Alles über Wi-Fi HaLow, den Wi-Fi-Standard für das IoT

HaLow-WLAN ist die neue Bezeichnung für Produkte mit IEEE 802.11ah-Technologie. Verbessert Wi-Fi, indem es in einem Spektrum unter 1 GHz arbeitet, um eine größere Reichweite und Konnektivität bei geringerem Stromverbrauch zu bieten. Dieses neue Wi-Fi ist ideal für IoT-Geräte, die eine sehr gute Reichweite benötigen, aber keine hohe drahtlose Geschwindigkeit benötigen. Heute erklären wir in RedesZone alles über diesen neuen WLAN-Standard der Zukunft für IoT-Geräte.

HaLow Wi-Fi erfüllt die Anforderungen von Geräten des Internets der Dinge ( IoT ). Dadurch ist es einsatzbereit in Industrie-, Landwirtschafts-, Smart Building- und Smart City-Umgebungen.

Einige gute Dinge sind, dass es keine proprietären Hubs oder Gateways erfordert und die neuesten Sicherheitsprotokolle unterstützt. Das bedeutet, dass Sie mit verschiedenen Anbietern zusammenarbeiten können, die ihre Geräte nach diesem Standard konzipieren. 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. Dank HaLoW WiFi können wir sie alle wie ein anderes Gerät mit dem drahtlosen Netzwerk verbinden.

Einführung in 802.11ah

Bevor wir mit dem HaLow Wi-Fi beginnen, dessen Standard 802.11ah ist, werden wir kurz die von uns am häufigsten verwendeten in unseren Häusern und Büros betrachten. Dies gibt uns einen Überblick über die Entwicklung von WiFi-Netzwerken. In diesem Fall werden wir über seine Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft sprechen. Somit werden wir eine globale Vision von der Entwicklung unserer Netzwerke haben.

La 802.11-Standard ist eine Familie von drahtlosen Standards, die vom Institute of Electrical and Electronics Engineers ( IEEE ). Der erste Standard, den wir verwendet haben, war 802.11b das 1999 ratifiziert wurde, die maximale Übertragungsgeschwindigkeit beträgt 11 Mbit/s und es funktioniert im 2,4-GHz-Band. In der Praxis liegt die maximale Übertragungsgeschwindigkeit bei ca. 5 Mbit/s über TCP und 9. MBit/s über UDP. Später, im Juni 2003, wurde der Standard 802.11ga genehmigt worden , das im 2,4-GHz-Band arbeitet und seine theoretische Höchstgeschwindigkeit beträgt 54 Mbit / s, obwohl wir im wirklichen Leben etwas weniger als die Hälfte erreichen, etwa 22 Mbit / s.

Ein seit vielen Jahren existierender Standard ist 802.11n, der vom IEEE am 11. September 2009 genehmigt wurde Dieser Standard kann sowohl im 2,4-GHz- als auch im 5-GHz-Band betrieben werden Seine theoretische Höchstgeschwindigkeit hängt von der Anzahl der Antennen und der quadratischen Amplitudenmodulation ab, kann aber bis zu auf 1000Mbps, wenn Sie vier Antennen und 1024QAM verwenden.

Derzeit wird am häufigsten der Standard verwendet 802.11ac die 2014 genehmigt wurde. Es ist zu beachten, dass es allgemein als WiFi 5, Gigabit WiFi oder WiFi 5G bekannt ist. Dieser Standard funktioniert nur im 5-GHz-Band, wenn wir das 2,4-GHz-Band verwenden, müssen wir direkt Wi-Fi 4 verwenden.Dieser Standard erlaubt bis zu 433 Mbps pro Datenstrom, wenn wir 256QAM verwenden, aber wir können auf 540 Mbps pro Broadcast erhöhen mit 1024QAM. Heute gibt es Router mit maximal 4 Antennen, sodass wir in diesem Szenario bis zu 2167 Mbit/s erreichen können.

Endlich der neue Wi-Fi 6 Standard oder auch bekannt als 802.11ax kann im 2,4-GHz- und 5-GHz-Band betrieben werden. Dieser neue Standard verfügt über sehr wichtige Funktionen, um die bestmögliche drahtlose Leistung zu bieten, wie Zwei-Wege-MU-MIMO, OFDMA, Energiesparfunktionen und BSS-Farbe, 160 MHz bis 5 GHz Kanalbreite und viele andere Funktionen, die wir bereits besprochen haben zuvor in RedesZone.

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

Wi-Fi HaLow basiert den Erfolg seiner drahtlosen Netzwerke auf dem Betrieb im Frequenzband unter 1 Gigahertz (GHz). Seine Hauptvorteile sind, dass es eine Konnektivität mit großer Reichweite bei geringem Stromverbrauch bietet. Darüber hinaus spricht für ihn, dass die Wände kein wesentliches Hindernis für seine Funktion darstellen.

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

• Geräte.
• Klimagerät.
• Überwachungskameras.
• Werkssensoren in Netzwerke integriert.

Diese Internet-of-Things-Geräte erfordern bestimmte Anforderungen, um ordnungsgemäß funktionieren zu können:

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

La IEEE 802.11ah-Standard wird uns mit Verbindungsgeschwindigkeiten von 150 Kilobit pro Sekunde (kbps) bis über 86 Megabit pro Sekunde (Mbps) versorgen. Die Reichweite kann bis zu 1 km betragen, daher können wir sagen, dass dieser Standard der ideale Standard für IoT-Geräte ist. Darüber hinaus bietet es schmalbandige OFDM-Kanäle, verschiedene Energiesparmodi und ist für die Verwendung der WPA3-Verschlüsselung zertifiziert, sodass die Kommunikation sicher sein sollte.

Frequenzband unter 1 GHz: größere Reichweite, weniger Geschwindigkeit

HaLow Wi-Fi erfüllt die Anforderungen der IoT-Gerätegemeinschaft und bietet gleichzeitig die erforderliche Sicherheit und IP-Unterstützung. Aus diesem Grund arbeitet Wi-Fi HaLow im Frequenzband unter 1 GHz, wodurch Wi-Fi problemlos weiter von uns entfernte Geräte verwenden kann. Die Verwendung dieses Standards könnte es uns beispielsweise ermöglichen, eine CCTV-Außenkamera weiter entfernt zu platzieren. Es würde auch eine sehr signifikante Veränderung in unseren WiFi-Netzwerken bedeuten, wie in der folgenden Grafik zu sehen ist.

Derzeit arbeiten unsere Heim-WLAN-Netzwerke hauptsächlich im 2,4-GHz- und 5-GHz-Band, wie wir kürzlich in RedesZone erläutert haben, obwohl wir demnächst im 6-GHz-Band mit dem neuesten bereits vorgestellten WLAN-Standard 6E arbeiten werden. .

Danach werden wir den nächsten Schritt mit dem 802.11ah-Standard machen und beginnen, im unteren 1-GHz-Band zu arbeiten.

Wie HaLow Wi-Fi in einem Zuhause funktionieren könnte

Wi-Fi HaLow bietet uns in diesem Fall eine Konnektivität mit großer Reichweite und einen geringen Stromverbrauch. Dies ist ideal im IoT und wird dies beim Betrieb unter 1 GHz tun. Schmalbandkanäle ermöglichen, dass das Signal mit Wi-Fi HaLow weiter reicht 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 Diagramm würden wir mit dem 5-GHz-Band eine Reichweite von 27 Metern erreichen. In diesem Fall geht es darum, die höchsten Verbindungsgeschwindigkeiten zu erreichen und gleichzeitig den Abdeckungsbereich zu opfern. Im Allgemeinen wäre es für den Einsatz im Haus oder in unmittelbarer Nähe vorgesehen. Dann kam das 2,4-GHz-Band für mittlere Distanzen bis 54 Meter. In diesem Fall wäre es, es rund um das Haus oder in einer nahegelegenen Außengarage zu verwenden.

Schließlich hätten wir das Netzwerk, das unter 1 GHz arbeiten würde, das mit einer Frequenz von 900 MHz arbeiten würde. Dieses WLAN hätte einen Abdeckungsbereich von 88 Metern. Es könnte verwendet werden, um eine Außenüberwachungskamera zu platzieren, die Beleuchtung zu aktivieren oder zu deaktivieren oder sogar eine Tür mit einem elektronischen Schloss zu öffnen oder zu schließen. Bei landwirtschaftlichen Arbeiten können Sie wie in der folgenden Abbildung dargestellt arbeiten:

Im Haupthaus werden wir den Hauptzugangspunkt platzieren, der das gesamte Grundstück mit verschiedenen Bändern abdecken würde. Auf der linken Seite hätten wir das landwirtschaftliche Feld, in dem wir die automatische Bewässerung steuern und unseren Traktor mit dem Internet verbinden 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 das Netzwerk unter 1 GHz steuern.

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

Der IoT-Markt erfordert die Arbeit mit vielen Arten von Geräten. Aus diesem Grund müssen Lösungen gefunden werden, mit denen gearbeitet werden kann:

• Smarte Uhren.
• Geräte.
• Klimagerät.
• Fernsensoren und -systeme für industrielle und landwirtschaftliche Umgebungen

Die erste Anforderung, die es erfüllt, ist a Energieeffizient . Viele Geräte werden von einem raumgroßen Akku und einer drahtlosen Verbindung mit Strom versorgt. Die Technologie muss Optionen mit geringem Verbrauch und hoher Energieeffizienz bieten. Der zweite von HaLow Wi-Fi angebotene Abschnitt ist der hohe Reichweite und Robustheit , dank der Tatsache, dass es im Funkfrequenzspektrum unter 1 GHz mit Schmalbandkanälen arbeitet, erreicht es einen Abdeckungsbereich von 1 km. seine Gunst ist, dass er dringt ein auch besser durch Baustoffe wie als Wände als 2,4 GHz

Dann hast du auch IP-Netzwerkkapazität effektive IoT-Lösungen zu implementieren. Sensornetzwerke und -geräte müssen möglicherweise für Software-Updates und andere IoT-Anwendungsverwaltungsfunktionen eine Verbindung zur Cloud herstellen. HaLow Wi-Fi hebt sich in diesem Abschnitt von anderen IoT-Technologieoptionen ab, da es mehr Konnektivität mit nativer IP-Unterstützung bietet und kein proprietäres Gateway erforderlich ist. Das unterscheidet es auch von vielen anderen technologischen Alternativen.

Es bietet auch ausreichende Datenraten um viele IoT-Anwendungen zu befriedigen. Einige Geräte müssen gelegentlich eine geringe Kapazität an Datenpaketen verarbeiten. Wir haben jedoch andere, die einen ständigen Datenfluss und eine kontinuierliche Überwachung erfordern. Dank einer Verbindungsgeschwindigkeit von 150 kbps bis 86,7 Mbps ist es für beide Situationen gültig.

Um diesen Abschnitt abzuschließen, Wi-Fi HaLow wurde auch konform mit Sicherheitsprotokollen der neuesten Generation , einschließlich WPA3-Verschlüsselung. So sind unsere Verbindungen sicher und wir können auf Wunsch mit zuverlässigen Plattformen in der Cloud arbeiten.

Voraussetzungen für eine einfache und sichere Installation

Daher ist die Gewährleistung der Sicherheit von IoT-Geräten und -Umgebungen eine schwierige Aufgabe, und jede verfügbare IoT-Technologie hat ihren eigenen Sicherheitsansatz. Wie wir bereits erwähnt haben, verwendet es WPA3 et Wi-Fi Enhanced OpenTM Open , die höchste Sicherheitsstufe, die für die neueste Generation von Wi-Fi-Netzwerken entwickelt wurde.

Die Installation und Integration des Geräts könnte auch Vorteile bringen Wi-Fi-zertifiziert Easy Connect . Als Ergebnis führen wir standardisierte Mechanismen ein, um die Bereitstellung und Konfiguration von Wi-Fi-Geräten zu vereinfachen. Wi-Fi Easy Connect enthält eine starke Verschlüsselung mit Public-Key-Kryptographie, um sicherzustellen, dass Netzwerke sicher bleiben, wenn neue Geräte hinzugefügt werden. Dadurch können wir die Geräte einfach und sicher verbinden.

L ' Interoperabilität mit einer Vielzahl von Gerätetypen von mehreren Anbietern ist auch in einer Internet-of-Things-Umgebung wichtig. In diesem Sinne setzt sich die Wi-Fi-Tradition fort und stellt sicher, dass sie mit mehreren Anbietern oder Herstellern zusammenarbeiten kann. Die Tatsache, dass HaLow Wi-Fi eine auf Standards basierende Technologie ist, bedeutet daher ein hohes Potenzial für nahtlose Interoperabilität. Basierend auf bestimmten Normen, die beachtet werden müssen, ermöglicht es die einwandfreie Funktion aller Geräte.

Unter den Geräten, die HaLow Wi-Fi verwenden könnten, gibt es solche, die in den 2,4-GHz-, 5-GHz- und potenziell 6-GHz-Wi-Fi-Bändern arbeiten.

Vorteile von HaLow Wi-Fi gegenüber anderen Technologien

Hier haben Sie eine vergleichende Grafik der Übertragungsrate und Entfernung der verschiedenen Technologien, die im IoT verwendet werden.

In Bezug auf Reichweite, Datenrate und Akkulaufzeit bei Betrieb im unteren 1-GHz-Spektrum und schmalbandigen Kanälen ist die HaLow-Wi-Fi-Reichweite deutlich besser als andere Technologien. Damit ist es in der Lage, landwirtschaftliche Sensornetzwerke mit geringem Durchfluss über eine Distanz von mehr als einem Kilometer zu überwachen. Außerdem können Wi-Fi-Sensoren dank ihrer Energiesparmodi jahrelang mit einer einzigen Akkuladung halten. So könnten wir Türen, Schlösser und intelligente elektronische Tags in Supermarktregalen verwenden.

Die Bereitstellungskosten für HaLow Wi-Fi umfassen Zugangspunkte und Client-Geräte sowie die Computerressourcen zum Einrichten eines Netzwerks. Für die Nutzung von kundeneigenen Netzwerkressourcen fallen keine wiederkehrenden Gebühren an. Mit HaLow Wi-Fi können Sie bestehende Infrastrukturnetzwerke problemlos hinzufügen, ohne andere Wi-Fi-Frequenztechnologien negativ zu beeinflussen.

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

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass das HaLow Wi-Fi viele Möglichkeiten bietet und wir es in so unterschiedlichen Bereichen wie der Industrieautomation, der Landwirtschaft, dem Haus und dessen Hausautomation, in Logistik und Verkehr sowie bei der Entwicklung von Smart Cities einsetzen können.