Wi-Fi HaLow là gì?
Theo định nghĩa từ Liên minh Wi-Fi thì “Wi-Fi HaLow là chuẩn Wi-Fi mới hoạt động trong phổ tần dưới 1 GHz để cung cấp kết nối phạm vi xa hơn và công suất thấp hơn nhằm đáp ứng các yêu cầu đối với IoT, cho phép nhiều trường hợp sử dụng khác nhau trong môi trường công nghiệp, nông nghiệp, tòa nhà thông minh và thành phố thông minh”.
Công nghệ Wi-Fi HaLow đã được chuẩn hóa bởi Viện các Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) với tên gọi là chuẩn IEEE 802.11ah. Chuẩn Wi-Fi mới này hoạt động trong phổ tần miễn cấp phép dưới 1 GHz, cung cấp tốc độ dữ liệu từ hàng trăm Kbps đến hàng chục Mbps và trên khoảng cách hàng chục mét đến hơn 1 km.
Wi-Fi HaLow cho phép cung cấp vùng phủ sóng rộng hơn, tăng tuổi thọ pin cho các thiết bị kết nối Wi-Fi và phù hợp cho thiết bị được kết nối vô tuyến thông qua ứng dụng IoT. Các ứng dụng IoT ngày càng có xu hướng phát triển mạnh, từ cảm biến, thiết bị truyền động và camera an ninh đến các thiết bị tự động hóa trong gia đình, tất cả đều nhằm cải thiện trải nghiệm người dùng và giảm chi phí lắp đặt và vận hành.
Mặc dù các chuẩn Wi-Fi truyền thống được xem là giao thức mạng vô tuyến phổ biến nhất được sử dụng trên thế giới, mang hơn một nửa lưu lượng truy cập internet nhưng nó cũng đã bộc lộ những lỗ hổng trong công nghệ và những điểm yếu trong một thế giới siêu kết nối như hiện nay. Với tốc độ phát triển một cách nhanh chóng của thiết bị IoT cùng với nhu cầu ngày càng cao về kết nối tầm xa và tiêu thụ điện năng thấp cho nhiều ứng dụng IoT và giao tiếp giữa máy với máy (M2M: Machine to Machine) đang mở ra nhiều cơ hội phát triển cho Wi-Fi HaLow trong thời gian tới.
Sự khác biệt giữa Wi-Fi truyền thống và Wi-Fi HaLow
Wi-Fi truyền thống cho phép người dùng truyền tải dữ liệu nhanh chóng nhờ vào việc sử dụng các kênh tần số rộng hơn ở các băng tần 2.4 GHz, 5 GHz và thậm chí 6 GHz trong tương lai gần. Tuy nhiên, do hoạt động ở các băng tần số cao hơn nên phạm vi phủ sóng hẹp hơn, bên cạnh đó các thiết bị kết nối với hệ thống Wi-Fi này sẽ tiêu thụ nguồn năng lượng lớn hơn, dẫn đến tiêu hao pin nhanh, đòi hỏi thiết bị phải được sạc thường xuyên hoặc phải kết nối với nguồn điện.
Trong khi đó, Wi-Fi HaLow được xây dựng dựa trên kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM), đảm bảo tính bảo mật cao và hiệu quả về nguồn tài nguyên phổ tần số. Đồng thời việc sử dụng các kênh tần số hẹp hơn trong băng tần dưới 1 GHz sẽ cho phép tín hiệu thâm nhập tốt hơn qua các vật cản và phạm vi phủ sóng xa hơn 10 lần so với Wi-Fi truyền thống, có thể lên đến 1 km mà không cần đến bộ khuếch đại tín hiệu.
Hoạt động trong băng tần công nghiệp, khoa học và y tế (ISM), Wi-Fi HaLow có thể sử dụng các đoạn băng tần trong khoảng từ 750 - 950 MHz, tùy vào từng quốc gia và khu vực khác nhau.
|
Quốc gia
|
Băng tần sử dụng cho Wi-Fi HaLow
|
|
Trung Quốc
|
755 - 787 MHz
|
|
Châu Âu
|
863 - 868 MHz
|
|
Nhật Bản
|
916,5 - 927,5 MHz
|
|
Hàn Quốc
|
917,5 - 923,5 MHz
|
|
Singapore
|
866 - 869 MHz và 920 - 925 MHz
|
|
Hoa Kỳ
|
902 - 928 MHz
|
Băng tần sử dụng cho Wi-Fi HaLow (IEEE 802.11ah) của một số quốc gia và khu vực trên thế giới
Bên cạnh đó, Wi-Fi HaLow cũng rất phù hợp cho các thiết bị IoT vì một điểm truy cập (AP) có thể xử lý tới 8.191 thiết bị, nhiều hơn gấp 4 lần so với một AP của Wi-Fi truyền thống. Đây được xem là một lợi thế để kết nối mọi bóng đèn, công tắc đèn, khóa cửa thông minh, bộ điều khiển nhiệt độ, bộ cảnh báo cháy, camera an ninh hoặc bất kỳ thiết bị nhà thông minh nào trong tương lai.
Cung cấp cho người dùng đầu cuối một giải pháp IoT vô tuyến với phạm vi hàng trăm mét mà không cần dùng thêm các bộ khếch đại hoặc gói dữ liệu di động tốn kém là một lợi thế cạnh tranh chính của giao thức 802.11 ah. Với khả năng tiếp cận khoảng cách xa, Wi-Fi HaLow cho phép người dùng điều khiển các thiết bị IoT ở khoảng cách xa hơn 1 km, vượt xa tầm với của các giao thức Wi-Fi truyền thống.
Sự tắc nghẽn mạng, giới hạn về phạm vi phủ sóng, mức tiêu thụ điện năng cao và số lượng thiết bị kết nối với một điểm truy cập bị hạn chế của các chuẩn Wi-Fi truyền thống đã không còn phù hợp trong thế giới kết nối của các thiết bị thông minh. Những hạn chế như vậy đã làm cản trở các mô hình kinh doanh lấy IoT làm trung tâm đang xuất hiện ngày càng nhiều trong các ngành công nghiệp, chăm sóc sức khỏe, thành phố thông minh…Vì vậy, việc ra đời chuẩn Wi-Fi HaLow mới được kỳ vọng sẽ khắc phục các hạn chế nêu trên.
Các trường hợp sử dụng Wi-Fi HaLow
Trong giai đoạn đầu triển khai, Wi-Fi HaLow dự kiến sẽ được sử dụng trong cả các ứng dụng trong nhà và ngoài trời nơi không thể tiếp cận Wi-Fi tiêu chuẩn như trong trường hợp hệ thống giám sát hoạt động bằng pin, camera vô tuyến và chuông cửa.
Một trường hợp sử dụng điển hình khác là các điểm nóng (hot spot), nơi một điểm truy cập Wi-Fi HaLow duy nhất có thể thay thế cho một số lượng lớn các điểm truy cập Wi-Fi truyền thống. Cấu trúc liên kết mạng hình sao, khả năng xâm nhập cao, phạm vi phủ sóng rộng và dung lượng lớn của Wi-Fi HaLow giúp giải phóng kết nối khỏi các mạng lưới khó triển khai và hạn chế về băng thông, đơn giản hóa việc cài đặt mạng và giảm thiểu chi phí.
Wi-Fi HaLow nổi bật vì tính linh hoạt của nó. Các trường hợp sử dụng tiềm năng cho Wi-Fi HaLow rất rộng, cho phép mọi thứ luôn được kết nối trong một thế giới ngày càng tự động hóa, bao gồm: Nhà thông minh; Hệ thống giám sát; Kiểm soát truy cập; Kiểm soát quy trình công nghiệp; Logistics và quản lý tài sản; Cửa hàng bán lẽ; Tự động hóa tòa nhà; Thiết bị di động; Thành phố thông minh; Cảm biến sử dụng trong nông nghiệp và môi trường.
Edgar Figueroa, Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành của Wi-Fi Alliance cho biết: “Ngày càng có nhiều cơ hội để hợp lý hóa kết nối trong thị trường IoT đang phát triển và Wi-Fi HaLow được xây dựng dựa trên nền tảng chuẩn Wi-Fi được tin cậy toàn cầu để mở đường cho các ứng dụng IoT mới nổi mang lại lợi ích cho gia đình, doanh nghiệp và ngành công nghiệp”.
Nhận định về sự phát triển của Wi-Fi HaLow, ông Phil Solis - Giám đốc nghiên cứu tại Tập đoàn dữ liệu quốc tế (IDC) cho rằng, các công ty đã phát triển chipset cho Wi-Fi HaLow trong nhiều năm, do đó, IDC kỳ vọng thiết bị tích hợp Wi-Fi HaLow sẽ đạt 10 triệu vào năm 2022.
Trong khi các thiết bị Wi-Fi HaLow đã được sử dụng trong môi trường công nghiệp cho những thứ như máy tính bảng và camera an ninh, việc công bố chứng nhận này sẽ cho phép các thiết bị này tiến vào môi trường nhà thông minh, ông Phil Solis cho biết thêm.
Wi-Fi HaLow sử dụng các giao thức Wi-Fi hiện có, bao gồm khả năng tương tác với nhiều nhà cung cấp, bảo mật WPA3 mạnh mẽ và thiết lập dễ dàng. Các sản phẩm Wi-Fi HaLow được chứng nhận đầu tiên bao gồm các sản phẩm đến từ các công ty như công ty bán dẫn Method2Business của Hà Lan, nhà phát triển bộ vi xử lý Morse Micro của Úc và công ty thiết kế và phát triển chip Newracom của Hoa Kỳ.
Tài liệu tham khảo
[1].https://www.rcrwireless.com/20211102/network-infrastructure/wi-fi/wi-fi-alliance-certifies-halow-for-iot-applications
[2].https://iot.eetimes.com/understanding-the-differences-between-wi-fi-halow-and-wi-fi/
[3].https://www.electronicdesign.com/technologies/iot/article/21164477/morse-micro-whats-the-difference-between-wifi-halow-and-traditional-wifi
[4].https://www.everythingrf.com/community/what-is-802-11ah-or-halow