Trong khi thông thường Wi-Fi là giao thức truyền thông không dây phổ biến nhất được sử dụng hiện nay, sự phát triển nhanh chóng của IoT đã buộc phải suy nghĩ lại về Wi-Fi, bộc lộ những lỗ hổng công nghệ và vai trò của nó trong một thế giới kết nối toàn diện. Nhu cầu cao hơn về kết nối tầm xa và yêu cầu năng lượng thấp đối với nhiều ứng dụng IoT và máy với máy (M2M) đang thúc đẩy Wi-Fi HaLow 802.11ah với tốc độ ngày càng nhanh hơn trong năm nay và những năm tới.
WiFi Halow công nghệ đã được chuẩn hóa bởi nhóm nhiệm vụ IEEE 802.11ah và được đặt tên bởi Liên minh Wi-Fi (WFA). Nó hoạt động ở dải phổ tần số dưới 1 gigahertz (GHz) không được cấp phép và cung cấp tốc độ dữ liệu thay đổi từ hàng trăm kbit/s đến hàng chục Mbit/s và trên khoảng cách từ hàng chục mét đến hơn một km. Wi-Fi HaLow đáp ứng các yêu cầu về khả năng mở rộng, mạnh mẽ và bảo mật cần thiết để giải quyết các môi trường IoT đầy thách thức nhất.
Vậy điều gì khiến Wi-Fi HaLow trở thành công nghệ không dây lý tưởng để hỗ trợ IoT? Dưới đây là 10 lý do chính giúp Wi-Fi HaLow giải quyết được những điểm yếu cơ bản của các công nghệ không dây hiện có.
- Hiệu quả năng lượng
Các giao thức Wi-Fi HaLow 802.11ah thúc đẩy bảo tồn năng lượng cho các thiết bị có thể ngủ trong thời gian dài. Điều này cho phép nhiều tùy chọn năng lượng nhất từ pin nhỏ cho các ứng dụng trong phạm vi ngắn đến các thiết bị pin lớn hơn, năng lượng cao hơn có phạm vi hoạt động ngoài 1 km.
Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) với các sơ đồ mã hóa và điều chế tiên tiến cung cấp thông lượng cao hơn với tốc độ dữ liệu thích ứng với các điều kiện kênh. Thông lượng càng cao, thời gian truyền tin nhắn càng ngắn, có nghĩa là đài có thể chuyển sang chế độ ngủ nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng. Giao thức lắng nghe trước khi nói chuyện của WLAN có nghĩa là ít nội dung trên phương tiện truyền thông hơn và ít hao phí năng lượng hơn khi truyền lại các gói tin.
Wi-Fi HaLow chế độ nghỉ và chế độ nghỉ, kết hợp với độc quyền của Morse Micro mạch kỹ thuật thiết kế, cho phép truyền nhiều bit hơn trên một đơn vị năng lượng và tiêu thụ điện năng nhàn rỗi thấp hơn so với các công nghệ khác.
- Tốc độ dữ liệu
Wi-Fi HaLow cung cấp phạm vi tốc độ dữ liệu rộng nhất để phù hợp với các ứng dụng IoT như máy quay video độ nét cao phát trực tuyến hàng chục Mbits / s đến các ứng dụng tốc độ bit thấp hơn như cảm biến nhiệt độ, khóa cửa hoặc hộp thư. Tỷ giá có thể tự động thay đổi tỷ lệ để thay đổi điều kiện hoặc khoảng cách từ điểm truy cập (AP), giống như Wi-Fi.
- Phạm vi
Cung cấp tín hiệu băng tần hẹp từ 1 mét đến> 1 km, dưới 1 GHz, Wi-Fi HaLow phủ sóng nhiều ứng dụng hơn từ nhà thông minh đến nhà kho lớn mà không cần bộ lặp hoặc lưới. Tín hiệu băng tần hẹp đạt đến phạm vi 10 ×, 100 × diện tích hoặc 1000 × âm lượng của Wi-Fi 2.4 GHz hoặc Bluetooth truyền thống và thậm chí cao hơn đối với phạm vi ngắn hơn 5 GHz Wi-Fi 5/6 (802.11ac / ax) và 6 GHz Wi-Fi 6E (802.11ax) (Hình 1).
Hình 1: Wi-Fi HaLow - đạt 1000 lần âm lượng của Wi-Fi truyền thống. (Nguồn: Morse Micro)
- Thâm nhập qua vật liệu
Vật lý rất đơn giản, tần số càng thấp thì khả năng thâm nhập càng tốt (suy hao lan truyền trong không gian tự do càng thấp) (Hình 2). Wi-Fi HaLow sử dụng phổ tần 750 MHz - 950 MHz, thấp hơn 2.5 lần so với Bluetooth 2.4 GHz, Wi-Fi 4 hoặc Zigbee, thấp hơn 5 lần so với Wi-Fi 5 5 GHz và thấp hơn 6 lần so với 6- GHz Wi-Fi 6e. Sự thay đổi của vật liệu xây dựng và cách bố trí của ngôi nhà và tòa nhà ít ảnh hưởng đến tín hiệu HaLow.
Hình 2: Wi-Fi HaLow cung cấp phạm vi và khả năng xuyên qua vật liệu vượt trội. (Nguồn: Morse Micro)
- Bảo mật
Wi-Fi HaLow yêu cầu bảo mật WPA3 tiên tiến nhất để xác thực và mã hóa dữ liệu. Morse Micro hỗ trợ WPA3 hiện có và các cải tiến trong tương lai về bảo mật Wi-Fi (Hình 3). Tốc độ dữ liệu cao hơn của Wi-Fi HaLow cho phép cập nhật chương trình cơ sở qua mạng (OTA) nhanh chóng, điều mà nhiều công nghệ không dây tầm xa như LoRa hoặc Sigfox không thể thực hiện nếu không sử dụng thiết bị ngoại tuyến trong thời gian dài.
Hình 3: Wi-Fi HaLow đã áp dụng giao thức bảo mật WPA3 tiên tiến nhất và hỗ trợ nâng cấp bảo mật qua mạng để các mạng được giữ nguyên. (Hình ảnh: Morse Micro)
- Dung lượng dữ liệu mạng
Wi-Fi HaLow chỉ định một loạt các tốc độ dữ liệu cho tối đa 8,191 thiết bị trên mỗi AP (Hình 4). Nhiều tùy chọn báo hiệu giúp giảm thiểu chi phí cần thiết để quản lý và kiểm soát số lượng thiết bị lớn hơn. Một ví dụ như vậy là cửa sổ truy cập hạn chế (RAW), một tính năng độc nhất của HaLow, cho phép một AP cấp đặc quyền cho một tập hợp con các trạm để truyền dữ liệu của họ trong khi những người khác buộc phải ngủ, đệm dữ liệu không khẩn cấp hoặc cả hai. Điều này làm giảm va chạm và giải phóng sóng không khí cho các thiết bị đang hoạt động để truyền nhiều dữ liệu hơn với tốc độ điều chế và sơ đồ mã hóa (MCS) nhanh nhất mà chúng có thể đạt được.
Hình 4: Một điểm truy cập Wi-Fi HaLow duy nhất có thể xử lý hàng nghìn thiết bị. (Hình ảnh: Morse Micro)
- Chi phí lắp đặt / vận hành
Wi-Fi HaLow hỗ trợ lưu lượng IP riêng, giống như Wi-Fi truyền thống. Cài đặt đơn giản chỉ yêu cầu một bộ định tuyến hoặc AP có hỗ trợ Wi-Fi HaLow. Không cần cổng hoặc trung tâm độc quyền. Kiến trúc hướng sao không yêu cầu các mắt lưới phức tạp của các bộ lặp lại có thể làm hỏng thông báo và gây ra các vấn đề quản lý cho các công nghệ không dây khác. Nó sử dụng phổ tần dưới 1 GHz miễn phí giấy phép mà không có phí đăng ký định kỳ hoặc gói dữ liệu cần thiết với các nhà cung cấp mạng di động.
- Phổ không có giấy phép
Không bắt buộc phải có hợp đồng với nhà cung cấp dịch vụ vì Wi-Fi HaLow không phụ thuộc vào các nhà cung cấp dịch vụ di động. Giống như Wi-Fi truyền thống, khách hàng sở hữu thiết bị của họ và sử dụng phổ vô tuyến miễn phí giấy phép. Công nghệ không dây hoạt động trong các dải tần số được miễn giấy phép trên toàn thế giới, từ 750 MHz đến 950 MHz. Nó không sử dụng tần số của các nhà cung cấp dịch vụ dữ liệu di động vốn thường phải trả chi phí đăng ký và phí giấy phép. Một số hạn chế sử dụng có thể được áp dụng và có thể thay đổi theo quốc gia.
- Khả năng tương tác & trải nghiệm khách hàng
Wi-Fi HaLow là một tiêu chuẩn được công nhận trên toàn cầu, xác định cách các thiết bị giao tiếp. Giống như các thế hệ Wi-Fi trước đây, các nhà cung cấp thiết bị Wi-Fi HaLow đảm bảo khả năng tương tác bằng cách tuân theo hướng dẫn của Wi-Fi Alliance, tổ chức cung cấp các thông số kỹ thuật và dịch vụ chứng nhận cho các thành viên. Các công nghệ IoT không dây khác là độc quyền hoặc không có hướng dẫn được tổ chức tốt, điều này có thể ảnh hưởng đến thời gian đưa ra thị trường, chi phí sản phẩm và trải nghiệm của khách hàng.
Người dùng sẽ cảm thấy dễ sử dụng như các mạng Wi-Fi truyền thống. Thêm vào đó là sự đơn giản của các giải pháp AP đơn lẻ của Wi-Fi HaLow, mang lại thành công cao hơn khi cài đặt ngoài hộp và loại bỏ sự phức tạp và thách thức của việc triển khai mạng lưới thay thế.
- Hỗ trợ IP gốc
Hỗ trợ riêng cho lưu lượng IP được định nghĩa trong Wi-Fi HaLow giống như Wi-Fi truyền thống. Sử dụng bộ định tuyến có khả năng Wi-Fi HaLow, tất cả các thiết bị khách có thể sử dụng giao thức truyền tải IPv4 / IPv6 để truy cập trực tiếp vào internet cho các dịch vụ dựa trên đám mây và quản lý dữ liệu IoT. Các công nghệ IoT không dây khác như Bluetooth, Zigbee, Z-Wave, LoRa và Sigfox yêu cầu cổng độc quyền để chuyển đổi tất cả lưu lượng máy khách cục bộ thành lưu lượng IP để truy cập internet. Các giai đoạn xử lý gói bổ sung này được yêu cầu để bọc thêm dữ liệu xung quanh các gói, làm tăng thêm độ trễ và giảm hiệu quả của mạng của chúng.
Trong giai đoạn đầu triển khai, Wi-Fi HaLow dự kiến sẽ được sử dụng trong cả các ứng dụng trong nhà và ngoài trời, nơi không thể tiếp cận Wi-Fi tiêu chuẩn như trong trường hợp hệ thống giám sát hoạt động bằng pin, camera không dây và chuông cửa. Một trường hợp sử dụng điển hình khác là các địa điểm lớn, nơi một điểm truy cập HaLow duy nhất có thể thay thế cho một số lượng lớn các AP, loại bỏ các kiến trúc lưới phức tạp, kém hiệu quả, đơn giản hóa việc cài đặt và giảm tổng chi phí sở hữu.
Tự động hóa công nghiệp, cảm biến kiểm soát quy trình, tự động hóa tòa nhà, nhà kho và cửa hàng bán lẻ trong số nhiều công nghệ khác sẽ cần công nghệ này, cho phép mọi thứ luôn được kết nối trong một thế giới ngày càng tự động hóa. Thật vậy, Wi-Fi HaLow nổi bật vì tính linh hoạt của nó.