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

看到好幾年寫的這篇 #煤油暖爐 文章又被翻出來點閱
就知道最近電暖器的銷量應該嚇嚇叫....

上購物網一看，好幾個型號甚至被賣到缺貨
https://bit.ly/39hJ81l
可見這一波寒流真的是嚇到大家了!!

好幾年前就研究過電暖器相關的商品
說實在的，房間內安裝 #冷暖空調 才是唯一解
暖房速度快，而且較省電費，晚上也可以安心睡覺
我們家這幾天幾乎都是冷暖氣機直接開到天亮....

如果可以，冷暖空調真的比其它吃電型的電暖器都還推薦
但很多朋友可能就因為租屋關係而不方便安裝冷暖氣機
於是得找其它可移動式的電暖器作另一選擇

確實「煤油暖爐」的暖房升溫效果是可以跟冷暖氣機相比擬的
缺點就是您得親自去提一桶20公升的煤油回來
也有不少人比較無法接受媒油的氣味
使用煤油暖爐也必須在空氣流通的地方
絕對不要在睡覺的時候開一整晚，那太危險了
現在會建議大家直接在台灣找代理商購買
價格當然較貴，但後續也可能較不用擔心保固維修問題
重點是您沒辦法從日本空運帶這種電器回來~

在寒冷的冬天洗完澡出來
前方有著煤油暖爐吹一下，很暖很幸福吧！
因為之前很常在日本下雪的季節入住溫泉旅館
聞到這種煤油味道，讓我更想念起日本了！

在挑選煤油暖爐的重點除了考慮品牌之外
我想就是適用坪數的大小吧，有能力的話當然是越大越好
不然您放在面積較大的客廳可能就出力不足，升溫比較無感

但就我這幾年使用煤油暖爐的經驗來說
其實煤油用起來也是蠻兇的~好像也不算太省錢~
尤其是今年冬天實在太冷了，可能很快一桶油就會用光
(煤油暖爐要插電就只是為了點火跟散熱，甚至有些是用電池點火)
雖然家裡有買電動加油槍，但我還是覺得裝油實在很麻煩....

然後呢...
這幾個禮拜又陸續有好幾個朋友跟我推薦「北方 葉片式電暖爐」
葉片式電暖器其實已經存在相當多年了~
但根據我多年前做的研究，對於動輒1500W的電暖器實在是很沒興趣
第一當然是耗電量，大家都說收到電費帳單才是要擔心的
第二就是安全性的問題，不可以使用延長線，老舊線路的房子也不適合

通常我買家用電器也都會先上PTT或MOBILE01參考網友的意見
發現過了好幾年，大家的說法還是一模一樣呀！
電暖器大家還是都只推冷暖氣機跟煤油暖爐啊 ！
反倒是有好幾篇"北方"電器的客服跟大陸製品質的抱怨文
再加上這台11葉片電暖爐可是重達20公斤....

但是我身邊的朋友確實一直跟我強烈推薦北方葉片式電暖爐
他們是說其實出力不會一直KEEP在1500W高功率
等室內恆溫到一定程度之後，就不需用火力全開了
葉片式的缺點就是大概要開個15~30分才會有暖房效果
但一旦達到恆溫之後，整個房間就會很舒服
跟煤油暖爐相比則是可以更安心地睡覺，也不用聞到煤油味
因為不僅是一位朋友推薦而已，我又開始有點被勸敗的感覺
讓我就在思考是不是德國製的品質會好上許多呢?

上述提及三種電暖器都算是使用"對流"的方式暖房
因此是可以讓整個房間達到恆溫的效果
而不是陶瓷式電暖器那種僅是局部加熱而已

朋友的描述 跟 網友的分享 有著相當大的落差
所以這幾天實在讓我很猶豫要不要刷下去....
不過我還是稍微做了一點型號上的功課
價格較便宜的通常是大陸製，德國製的當然就比較高貴
因此我就挑選了一下德國製的11葉片型的幾台型號：

NA-11ZL是電子式的高階機種 $7680
https://bit.ly/3q5Nnnv
如果不需要電子式的話，那就選NA-11ZL即可 $7280
https://bit.ly/2LBsrpC
COSTCO賣的型號是NA-11L $6899
這其實是跟NA-11ZL相同的機型，但少了定時器功能
http://bit.ly/2L8ZykQ

前幾年蠻熱門的還有嘉儀電膜式電暖爐
不過當時的機種只適用3~4坪這種小坪數
現在則是有開發成圓筒式可以適用到9坪
https://bit.ly/35qd4HH
不過這種吃電的電暖器幾乎都是1300W~1500W高功率
大家多半是考慮到電費跟安全性的問題

稍微看了幾篇電暖器的討論
感覺大家使用心得還是跟好幾年差不多耶~

今年冬天真的有被冷到了
而且又不知道今年到底會冷到什麼時候? 還沒過農曆年呢!
所以我們家又開始有了添加新裝備的新想法
但又擔心後面幾年如果又暖冬就派不上用場了
畢竟一台那麼笨重的電器也是蠻占空間的
內心實在是相當猶豫呀~~

最近一些比較電暖器的心得稍微分享給大家~
如果可以，冷暖空調真的是唯一解吧！
希望大家都不要被冷到了，一定要加強保暖問題❄
--
iFIND比價網 https://bit.ly/3hVBaPw

2020.12.21(一)
認識莫斯菲-坐擁千億商機
.
大家早，我是 LEO
■ 什麼是Mosfet(莫斯菲)
Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor-金屬氧化物半導體-場效電晶體（簡稱：金氧半場效-電晶體）縮寫：MOSFET，跟我們的日常生活密不可分，應用範圍很廣，包含筆電、智慧型手機、工業、能源產品、電動車都大量應用，是電子產品必要的關鍵零件之一，簡單說，它就是扮演「電源控制元件」的角色。
.
原理：在電晶體中當電子從源極經過電子通道在汲極流出，控制電子能否順利流出的關鍵就是Mosfet，當我們在閘極施加電壓，下方電子通道就會打開，電子就可以順利流出，它的功能就像水龍頭扮演控制水流從進水口到出水口的角色。
.
■ 市場商機驚人
IC設計公司會把設計好的Mosfet電路圖交給晶圓代工廠(台積電、聯電、世界先進等)生產，大量新應用不斷增加，特別是高階mosfet應用於電動車等，研調機構預估到2022年mosfet市場規模高達75億美元。車用佔比估計22%，計算與儲存估計19%，工業用估計14%。
.
■ 供給吃緊醞釀漲價
因為筆電及平板、WiFi 6設備、伺服器、遊戲機等新訂單持續湧入，車用晶片需求大舉回升，加上IDM廠擴大委外，6吋及8吋晶圓代工產能全面吃緊，交期拉長，投片成本也陸續從第 3 季起漲價約 15~20%，大陸MOSFET廠已經調漲價格10～20％，台灣的業者最快將在明年第 1 季有機會轉嫁客戶，反映成本的提升。
.
■ 筆電市場
英特爾及超微的筆電新平台支援PCIe Gen 4及USB 4，同時加入人工智慧（AI）運算功能，單一系統對MOSFET需求及採用量倍增，在訂單排程上已是選擇性接單，高毛利的訂單將優先出貨。
.
■ 5G快充商機
2020年5G智慧手機市場規模大約落在2億支左右水準，且進入2021年後將可望翻倍成長至4億支以上，5G手機傳輸速度更快，波長較短，天線變多，耗電變快，USB-PD快充功能成為標準配備，各廠大多以Type-C線材做為快充的充電線材，為支援更高規格的傳輸電壓，MOSFET也必須同步升級。
.
因為8吋晶圓產能供給緊缺狀況下，品牌廠與OEM／ODM廠已經對台灣Mosfet供應鏈預定2021年上半年的訂單，且當中包含中國前四大智慧手機品牌及相關行動配件廠，使Mosfet廠順利搭上5G智慧機的快充列車。
.
■ 電動車市場
根據拓墣產業研究院的數據，2021 年的電動車預估成長 36.7%，占全球新車銷售量近 4%，從長期的產業趨勢來看，功率元件產業重點發展項目一定是電動車。
.
電動車的需求帶動不同電壓供電需求，難度更高，功率更大，更需要耐高溫，高壓，更穩定的特性，這塊市場幾乎都掌握在國際大廠手中，英飛凌（Infineon）就是業界龍頭，市占率約在 20% 左右，無論是 MOSFET、IGBT、GaN、SiC 都有完整的產品線。
.
■ 第三代寬能隙材料功率元件
近年來各大廠積極研究新材料採用氮化鎵（GaN）與碳化矽（SiC）的新製程，雖然成本大幅增加， SiC功率元件價格約為矽基元件5倍，但是導入電源轉換器可提升電動車與電網間更高的運作效率、提高系統穩定度、系統及裝置小型化、縮短充電時間、延長電動車續航力等，在車載充電器及快充設備領域非常具有發展潛力。
.
SiC較矽基元件具耐高壓、對應更高輸出功率、降低週邊電子元件損壞率、於嚴苛環境下信賴性高等優勢，在快充領域應用有很大發展潛力。同時，SiC元件可縮小快速充電樁的體積，延伸好處是能提升快充站土地利用坪效。
.
根據德儀TI的說法，GaN的成本到2021年，成本將會大幅降低至1.37 倍，2024~2026年出現交叉，甚至2027 年 GaN 的成本將會遠遠低於傳統 矽製程Silicon。
.
📊 台灣領導廠商
漢磊投控在SiC市場布局最早，旗下晶圓代工廠漢磊科提供4吋及6吋SiC晶圓代工，磊晶廠嘉晶(3016) 提供4吋及6吋SiC磊晶矽晶圓，均已獲客戶認證並進入量產，昇陽半（8028）則是專精SiC晶圓薄化。
.
杰力(5299)是國內少數同時具有電源管理 IC 及 Mosfet 設計能力的公司，持續往 GaN 技術投入研發，據傳大中(6435)與杰力(5299)在技術上都已經有所突破。
.
富鼎(8261) 有低壓產品之外，中高壓的 MOSFET，有能力直接與國際大廠競爭，今年 SiC 產品已經完成開發，尼克森及富鼎的碳化矽（SiC）二極體已開始出貨，2021年台灣MOSFET廠在GaN及SiC領域就有機會看到營收貢獻。
.
♨ 股民當家團隊對於新一代半導體材料Sic、GaN在電動車、與快充領域特別感興趣，試想現在全市場都在講天鈺、通嘉、偉詮電、鈺邦，只是手機快充---相關股票就一直噴漲！
.
💡 各位有想過電動機車，電動汽車電流電壓更高，如何才能充的更快，更安全，未來商機更大！一旦時機成熟，形成市場共識，天鈺就只是小菜罷了~~~
.
📊 如果你想深入了解更多 2021年的明星產業，領先市場挖掘鮮少人知的潛力股，請按讚分享更多好朋友，讓團隊知道你看過了~也想知道更多 😃
.
🌞 Line群組〈點網址〉
https://lihi1.com/jjjwf
🌞 Telegram 即時訊息
https://t.me/stock17168