IoT的快速發展迫使人們重新思考傳統Wi-Fi，Wi-Fi HaLow與傳統Wi-Fi有何不同？

TECHSUGARTECHSUGAR 發表於 2021年6月22日 15:00 2021-06-22

Wi-Fi就像是我們互聯世界的氧氣，是當今最普遍的無線網路協議，承載了超過一半的網際網路流量。「Wi-Fi 是一個通用術語，指的是經過二十多年發展而成的802.11協議家族。Wi-Fi聯盟是推動Wi-Fi應用和發展的組織，該組織用數字命名法，簡化了常用的幾代Wi-Fi名稱，例如，Wi-Fi 4 = 802.11n、Wi-Fi 5 = 802.11ac 、Wi-Fi 6 = 802.11ax。您正在家裡或工作場所使用的，很有可能就是這些類型的Wi-Fi。

儘管Wi-Fi 4/5/6無處不在，但物聯網（IoT）的快速發展，迫使人們重新思考傳統Wi-Fi，揭示技術差距，重新定義802.11協議在現今超低功耗物聯網設備的無線連接世界中應該發揮的作用。物聯網和機器對機器（M2M）應用，對遠端連接和低功耗的更高要求，促使人們需要另一種為物聯網而最佳化的Wi-Fi。

Wi-Fi HaLow（發音為HEY-low）協議，透過提供超低功耗的無線解決方案，填補了這一空白，與傳統Wi-Fi相比，該方案可以在更遠的距離和更低的功耗下，連接更多的物聯網設備。該協議於2016年得到了IEEE 802.11ah任務組的批准，被Wi-Fi聯盟稱為Wi-Fi HaLow。

Wi-Fi HaLow本質上是一款低功耗、遠距離、多用途的Wi-Fi版本，在免許可的1 GHz頻譜下運行。Wi-Fi HaLow標準結合了能效、遠端連接、低延遲、高解析度影片品質數據速率、安全功能和本地IP支持，是無線連接、電池供電的物聯網設備的理想協議選擇。讓我們仔細看看Wi-Fi HaLow和傳統Wi-Fi之間的一些主要分別，以及為什麼802.11ah協議非常適合物聯網應用的連接要求。

一種省電的協議

Wi-Fi HaLow為耗電的物聯網設備，提供了卓越的能效。IEEE 802.11ah規定的各種複雜的休眠模式，使HaLow設備能夠長時間處於極低功率狀態， 節省電池能量：

TWT（Target wake time）：這允許工作站（STA）和存取點（AP）預先安排一個時間，喚醒休眠的節點以存取訊號。

RAW（Restricted access window）：存取點可以授予工作站子集傳輸其資料的權限，而其他工作站則被迫休眠、緩衝非緊急數據或兩者兼而有之。

BSS（Basic Service Set ）空閒期：這將工作站的「允許空閒期」延長至五年。

TIM（Traffic Indication Mapping ）： 更有效地分組編碼TIM，節省信標（Beacon）的傳輸時間。

短MAC標頭：將低標頭傳輸虛耗、傳輸時間和功耗，並釋放無線電波頻段。

空值PHY協議數據單元（NPD）：這將類似MAC的ACKs/NACKs嵌入PHY層，以減少時間和功耗。

短信標：短（有限）信標頻繁發送以同步工作站，而完整信標的發送頻率較低。

BSS著色機制：顏色分配表示特定接入點的BSS組，而站點可以忽略其他顏色。

雙向TXOP（BDT：Bi-directional TXOP）：當喚醒工作站，發現存在用於傳輸的上行和下行訊框（Frame）時，會減少介質的存取次數。BDT使用實體層協議資料單元（PPDU）的訊號（SIG）字段中的響應指示，以增加對第三方工作站傳輸的TXOP持續時間保護。

該協議的高效休眠和電源管理模式，支援物聯網設備使用電池運行多年，以及多種靈活的電源和電池大小選擇，從採用鈕扣電池的短距離物聯網設備，到傳輸超過一公里的更高功率、採用更大電池的應用。與2.4 GHz和5 GHz頻段的Wi-Fi協議相比，該協議採用的sub-GHz窄頻訊號，傳輸距離更遠，能耗更低，讓每單位能耗可傳輸更多數據。

因此，Wi-Fi HaLow晶片所需的功率僅為傳統Wi-Fi晶片的一小部分。雖然傳統Wi-Fi的數據速率較高，讓使用者能夠在2.4 GHz、5 GHz和6 GHz頻段，使用寬頻頻道快速傳輸高解析影片和下載大量檔案，但這些Wi-Fi連接的有效距離很短，電池消耗很快，需要頻繁充電或更換電池，或者最好有一個主電源連接。基於這些原因，Wi-Fi HaLow是電源受限的物聯網設備的更好選擇，這些設備需要達到更遠的距離，並能用電池運行數年，同時仍然提供較高的數據吞吐量。

Wi-Fi HaLow的sub-1 GHz協議優化了滲透率、覆蓋範圍、功率和容量。

覆蓋範圍更廣

802.11標準涵蓋的頻率範圍非常廣泛，從sub-GHz到毫米波（mmWave）。Wi-Fi HaLow是第一個在免許可的sub-GHz頻段運行的Wi-Fi標準。Wi-Fi HaLow提供的數據速率，從幾百kb/s到幾十Mb/s不等，傳輸距離從幾十公尺到一公里以上。

與傳統Wi-Fi使用的最窄的20MHz頻道相比，Wi-Fi HaLow的sub-1 GHz訊號使用更窄的頻道，從1MHz到更窄。由於頻道中的熱雜訊較低，這種20倍的頻寬系數轉化為13 dB的link budget改進。與傳統的2.4 GHz Wi-Fi相比，750 MHz – 950 MHz之間的RF頻率，需要額外增加8dB-9 dB的link budget，進而節省自由空間傳輸損耗。此外，Wi-Fi HaLow協議增加了一個範圍最佳化的調變和編碼方案（MCS10），可提供額外的3dBlink budget改進。

總之，與傳統的2.4GHz IEEE 802.11n（Wi-Fi 4）相比，Wi-Fi HaLow提供了高達24dB的link budget改進。與頻率更高、頻寬更寬的802.11ac（Wi-Fi 5）和802.11ax（Wi-Fi 6/6E）協議相比，Wi-Fi HaLowlink budget優勢進一步增強，其使用頻寬更寬的5GHz和6GHz頻譜。這就解釋了為什麼Wi-Fi HaLow訊號的傳輸距離，是傳統Wi-Fi的十倍，而不需要網路擴展器。例如，電池供電的攝影鏡頭可以放置在家裡或車庫外牆更方便的地方。照明系統可以從單個AP控制，而不管燈具是在室內還是室外的花園裡。

為終端使用者提供無線物聯網解決方案，覆蓋數百公尺的距離，而無需額外的擴展器或昂貴的手機行動網路，是802.11ah協議的一個關鍵競爭優勢。Wi-Fi-HaLow的遠端覆蓋優勢，擴展了智慧型家居和智慧型城市網路的範圍，讓使用者能夠控制1公里以外的物聯網設備，遠遠超出了傳統Wi-Fi協議的覆蓋範圍。

訊號穿透力更強

一般來說：頻率越低，覆蓋範圍越遠，穿透障礙物的能力越強。Sub-GHz 的Wi-Fi HaLow訊號可以比傳統Wi-Fi更容易穿過牆壁和其他障礙物。與2.4GHz和5GHz頻段的Wi-Fi協議相比，住宅和商業建築的建築材料和布局的變化，對sub-GHz HaLow訊號的影響較小。Wi-Fi HaLow可以穿透牆壁和建築物，這有助於減少客戶投訴和產品退貨，這些問題有時會困擾使用傳統Wi-Fi的產品。

Wi-Fi HaLow使用正交分頻多工（OFDM）調變，來校正反射和多徑環境。無論設備製造商的產品是在室內還是室外，或者是在地下室還是閣樓，Wi-Fi HaLow都可以確保設備與接入點之間有穩健的連接。這種靈活性消除了提供專有集線器或橋接設備以補償不同家庭架構的額外成本和複雜性。

高度可擴展的解決方案

單個Wi-Fi HaLow接入點可以處理多達8191個設備，是傳統Wi-Fi接入點的4倍多。在可預見的未來，這足夠連接每個LED燈泡、電燈開關、智慧型門鎖、電動窗簾、恆溫器、煙霧探測器、太陽能電池板、監控攝影鏡頭或任何可想像的智慧型家居設備。典型的家庭Wi-Fi路由器，通常支援幾十種設備。當頻寬服務提供商在家居中進行部署時，單個Wi-Fi HaLow接入點可以成為一個可擴展的平台，用於提供額外的安全和公用事業管理設備和服務。

多種訊號傳遞選項，減少了管理和控制大量HaLow設備所需的開銷。這樣可以最大限度地減少訊號衝突，並為有源設備釋放無線電波，以便以最快的調變和編碼方案（MCS）速率傳輸更多數據。與傳統Wi-Fi一樣，HaLow可以根據訊號完整性和與接入點的距離，自動調整頻寬。預定義的MCS級別支持單流、單天線產品的頻寬從150 Kbps到40 Mbps，使用的頻寬從1 MHz到8 MHz，80 Mbps的能力也可通過使用可選的16 MHz寬頻道來實現。

Wi-Fi HaLow的星形網路拓撲結構、卓越的穿透力、廣闊的覆蓋面積和巨大的容量，將無線連接從難以部署和頻寬受限的網狀網路中解放出來，簡化了網路安裝，並將總體持有成本降至最低。

具有抗噪性的免許可頻譜

與採用2.4GHz、5GHz和6GHz頻段的傳統Wi-Fi一樣，Wi-Fi HaLow使終端使用者能夠擁有自己的設備並使用免許可的sub-GHz無線電頻譜，範圍從750MHz到950MHz。Wi-Fi HaLow的可用頻率範圍、最大傳輸功率和占空比，在世界各地有所不同。（例如，美洲可用的HaLow頻譜是902 MHz至928 MHz，而在歐洲是863 MHz至868 MHz）。

Wi-Fi HaLow在工業、科學和醫療（ISM）頻段內運行，可以使用多種頻段：1MHz、2MHz、4MHz、8MHz和16MHz。頻寬越窄，訊號傳輸的距離就越遠。使用OFDM，以跨多個子頻道的數據包形式傳輸數據，這可以提高在具有挑戰性的RF環境中的性能，特別是當有來自其他無線電設備的強干擾時。前向錯誤更正（FEC）編碼也為恢復數據包提供了額外的保護，確保穩健的連接。

安全性和互通性

與其他IEEE 802.11 Wi-Fi版本一樣，Wi-Fi HaLow是一種固有的安全無線協議，支援最新的Wi-Fi認證要求（WPA3）和空中傳輸（OTA）AES加密，其數據速率可以實現安全的OTA韌體升級。

就像其他類型的Wi-Fi一樣，HaLow是一個全球公認的標準（IEEE 802.11ah），定義了連接設備如何進行安全認證和通訊。採用Wi-Fi HaLow的設備供應商，可以保證其產品和網路，將按照Wi-Fi聯盟的開髮指導來實現互通性。由於Wi-Fi HaLow是IEEE 802.11標準的一部分，Wi-Fi HaLow網路也可以與Wi-Fi 4、Wi-Fi 5和Wi-Fi 6網路共存，而不影響其RF性能。

本地IP支援

所有物聯網路都需要網路協議（IP）支持，以實現雲端連接。由於Wi-Fi HaLow是802.11 Wi-Fi標準，因此它提供本地TCP/IP支持。這種內建的IP功能，意味著物聯網連接不需要專有閘道器或橋接器。所有連接到具有Wi-Fi HaLow功能的路由器的客戶端設備，可以使用IPv4/IPv6傳輸協議，直接連結網際網路，以獲得基於雲端的服務和物聯網數據的管理。

HaLow效應：延伸範圍，拓展物聯網的可能性

傳統Wi-Fi的網路擁塞、範圍限制和較高的功耗，以及可連接到單個AP的設備數量有限，在當今物聯網設備的世界中已不再可行。這些限制阻礙了各行業出現的以物聯網為中心的新商業模式，這些模式需要更遠的距離、更大的容量、更靈活的電池和電源選項，同時最大限度地降低部署成本。

作為一種遠端協議，Wi-Fi HaLow支持那些2.4GHz和5GHz Wi-Fi無法達到的室內外物聯網應用，例如遠端監控鏡頭、門禁網路甚至無人機。其他潛在的使用案例包括大型公共場所，如體育場館、購物中心和會議中心，在這些場所，單個Wi-Fi HaLow接入點可以替代大量的接入點，無需複雜的網狀網路，簡化了安裝，降低了總持有成本。

工業物聯網、過程控制感測器、大樓自動化、倉庫和零售店等眾多應用，也將受益於這種遠端、低功耗協議，讓無數設備能夠在日益自動化的世界中保持連接。事實上，Wi-Fi-HaLow在傳統的802.11協議中因其覆蓋範圍、能效、容量和多功能性而脫穎而出。

附圖：▲Wi-Fi 4/5/6與Wi-Fi HaLow的比較
▲ 傳統的Wi-Fi 4/5/6協議，使用更高的頻率和更寬的頻寬來最大化吞吐量。
▲ 比較802.11n/ac（左）和802.11ah（右）的吞吐量與範圍。（資料來源：Sensors期刊（Basel ）。2016年11月，IEEE 802.11ah：一種應對物聯網挑戰的技術，作者：Victor Baños-Gonzalez, M. Shahwaiz Afaqui, Elena Lopez-Aguilera, and Eduard Garcia-Villegas）

資料來源：https://www.techbang.com/posts/87835-wifi-halow-iot?fbclid=IwAR1P3nR4iV8V3ZhhOO4zX7GZ_9Tz4v5MBzLlCX3aXYbnOCVqPYi58LPFrmQ

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有些不久前才認識我的朋友們也許沒看過一些我之前紀錄的工作說明，因此有些疑問。我再貼一次去年的舊文，給在芳療範圍內有疑問的朋友們參考：

「個人芳療業務公告」

謝謝大家來自四面八方的信任，自從幾年前成為芳療師之後，諮詢預約幾乎沒有斷過。很神奇的，在為其他工作忙碌時，就不會有案子進來。只要動心起念，覺得應該再磨練一下工作能力時，在幾乎不宣傳的狀態下，一下子就會收到個案。

因為有其他領域的正職工作與副業，我並不只倚靠這個職業過活，雖然工作中認真嚴謹以對，但是沒有非得達到多少營業額的壓力。每次諮詢，我得到的啟發獲得，總是大於收益及成本。可以說，每位個案寶貝，都是我在芳療之路的良師益友。

處理了大量只聽過但沒見過，與甚至從未聽聞的病症與狀態，協助個案調理安放身心，拿回與補充自身的力量，在燒腦苦思之餘，也累積了很多心得。

處方有沒有效？到底哪個植物更對症？能不能再精準點？或是全面些？都在這幾年的個案諮詢中不斷自問自答地建構自己的芳療世界。

還記得當時只是提到正在進行個案實習，就在極短時間內收到龐大支持信息，那是大多數同學五年內都達不到的工作量吧。我也用了差不多三年的時間，才回饋完所有個案的寶貴心意。

這件事，在我芳療老師多年的教學史裡，是從未見過的紀錄。整個芳療學院的職員與講師們都知情，也成為老師講述實習奇聞的談資之一。加上我一直是唯一的東方人與少數非醫療背景出身的學員，以至於，之後幾次在其他課程裡遇見未曾蒙面的學員時，總會有些人問我，「妳就是那個誰誰誰嗎？我聽過妳。」臣惶恐啊！😓

過去這段時間，收到不少諮詢預約和詢問，還有更多因為想進一步認識芳療與精油的提問。有關於精油本身的，也有請我推薦書籍與課程的需求。

諮詢這件事，因為今年夏天可能無法返台，確認行程後，去年預約的台灣地區個案，若願意的話，將在七月之後，以視訊諮詢方式進行。而這中間因諮詢需求私訊過我的朋友們，也請稍等我一下。因為要自我負責，也對信任我的個案寶貝們負責，我不願意在身心忙碌、能量不適合的狀態下開業。忙過了這陣，消化掉當下的工作量，會一一和大家連繫。也請之前有在各個文章下方留言詢問諮詢細節與曾私訊諮詢事宜的朋友們，當時留了信息，但沒有收到我的回應的話，請這陣子再傳一次私訊。（要從留言與私訊清單裡大海撈針好累喔，先謝謝你們的支援呀。）

因為去年拿到了中醫芳療師資格，這當中還完成了回春抗老面部穴位按摩的訓練課程。在傳統芳療諮詢服務與律動式身體平衡按摩之外，又添上了新項目。而諮詢價位也再度調整過，目前我正在整合自己的服務項目。

而關於書籍和課程推薦，這個剛好與我目前正在伏案忙碌的合作案有關。
我為芳療購入的書籍，多半是教科書，對芳療日常愛用者來說，不是非常適用。一般使用者幹嘛要知道雙環倍半萜醇及右旋檸檬烯有抗癌作用呢。而市面上的各式課程很豐富，但在台灣我從沒上過，實在不好任意推薦。

基於這些觀察，加上因緣際會，我有幸被我的芳療老師邀請，成為她創設的芳療學院的工作協力夥伴。除了拿下一個工作室重要商品的華文地區總代理之外，也合作執行二個大案子。

一個是她耗費十年心血的芳香療護與植物線上資料庫。這個資料庫在推出後，這幾年已經成為德語區專業芳療師、醫生、護理師、各領域治療師的秘密武器。裏頭的內容，絕不同於網路精油資訊與坊間良莠不齊的芳療書籍。

目前我們有了德文版、英文版與芬蘭文版。

而我，極榮幸地負責這個龐大資料庫繁體/簡體中文版內容的翻譯、制定、系統架構與推廣開發。最高目標是，讓所有需要芳療資料的人，都能找到兼顧實用、學術的資料。沒有道聽途說的不詳盡內容，一切都有學理、研究及經驗根據。也想導正「不勞而獲，免費取得資訊，管他確實與否，方便能用就好」的歪風。

每個人都要為自己的身心健康負責。看進眼裡與收進心裡的，當然也要自我負責。一點點使用費用，以佛心價得到的卻是無數芳療前輩們數十年的智慧心血結晶，當然還有我們這群研究工作者的小小貢獻。😉

能夠從芳療師應用領域，跨入研究與開發範圍，對我而言是可遇不可求的機遇和學習機會，能受邀加入團隊，即是肯定啊，就算無薪無償，我也想參與並做好他。（此刻是真的無薪無償）

另一個專案，是以年為單位，需耗費更多時間心神的芳療學院台灣地區分校授權課程。希望能為台灣學員提供奧地利學派芳香療護課程，課程結業後，可拿到有商業公會及奧地利芳療協會認證的證書。會先以初學者入門應用課程為主，日後才會有專業芳療師的完整訓練。
有為期數日，等同專業芳療師第一階內容的專業詳細課程，也有了解如何應用幾樣單方精油或清楚芳療與精油到底是什麼的身心大補帖，也有某些特定主題，如「家庭精油醫藥箱」「孩童專用精油身心調養」「對應各樣情緒困擾的精油」等等講座與工作坊。

曾私訊我的朋友們，如果你們願意等我，半年到一年多之後，那些關於書籍與課程的疑問，都可以遇見解答了。😉

（只是，我必須先撐過一日超過十小時緊湊工時的長期抗戰。）

而在一年多之前，與台灣的好姊妹，商談了一個產品開發合作案。有幸為我親愛的亦師亦友的慧怡姊，以紮實諮詢背景和數十年豐富靈修經歷而研發出的六感美力卡，做搭配牌卡的香氛設計。但這當中因為職場重心轉換，加上我自己的挑剔龜毛，拖延了進度外，配方還一改再改，定案了又推翻，做完幾輪後又重新再來，始終無法讓我自己滿意。慧怡姊非常了解我的狀態，給予最多的空間和包容。收到她趕在新年前抓好時間，特地跨海寄來的一整盒六感美力卡，打開那一刻，熱淚盈眶，身心都被支持到了，真是最棒的新年禮物。

最近我覺得真的是要為這個產品設下界線了，也告訴自己，沒有完美無缺的香氛設計，我只能做到「最貼近」，而沒有「最完美」。希望能在給自己設下的期限內，與六感美力卡一起陪伴需要的朋友們。

我為九個數字設計了九個香氛配方，主要是藉著植物的芳香氣味，支持並養護數字人格的獨特性。之後會再專文介紹這個讓我受益匪淺的，以生命數字系統為發想的肯定語卡片「六感美力卡」。

除了上述規劃，還要在音樂院教學工作、出書計畫、台灣工作室與小舖業務、演奏演唱、瑜伽工作室等等諸般領域裡，兼顧著六口之家的廚事家務與四孩的陪伴教養。生活，從來不是容易的。就像我多次為文提到的，斜槓看似好威，但付出與放棄過什麼，只有我自己知道。

我從來沒有強調正向或正能量這件事，也從未強迫自己如此開解。好友們也都知道我私下的三觀多不正，為人多任性惡劣，嘴巴多壞，態度多囂張。光是為了從此出門必須強迫自己戴口罩這件小事，可以花一個小時的珍貴篇幅在線上打滾謾罵蠻纏胡扯，強迫好友們安慰我。

只是，到最後，盡力讓自己好過的過程，看似很像正能量。如此而已。（彈煙蒂）

*線上小舖有當季精油產品，歡迎加入緩靜敞癒社團，課程與產品新資訊會公布在社團裡。也歡迎到訪小舖，加入會員取得各樣優惠。🤗

#緩靜敞癒生活工作室