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

在網路上曾經流傳一篇由慈禧太后以光緒皇帝名義向全球宣戰的文告, 這個真偽很多爭議, 其中光是那句"我朝人口, 四百兆餘"就被很多半吊子的鍵盤考古手拿出來酸, 我個人對這篇文告的真實性也是存疑居多, 然而用這個點來推翻其實並不正確.

以前中國的兆是百萬的意思, 也就是英文的Million的用法, 所以400兆翻成今日的計數單位是400百萬, 也就是4億人口的意思, 雖然仍有些椪風, 不過倒不至於天差地遠.

台灣慣用的頻率單位兆赫(MHz)也是這麼來的, 所以台灣現在慣用的兆在對岸叫做萬億, 以避免跟以前用法造成混淆.

5G趨勢月報第7期：

文/余至浩 | 2020-05-28發表

5G速度有新突破！Nokia公布最新5G網路測試，每秒達4.7Gb

Nokia近日在4G和5G雙連接模式下，透過結合28GHz和39GHz頻段上共8個100 MHz毫米波頻譜的通道進行5G測試，其測得的速度可達4.7Gbs，打破由愛立信保持的記錄，創下5G速度新記錄。

Nokia是在位於美國德州達拉斯市，以它的OTA（over-the-air）網路所測得的5G下載速度，每秒可達4.7 Gb。Nokia宣稱，它是目前世上速度最快的5G，也是EN-DC模式下測得的5G最高記錄。

5G網路速度再創新高！Nokia公布最新5G網速測試，每秒可達4.7 Gb

Nokia日前宣布創下最快5G速度的記錄，每秒可達4.7 Gb，打破了之前由另一家瑞典電信設備商愛立信保有的最高5G速度的記錄。該公司在今年2月才宣布已達到4.3 Gbps的5G下載速度，但馬上被Nokia超越，其最新測得的5G速度還比它快了0.4 Gbps。Nokia是在位於美國德州達拉斯市，以它的OTA（over-the-air）網路來進行5G速度測試，並使用該公司AirScale無線接取方案提供的EN-DC功能，也就是在4G和5G雙連接模式下，同時結合28GHz和39GHz頻段上共8個100 MHz毫米波頻譜的通道，提供800 MHz頻寬與40MHz LTE頻譜，從而達到了這個速度。Nokia宣稱，它是目前世上速度最快的5G，也是EN-DC模式下測得的5G最高記錄。

新加坡 5G工業4.0

新加坡公布最新5G實驗計畫，將聚焦三大面向借助5G技術加速智慧工廠發展

新加坡政府最近公布一項5G實驗計畫，將使用5G技術來展開智慧工廠試驗。負責這項計畫的新加坡資訊通信媒體發展局（IMDA），更找來了IBM、三星、新加坡電信商M1 Limited合作，使用這些公司提供的相關5G技術，來進行場域測試，未來，更將就三大主要面向進行合作，包括發展可運用於各行業的5G創新應用、展示基於工業4.0的5G工廠解決方案，以及商用5G解決方案的推出。其中IBM將在其位於新加坡的實驗室中展開試驗，而三星將提供行動和網路技術，至於M1則成為相關5G技術主要提供者。IMDA期望透過展示其在工業4.0的成果，來加速推動5G在各行業發展。尤其，最近，當地有兩家電信業者剛取得5G執照，將可打造全國5G網路。根據該政府的規畫，目標到2022年底，至少替半個新加坡提供5G網路覆蓋率，2025年底更將覆蓋全國。

混合實境 5G

從手機跨入MR頭戴設備，微軟HoloLens 2也能用5G連網了

現在不只手機內建5G，就連一些主要混合實境（Mixed Re-ality,MR）頭戴裝置也都開始增加對於5G連網的支援。在近日一場線上Build開發者大會上，微軟就宣布，要將5G連網能力一併帶進自家混合實境頭戴裝置HoloLens 2。原本HoloLens 2就有提供無線網路Wi-Fi的連接，但在加入速度更快的5G網路之後，這也意味著，未來企業能將它用於實現各種需要數據高速傳輸且低延遲的MR應用，如工廠設備檢修等。但因為HoloLens 2本身並沒有內建5G晶片，因此，未來將通過插卡形式來提供5G網路連接功能。除了宣布支援5G連網以外，微軟還公布包含臺灣在內，新一波銷售HoloLens 2裝置的國家，將於今秋開始販售。

微軟 5G電信雲端市場

補足進軍電信雲端市場重要一塊拼圖，微軟再買下雲端通訊服務供應商Metaswitch

微軟今年上半頻頻招兵買馬，為搶進5G電信雲端市場布局，先是買下了雲端電信基礎架構業者Affirmed Networks，近日，該公司更宣布收購另一家雲端通訊服務供應商Metaswitch。這家公司主要以提供虛擬化網路軟體、語音，以及數據和通信解決方案為主，迄今在全球已有超過750家服務供應商，採用該公司的解決方案。微軟買下這家公司，正是看中了其在雲端原生通信軟體的技術實力，未來更要將它整併到Azure雲端服務產品線中，補足前進電信雲端市場的重要一塊拼圖，以便於未來在以雲端為基礎的5G網路環境下，來服務全球的電信營運商。

5G調查報告 5G商用

最新全球5G量化報告出爐，沙烏地阿拉伯5G下載速度最快，南韓緊追在後

行動網路分析業者Opensignal近日發布兩份5G量化報告，其中一份報告揭露了全球8個已部署5G網路的國家中，其連線速度與4G及Wi-Fi網路的比較，發現多數國家5G下載速度都明顯高於4G與Wi-Fi，其中5G平均下載速度排行前三高國家，分別是沙烏地阿拉伯（291.2Mbps）、南韓（224.0Mbps）、瑞士（201.9Mbps），至於美國則吊車尾，其下載速度高於4G，但比Wi-Fi慢，只有52.3Mbps。另一份報告卻有不一樣結果，在分別對於亞洲與歐美10家電信營運商的5G網路效能進行比較，其顯示目前Verizon在美國所提供的5G下載速度最快，每秒下載量可達506.1Mb，南韓的LG U+與SK電信則分居二、三名，速度分別為238.7Mbps與220.6Mbps，最慢的則是T-Mobile，只有47Mbps的速度。

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最近，美國有間5G創新開發實驗室5G OI Lab正式啟用，初期創始成員更有來自英特爾、美國太空總署NASA和電信業者T-Mobile三家。它是一個由開發人員、新創、企業、學術單位和政府機構共同組成的一個5G創新實驗室，旨在打造全球生態系統，提供一個開放平臺、開發、測試與專家協作環境，協助開發者與新創業者創新5G應用。該實驗室也推出一項計畫，要幫助這些新創企業利用5G技術加速開發如邊緣運算、人工智慧等新興應用。首批選為該計畫的新創公司，約有17家，這項計畫將為期12週，持續到7月17日為止，並會展示相關成果。

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搶攻中階5G手機晶片市場， 高通再推出升級版的Snapdragon 768G

去年底，高通首款中階5G手機SoC晶片才剛發表，相隔不到半年，該公司近日再推出了升級版的Snapdragon 768G，相較於前一代765G，新款不論是在CPU或GPU的效能都提升了15%，而且CPU時脈最高可達2.8GHz，而GPU的時脈升為725 MHz。這代也是Snapdragon 700系列中，首款支援可升級GPU驅動程式的系統單晶片，能提供更逼真的遊戲畫面與沉浸式體驗。在網路部分，則同樣搭載跟上一代相同的5G數據機晶片，能提供最高1.6 Gbps的下載速度，至於上傳速度亦可達3.7 Gbps。並支援了主要地區的5G頻段，涵蓋5G毫米波、Sub-6GHz頻段，還支援5G的SA與NSA雙組網模式，以及5G漫遊與多SIM卡功能等。該款晶片，目前已有小米使用在該公司新推出的紅米5G新手機。

資料來源：https://ithome.com.tw/news/137888

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#泰國空拍機實名登記
#NBTC #空拍機註冊 #DJI #Mavicair
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CAAT官網：https://www.caat.or.th/
泰國禁飛區地圖：https://magiapp.me/thnfz/ 或使用Hover App
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國家廣播電視通信管理委員會（National Broadcasting and Telecommunications Commission），簡稱NBTC，於2017年10月11日公佈，所有空拍機只要有攝影錄像功能（無論重量），皆需實名登記。如果有未註冊空拍機升空（被舉報），將處5年以下有期徒刑或罰款10萬泰銖，又或著兩罰並行。在起飛前先走一趟NBTC，幫自己拿一張蓋有官印的註冊證明。

哪裡註冊？
搭乘空鐵BTS來到Ari站，出站後從Phahonyothin Soi 8巷口進入，步行10分鐘可到，或著搭摩托車，費用20泰銖。這區域有公家機關與軍政單位，使得8號巷口座落許多餐廳與飲料店，午餐時段變成熱鬧的小市集。
高樓層建築物就是NBTC大樓。我們要去的2號辦公樓，位於這棟大樓的斜對角。三層樓高建築為2號辦公樓，門口貼著空拍機告示，服務窗口位於正門口對面窗口，目前已有英文/泰文版本的。資料一律現場填寫，服務人員蠻熱心協助填寫。

註冊費用：免費
（如需商業拍攝需向CAAT申請）
註冊需攜帶文件
1. 護照正本與影本一份（工作人員現場印）
2. A4大小的空拍機正面照片、空拍機序號照片（需清楚可見序號）、遙控器序號照片（需清楚可見序號）。
3. 政府機關無提供列印服務，文件需事先印好。

需要填寫個人資料，包含泰國電話與地址。機器設備的規格，可上網查詢空拍機官方規格，會有些關於有幾個電機、幾隻螺旋槳、MHz通訊規格、掛載配件寫「Camera」就好。
手續完畢，會拿到蓋上官印的表格，這張是註冊證明單，空拍時需隨身攜帶。

飛行提醒
即使拿到註冊證明，一些已經明示不能飛、或想也知道不能飛的地方（皇宮、軍事基地）也千萬不要執意升空，千萬別因高空攝影而影響旅行興致。

資料來源：
https://wallacewang.tw/1717
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