作者：Vahid Manian，摩爾斯微（Morse Micro）首席運營官（www.morsemicro.com）

有了智能家居，消費者已經(jīng)接受了依靠方便的互聯(lián)網(wǎng)連接，實現(xiàn)家居功能自動化的概念，尤其是在當今出現(xiàn)疫情的情況下。手動設(shè)置恒溫器或是用機械定時器開關(guān)電燈的日子已經(jīng)一去不復(fù)返了。現(xiàn)在，通過智能手機應(yīng)用，甚至云中的人工智能（AI），可以隨時隨地實現(xiàn)這些功能。

事實上，根據(jù)知名調(diào)研機構(gòu)ABI Research的數(shù)據(jù)，“盡管疫情對全球造成了影響，但2020年消費者的智能家居支出仍出現(xiàn)增長。到2026年，智能家居市場將達到3，170億美元，比疫情之前的預(yù)測增長5%?！?/p>

此外，美國權(quán)威調(diào)研機構(gòu)Parks Associates的研究發(fā)現(xiàn)：“美國擁有寬帶的家庭，平均連接12臺設(shè)備，到2025年將增加到20臺。”

隨著未來五年智能家居消費和家中連接設(shè)備數(shù)量的增長，人們自然會擔心可能出現(xiàn)的服務(wù)中斷和多臺設(shè)備之間的無線連接問題。

寬帶連接服務(wù)為家庭提供了充足的帶寬和低延遲性，但事實證明，調(diào)制解調(diào)器和設(shè)備之間的無線連接，是不穩(wěn)定的。

傳統(tǒng)Wi-Fi的缺點

Wi-Fi似乎是將一切聯(lián)系在一起的最后一個環(huán)節(jié)。制造商們爭相滿足對聯(lián)網(wǎng)家電、安全系統(tǒng)、門鎖、開關(guān)、燈、百葉窗、車庫開門器和虛擬助理揚聲器的需求。通過為家庭用戶提供新的便利和實用性，同時收集分析和擴展診斷能力，制造商不斷尋找能抵消互聯(lián)設(shè)備額外制造和維護成本的方法。消費者認為設(shè)備制造商已經(jīng)找到安全、可靠的架構(gòu)來部署和維護其服務(wù)。

然而，在這些互聯(lián)產(chǎn)品的不同使用場景中，有幾個共同的問題困擾著大家：傳統(tǒng)Wi-Fi連接的高功耗、由于不同的建造工藝和建筑材料而造成的死角和覆蓋范圍差、擁擠的2.4GHz和5GHz工作頻、復(fù)雜的部署/設(shè)置程序，以及黑客可以利用的安全漏洞。

消費者對簡單、可靠和安全連接的期望，促使制造商拼湊出各種專有無線技術(shù)，這些技術(shù)的安裝和安全維護成本都很高。

由于沒有更好的長遠解決方案，制造商只好求助于耗電大的移動數(shù)據(jù)技術(shù)，該技術(shù)會不斷產(chǎn)生月租費和不可預(yù)測的數(shù)據(jù)使用費。黑客還可以利用保護薄弱的認證協(xié)議這一安全漏洞，這些協(xié)議不具備OTA（遠程升級）更新的能力來應(yīng)對新的威脅。

Wi-Fi HaLow：專為未來的智能家居而設(shè)計

IEEE 802.11ah Wi-Fi HaLow專為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的特定需求而設(shè)計：更遠的距離、更低的功耗、更佳的穿透力、充足的帶寬、改進的網(wǎng)絡(luò)容量、易于部署和安裝、生命周期安全、OTA（遠程升級）更新和低材料成本。

圖： Wi-Fi HaLow的遠距離、優(yōu)異的信號穿透力和低功耗特性，與智能家居網(wǎng)絡(luò)相得益彰

尤其是Wi-Fi HaLow提供的范圍是傳統(tǒng)Wi-Fi的10倍，面積是傳統(tǒng)Wi-Fi的100倍，容量是傳統(tǒng)Wi-Fi的1，000倍，并且HaLow接入點能夠連接到8，000多臺設(shè)備，因此該技術(shù)成為智能家居預(yù)計連接設(shè)備數(shù)量的理想選擇。

更遠距離

Wi-Fi HaLow采用1GHz以下較窄信道，比傳統(tǒng)Wi-Fi的傳輸距離遠十倍，無需網(wǎng)絡(luò)擴展器。這樣電池驅(qū)動的攝像頭可以放置在更需要的地方，比如在門外或車庫外。照明系統(tǒng)和揚聲器可以從一個接入點（AP）進行控制，無論燈具是在室內(nèi)還是在花園里。為客戶提供遠達100米遠的解決方案，而無需額外的擴展器或數(shù)據(jù)流量，這是一個巨大的競爭優(yōu)勢。

更低功耗

Wi-Fi HaLow比傳統(tǒng)的Wi-Fi需要更少的電力來達到更遠的距離，同時提供足夠的雙向數(shù)據(jù)傳輸。IEEE 802.11ah規(guī)定了各種新的睡眠模式，允許設(shè)備長時間處于極低功率狀態(tài)，從而節(jié)省電池能量。

圖：與筆記本電腦或手機不同，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池更小，期待電池可持續(xù)數(shù)年而非數(shù)天

信號穿透力和帶寬

Wi-Fi-HaLow信號穿透建筑物的能力，會減少客戶投訴和產(chǎn)品退貨，而這正是普通Wi-Fi產(chǎn)品所面臨的問題。Wi-Fi HaLow使用的較低頻率比使用2.4GHz和5GHz的Wi-Fi能更好地穿透各種建筑材料，同時功耗更低。

Wi-Fi HaLow采用OFDM調(diào)制來校正反射和多徑環(huán)境。設(shè)備制造商可以保證HaLow與AP（接入點）的穩(wěn)定連接，無論其產(chǎn)品是置于室內(nèi)還是室外，地下室或是閣樓里。這就免去了為全球各地的消費者提供專有集線器或橋接設(shè)備的復(fù)雜性和成本。

與傳統(tǒng)Wi-Fi類似，Wi-Fi HaLow還可以根據(jù)信號完整性和與AP的距離，自動調(diào)整帶寬。

這些預(yù)定義的調(diào)制和編碼方案（MCS）級別，支持從150Kbps到40Mbps的帶寬，適用于單流、單天線（1x1）產(chǎn)品，使用的信道寬度在1、2、4和8MHz之間變化，并使用可選的16MHz寬信道可支持高達80Mbps的能力。自動選擇最合適的MCS速率，確保數(shù)據(jù)的快速傳輸。

這一點很重要，因為數(shù)據(jù)傳輸速度越快，所耗的電池能量就越少，設(shè)備使用無線電波的時間也就越短，從而讓“路”給其他設(shè)備。

保持安全連接

作為IEEE 802.11企業(yè)級安全標準的一部分，安全性占據(jù)了首要位置。Wi-Fi HaLow采用了最新的WPA3安全協(xié)議，以及加密信息和獨特的ID技術(shù)，以實現(xiàn)安全啟動。高數(shù)據(jù)速率允許安全的無線固件升級，并支持UDP和TCP/IP協(xié)議。本地IP支持意味著不需要網(wǎng)橋或網(wǎng)關(guān)。

圖：Wi-Fi HaLow得益于最先進的企業(yè)級WPA3安全協(xié)議標準

處理多臺連接設(shè)備的能力

單個Wi-Fi HaLow AP最多可覆蓋8，191個設(shè)備。這應(yīng)該足以滿足每個燈泡、門鎖、窗簾、揚聲器、顯示器、恒溫器、熱水鍋爐、冰箱、煙霧探測器、開關(guān)、太陽能電池板、攝像頭、汽車充電器以及所有可以想象的未來智能家居設(shè)備。

典型的家庭Wi-Fi路由器只能支持幾十臺設(shè)備。如果由寬帶服務(wù)商將Wi-Fi HaLow部署到各個家庭里，Wi-Fi HaLow 的AP就可以成為一個平臺，通過為一個小區(qū)的一戶或多戶家庭提供訂購“安全和公共設(shè)施管理設(shè)備和服務(wù)”，以獲得額外的收入。

HaLow是一種星型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，因此不會受到網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的容量問題的影響。在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，無線電頻譜會因為重復(fù)發(fā)送相同的信息而變得擁塞。

傳統(tǒng)Wi-Fi的網(wǎng)絡(luò)擁塞、距離限制和較高的功耗，以及可連接到單個無線接入點的設(shè)備數(shù)量有限，這些都不再適用于智能設(shè)備的互聯(lián)世界。這種局限性阻礙了在智能家居和其他行業(yè)正在出現(xiàn)的以物聯(lián)網(wǎng)為中心的新商業(yè)模式，這些模式需要更大的容量、更廣的覆蓋范圍和更長的運行時間，同時最小化部署成本和時間，而所有這些都是Wi-Fi HaLow非常理想的特性。