大頻寬/長距離傳輸發威　5G/HaLow異質網路助攻AIoT(2)

5G NR結合Wi-Fi HaLow應用多元

(承前文)在通訊領域，不論是有線通訊或是無線通訊，異質網路(Heterogeneous Network)都是指將兩個或兩個以上採用不同通訊協定的網路連結，使其成為同個網路。由3GPP定義與規範的5G NR行動通訊系統可與由IEEE定義規範的Wi-Fi HaLow(IEEE 802.11ah)結合，構成智慧物聯網中的嶄新的異質網路。以下試舉此類異質網路的相關應用案例。

即時影音應用

結合5G NR高頻段寬頻以及Wi-Fi HaLow在Sub-1GHz頻段寬頻之優勢，可實現無延遲的即時影音之智慧物聯網應用，如圖1所示。在5G NR結合Wi-Fi HaLow的異質網路中，在WAN端連結了5G NR訊號，並在LAN端連結了Wi-Fi HaLow(IEEE802.11ah)訊號，而LAN端是由多個運作於Sub-1GHz頻段且電波訊號穿透性強可深入室內的IoT裝置構成的網路，因此得以實現寬頻、低延遲即時影音的智慧物聯網應用。

智慧交通系統

智慧交通系統(Intelligent Transportation System , ITS)是利用有線通訊、無線通訊、感測器、電機控制、雷達等技術進行車流資訊交換及燈號交通控制，以促進交通壅塞改善及交通狀況排除的解決方案。

圖2為5G NR結合Wi-Fi HaLow的智慧交通系統，各交通號誌可以透過Wi-Fi HaLow的電波訊號連結，並結合紅外線或連續波路側雷達，以實現路段車輛容留數量控制、範圍車流量結合路段紅綠燈時間控制、車輛壅塞控制、電動車之車輛間距控制、車輛防撞警示等，這樣的系統亦可布建在間距幾百公尺甚至一公里的紅綠燈，以實現長距離、大範圍的智慧交通與壅塞控制。

智慧農場與智慧工廠

智慧農場

智慧農場運用工業4.0、人工智慧、無線網路、物聯網、雲端等技術，以達成農業自動化與農業智慧化，需要搭配攝影機、低功率及低成本的感測器。Wi-Fi HaLow亦可用於智慧農場(農業)，對於位處偏遠地區且占地空曠的農場而言，其占地可達數英畝到數百英畝，物聯網裝置之間(例如物聯網感測器或是攝影機)若以Wi-Fi HaLow連結，則裝置間距可達一公里以上，

除了可擴大對於農作物和牲畜的監控、提高農業產量、減少水資源消耗以及資訊蒐集(例如溫度、濕度以及土壤鹽鹼度)的範圍，也意味著可減少一定範圍內的IoT裝置數量，以此節省農業智慧化的裝置成本。

智慧工廠

進入工業4.0時代，其主要目的為節省人力、節省製造成本、提升製造良率，引進智慧製造因此相當重要，而採用工業4.0、物聯網、人工智慧、無線網路技術以建構智慧工廠，是達成智慧製造的關鍵。在廣大廠區內採用5G NR結合Wi-Fi HaLow的異質網路搭配監視器、機台應用，可利用Wi-Fi HaLow低功耗及寬頻的優勢，將物料機台、生產流水線機台、高畫質監視裝置以低延遲的方式連接起來，以達成高良率、高效能的智慧製造。

AI智慧醫療

5G NR結合網路攝影機(IP Camera)、IoT、AR/VR、AR/VR 3D影像、4K高畫質顯示器，便可實現AI智慧醫療，例如高畫質AR/VR遠距開刀、高畫質AR/VR醫學影像輔助診斷、智慧點滴與自動投藥，以及高畫質即時影音跨院會診。

偏鄉地區醫療資源缺乏，使用精密醫療器具進行診療相對困難。採用5G NR搭配傳輸距離達一公里以上、寬頻、電波訊號穿牆性佳且支援即時影像傳輸的Wi-Fi HaLow，將使得高畫質即時影音AI智慧醫療得以實現。

5G NR/Wi-Fi HaLow實現智慧物聯網應用

第五代行動通訊在更高的頻段提供更大的頻寬，結合LAN端的寬頻Wi-Fi HaLow形成異質混合網路，可實現智慧物聯網的嶄新應用。在LAN端連結Wi-Fi HaLow訊號，可打造由多個運行於Sub-1GHz頻段且電波訊號穿透性強可深入室內的IoT裝置所構成的網路，因此得以實現寬頻、低延遲即時影音的智慧農場、智慧工廠、智慧交通系統、AI智慧醫療等應用。

Wi-Fi HaLow和Wi-Fi以及LPWAN技術相比具有諸多優勢。Wi-Fi HaLow和Wi-Fi技術相比，功耗較低、傳輸距離較遠，並且可支援四倍以上的連接裝置；和LPWAN相關技術相比，Wi-Fi HaLow的資料傳輸速度最快、運行頻段為Sub-1GHz頻段因此電波訊號穿透力更強，並且實體層近似於IEEE 802.11ac因此更容易與Wi-Fi進行對接。Wi-Fi HaLow可藉由傳輸距離長、低耗電及寬頻等優勢，有效實現需要進行寬頻即時影像傳輸的智慧物聯網應用。

(本文作者王冠雄為台灣立訊網通射頻硬體研發經理；陳偉鑫為台灣立訊網通研發總監)

參考資料

[1] 王冠雄、陳偉鑫(2022)。無縫銜接打擊訊號死角　5G/Wi-Fi 7異質混合網路強強聯手。新通訊元件雜誌九月號。

[2] L. Tian, S. Santi, A. Seferagić, J. Lan, and J. Famaey, “Wi-Fi Halow for the internet of things: An up-to-date survey on IEEE 802.11Ah Research,” Journal of Network and Computer Applications, vol. 182, p. 103036, 2021.

[3] Wi-Fi Alliance. (2023). "Wi-Fi HaLow". [Online]. Available: https://www.wi-fi.org/zh-hant/discover-wi-fi/wi-fi-certified-halow

[4] I. -G. Lee et al., "WiFi HaLow for Long-Range and Low-Power Internet of Things: System on Chip Development and Performance Evaluation," IEEE Communications Magazine, vol. 59, no. 7, pp. 101-107, July 2021.

[5] L. Qiao, Z. Zheng, W. Cui and L. Wang, "A Survey on Wi-Fi HaLow Technology for Internet of Things," in Proceedings of the 2nd IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI22018), Beijing, China, pp. 1-5, 2018.

大頻寬/長距離傳輸發威　5G/HaLow異質網路助攻AIoT(1)

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