一個(gè)老問題：物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)，為什么總要"犧牲點(diǎn)什么"

做過物聯(lián)網(wǎng)方案選型的人大概都遇到過這個(gè)兩難：

•用傳統(tǒng)Wi-Fi吧，速率快、能直接上網(wǎng)，但2.4G/5G頻段傳播距離有限，室外覆蓋幾十米就開始衰減明顯，功耗也扛不住電池設(shè)備長(zhǎng)期在線；

•用LoRa、NB-IoT這類低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)吧，距離和續(xù)航是解決了，但速率通常只有幾百bps到幾十kbps，傳個(gè)幾幀圖像都費(fèi)勁，而且大多不是原生IP協(xié)議，接入云端還得額外配一層網(wǎng)關(guān)做協(xié)議轉(zhuǎn)換；

•用藍(lán)牙、Zigbee吧，功耗低、組網(wǎng)靈活，但傳輸距離多在幾十米量級(jí)，覆蓋一個(gè)大型廠區(qū)、園區(qū)需要堆疊大量中繼節(jié)點(diǎn)。

遠(yuǎn)、快、省電、好接入——這四個(gè)指標(biāo)，過去很難在一種無線技術(shù)里同時(shí)拿到。而這正是Wi-Fi HaLow試圖解決的問題。 

 

什么是Wi-Fi HaLow

Wi-Fi HaLow 是 Wi-Fi 聯(lián)盟給 IEEE 802.11ah 標(biāo)準(zhǔn)起的商用名字，2016年由IEEE完成標(biāo)準(zhǔn)制定、2017年正式發(fā)布，工作在 Sub-1GHz（1GHz以下）頻段——國(guó)際上常見的是900MHz附近（美國(guó)902-928MHz、歐洲863-868MHz一帶），國(guó)內(nèi)相關(guān)方案則普遍設(shè)計(jì)在750-950MHz區(qū)間。這和我們?nèi)粘Ｊ褂玫腤i-Fi（2.4GHz/5GHz/6GHz）不是一個(gè)頻段，也正因?yàn)轭l率更低，它天生具備幾個(gè)傳統(tǒng)Wi-Fi不具備的特性：

① 覆蓋更遠(yuǎn)。無線電波頻率越低，繞射能力越強(qiáng)、傳播損耗越小，同樣發(fā)射功率下能傳得更遠(yuǎn)。行業(yè)公開資料顯示，Wi-Fi HaLow在視距條件下覆蓋范圍可達(dá)1公里以上；配合更高發(fā)射功率，部分廠商甚至演示過公里級(jí)以上的圖傳應(yīng)用（多用于無人機(jī)、無人船等移動(dòng)場(chǎng)景）。

② 穿墻能力更強(qiáng)。低頻信號(hào)穿透墻體、金屬結(jié)構(gòu)等障礙物時(shí)衰減更小，這對(duì)工廠車間、地下室、多層建筑這類傳統(tǒng)Wi-Fi信號(hào)"打不透"的場(chǎng)景是實(shí)打?qū)嵉耐袋c(diǎn)解法。

③ 更省電。Wi-Fi HaLow 引入了 TWT（Target Wake Time，目標(biāo)喚醒時(shí)間） 和RAW（Restricted Access Window，受限接入窗口） 等調(diào)度機(jī)制——簡(jiǎn)單說，就是接入點(diǎn)可以和每個(gè)終端約定好"什么時(shí)候該醒來收發(fā)數(shù)據(jù)、其余時(shí)間可以深度休眠"，避免設(shè)備一直空耗電量監(jiān)聽信道。這讓電池供電的傳感器設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)月甚至數(shù)年的續(xù)航成為可能。

④ 組網(wǎng)規(guī)模更大。Wi-Fi HaLow采用星型拓?fù)�，理論上單個(gè)接入點(diǎn)最多可以接入 8191個(gè)終端設(shè)備，這個(gè)數(shù)字遠(yuǎn)超傳統(tǒng)Wi-Fi AP通常只能穩(wěn)定支撐幾十臺(tái)設(shè)備的量級(jí)，非常適合大規(guī)模傳感器組網(wǎng)的場(chǎng)景。

⑤ 原生IP、無需額外網(wǎng)關(guān)。這是Wi-Fi HaLow和LoRa、NB-IoT等LPWAN技術(shù)最本質(zhì)的區(qū)別——它延續(xù)的是Wi-Fi協(xié)議棧，終端設(shè)備可以直接接入IP網(wǎng)絡(luò)，不需要額外部署一層專用網(wǎng)關(guān)做協(xié)議轉(zhuǎn)換，云平臺(tái)對(duì)接和運(yùn)維復(fù)雜度都低不少。

當(dāng)然，任何技術(shù)都是取舍。為了拿到"遠(yuǎn)、省電、大組網(wǎng)"，Wi-Fi HaLow把信道寬度收窄到了1/2/4/8/16MHz（遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)Wi-Fi常見的20/40/80MHz），換來的代價(jià)是峰值速率下降——多數(shù)商用芯片方案的物理層吞吐量在幾百kbps到幾十Mbps區(qū)間，達(dá)不到Wi-Fi5/6動(dòng)輒數(shù)百M(fèi)bps的水平。但對(duì)絕大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集場(chǎng)景（傳感器讀數(shù)、狀態(tài)上報(bào)、低幀率圖像/視頻）而言，這個(gè)速率其實(shí)是夠用的，用不上的"富余帶寬"本來就是在為覆蓋和功耗買單。

 

橫向?qū)Ρ龋?/span>Wi-Fi HaLow放在物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)里是什么位置

 

可以看到，Wi-Fi HaLow卡在一個(gè)此前相對(duì)空白的位置：比LoRa/NB-IoT速率高、比傳統(tǒng)Wi-Fi/藍(lán)牙覆蓋遠(yuǎn)，同時(shí)保留了Wi-Fi生態(tài)"原生IP直接上云"的便利性。這也是為什么它常被形容為"填補(bǔ)了短距高速Wi-Fi和遠(yuǎn)距低速LPWAN之間的空當(dāng)"。

落地場(chǎng)景：這項(xiàng)技術(shù)具體能用在哪

結(jié)合已有的行業(yè)實(shí)踐，Wi-Fi HaLow目前比較成熟的應(yīng)用方向包括：

•工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程傳感器組網(wǎng)：工廠、化工園區(qū)、礦區(qū)內(nèi)大量分布式傳感器（溫濕度、壓力、振動(dòng)、能耗監(jiān)測(cè)等）的數(shù)據(jù)回傳，一個(gè)AP能覆蓋以往需要多級(jí)中繼才能覆蓋的范圍；

•遠(yuǎn)距離無線安防監(jiān)控：把HaLow芯片集成進(jìn)NVR（作接入點(diǎn)）和IP攝像頭（作終端），可以實(shí)現(xiàn)"1拖多"的無線高清監(jiān)控組網(wǎng)，穿墻和覆蓋能力明顯優(yōu)于傳統(tǒng)Wi-Fi方案，尤其適合廠區(qū)周界、戶外園區(qū)這類布線成本高的場(chǎng)景；

•分布式設(shè)備遠(yuǎn)程控制與追蹤：新能源、光伏、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域里大范圍分布、彼此間距較大但需要統(tǒng)一聯(lián)動(dòng)控制的設(shè)備（例如大型陣列里的獨(dú)立執(zhí)行單元），如果每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要獨(dú)立布線，成本和施工難度會(huì)隨陣列規(guī)模線性甚至指數(shù)級(jí)上升，HaLow的免布線+遠(yuǎn)距離特性能顯著降低這類場(chǎng)景的部署門檻；

•智慧農(nóng)業(yè)：大田、溫室、養(yǎng)殖場(chǎng)分布范圍廣，傳統(tǒng)Wi-Fi/藍(lán)牙覆蓋不了，Wi-Fi HaLow可以用較少的接入點(diǎn)覆蓋整片區(qū)域的土壤墑情、氣象、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)；

 

產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀：好技術(shù)，但芯片供應(yīng)商目前還是稀缺資源

Wi-Fi HaLow標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布已經(jīng)將近十年，但商用芯片真正成熟、能大規(guī)模量產(chǎn)，其實(shí)是最近兩三年的事——這也是它雖然"技術(shù)很好"但目前滲透率還不算高的核心原因：能做HaLow芯片的廠商非常少。目前全球范圍內(nèi)相對(duì)活躍的玩家主要是澳大利亞的Morse Micro、韓美的Newracom，以及中國(guó)的珠海泰芯半導(dǎo)體。三家加起來，仍是這個(gè)賽道里數(shù)得過來的全部選手——這意味著一旦某個(gè)方案選定了合作芯片廠商，基本就鎖定了當(dāng)前這個(gè)細(xì)分領(lǐng)域里最有限、也最寶貴的供應(yīng)鏈資源之一。

 

自連科技在這條賽道上的布局：一整套"ALRconnected遠(yuǎn)距離WiFi方案"

在自連的產(chǎn)品體系里，Wi-Fi HaLow方向不是孤零零一個(gè)模組，而是已經(jīng)組成了一套完整的ALRconnected遠(yuǎn)距離WiFi方案，由三款產(chǎn)品分工協(xié)作，且核心芯片方案采用的是Morse Micro——目前全球范圍內(nèi)Wi-Fi HaLow領(lǐng)域技術(shù)積累最深、生態(tài)最成熟的芯片廠商之一。

ALX890B——終端側(cè)的遠(yuǎn)距離WiFi控制器

一款支持IEEE 802.11ah標(biāo)準(zhǔn)的小尺寸、低功耗、遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)控制器，可以直接嵌入儀器儀表、AI設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等各類終端。核心規(guī)格：

•通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)1公里（空曠環(huán)境下500~1000米），工作在Wi-Fi Station模式，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，支持多種協(xié)議接口，具備強(qiáng)兼容性；

•實(shí)測(cè)吞吐量約40Mbps@8MHz信道帶寬，與Morse Micro芯片理論峰值（約43.33Mbps@8MHz）高度吻合——這意味著實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)之間沒有明顯的"縮水"，方案的實(shí)際交付能力和紙面參數(shù)基本對(duì)得上；

•-30°C~+85°C的工作溫度范圍，覆蓋了絕大多數(shù)戶外、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的極端環(huán)境需求；

•34.8×14.3×2.2mm的小尺寸，UART/I2C/SPI接口齊全，方便嵌入空間受限的終端設(shè)備；

•已通過RoHS/CE/FCC認(rèn)證；

•調(diào)制方式覆蓋OFDM/BPSK/QPSK/16-QAM/64-QAM，信道帶寬1/2/4/8MHz，符合802.11ah標(biāo)準(zhǔn)的窄帶傳輸設(shè)計(jì)。

 

DGW890——雙頻數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，把HaLow"翻譯"成標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)

如果說ALX890B解決的是終端怎么把數(shù)據(jù)傳出來，DGW890解決的就是這些遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)怎么接入標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。它同時(shí)集成了Wi-Fi HaLow和Wi-Fi 4雙頻技術(shù)，支持AP/STA/Bridge 三種工作模式，可以把大量ALX890B終端的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚，再通過標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)上傳到近端或遠(yuǎn)端服務(wù)器：

•單臺(tái)最多支持8000個(gè)穩(wěn)定連接，同一細(xì)分市場(chǎng)里的組網(wǎng)規(guī)模遠(yuǎn)超一般家用/商用路由器；

•空曠環(huán)境通訊距離同樣可達(dá)500~1000米，具備很強(qiáng)的墻壁和障礙物穿透能力；

•接口豐富（RJ45、RS232工業(yè)接口、USB Type-A），DC12V供電，工作溫度**-30°C~+80°C**；

•同樣通過FCC、CE認(rèn)證。

 

ALX-N25——專用路由器，讓部署更省心

用于實(shí)現(xiàn)Wi-Fi AP和終端之間的無線交換與接入，可直接與POE交換機(jī)連接，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了整套遠(yuǎn)距離方案的現(xiàn)場(chǎng)部署難度。

三款產(chǎn)品放在一起看，這套方案要解決的其實(shí)是一個(gè)很具體的現(xiàn)實(shí)問題：當(dāng)傳感器、儀表、終端設(shè)備分布得比一個(gè)WiFi AP能覆蓋的范圍更廣、又不想為了聯(lián)網(wǎng)重新布線或者接受LoRa/NB-IoT那種"傳感器數(shù)據(jù)要額外過一層網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換"的復(fù)雜度時(shí)，用什么方案最省事。ALX890B負(fù)責(zé)讓終端設(shè)備自己"看得遠(yuǎn)、待機(jī)久"，DGW890負(fù)責(zé)把這些遠(yuǎn)距離連接規(guī)�；�地接進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，N25負(fù)責(zé)讓現(xiàn)場(chǎng)部署更輕松——三者組合起來，是一套可以直接落地的遠(yuǎn)距離WiFi組網(wǎng)方案，而不只是一顆需要客戶自己搭配周邊方案的芯片模組。

 

國(guó)內(nèi)部署前需要注意的一個(gè)合規(guī)細(xì)節(jié)

需要如實(shí)提一句：國(guó)內(nèi)750-950MHz這個(gè)頻段范圍，和三大電信運(yùn)營(yíng)商及廣電的部分頻譜規(guī)劃存在交疊，具體設(shè)備的頻段選型、發(fā)射功率和入網(wǎng)認(rèn)證需要結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景和屬地監(jiān)管要求來確定。這不是一句免責(zé)聲明就能帶過的小事，而是任何計(jì)劃采用Wi-Fi HaLow方案的團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目落地前都必須認(rèn)真核實(shí)的合規(guī)環(huán)節(jié)。自連的工程團(tuán)隊(duì)可以協(xié)助客戶一起核實(shí)項(xiàng)目所在地的具體頻段規(guī)劃和入網(wǎng)認(rèn)證路徑，把這個(gè)環(huán)節(jié)從"客戶自己摸索的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)"變成"我們一起提前掃清的障礙"，避免方案定了、設(shè)備到了，卻卡在合規(guī)審批上的情況。

想驗(yàn)證這套方案適不適合你的場(chǎng)景？

如果你的項(xiàng)目正好卡在"傳統(tǒng)Wi-Fi覆蓋不夠遠(yuǎn)、LoRa/NB-IoT速率跟不上或者還要額外配網(wǎng)關(guān)、藍(lán)牙組網(wǎng)規(guī)模不夠"這類兩難里，我們提供ALX890B評(píng)估板，可以直接拿到實(shí)際部署環(huán)境里驗(yàn)證接口兼容性、通信距離和吞吐表現(xiàn)。

歡迎通過官網(wǎng)www.alinket.com在線留言申請(qǐng)?jiān)u估板，或直接聯(lián)系自連科技市場(chǎng)團(tuán)隊(duì)獲取ALR遠(yuǎn)距離WiFi方案的詳細(xì)選型資料——我們會(huì)在1個(gè)工作日內(nèi)回復(fù)并安排技術(shù)對(duì)接。