由于Wi-Fi和蓝牙早已成为了智好手机的标配,这也使得在消费类物联网市场,Wi-Fi和蓝牙成为了运用最广的物联网连接技能。但是在很多行业运用领域,由于对功耗、传输间隔、本钱等多方面有着更高的哀求,这也使得Wi-Fi和蓝牙运用较少。
虽然,相对付其他的短间隔物联网连接技能来说,Wi-Fi有着传输速率更快、可直接接入互联网、低时延的上风,但是它的功耗和本钱也更高,传输间隔也仅比蓝牙高一些,连接数量也有限。而这也限定了Wi-Fi技能在更为广阔的物联网市场的运用。
为了进一步开拓Wi-Fi技能在物联网领域的运用,一方面,不少Wi-Fi芯片厂商开始不断推出更低功耗、更低本钱的Wi-Fi芯片来争夺物联网市场;另一方面,一些Wi-Fi芯片厂商也在大力推动Wi-Fi同盟针对物联网市场推出的Wi-Fi Halow技能的商用。

什么是Wi-Fi Halow?有何上风?
早在2016年3月,Wi-Fi同盟就针对物联网市场发布了一项无线局域网的物理层和媒体接入掌握层协议,其是能在低于1GHz(750MHz—930MHz)免容许的频段内运行的新型WLAN系统标准,即IEEE 802.11ah,该技能又被称为Wi-Fi Halow。
由于Wi-Fi Halow可以运行在低于1GHz的频段,这也使得其能够保持相对较高速率的根本上,实现更长间隔、更低功耗的连接,可以知足很多对付传输速率、间隔、功耗有着更高哀求的物联网市场的需求。
在传输速率方面,根据微信"大众号“知芯汇”供应的数据显示,Wi-Fi Halow在sub 1GHz频段内供应的数据传输速率最高可达86.7M,比较Sigfox、LoRaWAN、Zigbee、Z-Wave、Bluetooth Low Energy、NB-IoT和其他专用的频移键控(FSK)无线电系统等竞争性物联网技能赶过了几个数量级。
在传输间隔方面,Wi-Fi Halow也可超过1公里,仅次于Sigfox、LoRaWAN等远间隔无线局域网技能。
在连接数量方面,Wi-Fi Halow的设计目标也是与NB-IoT以及5G下的mMTC(Massive Machine Type Communications)场景目标是一样的,都是支持大规模的节点数关联。根据知乎用户@徐方鑫 分享的资料来看,Wi-Fi Halow将AID的范围从2007扩展到8191,即Wi-Fi Halow每个接入单点的最大理论连接数可高达8191个,并且不须要专用网关即可直接访问互联网。
△Wi-Fi Hallow的AID扩展到了8191
在功耗方面,Wi-Fi HaLow技能的关键设计标准之一是低功耗,利用电池供电的物联网设备能够运行数年。新的MAC功能使Wi-Fi HaLow网络中的设备能够节省能源、减少拥塞、增加容量和设备密度。
其余,Wi-Fi HaLow与其他的Wi-Fi标准一样,原生支持IP网络,简化了对互联网和基于云运用程序的访问,比较其他的物联网连接技能来说,无需额外昂贵的根本举动步伐,如集线器、中继器或网关等。综合本钱可以进一步降落。
根据“知芯汇”分享的图来看,与LoRaWAN等低功耗物联网技能比较,Wi-Fi HaLow除了在覆盖氛围上要差一些之外,在传输速率、电池寿命、扩展性、易于IP网络集成、安装和运行本钱方面都更具上风。
与蓝牙、Zigbee等短间隔无线连接技能比较,Wi-Fi HaLow在覆盖范围、可扩展性、传输速率、电池寿命、易于IP网络集成、安装和运行本钱方面,也更具上风。即便是与常规的2.4GHz WiFi比较,Wi-Fi HaLow除了传输速率略低之外,覆盖范围更大,电池寿命也更高,上风明显。
海内市场暂时受限,外洋运用渐入佳境
由于Wi-Fi HaLow利用的是sub-1GHz频段,紧张是在750MHz—930MHz之间,而海内的750MHz—930MHz频段紧张被三大运营商及广电所节制(广电拥有698MHz-806MHz频段),这也使得Wi-Fi HaLow在海内市场运用受阻。
不过,在外洋市场,一些国家和地区有开放一部分频段出来,比如美国目前的902MHz至928MHz频段、澳大利亚和新西兰的915MHz至928MHz频段、欧洲也在800MHz和900MHz频段间划出了7MHz的频谱资源。此外,Wi-Fi同盟还积极倡导Wi-Fi HaLow的环球统一接入频谱在915MHz至925MHz范围内。这也使得Wi-Fi HaLow在外洋市场的有了用武之地。
前面提到,Wi-Fi HaLow技能比较低功耗广域物联网技能以及短间隔无线连接技能都有着不小的上风,特殊是那些对付传输速率、传输间隔都有着较高哀求的物联网运用(比如无线网络高清摄像头、无人机WiFi图传)来说,Wi-Fi HaLow无疑是更具上风的办理方案。
Wi-Fi HaLow芯片供应商稀缺,泰芯半导体率先量产商用
虽然Wi-Fi HaLow技能在一些物联网市场拥有很好的运用前景,但是目前Wi-Fi HaLow芯片供应商却非常的稀缺。
据芯智讯理解,目前有在研发Wi-Fi HaLow芯片的厂商紧张有Morse Micro Inc.、Newratek、Palma Ceia SemiDesign Inc.、Methods2Business和珠海泰芯半导体有限公司(以下简称“泰芯半导体”)。
虽然在为数不多的厂商当中,大部分都是国外厂商,中国厂商仅有泰芯半导体一家,但是泰芯半导体却是目前环球唯一实现量产并成功商用的Wi-Fi HaLow芯片供应商,其首款基于Wi-Fi Halow标准的SoC芯片型号为TXW8301。
TXW8301详解:更快、更远、更强
作为首款基于Wi-Fi Halow标准的SoC芯片——TXW8301内部集成的PA调制旗子暗记发射功率高达17db,可事情在750M~930M频段,事情的信道宽度为1/2/4/8MHz,可供应最高到32.5Mbps的物理吞吐量。同时芯片内部集成了百兆以太网/USB/SDIO/SPI/UART等接口,开拓者可以通过这些接口与运用场置器对接。
比较常见的蓝牙、Zigbee等短间隔无线连接技能来说,TXW8301传输速率更快(最高32.5Mbps)、传输间隔更远(最大间隔1公里以上),同时旗子暗记的穿透力也更强。
即便是与目前Wi-Fi利用的 2.4GHz 和 5GHz 频段比较,TXW8301由于采取了更低的频段(小于1GHz),也具有以下三大上风:
1)数据传输间隔更长,网络覆盖范围更广。详细表现:一是在相同的发射功率下,数据传输的间隔更远,最大可达1公里以上(空旷的区域可达1.2公里),如现行的Wi-Fi技能最大的数据传输间隔仅为100m,而该技能的传输间隔是现行技能的10倍以上。二是如果加大发射功率或者选择低阶的调制办法,则TXW8301的数据传输间隔将进一步增大。且通过在1MHz/2MHz/4MHz/8MHz之间进行切换,TXW8301能动态的调度WI-FI的覆盖范围。
2)数据传输的贯穿性更好,适宜无线安防的运用。详细表现为:提高旗子暗记的绕射能力,因此数据具有更强的穿墙和穿过建筑物的能力,可将通信从室内扩展到室外,极大的提高数据穿透障碍物的能力。
3)无线终端冲突更低,无线传输质量更平稳。详细表现为:供应了TWT(Target wake time)资源调度功能,TWT技能使得AP(无线接入点)可以将不同的无线终端设备归纳到不同的TWT周期,AP可以与每台终端设备设置“唤醒协议”,从而协商终端利用哪个TWT周期传输数据。利用了TWT技能的TXW8301无线终端冲突更低,无线传输质量更平稳。
据泰芯半导体发卖总监李少辉先容,基于TXW8301的特性和上风,其可以广泛的运用于无线高清监控、无线网桥、无人机图传、智能家居以及聪慧电网等多个领域。
以传统视频监控运用为例,比如在一些须要密集支配视频监控的小区、办公楼、交通枢纽,如果采取传统的方案,由于每个摄像头都须要单独进行布线(包括供电线和数据传输线),支配的周期和本钱会都比较高,而且掩护也并不是很方便。
如果将集成TXW8301芯片的NVR(Network Video Recorder 网络硬盘录像机)作为接入点AP,再将内置TXW8201的无线网络摄像机(IP Camera)作为终端可以支配在屋内或者户外,可以轻松实现中间隔的1拖8,并且保持高清视频传输(户外间隔600米实际测试结果每路摄像头传输速率可以保持1Mbps以上)。这也使得无线高清监控视频传输具有更强的穿墙和穿过建筑物的能力,可将无线监控从室内扩展到户外。比较传统的方案来说,不仅提升了性能和体验,同时还极大的降落了支配本钱和掩护本钱。
据芯智讯理解,目前泰芯半导体的TXW8301芯片已经被海内多家安防大厂的产品所采取。
其余,值得一提的是,TXW8301还支持移动导频技能,更适宜移动中的无人机、无人船舶设备,加大发射功率后,最高可支持3公里范围内的1080P高清图传。
小结:
通过上面的先容,我们不丢脸出,Wi-Fi Halow技能确实是一项非常具有市场潜力的物联网连接技能,特殊是在安防监控、无人机图传等领域前景广阔。虽然目前海内Sub-1GHz频段利用受限,限定了Wi-Fi Halow技能在海内的发展,不过,外洋市场的需求正在快速增长。
据李少辉先容,目前泰芯半导体已经接到了很多外洋客户以及紧张做外洋市场的海内客户的互助意向
编辑:芯智讯-浪客剑