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Wi-Fi HaLow市场简报
原创 王志杰 芯知汇
                                            简介

        2016年1月4日,Wi-Fi联盟宣布推出了低功率、长距离的Wi-Fi HaLow™ 新技术。根据Wi-Fi联盟官网的介绍,Wi-Fi HaLow™指的是采用IEEE 802.11ah技术的产品,这类产品通过在低于1GHz的频段运行,扩大了Wi-Fi的适用范围,使Wi-Fi能够提供更长距离和更低功率的连接。Wi-Fi HaLow满足物联网(IoT)的独特需求,可在工业、农业、智能建筑和智慧城市环境中支持各种用例。

      IEEE 802.11ah是对IEEE 802.11-2007无线网络标准的修正,于2016年获得批准。其工作在sub-1GHz免许可频段上,传输距离可达1公里,最小数据速率为100kbps。

Wi-Fi HaLow用例

 根据IEEE 802.11ah TGah任务组文档《Categories of TGah Use Cases and Straw Polls》2011-03-15,802.11ah用例分为以下几类:

用例 1 : 传感器和仪表用例 8 : 移动性传感器和仪表用例 2 : 回传传感器和仪表数据用例 3 : 扩展热点范围和蜂窝网络卸载用例 4 : 室内/室外流数据用例 5 : 电子菜单推送 & 电子优惠券发放用例 6 : 室内 & 室外定位

Wi-Fi Halow 频率

       

802.11ah无线局域网介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范修订2是工作在sub-1GHz的免许可频段上。Wi-Fi HaLow使用的sub-1GHz频段因市场监管法规要求而有所不同。美国目前使用902MHz至928MHz。澳大利亚和新西兰使用915MHz至928MHz。欧洲在800MHz和900MHz频段间划分了7MHz。为使得Wi-Fi HaLow能够在全球范围内统一接入,Wi-Fi联盟倡导Wi-Fi HaLow工作频段在915MHz至925MHz范围内。

根据国际电联无线电规则ITU-R第5条脚注5.138,5.150和5.280 中指定的ISM频段902–928MHz仅限ITU Region 2使用。Region 2是指整个美洲大陆(包括格陵兰)以及东太平洋部分岛屿。国际电信联盟《无线电规则》将全世界划分为三个区域(ITU Region),中国大陆、香港、澳门、台湾及新加坡、马来西亚均位于Region 3。

来自Wi-Fi HaLow相关资料显示,在中国Wi-Fi HaLow使用755-787MHz频段。而根据工信部无〔2020〕50号通知《工业和信息化部关于调整700MHz频段频率使用规划的通知》显示,将702-798MHz频段频率使用规划调整用于移动通信系统,并将703-743/758-798MHz频段规划用于频分双工(FDD)工作方式的移动通信系统,700MHz黄金频段会为5G发展提供低频段频谱资源。在2019年发布的《微功率短距离无线电发射设备目录和技术要求》中,也没有了779-787MHz频段。

根据工信部公布的2019年第52号《微功率短距离无线电发射设备目录和技术要求》,并结合中国2011年提交给IEEE SGah工作组的资料,中国IEEE 802.11ah可能的频率:

Wi-Fi HaLow市场

                                                               免许可频段

         Wi-Fi联盟借助非授权频谱,如2.4GHz、5GHz全球通用频谱,打造了巨大的无线接入市场。根据Wi-Fi联盟的消息称,其委托进行了一项新的市场研究,2018年,Wi-Fi提供的经济价值接近2万亿美元,预计到2023年,将增长到接近3.5万亿美元。在Wi-Fi提供的经济价值中,美国占1/4,2018年美国提供的Wi-Fi经济价值为4990亿美元,并将于2023年增长到接近1万亿美元。Wi-Fi HaLow在sub-1GHz免许可频段将会带来多大的经济价值,也未可知。

Wi-Fi联盟除在高数据速率、大宽带方向发展外,通过Wi-Fi HaLow进入sub-1GHz非授权频段的市场。免许可频段节省了频谱使用的成本,频谱资源可以共享,在一定程度上提升了频谱的利用率,促进了无线技术产品的应用发展。不过,频谱资源的共享也使得无线电设备存在相互干扰的情况,这对无线通信技术也提出了更高的要求。Wi-Fi HaLow使用OFDM调制方式,该调制方式沿用以前Wi-Fi版本中的调制方式,采用前向纠错(FEC)码进行编码,改善了在干扰和噪声的情况下接收信号的链路预算。Wi-Fi HaLow提供更长距离和更低功耗的连接,拓展无线接入的应用范围,解决了2.4GHz Wi-Fi无线接入的大规模部署成本高、功耗高等应用问题。而对IP的原生支持使得其更易接入互联网。随着IPv6的普及,会使得越来越多的设备具备IPv6的接入能力,Wi-Fi HaLow将会是一个不错的选择。Wi-Fi HaLow具有比2.4GHz Wi-Fi更好更远的网络覆盖,可以实现Wi-Fi实现不了的一些用例。Wi-Fi HaLow也为其他免许可频段的设备提供了新的选项或补充。Wi-Fi HaLow的认证也确保了设备的互操作性、安全性,促进了Wi-Fi HaLow产业化发展。

                                                                市场规模

        据Allied Market Research报告,2018年全球Wi-Fi模块市场规模313.6亿美元,预计到2024年将达到591.4亿美元,从2018年到2024年的复合年增长率为11.2%。对全球Wi-Fi模块市场按类型、应用和区域进行细分。根据类型,市场可分为路由器方案Wi-Fi模块和嵌入式Wi-Fi模块。路由器方案Wi-Fi模块部分在2018年占据最大份额,占市场的近五分之三。但是,预计嵌入式Wi-Fi模块市场在预测期内的复合年增长率为12.3%;根据应用,市场可细分为智能电器和智能电网、手持移动设备、医疗和工业测试仪器以及路由器。智能家电和智能电网领域在2018年占据最大份额,占市场近五分之二。但是,手持移动设备细分市场预计将在预测期内实现13.1%的最快复合年增长率;根据区域,北美市场在2018年占有最大份额,占市场的五分之二以上。然而,预计亚太地区在预测期内的复合年增长率最快,为13.3%。

Wi-Fi HaLow标准在规模化连接、低功耗传感网络和覆盖范围方面比现有的802.11 Wi-Fi技术有较大的优势。Wi-Fi HaLow每个接入点(AP)可支持多达8,191台设备连接,并且不需要专有网关即可访问IP网络。1公里远的地方数据速率可达150kbps。这大大拓展了现有Wi-Fi产品的应用范围。据ABI Research的报告显示,2020年Wi-Fi HaLow集成电路的出货量将达1100万片。

Wi-Fi HaLow主要的集成电路供应商
  • Morse Micro Inc.

  • Newratek

  • Palma Ceia SemiDesign,Inc

  • Methods2Business

  • 珠海泰芯半导体有限公司

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