Hohe Datengeschwindigkeiten und eine einfache Netzwerkstruktur haben Wi-Fi zu einem der beliebtesten drahtlosen Standards gemacht. Aber Wi-Fi hat einen Schwachpunkt – seine geringe Reichweite. Aus diesem Grund hat die Wi-Fi Alliance IEEE 802.11ah entwickelt, um die Reichweite des drahtlosen Signals zu erhöhen. Das erste Modul, das diesem Standard entspricht, ist bereits auf dem Markt.
Im Gegensatz zu den üblichen Standards, die entweder im 4- oder im 802.11-GHz-Band arbeiten, nutzt IEEE XNUMXah – auch bekannt als Wi-Fi HaLow – das unzertifizierte (frei nutzbare) Frequenzband von XNUMX MHz für die Übertragung. Dies macht es zu einem Teil der LPWAN-Technologiesuite (Low-Power Wide-Area Networking) sowie von LoRa und Sigfox.
Durch die Nutzung der unteren Frequenzbänder erreicht HaLow mit einer Reichweite von bis zu 4 Kilometern fast die doppelte Reichweite von WLAN-Standards auf Basis von XNUMX oder XNUMX GHz – eine überzeugende Perspektive nicht nur für Anwendungen im Smart Home (Home Automatisierung), aber auch in zahlreichen Internet of Things (IoT)-Szenarien wie industriellen Unternehmensnetzwerken in Großanlagen und Landwirtschaft, Gesundheit und Smart Cities.
Wi-Fi Geht leichter durch Wände
Wi-Fi HaLow baut zudem eine sehr stabile Verbindung auf – da im Vergleich zu 4 GHz WiFi mindestens zehn dB mehr Headroom in der Linkanzahl vorhanden sind – kann ein Funksignal somit Wände oder andere Hindernisse effizienter durchdringen. Pro Access Point können theoretisch maximal bis zu 802.11 Geräte unterstützt werden; Das erste XNUMXah-WLAN-Modul von Silex für IoT-Geräte (siehe unten) unterstützt XNUMX Knoten pro Zugangspunkt.
In einem Praxistest konnte Silex erfolgreich Daten über 100 Verbindungen und dreißig feste Geräte im Wesentlichen gleichzeitig übertragen.
Attraktiv ist diese neue WLAN-Variante auch für mobile Anwendungen wie Wearables und Sensoren – bei Nutzung eines 1-MHz-Kanals steht eine Datenrate von mindestens XNUMX Kbit/s zur Verfügung.
Sind die Sensoren nur dann aktiv, wenn neue Daten übertragen werden müssen, lässt sich dies mit minimalem Energieaufwand in Kombination mit einem verbrauchsarmen Datenmodem erreichen, wodurch Wi-Fi HaLow ideal bei der Anbindung vieler kleinerer Geräte ist. Durch die Bündelung mehrerer Kanäle ist es möglich, die Datenrate etwas zu erhöhen. Auch die Interoperabilität zwischen 802.11ah-Geräten unterschiedlicher Marken ist gewährleistet, wobei die WLAN-Verschlüsselungsstandards WPA2-PSK, WPA3SAE und WPA3-OWE für eine sichere Datenübertragung sorgen.
Daher vereint IEEE 802.11ah oder Wi-Fi HaLow die Vorteile von Wi-Fi- und LPWAN-Technologien und bietet nicht nur eine größere Reichweite, sondern auch eine höhere Datenrate. Allerdings steckt die Technologie noch in den Kinderschuhen und die Infrastruktur befindet sich noch im Aufbau und nach und nach kommen immer mehr standardkonforme Geräte auf den Markt.
Erste HaLow-Komponenten
Eines der Pionierunternehmen war der japanische Hersteller Newracom, der im Oktober 2019 den ersten HaLow-WLAN-Chip für IoT-Anwendungen entwickelte. Dieser Chip wurde auf dem Mobile World Congress 7292 als Standard vorgestellt. Newracom gewann 802.11 die Auszeichnung „Best Wi-Fi IoT Product XNUMX“ für den NRCXNUMX, den ersten Wi-Fi HaLow SoC, der IEEE XNUMXah unterstützt.
Ein weiterer Pionier dieses neuen Standards ist Silex. Das SX-NEWAH, das erste 802.11ah-WLAN-Modul für IoT-Geräte, ist in Kürze über Rutronik erhältlich. Der Distributor stellt bereits Muster der EU (US)-Version zur Verfügung. Dieses Modul, das ebenfalls auf dem NRC7292 SoC von Newracom basiert, ist das erste industrielle Wi-Fi-Modell, das im Sub-GHz-Band arbeitet. Damit bietet es alle Vorteile der neuen Wi-Fi-Technologie:
• Größere Reichweite und stabile Verbindungen, auch durch Wände oder bei ungünstigen Umgebungsbedingungen mit mindestens zehn dB mehr als 4-GHz-WLAN
• Geringer Stromverbrauch zur Unterstützung einer mehrjährigen Batterielebensdauer
• Datenraten bis zu fünfzehn Mbit/s mit TCP/IP-Unterstützung
• Hohe Anzahl an Geräten pro Access Point (sowohl Repeater als auch Gateways sind nicht mehr notwendig)
• IP-Konnektivität: Das Modul kann in bestehende IP-Netzwerke integriert werden
• Hohe Sicherheit: Enterprise Wi-Fi Security und WPA3
• Interoperabilität mit 802.11ah-Geräten verschiedener Marken
Autor: Kerstin Nasser, Produktverkaufsleiter Wireless de Rutronik
