低功耗的Wi-Fi协议和它们在物联网中的作用——2022年

低功耗的Wi-Fi协议和它们在物联网中的作用

       任何从事物联网工作的人都知道，效率是关键。设备不能在低效的过程中浪费能源，而且在大多数情况下，该行业在完善操作连接世界的互动方面取得了巨大进展。然而，Wi-Fi是物联网中最耗费能量的过程之一，仍然给制造商带来问题。蓝牙、ZigBee、Z-Wave和其他大量的无线协议已经利用这一点在无线连接方面开拓了自己的市场。

       然而，有了超低功率Wi-Fi模块，我们可以期待看到更多的物联网设备选择Wi-Fi连接。

       物联网为低功耗的Wi-Fi模块产品提供了一个特殊的机会，设备可能分散在大片区域，如工厂或仓库群，有些设备离最近的接入点（AP）有一公里甚至更远。管理设备的功耗是另一个问题，因为大多数物联网组件都由电池供电。由于办公室和家庭常用的Wi-Fi技术被限制在大约100米的范围内，因此需要更远的替代技术。

范围

       较低的频率允许更长的范围，同样重要的是，使信号能够穿透墙壁和其他障碍。虽然办公室和家庭Wi-Fi的工作频率为2.4GHz或5GHz，但其他三种协议--IEEE批准的802.11af、802.11ah和即将批准的802.11ba--工作频率低于1GHz。802.11ah--也被称为Wi-Fi HaLow--和.11ba的传输范围可达1公里，而.11af可以支持3公里以内的信号传输。

频率

       802.11af的工作频率间隔在电视频道之间。这些频率位于54MHz和590MHz之间，这使.11af比.11ah和.11ba更有优势，后者分别在900MHz和1GHz之间运行。这个范围内最清晰的部分将因地而异，因为占用的频谱是由正在使用的电视频道和这些频率的任何其他用户决定的。802.11af设备搜索频谱中最清晰的部分，并将自己配置为在那里工作。

数据率

       802.11ah和.11ba可以支持230Mbps的数据速率，这取决于信道宽度和编码方案，而.11af提供高达35Kbps的数据速率，也是基于信道宽度和编码方案。

比较低功率Wi-Fi协议

       使用这个图表来比较低功率Wi-Fi协议的功能，如范围、频率和省电功能。

省电功能

       物联网设备通常不经常交换数据。这些设备可能是跟踪温度或压力的传感器或报告移动设备位置的设备。保持收音机开启会消耗电力，因此.11ah和.11ba都有办法在不需要时将其关闭。

       较低的频率允许更长的范围，同样重要的是，使信号能够穿透墙壁和其他障碍物。

       802.11ah增加了目标唤醒时间，这一功能使接入点能够与每个设备协商传输时间，从而限制了争夺。设备的无线电在预定时间之前保持关闭，激活以交换数据，并在传输完成后关闭。

       在支持TWT的同时，.11ba引入了另一个省电功能，称为唤醒无线电（WUR）。TWT安排传输，但在某些情况下，一个AP需要在分配的时间之外向一个站点传输。有了WUR，物联网设备使用一个辅助的、超低功率的无线电来与接入点进行通信。然后，该无线电听从接入点的请求，打开主无线电，进行更长、更高速率的传输。

市场和设备

       虽然物联网是这些低功率Wi-Fi协议的主要市场，但其他用途也是可能的，包括无线回程。在这种情况下，范围内的电话使用Wi-Fi而不是蜂窝网络来进行必要的有线网络连接，以便在互联网上打电话。

       支持.11af和.11ah的设备现在已经上市，.11ba设备在2021年初最终确定。随着更多设备和物联网设备类型的开发，预计低功率Wi-Fi协议的使用无疑会增加。

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