHz Wi-Fi 5 e 6 × menor que 6- GHz Wi-Fi 6e. A variabilidade dos materiais de construção e layouts de casas e edifícios tem menos efeito nos sinais HaLow.
Figura 2: Wi-Fi HaLow oferece alcance superior e penetração através do material. (Fonte: Morse Micro)
- Segurança
O Wi-Fi HaLow requer a segurança WPA3 mais avançada para autenticação e criptografia de dados. Morse Micro suporta WPA3 existente e melhorias futuras na segurança Wi-Fi (Figura 3) As taxas de dados mais altas do Wi-Fi HaLow permitem atualizações rápidas de firmware over-the-air (OTA), que muitas tecnologias sem fio de longo alcance como LoRa ou Sigfox não podem realizar sem colocar os dispositivos offline por longos períodos de tempo.
Figura 3: Wi-Fi HaLow adotou o protocolo de segurança WPA3 mais avançado e suporta atualização de segurança over-the-air para que as redes sejam mantidas sem comprometimento. (Imagem: Micro Morse)
- Capacidade de dados da rede
Wi-Fi HaLow especifica uma ampla gama de taxas de dados para até 8,191 dispositivos por AP (Figura 4) Várias opções de sinalização reduzem a sobrecarga necessária para gerenciar e controlar grandes quantidades de dispositivos. Um exemplo é a janela de acesso restrito (RAW), um recurso exclusivo para HaLow, que permite a um AP conceder privilégios a um subconjunto de estações para transferir seus dados enquanto outros são forçados a dormir, armazenar dados não urgentes ou ambos. Isso reduz colisões e libera ondas de rádio para dispositivos ativos para transferir mais dados nas taxas de modulação e esquemas de codificação (MCS) mais rápidas que eles podem alcançar.
Figura 4: Um único ponto de acesso Wi-Fi HaLow pode endereçar milhares de dispositivos. (Imagem: Micro Morse)
- Custos de instalação / operacionais
O Wi-Fi HaLow suporta tráfego IP nativo, assim como o Wi-Fi tradicional. A instalação simples requer apenas um AP ou roteador compatível com Wi-Fi HaLow. Não são necessários hubs ou gateways proprietários. A arquitetura orientada para estrela não requer malhas complexas de repetidores que bloqueiam mensagens e causam problemas de gerenciamento para outras tecnologias sem fio. Ele usa espectro sub-1 GHz livre de licença, sem taxas de assinatura recorrentes ou planos de dados necessários com provedores de rede celular.
- Espectro livre de licença
Um contrato de provedor de serviço não é necessário, uma vez que o Wi-Fi HaLow não depende de provedores de serviço móvel. Como o Wi-Fi tradicional, os clientes são proprietários de seus equipamentos e usam o espectro de rádio sem licença. A tecnologia sem fio opera nas bandas de frequência isentas de licença em todo o mundo, variando de 750 MHz a 950 MHz. Ele não usa as frequências das operadoras de dados de celular que geralmente absorvem o custo das taxas de licença e assinaturas. Certas restrições de uso podem ser aplicadas e variar de país para país.
- Interoperabilidade e experiência do cliente
Wi-Fi HaLow é um padrão reconhecido mundialmente que define como os dispositivos se comunicam. Assim como as gerações anteriores de Wi-Fi, os fornecedores de equipamentos Wi-Fi HaLow garantem a interoperabilidade seguindo a orientação da Wi-Fi Alliance, que fornece especificações e serviços de certificação aos membros. Outras tecnologias de IoT sem fio são proprietárias ou não têm uma orientação tão bem organizada que pode afetar o tempo de chegada ao mercado, os custos do produto e a experiência do cliente.
Os usuários terão a mesma facilidade de uso que as redes Wi-Fi tradicionais. Adicione a isso a simplicidade das soluções de AP único da Wi-Fi HaLow, oferecendo maior sucesso de instalação imediata e eliminando a complexidade e os desafios de implantações alternativas de rede mesh.
- Suporte de IP nativo
O suporte nativo para tráfego IP é definido no Wi-Fi HaLow de maneira muito semelhante ao Wi-Fi tradicional. Usando um roteador compatível com Wi-Fi HaLow, todos os dispositivos clientes podem usar protocolos de transporte IPv4 / IPv6 para acesso direto à Internet para serviços baseados em nuvem e gerenciamento de dados IoT. Outras tecnologias de IoT sem fio, como Bluetooth, Zigbee, Z-Wave, LoRa e Sigfox, exigem um gateway proprietário para converter todo o tráfego local do cliente em tráfego IP para acesso à Internet. Esses estágios adicionais de processamento de pacotes são necessários para envolver dados extras em torno dos pacotes, adicionando atrasos e reduzindo a eficiência de suas redes.
No estágio inicial de implantação, espera-se que o Wi-Fi HaLow seja usado em aplicações internas e externas onde o Wi-Fi padrão não pode alcançar, como no caso de sistemas de vigilância operados por bateria, câmeras sem fio e campainhas. Outro caso de uso típico seria grandes locais, onde um único ponto de acesso HaLow pode substituir um grande número de APs, evitando arquiteturas de malha complexas e ineficientes, simplificando a instalação e reduzindo o custo total de propriedade.
Automação industrial, sensores de controle de processo, automação predial, armazéns e lojas de varejo, entre muitos outros, precisarão dessa tecnologia, permitindo que tudo permaneça conectado em um mundo cada vez mais automatizado. Na verdade, o Wi-Fi HaLow se destaca por sua versatilidade.