ในขณะที่ธรรมดา Wi-Fi เป็นโปรโตคอลการสื่อสารไร้สายที่แพร่หลายที่สุดที่ใช้กันในปัจจุบัน การเติบโตอย่างรวดเร็วของ IoT ได้บังคับให้ต้องคิดใหม่เกี่ยวกับ Wi-Fi ซึ่งเผยให้เห็นช่องว่างทางเทคโนโลยีและบทบาทที่จำเป็นต้องมีในโลกที่เชื่อมต่อกันอย่างครอบคลุม ความต้องการที่สูงขึ้นสำหรับการเชื่อมต่อระยะไกลและความต้องการพลังงานต่ำสำหรับแอปพลิเคชัน IoT และเครื่องจักรถึงเครื่องจักร (M2M) จำนวนมาก กำลังทำให้เกิด Wi-Fi HaLow 802.11ah ในอัตราที่รวดเร็วยิ่งขึ้นในปีนี้และในปีต่อ ๆ ไป
WiFi Halow เทคโนโลยี ได้รับมาตรฐานโดยกลุ่มงาน IEEE 802.11ah และได้รับชื่อโดย Wi-Fi Alliance (WFA) ทำงานในย่านความถี่สเปกตรัมย่อย 1 กิกะเฮิรตซ์ (GHz) ที่ไม่มีใบอนุญาต และเสนออัตราข้อมูลที่แตกต่างกันตั้งแต่หลายร้อย kbits/s ถึงสิบ Mbits/s และในระยะทางหลายสิบเมตรถึงมากกว่าหนึ่งกิโลเมตร Wi-Fi HaLow ตอบสนองความต้องการด้านความสามารถในการปรับขนาด ความทนทาน และความปลอดภัยที่จำเป็นในการจัดการกับสภาพแวดล้อม IoT ที่ท้าทายที่สุด
แล้วอะไรที่ทำให้ Wi-Fi HaLow เป็นเทคโนโลยีไร้สายในอุดมคติเพื่อรองรับ IoT? ด้านล่างนี้คือเหตุผลหลัก 10 ประการที่ Wi-Fi HaLow กำลังแก้ไขจุดอ่อนพื้นฐานของเทคโนโลยีไร้สายที่มีอยู่
- ประสิทธิภาพพลังงาน
โปรโตคอล 802.11ah Wi-Fi HaLow ส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงานสำหรับอุปกรณ์ที่สามารถนอนหลับได้เป็นเวลานาน ซึ่งช่วยให้มีตัวเลือกพลังงานที่หลากหลายที่สุดตั้งแต่แบตเตอรี่ขนาดเล็กสำหรับการใช้งานระยะสั้นไปจนถึงแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ขึ้น อุปกรณ์กำลังสูงที่ใช้งานได้ไกลเกิน 1 กม.
มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่แบบมุมฉาก (OFDM) พร้อมรูปแบบการมอดูเลตและการเข้ารหัสขั้นสูงให้ปริมาณงานที่สูงขึ้นด้วยอัตราข้อมูลที่ปรับให้เข้ากับสภาวะของช่องสัญญาณ ยิ่งปริมาณงานสูงขึ้น เวลาออกอากาศของข้อความจะสั้นลง ซึ่งหมายความว่าวิทยุสามารถกลับไปนอนหลับได้เร็วขึ้นและประหยัดพลังงาน โปรโตคอลฟังก่อนพูดคุยของ WLAN หมายถึงความขัดแย้งในสื่อน้อยลงและสิ้นเปลืองพลังงานน้อยลงในการส่งแพ็กเก็ตซ้ำ
Wi-Fi HaLow ไม่ได้ใช้งานและโหมดสลีป ผสานกับกรรมสิทธิ์ของ Morse Micro วงจรไฟฟ้า เทคนิคการออกแบบช่วยให้สามารถถ่ายโอนบิตต่อหน่วยพลังงานได้มากขึ้นและลดการใช้พลังงานที่ไม่ได้ใช้งานเพื่อแข่งขันกับเทคโนโลยีอื่นๆ
- อัตราการส่งข้อมูล
Wi-Fi HaLow นำเสนออัตราข้อมูลที่กว้างที่สุดเพื่อให้เหมาะกับแอปพลิเคชัน IoT เช่น กล้องวิดีโอความละเอียดสูงที่สตรีมหลายสิบ Mbits/s ไปยังแอปพลิเคชันอัตราบิตที่ต่ำกว่า เช่น เซ็นเซอร์อุณหภูมิ ล็อคประตู หรือกล่องจดหมาย อัตราสามารถปรับขนาดโดยอัตโนมัติสำหรับการเปลี่ยนแปลงในเงื่อนไขหรือระยะทางจากจุดเข้าใช้งาน (AP) เช่นเดียวกับ Wi-Fi
- พิสัย
Wi-Fi HaLow ส่งสัญญาณย่านความถี่แคบ 1 กิกะเฮิรตซ์ 1 เมตรถึง >1 กม. ครอบคลุมการใช้งานที่หลากหลายตั้งแต่บ้านอัจฉริยะไปจนถึงคลังสินค้าขนาดใหญ่ โดยไม่ต้องใช้ตัวทำซ้ำหรือตาข่าย สัญญาณย่านความถี่แคบถึงช่วง 10×, 100× พื้นที่หรือ 1000× ของระดับเสียงของ Wi-Fi หรือ Bluetooth 2.4 GHz แบบดั้งเดิม และสูงกว่านั้นสำหรับช่วงที่สั้นกว่า 5 GHz Wi-Fi 5/6 (802.11ac/ax) และ 6 GHz Wi-Fi 6E (802.11ax) (รูป 1).
รูปที่ 1: Wi-Fi HaLow – ถึง 1000 เท่าของปริมาณ Wi-Fi แบบเดิม (ที่มา: มอร์ส ไมโคร)
- ทะลุผ่านวัสดุ
ฟิสิกส์นั้นเรียบง่าย ยิ่งความถี่ต่ำเท่าไหร่ การเจาะก็ยิ่งดีขึ้น (การสูญเสียการแพร่กระจายของพื้นที่ว่างจะต่ำกว่า) (รูป 2). Wi-Fi HaLow ใช้คลื่นความถี่ 750 MHz – 950 MHz ซึ่งต่ำกว่า 2.5-GHz Bluetooth, Wi-Fi 2.4 หรือ Zigbee 4 เท่า, Wi-Fi 5 ที่ต่ำกว่า 5-GHz 5 เท่า และต่ำกว่า 6 เท่า 6 เท่า GHz Wi-Fi 6e. ความผันแปรของวัสดุก่อสร้างและเลย์เอาต์ของบ้านและอาคารมีผลน้อยต่อสัญญาณ HaLow
รูปที่ 2: Wi-Fi HaLow นำเสนอช่วงที่เหนือกว่าและการเจาะผ่านวัสดุ (ที่มา: มอร์ส ไมโคร)
- Security
Wi-Fi HaLow ต้องการการรักษาความปลอดภัย WPA3 ขั้นสูงสุดสำหรับการตรวจสอบสิทธิ์และการเข้ารหัสข้อมูล Morse Micro รองรับ WPA3 ที่มีอยู่และการปรับปรุงความปลอดภัย Wi-Fi ในอนาคต (รูป 3). อัตราข้อมูลที่สูงขึ้นของ Wi-Fi HaLow ช่วยให้สามารถอัปเดตเฟิร์มแวร์แบบ over-the-air (OTA) ได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งเทคโนโลยีไร้สายระยะไกลจำนวนมาก เช่น LoRa หรือ Sigfox ไม่สามารถทำได้โดยไม่ต้องทำให้อุปกรณ์ออฟไลน์เป็นระยะเวลานาน
รูปที่ 3: Wi-Fi HaLow ใช้โปรโตคอลความปลอดภัย WPA3 ที่ทันสมัยที่สุดและรองรับการอัพเกรดความปลอดภัยแบบ over-the-air เพื่อให้เครือข่ายไม่ถูกประนีประนอม (ภาพ: มอร์สไมโคร)
- ความจุข้อมูลเครือข่าย
Wi-Fi HaLow ระบุอัตราข้อมูลที่หลากหลายสำหรับอุปกรณ์สูงสุด 8,191 ต่อ AP (รูป 4). ตัวเลือกการส่งสัญญาณที่หลากหลายช่วยลดค่าใช้จ่ายที่จำเป็นในการจัดการและควบคุมอุปกรณ์จำนวนมาก ตัวอย่างหนึ่งคือหน้าต่างการเข้าถึงแบบจำกัด (RAW) ซึ่งเป็นคุณลักษณะเฉพาะสำหรับ HaLow ซึ่งช่วยให้ AP สามารถให้สิทธิ์กับชุดย่อยของสถานีเพื่อถ่ายโอนข้อมูล ขณะที่ส่วนอื่นๆ ถูกบังคับให้เข้าสู่โหมดสลีป บัฟเฟอร์ข้อมูลที่ไม่เร่งด่วน หรือทั้งสองอย่าง ซึ่งจะช่วยลดการชนกันและทำให้คลื่นอากาศว่างมากขึ้นสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่เพื่อถ่ายโอนข้อมูลมากขึ้นด้วยอัตราการมอดูเลตและการเข้ารหัส (MCS) ที่เร็วที่สุดที่พวกเขาสามารถบรรลุได้
รูปที่ 4: จุดเชื่อมต่อ Wi-Fi HaLow เพียงจุดเดียวสามารถระบุอุปกรณ์ได้หลายพันเครื่อง (ภาพ: มอร์สไมโคร)
- ค่าติดตั้ง/ค่าดำเนินการ
Wi-Fi HaLow รองรับการรับส่งข้อมูล IP ดั้งเดิม เช่นเดียวกับ Wi-Fi ทั่วไป การติดตั้งง่ายต้องการเพียง AP หรือเราเตอร์ที่รองรับ Wi-Fi HaLow ไม่จำเป็นต้องใช้ฮับหรือเกตเวย์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ สถาปัตยกรรมเชิงดาวไม่ต้องการตาข่ายที่ซับซ้อนของตัวทำซ้ำที่ขัดขวางข้อความและทำให้เกิดปัญหาการจัดการสำหรับเทคโนโลยีไร้สายอื่นๆ ใช้คลื่นความถี่ sub-1 GHz ที่ไม่มีใบอนุญาตโดยไม่มีค่าธรรมเนียมการสมัครสมาชิกหรือแผนข้อมูลที่จำเป็นสำหรับผู้ให้บริการเครือข่ายเซลลูลาร์
- คลื่นความถี่ที่ไม่มีใบอนุญาต
ไม่จำเป็นต้องทำสัญญากับผู้ให้บริการ เนื่องจาก Wi-Fi HaLow ไม่ได้พึ่งพาผู้ให้บริการมือถือ เช่นเดียวกับ Wi-Fi แบบเดิม ลูกค้าเป็นเจ้าของอุปกรณ์และใช้คลื่นความถี่วิทยุที่ไม่มีใบอนุญาต เทคโนโลยีไร้สายทำงานในย่านความถี่ที่ได้รับการยกเว้นใบอนุญาตทั่วโลก ตั้งแต่ 750 MHz ถึง 950 MHz ไม่ใช้ความถี่ของผู้ให้บริการข้อมูลเซลลูลาร์ที่มักจะรับภาระค่าธรรมเนียมใบอนุญาตและการสมัครสมาชิก อาจมีข้อจำกัดการใช้งานบางประการและอาจแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ
- การทำงานร่วมกันและประสบการณ์ของลูกค้า
Wi-Fi HaLow เป็นมาตรฐานที่ได้รับการยอมรับทั่วโลก ซึ่งกำหนดวิธีการสื่อสารของอุปกรณ์ เช่นเดียวกับ Wi-Fi รุ่นก่อนๆ ผู้จำหน่ายอุปกรณ์ Wi-Fi HaLow รับประกันความสามารถในการทำงานร่วมกันโดยปฏิบัติตามคำแนะนำของ Wi-Fi Alliance ซึ่งให้ข้อกำหนดและบริการรับรองแก่สมาชิก เทคโนโลยี IoT ไร้สายอื่น ๆ เป็นกรรมสิทธิ์หรือไม่มีแนวทางที่เป็นระเบียบซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อเวลาสู่ตลาด ต้นทุนผลิตภัณฑ์ และประสบการณ์ของลูกค้า
ผู้ใช้จะได้สัมผัสกับความง่ายในการใช้งานเช่นเดียวกับเครือข่าย Wi-Fi แบบเดิม เพิ่มความเรียบง่ายของโซลูชัน AP เดี่ยวของ Wi-Fi HaLow นำเสนอความสำเร็จในการติดตั้งแบบสำเร็จรูปที่สูงขึ้น และขจัดความซับซ้อนและความท้าทายของการปรับใช้เครือข่ายตาข่ายทางเลือก
- รองรับ IP ดั้งเดิม
การสนับสนุนดั้งเดิมสำหรับการรับส่งข้อมูล IP ถูกกำหนดใน Wi-Fi HaLow เหมือนกับ Wi-Fi แบบดั้งเดิม การใช้เราเตอร์ที่รองรับ Wi-Fi HaLow อุปกรณ์ไคลเอนต์ทั้งหมดสามารถใช้โปรโตคอลการขนส่ง IPv4/IPv6 สำหรับการเข้าถึงอินเทอร์เน็ตโดยตรงสำหรับบริการบนคลาวด์และการจัดการข้อมูล IoT เทคโนโลยี IoT ไร้สายอื่นๆ เช่น Bluetooth, Zigbee, Z-Wave, LoRa และ Sigfox ต้องการเกตเวย์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ในการแปลงการรับส่งข้อมูลไคลเอ็นต์ในพื้นที่ทั้งหมดเป็นการรับส่งข้อมูล IP สำหรับการเข้าถึงอินเทอร์เน็ต ขั้นตอนเพิ่มเติมของการประมวลผลแพ็กเก็ตเหล่านี้จำเป็นต้องห่อข้อมูลเพิ่มเติมรอบๆ แพ็กเก็ต เพิ่มความล่าช้า และลดประสิทธิภาพของเครือข่าย
ในระยะเริ่มต้นของการปรับใช้ Wi-Fi HaLow คาดว่าจะใช้ในแอพพลิเคชั่นทั้งในร่มและกลางแจ้งซึ่ง Wi-Fi มาตรฐานไม่สามารถเข้าถึงได้เช่นในกรณีของระบบเฝ้าระวังที่ใช้แบตเตอรี่ กล้องไร้สาย และกริ่งประตู กรณีการใช้งานทั่วไปอีกกรณีหนึ่งคือสถานที่ขนาดใหญ่ ซึ่งจุดเชื่อมต่อ HaLow เพียงจุดเดียวสามารถใช้แทน AP จำนวนมาก ขจัดสถาปัตยกรรมตาข่ายที่ซับซ้อนและไร้ประสิทธิภาพ ทำให้การติดตั้งง่ายขึ้น และลดต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ
ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม เซ็นเซอร์ควบคุมกระบวนการ ระบบอัตโนมัติในอาคาร คลังสินค้า และร้านค้าปลีก และอื่นๆ อีกมากมายจะต้องการเทคโนโลยีนี้ ซึ่งช่วยให้ทุกสิ่งยังคงเชื่อมต่อในโลกที่เป็นอัตโนมัติมากขึ้น อันที่จริง Wi-Fi HaLow โดดเด่นในด้านความเก่งกาจ