HaLow Wi-Fi: Was ist das und welche Funktionen von WiFi für IoT-Geräte

HaLow Wi-Fi ist bereit, die Anforderungen des Internet der Dinge zu erfüllen ( IoT ) Geräte. Dank dessen ist es betriebsbereit in industriellen, landwirtschaftlichen, intelligenten Gebäude- und intelligenten Stadtumgebungen.

Einige positive Dinge zu beachten sind, dass es keine proprietären Hubs oder Gateways erfordert und die neuesten Sicherheitsprotokolle unterstützt. Das heißt, Sie können mit verschiedenen Anbietern zusammenarbeiten, die ihre Geräte nach diesem Standard entwickeln. Wir finden derzeit eine große Anzahl von IoT-Produkten auf dem Markt für unser Zuhause, aber jedes verwendet einen proprietären Hub, und es gibt keine Interoperabilität zwischen ihnen. Danke an HaLoW W-Lankönnen wir alle mit dem drahtlosen Netzwerk verbinden, als wären sie nur ein anderes Gerät.

Einführung in den 802.11ah-Standard

Bevor wir HaLow Wi-Fi mit dem Standard 802.11ah starten, werden wir einen kurzen Überblick über diejenigen geben, die wir in unseren Häusern und Büros am häufigsten verwendet haben. Dies gibt uns einen Einblick in die Entwicklung von WiFi-Netzwerken. In diesem Fall werden wir über seine Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft sprechen. Auf diese Weise haben wir eine globale Vorstellung davon, wie sich unsere Netzwerke verändert haben.

Die 802.11 Standard ist eine Familie von Funkstandards, die vom Institut für Elektro- und Elektronikingenieure ( IEEE ). Der erste Standard, den wir verwendeten, war 802.11b, Die 1999 ratifizierte maximale Übertragungsgeschwindigkeit beträgt 11 Mbit / s und funktioniert im 2.4-GHz-Band. In der Praxis beträgt die maximale Übertragungsgeschwindigkeit ungefähr 5, 9 Mbit / s über TCP und 7.1 Mbit / s über UDP. Später, im Juni 2003, wurde die 802.11 g Es wurde ein Standard genehmigt, der im 2.4-GHz-Band arbeitet und dessen theoretische Höchstgeschwindigkeit 54 Mbit / s beträgt, obwohl wir im wirklichen Leben etwas weniger als die Hälfte erreichen, etwa 22 Mbit / s.

Ein Standard, der seit vielen Jahren bei uns ist, ist 802.11n Dieser Standard kann sowohl im 11-GHz- als auch im 2009-GHz-Band arbeiten. Seine theoretische Höchstgeschwindigkeit Es hängt von der Anzahl der Antennen und der quadratischen Amplitudenmodulation ab, kann jedoch bei Verwendung von vier Antennen und 2.4 QAM bis zu 5 Mbit / s erreichen.

Derzeit ist die am weitesten verbreitete die 802.11ac Standard, der im Jahr 2014 genehmigt wurde. Es sollte beachtet werden, dass es im Volksmund als WiFi 5, Gigabit WiFi oder WiFi bekannt ist 5G. Dieser Standard funktioniert nur im 5-GHz-Band. Bei Verwendung des 2.4-GHz-Bandes müssen wir Wi-Fi 4 direkt verwenden. Dieser Standard erlaubt bis zu 433 Mbit / s pro Datenstrom, wenn wir 256 QAM verwenden, aber wir können mit 540 QAM auf 1024 Mbit / s pro Stream erhöhen. Heute gibt es Router mit maximal 4 Antennen, sodass wir in diesem Szenario bis zu 2167 Mbit / s erreichen können.

Schließlich ist der neue Standard Wi-Fi 6 oder auch bekannt als 802.11ax kann im 2.4-GHz- und 5-GHz-Band arbeiten. Dieser neue Standard verfügt über sehr wichtige Funktionen, um die bestmögliche drahtlose Leistung zu erzielen, z. B. bidirektionales MU-MIMO, OFDMA, Energiesparfunktionen und BSS Color, eine Kanalbreite von 160 MHz bei 5 GHz und viele andere Funktionen, über die wir bereits in diesem Artikel gesprochen haben .

HaLow Wi-Fi: Was es ist und wie es funktioniert

Wi-Fi HaLow basiert auf dem Erfolg seiner drahtlosen Netzwerke auf dem Betrieb im Frequenzband unter 1 Gigahertz (GHz). Die Hauptvorteile sind, dass es eine Konnektivität über große Entfernungen bei geringem Stromverbrauch bietet. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Wände den Betrieb nicht wesentlich behindern.

Der Markt für IoT-Geräte ist sehr breit, wir haben:

• Haushaltsgeräte.
• Klimageräte.
• Videoüberwachungskameras.
• Werkssensoren in Netzwerke integriert.

Diese Geräte für das Internet der Dinge benötigen bestimmte Anforderungen, damit sie ordnungsgemäß funktionieren:

• Geringer Konsum.
• Verbindungen mit größerer Reichweite.
• Besseres Eindringen durch Wände und Hindernisse.

Die IEEE 802.11ah Standard bietet uns Verbindungsgeschwindigkeiten von 150 Kilobit pro Sekunde (kbps) bis zu mehr als 86 Megabit pro Sekunde (Mbps). Die Reichweite kann 1 km betragen. Aus diesem Grund können wir sagen, dass dieser Standard der ideale für Internet of Things-Geräte ist. Darüber hinaus bietet es schmalbandige OFDM-Kanäle sowie verschiedene Energiesparmodi und ist für die Verwendung der WPA3-Verschlüsselung zertifiziert, sodass die Kommunikation sicher sein sollte.

Frequenzband unter 1 GHz: größere Reichweite, geringere Geschwindigkeit

HaLow Wi-Fi erfüllt die Anforderungen der IoT-Geräte-Community und bietet gleichzeitig die erforderliche Sicherheit und IP-Unterstützung. Aus diesem Grund arbeitet Wi-Fi HaLow im Sub-1-GHz-Frequenzband, sodass Wi-Fi problemlos Geräte verwenden kann, die weiter von uns entfernt sind. Die Verwendung dieses Standards könnte es uns beispielsweise ermöglichen, eine Videoüberwachungskamera im Freien weiter entfernt zu platzieren. Dies würde auch eine sehr wichtige Änderung in unseren WiFi-Netzwerken bedeuten, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Derzeit arbeiten unsere Heim-WLAN-Netzwerke hauptsächlich im 2.4-GHz- und 5-GHz-Band, wie wir kürzlich in diesem Artikel erläutert haben, obwohl wir bald mit dem 6-GHz-Band unter Verwendung des neuesten Wi-Fi 6E-Standards arbeiten werden, der bereits vorgestellt wurde.

Danach werden wir als nächstes den 802.11ah-Standard verwenden und mit der Arbeit in dem Band beginnen, das unter 1 GHz liegt.

Wie HaLow Wi-Fi in einem Haus funktionieren könnte

Wi-Fi HaLow bietet uns in diesem Fall eine weitreichende Konnektivität und einen geringen Verbrauch. Dies ist ideal für IoT und wird unter 1 GHz betrieben. Schmalbandkanäle ermöglichen es dem Signal, mit Wi-Fi HaLow weiter zu gelangen als mit anderen Versionen von Wi-Fi oder vielen anderen IoT-Technologien. Hier haben wir ein Bild davon, wie ein Wi-Fi-Netzwerk mit dieser Technologie aussehen könnte.

Nach diesem Schema würden wir mit dem 5-GHz-Band eine Reichweite von 27 Metern erhalten. In diesem Fall wäre es, die höchsten Verbindungsgeschwindigkeiten zu erzielen, während der Abdeckungsbereich geopfert wird. Im Allgemeinen ist es für den Einsatz im Haus oder in unmittelbarer Nähe geeignet. Dann würde das 2.4-GHz-Band für Zwischenstrecken von bis zu 54 Metern kommen. In diesem Fall wäre es, es rund um das Haus oder in einer nahe gelegenen Außengarage zu verwenden.

Schließlich hätten wir das Netzwerk, das unter 1 GHz arbeitet und bei einer Frequenz von 900 MHz arbeiten würde. Dieses WiFi hätte eine Reichweite von 88 Metern. Wir könnten damit eine Videoüberwachungskamera für den Außenbereich platzieren, die Beleuchtung aktivieren oder deaktivieren oder sogar eine Tür mit einem elektronischen Schloss öffnen oder schließen. In der landwirtschaftlichen Arbeit können Sie wie im folgenden Bild gezeigt arbeiten:

Im Haupthaus platzieren wir den Hauptzugangspunkt, der das gesamte Grundstück mit verschiedenen Bändern abdecken würde. Auf der linken Seite hätten wir das Feld, auf dem wir die automatische Bewässerung steuern und unserem Traktor Zugang zum Internet gewähren könnten. Auf der rechten Seite hätten wir unsere Tiere mit einem Halsband oder Chip und einem Wassertank, den wir kontrollieren könnten, um den Tieren Wasser zu geben. In den entlegensten Gebieten konnten wir unsere Geräte über ein Netzwerk unter 1 GHz steuern.

Warum Wi-Fi HaLow ideal für die Arbeit mit IoT-Geräten ist

Der IoT-Markt beinhaltet die Arbeit mit Geräten vieler Typen. Aus diesem Grund müssen Lösungen gefunden werden, mit denen gearbeitet werden kann:

• Smarte Uhren.
• Haushaltsgeräte.
• Klimageräte.
• Fernsensoren und -systeme für industrielle und landwirtschaftliche Umgebungen

Die erste Anforderung, die es erfüllt, ist geringer Stromverbrauch . Viele Geräte werden von einem münzgroßen Akku und einer drahtlosen Verbindung gespeist. Die Technologie muss Optionen für geringen Verbrauch und hohe Energieeffizienz bieten. Der zweite von HaLow Wi-Fi angebotene Abschnitt ist große Reichweite und Robustheit Dank der Tatsache, dass es im Sub-1-GHz-Hochfrequenzspektrum mit Schmalbandkanälen arbeitet, erreicht es eine Reichweite von 1 km. Ein weiterer Punkt für sie ist das auch dringt besser durch Baustoffe wie z als Wände als 2.4 GHz

Dann hast du auch IP-Netzwerkfähigkeit effektive IoT-Lösungen zu implementieren. Sensornetzwerke und Geräte müssen möglicherweise eine Verbindung zur Cloud herstellen, um Software-Updates und andere Funktionen zur Verwaltung von IoT-Anwendungen zu erhalten. Wi-Fi HaLow hebt sich in diesem Abschnitt von anderen IoT-Technologieoptionen ab, da es mehr Konnektivität mit nativer IP-Unterstützung bietet und keine proprietären Gateways erforderlich sind. Das unterscheidet es auch von vielen anderen technologischen Alternativen.

Es liefert auch durch Bereitstellung angemessene Datenraten viele IoT-Anwendungen zu befriedigen. Einige Geräte müssen gelegentlich eine kleine Kapazität von Datenpaketen verarbeiten. Wir haben jedoch andere, die einen konstanten Datenfluss und eine ständige Überwachung benötigen. Dank einer Verbindungsgeschwindigkeit von 150 kbit / s bis zu 86.7 Mbit / s gilt dies für beide Situationen.

Zum Abschluss dieses Abschnitts auch Wi-Fi HaLow entspricht den Sicherheitsprotokollen der neuesten Generation , einschließlich WPA3-Verschlüsselung. So bleiben unsere Verbindungen sicher und wir können mit zuverlässigen Plattformen in der Cloud arbeiten, wenn wir wollen.

Anforderungen an eine einfache und sichere Installation

Daher ist es eine schwierige Aufgabe, sicherzustellen, dass IoT-Geräte und -Umgebungen sicher sind, und jede verfügbare IoT-Technologie hat ihren eigenen Sicherheitsansatz. Wie wir bereits erwähnt haben, verwendet es WPA3 und Wi-Fi Enhanced OpenTM Open , das höchste Sicherheitsniveau, das für die neueste Generation von Wi-Fi-Netzwerken entwickelt wurde.

Geräteinstallation und Onboarding könnten ebenfalls von Nutzen sein Wi-Fi-zertifiziert Easy Connect . Aus diesem Grund führen wir standardisierte Mechanismen ein, um die Bereitstellung und Konfiguration von Wi-Fi-Geräten zu vereinfachen. Wi-Fi Easy Connect verfügt über eine starke Verschlüsselung mithilfe der Kryptografie mit öffentlichen Schlüsseln, um sicherzustellen, dass Netzwerke beim Hinzufügen neuer Geräte sicher bleiben. Dadurch können wir die Geräte einfach und sicher anschließen.

Lese ebenfalls: Interoperabilität In einer Umgebung mit dem Internet der Dinge ist es wichtig, eine Vielzahl von Gerätetypen von mehreren Anbietern zu verwenden. In diesem Sinne wird die Wi-Fi-Tradition fortgesetzt, die garantiert, dass sie mit mehreren Lieferanten oder Herstellern zusammenarbeiten kann. Die Tatsache, dass HaLow Wi-Fi eine auf Standards basierende Technologie ist, bedeutet daher, dass es ein hohes Potenzial für nahtlose Interoperabilität bietet. Da es auf bestimmten Standards basiert, die erfüllt werden müssen, funktionieren alle Geräte ordnungsgemäß.

Zu den Geräten, die HaLow Wi-Fi verwenden könnten, gehören Geräte, die im 2.4-GHz-, 5-GHz- und möglicherweise im 6-GHz-WLAN-Band arbeiten.

Vorteile von HaLow Wi-Fi gegenüber anderen Technologien

Hier haben Sie ein vergleichendes Diagramm der Übertragungsrate und Entfernung verschiedener im IoT verwendeter Technologien.

In Bezug auf Reichweite, Datenrate und Akkulaufzeit im Bereich von weniger als 1 GHz und Schmalbandkanälen ist die HaLow Wi-Fi-Reichweite deutlich höher als bei anderen Technologien. Auf diese Weise kann es landwirtschaftliche Sensornetzwerke mit niedriger Datenrate über eine Entfernung von mehr als einem Kilometer überwachen. Dank ihrer Energiesparmodi können Wi-Fi-Sensoren mit einer Akkuladung jahrelang halten. So konnten wir intelligente Türen, Schlösser und elektronische Etiketten in Supermarktregalen verwenden.

Die Kosten für die Bereitstellung von HaLow Wi-Fi umfassen AP- und Clientgeräte sowie IT-Ressourcen zum Einrichten eines Netzwerks. Für die Nutzung kundeneigener Netzwerkressourcen fallen keine wiederkehrenden Gebühren an. Mit HaLow Wi-Fi können vorhandene Infrastrukturnetzwerke problemlos hinzugefügt werden, ohne andere Wi-Fi-Frequenztechnologien zu beeinträchtigen.

Dies ist eine Grafik, die Wifi Hallow mit anderen Technologien vergleicht:

Abschließend sei angemerkt, dass Wi-Fi HaLow viele Möglichkeiten bietet und wir es in so unterschiedlichen Bereichen wie Industrieautomation, Landwirtschaft, Haushalt und Automatisierung, Logistik und Transport sowie bei der Entwicklung intelligenter Städte einsetzen können.