Alles over Wi-Fi HaLow, de Wi-Fi-standaard voor het IoT

HaLow wifi is de nieuwe benaming voor producten met IEEE 802.11ah-technologie. Verbetert wifi door in een spectrum onder 1 GHz te werken om een ​​groter bereik en connectiviteit te bieden met een lager stroomverbruik. Deze nieuwe wifi is ideaal voor IoT-apparaten die een zeer goed bereik vereisen, maar geen hoge draadloze snelheid nodig hebben. Vandaag gaan we in RedesZone alles uitleggen over deze nieuwe wifi-standaard van de toekomst voor IoT-apparaten.

HaLow Wi-Fi is klaar om te voldoen aan de vereisten van Internet of Things-apparaten ( IoT ). Hierdoor is het klaar voor gebruik in industriële, agrarische, slimme gebouwen en slimme stadsomgevingen.

Enkele goede dingen om op te merken zijn dat er geen eigen hubs of gateways voor nodig zijn en dat het de nieuwste beveiligingsprotocollen ondersteunt. Dit betekent dat je kunt werken met verschillende leveranciers die hun apparaten volgens deze standaard ontwerpen. We vinden momenteel een groot aantal IoT-producten op de markt voor ons huis, maar elk gebruikt een eigen hub en er is geen interoperabiliteit tussen hen. Dankzij HaLoW WiFi kunnen we ze allemaal verbinden met het draadloze netwerk alsof het een ander apparaat is.

Inleiding tot 802.11ah

Voordat we beginnen met de HaLow Wi-Fi, die standaard 802.11ah is, zullen we kort degene bekijken die we het meest hebben gebruikt in onze huizen en kantoren. Dit geeft ons een overzicht van de evolutie van wifi-netwerken. In dit geval zullen we het hebben over het verleden, het heden en de toekomst. Zo krijgen we een globale visie op de evolutie van onze netwerken.

La 802.11-standaard is een familie van draadloze standaarden gecreëerd door het Institute of Electrical and Electronics Engineers ( IEEE ). De eerste standaard die we gebruikten was: 802.11b die in 1999 werd geratificeerd, de maximale transmissiesnelheid is 11 Mbps en werkt in de 2,4 GHz-band. In de praktijk ligt de maximale transmissiesnelheid rond de 5 Mbit/s over TCP en 9. Mbps via UDP. Later, in juni 2003, werd de standaard 802.11ga goedgekeurd , die werkt in de 2,4 GHz-band en de theoretische maximale snelheid is 54 Mbit / s, hoewel we in het echte leven iets minder dan de helft bereiken, ongeveer 22 Mbps.

Een standaard die al jaren bestaat is: 802.11n, die is goedgekeurd door de IEEE op 11 september 2009. Deze standaard kan werken in zowel de 2,4 GHz- als de 5 GHz-band. De theoretische maximumsnelheid hangt af van het aantal antennes en de kwadratische amplitudemodulatie, maar kan tot tot 1000 Mbps als u vier antennes en 1024QAM gebruikt.

Momenteel is de meest gebruikte standaard 802.11ac die in 2014 werd goedgekeurd. Opgemerkt moet worden dat het algemeen bekend staat als WiFi 5, Gigabit WiFi of WiFi 5G. Deze standaard werkt alleen in de 5 GHz-band, als we de 2,4 GHz-band gebruiken, moeten we rechtstreeks Wi-Fi 4 gebruiken. met behulp van 433QAM. Tegenwoordig zijn er routers met maximaal 4 antennes, dus in dit scenario kunnen we tot 2167 Mbps halen.

Eindelijk, de nieuwe Wi-Fi 6-standaard of ook wel bekend als 802.11ax kan werken in de 2,4 GHz- en 5 GHz-banden. Deze nieuwe standaard heeft zeer belangrijke functies om de best mogelijke draadloze prestaties te bieden, zoals tweerichtings MU-MIMO, OFDMA, energiebesparende functies en BSS Color, 160 MHz tot 5 GHz kanaalbreedte en vele andere functies die we al hebben besproken. eerder in RedesZone.

HaLow Wi-Fi: wat is het en hoe werkt het

Wi-Fi HaLow baseert het succes van zijn draadloze netwerken op het werken in de frequentieband onder 1 gigahertz (GHz). De belangrijkste voordelen zijn dat het een lange afstand connectiviteit biedt met een laag stroomverbruik. Bovendien is een ander punt in het voordeel dat de muren geen significant obstakel vormen voor de werking ervan.

De markt voor IoT-apparaten is erg groot, we hebben:

• Apparaten.
• Airconditioning apparaat.
• Bewakingscamera's.
• Fabriekssensoren geïntegreerd in netwerken.

Deze Internet of Things-apparaten stellen bepaalde eisen om goed te kunnen functioneren:

• Laag verbruik.
• Verbindingen met een groter bereik.
• Betere penetratie door muren en obstakels.

La IEEE 802.11ah-standaard zal ons verbindingssnelheden bieden variërend van 150 kilobits per seconde (kbps) tot meer dan 86 megabits per seconde (Mbps). Wat betreft het dekkingsbereik, het kan oplopen tot 1 km, daarom kunnen we zeggen dat deze standaard de ideale standaard is voor IoT-apparaten. Daarnaast biedt het ook smalband OFDM-kanalen, verschillende energiebesparende modi en is het gecertificeerd voor het gebruik van WPA3-codering, dus communicatie moet veilig zijn.

Frequentieband minder dan 1 GHz: groter bereik, minder snelheid

HaLow Wi-Fi voldoet aan de behoeften van de IoT-apparaatgemeenschap en biedt tegelijkertijd de beveiliging en IP-ondersteuning die ze nodig hebben. Daarom werkt HaLow Wi-Fi in de frequentieband onder 1 GHz, waardoor Wi-Fi apparaten die verder van ons verwijderd zijn probleemloos kan gebruiken. Door deze standaard te gebruiken, kunnen we bijvoorbeeld een CCTV-buitencamera verder weg plaatsen. Het zou ook een zeer belangrijke verandering in onze wifi-netwerken betekenen, zoals te zien is in het volgende diagram.

Momenteel werken onze wifi-thuisnetwerken voornamelijk in de 2,4 GHz- en 5 GHz-band, zoals we onlangs in RedesZone hebben uitgelegd, hoewel we binnenkort zullen werken in de 6 GHz-band met behulp van de nieuwste 6E Wi-Fi-standaard die al is gepresenteerd. .

Daarna gaan we de volgende stap zetten met de 802.11ah-standaard en gaan we aan de slag in de lager dan 1 GHz-band.

Hoe HaLow Wi-Fi in een huis zou kunnen werken

Wi-Fi HaLow biedt ons in dit geval een lange afstandsverbinding en een laag stroomverbruik. Dat is ideaal in IoT en zal dit doen bij gebruik onder 1 GHz. Smallebandkanalen zorgen ervoor dat het signaal verder reikt met Wi-Fi HaLow dan met andere versies van Wi-Fi of vele andere IoT-technologieën. Hier hebben we een beeld van hoe een wifi-netwerk eruit zou kunnen zien met deze technologie.

Volgens dit diagram zouden we met de 5 GHz-band een dekkingsbereik van 27 meter krijgen. In dit geval zou het gaan om het verkrijgen van de hoogste verbindingssnelheden terwijl het dekkingsgebied wordt opgeofferd. Over het algemeen zou het bedoeld zijn voor gebruik in huis of heel dichtbij. Toen kwam de 2,4 GHz-band, voor middellange afstanden tot 54 meter. In dit geval zou het zijn om het rond het huis of in een buitengarage in de buurt te gebruiken.

Ten slotte zouden we het netwerk hebben dat zou werken onder 1 GHz, dat zou werken op een frequentie van 900 MHz. Deze wifi zou een dekkingsgebied hebben van 88 meter. Het kan worden gebruikt om een ​​buiten CCTV-camera te plaatsen, de verlichting te activeren of te deactiveren of zelfs een deur te openen of te sluiten met een elektronisch slot. Bij landbouwwerkzaamheden kun je werken zoals op de volgende afbeelding te zien is:

In het hoofdgebouw zullen we het hoofdtoegangspunt plaatsen dat het hele pand zou bestrijken met behulp van verschillende banden. Aan de linkerkant zouden we het landbouwveld hebben waarin we de automatische bewatering zouden kunnen regelen en internettoegang tot onze tractor zouden kunnen bieden. Aan de rechterkant zouden we onze dieren hebben gelokaliseerd met een halsband of chip en een watertank die we konden bedienen om de dieren water te geven. In meer afgelegen gebieden kunnen we onze apparaten bedienen via het netwerk onder 1 GHz.

Waarom HaLow Wi-Fi ideaal is voor het werken met IoT-apparaten

De IoT-markt houdt in dat je met veel soorten apparaten moet werken. Om deze reden moeten er oplossingen worden gevonden om mee te werken:

• Slimme horloges.
• Apparaten.
• Airconditioning apparaat.
• Sensoren en systemen op afstand voor industriële en agrarische omgevingen

De eerste vereiste waaraan het voldoet, is een laag energieverbruik . Veel apparaten worden gevoed door een batterij ter grootte van een kamer en een draadloze verbinding. De technologie moet opties bieden met een laag verbruik en een hoge energie-efficiëntie. Het tweede deel aangeboden door HaLow Wi-Fi is de lange afstand en robuustheid , dankzij het feit dat het werkt in het radiofrequentiespectrum onder 1 GHz met smalbandkanalen, bereikt het een dekkingsgebied van 1 km. zijn gunst is dat hij dringt door ook beter door bouwmaterialen zoals dan muren als 2,4 GHz

Dan heb je ook IP-netwerkcapaciteit om effectieve IoT-oplossingen te implementeren. Sensornetwerken en apparaten moeten mogelijk verbinding maken met de cloud voor software-updates en andere IoT-toepassingsbeheerfuncties. HaLow Wi-Fi onderscheidt zich in dit gedeelte van andere IoT-technologie-opties, omdat het meer connectiviteit biedt met native IP-ondersteuning, er is geen eigen gateway nodig. Dit is wat het ook onderscheidt van vele andere technologische alternatieven.

Het biedt ook adequate datasnelheden om aan veel IoT-toepassingen te voldoen. Sommige apparaten moeten af ​​en toe een kleine capaciteit aan datapakketten verwerken. We hebben echter andere die een constante gegevensstroom en monitoring vereisen. Dankzij een verbindingssnelheid van 150 kbps tot 86,7 Mbps is hij voor beide situaties geldig.

Om deze sectie te voltooien, Wi-Fi HaLow is ook voldoet aan de nieuwste generatie beveiligingsprotocollen , inclusief WPA3-codering. Onze verbindingen zijn dus veilig en we kunnen werken als we willen met betrouwbare platforms in de cloud.

Vereisten voor eenvoudige en veilige installatie

Daarom is het een moeilijke taak om ervoor te zorgen dat IoT-apparaten en -omgevingen veilig zijn, en elke beschikbare IoT-technologie heeft zijn eigen benadering van beveiliging. Zoals we al eerder hebben vermeld, gebruikt het WPA3 et Verbeterde OpenTM Wi-Fi , het hoogste beveiligingsniveau dat is ontwikkeld voor de nieuwste generatie wifi-netwerken.

De installatie en integratie van het apparaat kan ook profiteren van: Wi-Fi GECERTIFICEERD Easy Connect . Daarom introduceren we gestandaardiseerde mechanismen om de provisioning en configuratie van wifi-apparaten te vereenvoudigen. Wi-Fi Easy Connect bevat sterke codering met behulp van cryptografie met openbare sleutels om ervoor te zorgen dat netwerken veilig blijven wanneer nieuwe apparaten worden toegevoegd. Hierdoor kunnen we de apparaten gemakkelijk en veilig aansluiten.

de interoperabiliteit met een grote verscheidenheid aan apparaattypen van meerdere leveranciers is ook belangrijk in een Internet of Things-omgeving. In die zin gaat de wifi-traditie door en zorgt ervoor dat het met meerdere leveranciers of fabrikanten kan werken. Het feit dat HaLow Wi-Fi een op standaarden gebaseerde technologie is, betekent dus dat het een groot potentieel heeft voor naadloze interoperabiliteit. Omdat het gebaseerd is op specifieke normen die moeten worden nageleefd, kunnen alle apparaten goed functioneren.

Onder de apparaten die HaLow Wi-Fi kunnen gebruiken, zijn er apparaten die werken in de 2,4 GHz-, 5 GHz- en mogelijk 6 GHz-wifi-banden.

Voordelen van HaLow Wi-Fi ten opzichte van andere technologieën

Hier heb je een vergelijkende grafiek van de overdrachtssnelheid en afstand van de verschillende technologieën die in IoT worden gebruikt.

In termen van bereik, datasnelheid en levensduur van de batterij in het spectrum van minder dan 1 GHz en smalbandkanalen, is het HaLow wifi-bereik aanzienlijk beter dan andere technologieën. Het is dus in staat om laagstroom landbouwsensornetwerken over een afstand van meer dan een kilometer te monitoren. En dankzij hun energiebesparende modi kunnen Wi-Fi-sensoren jarenlang meegaan op een enkele batterijlading. Dus we konden deuren, sloten en slimme elektronische tags gebruiken in de schappen van supermarkten.

Wat betreft de HaLow Wi-Fi-implementatiekosten, deze omvatten toegangspunten en clientapparaten, evenals de computerbronnen om een ​​netwerk op te zetten. Er zouden geen terugkerende kosten in rekening worden gebracht voor het gebruik van netwerkbronnen die eigendom zijn van de klant. Met HaLow Wi-Fi kunt u eenvoudig bestaande infrastructuurnetwerken toevoegen zonder andere Wi-Fi-frequentietechnologieën negatief te beïnvloeden.

Hier is een grafiek die Wifi Hallow vergelijkt met andere technologieën:

Ten slotte moet worden opgemerkt dat de HaLow Wi-Fi veel mogelijkheden biedt en we kunnen het gebruiken op uiteenlopende gebieden als industriële automatisering, landbouw, het huis en zijn domotica, in logistiek en transport en bij de ontwikkeling van slimme steden.