由于物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)非常的碎片化，不同的場(chǎng)景之下，對于連接技術也有不同的要求，這也使得目前在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)上，有着種類(lèi)非常多的連接技術，比如Wi-Fi、藍牙、Zigbe等成本低廉的短距離無(wú)線(xiàn)連接技術，以及LoRaWAN和Sigfox等運行在非授權頻段的低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）技術，還有NB-IoT、eMTC、Cat.1等成本相對較高的基于運營(yíng)商網(wǎng)絡的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術。
由于Wi-Fi和藍牙早已成爲了智能手機的标配，這也使得在消費類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，Wi-Fi和藍牙成爲了應用最廣的物聯(lián)網(wǎng)連接技術。但是在很多行業(yè)應用領(lǐng)域，由于對功耗、傳輸距離、成本等多方面有着更高的要求，這也使得Wi-Fi和藍牙應用較少。
雖然，相對于其他的短距離物聯(lián)網(wǎng)連接技術來(lái)說，Wi-Fi有着傳輸速率更快、可直接接入互聯(lián)網(wǎng)、低時(shí)延的優勢，但是它的功耗和成本也更高，傳輸距離也僅比藍牙高一些，連接數量也有限。而這也限制了Wi-Fi技術在更爲廣闊的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的應用。
爲了進(jìn)一步開(kāi)拓Wi-Fi技術在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應用，一方面，不少Wi-Fi芯片廠商開(kāi)始不斷推出更低功耗、更低成本的Wi-Fi芯片來(lái)争奪物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)；另一方面，一些Wi-Fi芯片廠商也在大力推動(dòng)Wi-Fi聯(lián)盟針對物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)推出的Wi-Fi Halow技術的商用。
什麽是Wi-Fi Halow？有何優勢？
早在2016年3月，Wi-Fi聯(lián)盟就針對物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)發(fā)布了一項無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的物理層和媒體接入控制層協議，其是能在低于1GHz（750MHz—930MHz）免許可的頻段内運行的新型WLAN系統标準，即IEEE 802.11ah，該技術又被稱爲Wi-Fi Halow。
由于Wi-Fi Halow可以運行在低于1GHz的頻段，這也使得其能夠保持相對較高速率的基礎上，實(shí)現更長(cháng)距離、更低功耗的連接，可以滿足很多對于傳輸速率、距離、功耗有着更高要求的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的需求。
在傳輸速率方面，根據微信公衆号“知芯彙”提供的數據顯示，Wi-Fi Halow在sub 1GHz頻段内提供的數據傳輸速率最高可達86.7M，相比Sigfox、LoRaWAN、Zigbee、Z-Wave、Bluetooth Low Energy、NB-IoT和其他專(zhuān)用的頻移鍵控（FSK）無(wú)線(xiàn)電系統等競争性物聯(lián)網(wǎng)技術高出了幾個(gè)數量級。
在傳輸距離方面，Wi-Fi Halow也可超過(guò)1公裏，僅次于Sigfox、LoRaWAN等遠距離無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術。
在連接數量方面，Wi-Fi Halow的設計目标也是與NB-IoT以及5G下的mMTC（Massive Machine Type Communications）場(chǎng)景目标是一樣的，都是支持大規模的節點數關聯(lián)。根據知乎用戶@徐方鑫 分享的資料來(lái)看，Wi-Fi Halow将AID的範圍從2007擴展到8191，即Wi-Fi Halow每個(gè)接入單點的最大理論連接數可高達8191個(gè)，并且不需要專(zhuān)用網(wǎng)關即可直接訪(fǎng)問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)。
△Wi-Fi Hallow的AID擴展到了8191
在功耗方面，Wi-Fi HaLow技術的關鍵設計标準之一是低功耗，使用電池供電的物聯(lián)網(wǎng)設備能夠運行數年。新的MAC功能使Wi-Fi HaLow網(wǎng)絡中的設備能夠節省能源、減少擁塞、增加容量和設備密度。
另外，Wi-Fi HaLow與其他的Wi-Fi标準一樣，原生支持IP網(wǎng)絡，簡(jiǎn)化了對互聯(lián)網(wǎng)和基于雲應用程序的訪(fǎng)問(wèn)，相比其他的物聯(lián)網(wǎng)連接技術來(lái)說，無(wú)需額外昂貴的基礎設施，如集線(xiàn)器、中繼器或網(wǎng)關等。綜合成本可以進(jìn)一步降低。
根據“知芯彙”分享的圖來(lái)看，與LoRaWAN等低功耗物聯(lián)網(wǎng)技術相比，Wi-Fi HaLow除了在覆蓋氛圍上要差一些之外，在傳輸速率、電池壽命、擴展性、易于IP網(wǎng)絡集成、安裝和運行成本方面都更具優勢。
與藍牙、Zigbee等短距離無(wú)線(xiàn)連接技術相比，Wi-Fi HaLow在覆蓋範圍、可擴展性、傳輸速率、電池壽命、易于IP網(wǎng)絡集成、安裝和運行成本方面，也更具優勢。即便是與常規的2.4GHz WiFi相比，Wi-Fi HaLow除了傳輸速率略低之外，覆蓋範圍更大，電池壽命也更高，優勢明顯。
國内市場(chǎng)暫時(shí)受限，海外應用漸入佳境
由于Wi-Fi HaLow使用的是sub-1GHz頻段，主要是在750MHz—930MHz之簡(jiǎn)，而國内的750MHz—930MHz頻段主要被三大運營(yíng)商及廣電所掌握（廣電擁有698MHz-806MHz頻段），這也使得Wi-Fi HaLow在國内市場(chǎng)應用受阻。
不過(guò)，在海外市場(chǎng)，一些國家和地區有開(kāi)放一部分頻段出來(lái)，比如美國目前的902MHz至928MHz頻段、澳大利亞和新西蘭的915MHz至928MHz頻段、歐洲也在800MHz和900MHz頻段簡(jiǎn)劃出了7MHz的頻譜資源。此外，Wi-Fi聯(lián)盟還積極倡導Wi-Fi HaLow的全球統一接入頻譜在915MHz至925MHz範圍内。這也使得Wi-Fi HaLow在海外市場(chǎng)的有了用武之地。
前面提到，Wi-Fi HaLow技術相比低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術以及短距離無(wú)線(xiàn)連接技術都有着不小的優勢，特别是那些對于傳輸速率、傳輸距離都有着較高要求的物聯(lián)網(wǎng)應用（比如無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡高清攝像頭、無(wú)人機WiFi圖傳）來(lái)說，Wi-Fi HaLow無(wú)疑是更具優勢的解決方案。
Wi-Fi HaLow芯片供應商稀缺，泰芯半導體率先量產(chǎn)商用
雖然Wi-Fi HaLow技術在一些物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)擁有很好的應用前景，但是目前Wi-Fi HaLow芯片供應商卻非常的稀缺。
據芯智訊了解，目前有在研發(fā)Wi-Fi HaLow芯片的廠商主要有Morse Micro Inc.、Newratek、Palma Ceia SemiDesign Inc.、Methods2Business和珠海泰芯半導體有限公司（以下簡(jiǎn)稱“泰芯半導體”）。
雖然在爲數不多的廠商當中，大部分都是國外廠商，中國廠商僅有泰芯半導體一家，但是泰芯半導體卻是目前全球唯一實(shí)現量產(chǎn)并成功商用的Wi-Fi HaLow芯片供應商，其首款基于Wi-Fi Halow标準的SoC芯片型号爲TXW8301。
TXW8301詳解：更快、更遠、更強
作爲首款基于Wi-Fi Halow标準的SoC芯片——TXW8301内部集成的PA調制信号發(fā)射功率高達17db，可工作在750M~930M頻段，工作的信道寬度爲1/2/4/8MHz，可提供最高到32.5Mbps的物理吞吐量。同時(shí)芯片内部集成了百兆以太網(wǎng)/USB/SDIO/SPI/UART等接口，開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)這些接口與應用處理器對接。
相比常見(jiàn)的藍牙、Zigbee等短距離無(wú)線(xiàn)連接技術來(lái)說，TXW8301傳輸速率更快（最高32.5Mbps）、傳輸距離更遠（最大距離1公裏以上），同時(shí)信号的穿透力也更強。
即便是與目前Wi-Fi使用的 2.4GHz 和 5GHz 頻段相比，TXW8301由于采用了更低的頻段（小于1GHz），也具有以下三大優勢：
1）數據傳輸距離更長(cháng)，網(wǎng)絡覆蓋範圍更廣。具體表現：一是在相同的發(fā)射功率下，數據傳輸的距離更遠，最大可達1公裏以上（空曠的區域可達1.2公裏），如現行的Wi-Fi技術最大的數據傳輸距離僅爲100m，而該技術的傳輸距離是現行技術的10倍以上。二是如果加大發(fā)射功率或者選擇低階的調制方式，則TXW8301的數據傳輸距離将進(jìn)一步增大。且通過(guò)在1MHz/2MHz/4MHz/8MHz之簡(jiǎn)進(jìn)行切換，TXW8301能動(dòng)态的調整WI-FI的覆蓋範圍。
2）數據傳輸的貫穿性更好，适合無(wú)線(xiàn)安防的應用。具體表現爲：提高信号的繞射能力，因此數據具有更強的穿牆和穿過(guò)建築物的能力，可将通信從室内擴展到室外，極大的提高數據穿透障礙物的能力。
3）無(wú)線(xiàn)終端沖突更低，無(wú)線(xiàn)傳輸質(zhì)量更平穩。具體表現爲：提供了TWT（Target wake time）資源調度功能，TWT技術使得AP（無(wú)線(xiàn)接入點）可以将不同的無(wú)線(xiàn)終端設備歸納到不同的TWT周期，AP可以與每台終端設備設置“喚醒協議”，從而協商終端使用哪個(gè)TWT周期傳輸數據。使用了TWT技術的TXW8301無(wú)線(xiàn)終端沖突更低，無(wú)線(xiàn)傳輸質(zhì)量更平穩。
據泰芯半導體銷售總監李少輝介紹，基于TXW8301的特性和優勢，其可以廣泛的應用于無(wú)線(xiàn)高清監控、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋、無(wú)人機圖傳、智能家居以及智慧電網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域。
以傳統視頻監控應用爲例，比如在一些需要密集部署視頻監控的小區、辦公樓、交通樞紐，如果采用傳統的方案，因爲每個(gè)攝像頭都需要單獨進(jìn)行布線(xiàn)（包括供電線(xiàn)和數據傳輸線(xiàn)），部署的周期和成本會(huì)都比較高，而且維護也并不是很方便。
如果将集成TXW8301芯片的NVR(Network Video Recorder 網(wǎng)絡硬盤錄像機)作爲接入點AP，再将内置TXW8201的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡攝像機（IP Camera）作爲終端可以布置在屋内或者戶外，可以輕松實(shí)現中距離的1拖8，并且保持高清視頻傳輸（戶外距離600米實(shí)際測試結果每路攝像頭傳輸速率可以保持1Mbps以上）。這也使得無(wú)線(xiàn)高清監控視頻傳輸具有更強的穿牆和穿過(guò)建築物的能力，可将無(wú)線(xiàn)監控從室内擴展到戶外。相比傳統的方案來(lái)說，不僅提升了性能和體驗，同時(shí)還極大的降低了部署成本和維護成本。
據芯智訊了解，目前泰芯半導體的TXW8301芯片已經(jīng)被國内多家安防大廠的產(chǎn)品所采用。
另外，值得一提的是，TXW8301還支持移動(dòng)導頻技術，更适合移動(dòng)中的無(wú)人機、無(wú)人船舶設備，加大發(fā)射功率後，最高可支持3公裏範圍内的1080P高清圖傳。
小結：
通過(guò)上面的介紹，我們不難看出，Wi-Fi Halow技術确實(shí)是一項非常具有市場(chǎng)潛力的物聯(lián)網(wǎng)連接技術，特别是在安防監控、無(wú)人機圖傳等領(lǐng)域前景廣闊。雖然目前國内Sub-1GHz頻段使用受限，限制了Wi-Fi Halow技術在國内的發(fā)展，不過(guò)，海外市場(chǎng)的需求正在快速增長(cháng)。