智慧家庭中的聯網裝置數量不斷增加，確保所有裝置皆能在無線網路中共存而不會遇到連接問題，成為業者關注的重要議題。Wi-Fi HaLow採用Sub-GHz頻段，不僅增強Wi-Fi訊號的穿透力和覆蓋範圍，也能避開日漸擁擠的2.4GHz頻段，為家中的物聯網裝置帶來可靠且無縫的聯網方案。
每個家庭中的聯網裝置數量正不斷成長，無線干擾(尤其是2.4GHz頻段)的管理挑戰也隨之增加。根據Deloitte分析，到2022年，平均每個家庭的聯網裝置可達22台；隨著消費者在家中部署更多物聯網裝置(從無線感測器到安全攝像頭再到智慧鎖)，預計此一數字將持續上升。確保所有連接裝置皆能在擁擠的無線網路中共存而不會遇到連接問題，極為重要。本文將仔細審視新版Wi-Fi如何提供更遠的覆蓋範圍，並獲得更多頻譜的存取權，以協助緩解無線連接和干擾問題、擴展消費者存取點的功能，以實現更好的智慧家庭體驗。
頻率越高覆蓋範圍越低 室內/室外全覆蓋有賴Sub-GHz
最新一代的Wi-Fi協定(例如Wi-Fi 5/6/7)專為遊戲和虛擬實境等高傳輸量應用而設計，而5GHz和6GHz頻段是可用於實現高傳輸量的寬頻頻譜。這些頻段可用的發射功率(Transmit Power)通常比2.4GHz頻段的發射功率更低，對牆壁和其他障礙物的穿透力也低得多，覆蓋範圍相對受限。為了實現整個家庭的覆蓋範圍，Wi-Fi 5/6/7通常需要使用網狀網路(Mesh Network)的存取點(AP)。然而，位於家庭外圍或室外的連接裝置可能只有微弱訊號或甚至無訊號。
物聯網裝置常常部署在建築物外圍或外部，例如安全攝影機、門鎖和窗戶感測器。這些物聯網裝置通常需要更加重視覆蓋範圍和穿透力，而非高傳輸量。位於室內的物聯網裝置在2.4GHz頻段下或許能夠取得Wi-Fi訊號，但在5GHz或6GHz下卻可能無法獲得任何訊號，而室外的物聯網裝置則可能根本不在覆蓋範圍內。為了讓Wi-Fi訊號同時覆蓋室內和室外的物聯網裝置，1GHz以下是理想的頻譜選擇。選用Sub-GHz頻段也能減輕對2.4GHz頻段的需求，並為高傳輸量、較短距離的裝置保留5GHz和6GHz頻段。
Wi-Fi HaLow三大優勢解析
從前面可以看出Wi-Fi訊號運行於Sub-GHz頻段的優勢，而Wi-Fi CERTIFIED HaLow便運作於非授權的Sub-GHz頻段(圖1)，其基於IEEE 802.11ah標準，是能夠替物聯網裝置提供室內和室外覆蓋的新型無線技術。
圖1 傳統Wi-Fi和Wi-Fi HaLow運作頻段 (圖片來源：Wi-Fi Alliance)
更優異的訊號穿透力
牆壁和其他物理障礙所造成的訊號死角，是實現室內、室外智慧家庭無縫覆蓋的最大障礙之一。智慧家庭必須擁有可靠的無線網路，網路需要支援遠端應用，例如灑水系統、周邊的攝影機、視訊門鈴和戶外娛樂裝置。然而，房屋內部和周圍的某些區域(例如車庫、閣樓或庭院)，常常受到物理障礙影響而導致無線連接品質不佳。
作為Sub-GHz的協定，Wi-Fi HaLow從本質上克服了這些限制。在Sub-GHz頻段運作的Wi-Fi HaLow裝置可以將無線訊號覆蓋範圍拓展，涵蓋大型住宅的邊界和庭院，並穿過會阻礙傳統Wi-Fi訊號的物理障礙。由於Sub-GHz訊號能夠比高頻訊號更有效地穿透牆壁、地板和其他障礙物，Wi-Fi HaLow可以降低在家中部署物聯網裝置的成本和複雜性，否則，可能需要能擴大覆蓋範圍的輔助裝置(Range Extender)、網狀網路或其他的AP裝置。
擴展覆蓋範圍
Wi-Fi HaLow 最顯著的優勢之一便是擴展覆蓋範圍，使部署在車庫、前院或後院，甚至屋頂上的裝置都能夠輕鬆連接AP和智慧家庭生態系統。隨著物聯網裝置在家庭內、外的部署距離越來越遠，裝置時常會出現在高頻訊號無法到達的位置。例如，傳統Wi-Fi AP便可能無法覆蓋攝影機、氣候感測器和灑水系統等智慧型戶外裝置。Wi-Fi HaLow訊號可延伸超過一公里，遠遠超出傳統Wi-Fi的覆蓋範圍以及大型住宅和庭院的範疇，使其成為針對智慧家庭環境AP的理想協定。此外，Wi-Fi HaLow允許多達8,191個裝置同時連接相同的Wi-Fi AP，進而降低大型住宅物聯網部署的複雜度。
應對無線干擾的挑戰
智慧家庭網路所面臨的另一項棘手挑戰是無線干擾。隨著家庭中無線裝置和不同無線標準的數量不斷增加，遇到無線干擾問題的可能性更高，尤其是在傳統Wi-Fi和其他協定(例如藍牙、Thread和Zigbee)所使用的2.4GHz擁擠頻段中。例如，當終端使用者在新安裝的物聯網裝置上遇到連接問題時，即使干擾是由網路上的其他裝置所引起，使用者仍可能會因此感到沮喪，而將裝置退回製造商或零售店。目前，影響家庭網路的干擾問題仍未解決，由其他裝置引起的干擾問題可能將使物聯網裝置製造商的品牌聲譽受到影響。
Wi-Fi HaLow是解決物聯網裝置無線干擾挑戰的潛力方案。在北美，多個Wi-Fi HaLow AP可配置成多達24個非重疊的1MHz通道(適用於低傳輸量裝置)，或具有3個非重疊的8MHz通道(適用於監視器等高傳輸量裝置)，或者根據其他不同目的，以非重疊的1、2、4和8MHz通道形成各式組合。此特性使Wi-Fi HaLow成為智慧家庭裝置的理想連接技術，也是當前幾代Wi-Fi產品的理想互補裝置，可緩解2.4GHz頻段過度擁擠的現狀。
Wi-Fi HaLow突破過往智慧家庭限制
Wi-Fi聯盟近期發布的Wi-Fi HaLow認證協助確保Wi-Fi CERTIFIED HaLow AP和物聯網產品能夠在家中輕鬆部署。將智慧家庭的物聯網裝置(例如燈泡、冰箱、鎖、感測器或攝影機)移至Sub-GHz頻段，將可提供必要的覆蓋範圍和連接性，並且避免這些物聯網裝置干擾運行於2.4GHz、5GHz和6GHz頻段的高頻寬應用(例如電視、筆記型電腦和手機)。此外，Wi-Fi HaLow提供最新的WPA3安全協定，其運作方式與傳統Wi-Fi 5和Wi-Fi 6相同，但覆蓋範圍更遠、功耗更低。
將Wi-Fi HaLow技術整合到現代消費者的AP之中，克服了既存挑戰，讓室內、室外的物聯網裝置皆能透過Wi-Fi HaLow AP取得無線訊號。這些挑戰包括受限的覆蓋範圍、訊號干擾和網路壅塞。AP製造商現在可以選擇設計支援Wi-Fi HaLow的存取點，為各種智慧家庭和物聯網應用提供可靠、無縫的連接，並且不會影響整體的安全性。
(本文由Morse Micro提供)