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WiFi HaLow让电池省电的9个设计秘密

2021-06-07 11:13:48 胡安编译 阅读:
Wi-Fi HaLow 芯片所需的功率仅为传统 Wi-Fi 芯片的一小部分。

Wi-Fi HaLow的特点,除了传输距离远(参考EDN报道《为什么Wi-Fi HaLow的覆盖范围可以超过1公里?》),就是低功耗省电了,但是你知道为什么HaLow能省电吗?IEEE 802.11ah 是通过指定的各种复杂的睡眠模式,使 HaLow 设备能够长时间保持极低功耗状态,从而节省电池能量:646ednc

  1. 目标唤醒时间 (Target wake time TWT)这允许站点 (station:STA) 和接入点 (access point:AP) 预先安排睡眠 STA 唤醒并侦听信标的时间。
  2. 受限访问窗口 (Restricted access windowRAW) AP 可以向一部分 STA 授予权限以传输其数据,而其他人则被迫休眠、缓冲非紧急数据或两者兼而有之。
  3. 扩展的最大基本服务集 (basic service set BSS) 空闲:这将 STA 的允许空闲时间延长至五年。
  4. 分层流量指示映射 (traffic indication mappingTIM)按组对 TIM 进行更有效的编码可以节省信标的广播时间。
  5. MAC 标头(headers):这减少了标头开销、广播时间和功耗,并释放了频谱。
  6. 空数据 PHY 协议数据单元 (Null data PHY protocol data unitsNPD)这将类似 MAC 的 ACK/NAK 嵌入到 PHY 层以减少时间和功耗。
  7. 短信标:频繁发送短(有限)信标以同步 STA,而较少发送完整信标。
  8. BSS 着色:颜色分配指示特定 AP 的 BSS 组,而 STA 可以忽略其他颜色。
  9. 双向 TXOP (Bidirectional TXOPBDT)(以前称为速度帧): 当 STA 醒来发现存在用于传输的上行链路和下行链路帧时,这会减少介质访问的次数。BDT 在物理层协议数据单元 (PPDU) 的信号 (SIG) 字段中使用响应指示来增加对第三方 STA 传输的 TXOP 持续时间保护。

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该协议的高效睡眠和电源管理模式支持物联网设备的多年电池运行,以及各种灵活的电源和电池尺寸选项,从在纽扣电池上运行的短距离物联网设备到更高功率、更远距离(超过 1 公里)的电池应用。646ednc

与 2.4 GHz 和 5 GHz 频段中的 Wi-Fi 协议相比,该协议的 sub-GHz 窄带信号传输距离更远且能量更少,因此每单位能量传输的比特数更多。646ednc

因此,Wi-Fi HaLow 芯片所需的功率仅为传统 Wi-Fi 芯片的一小部分。646ednc

虽然传统 Wi-Fi 的更高数据速率使用户能够使用 2.4-、5- 和 6-GHz 频段的宽频道流式传输高清视频内容并快速下载大量文件,但这些 Wi-Fi 连接的有效距离很短,它们会很快耗尽电池电量。646ednc

因此,需要频繁充电或更换电池,或者理想情况下需要连接主电源。646ednc

由于这些原因,Wi-Fi HaLow 是功率受限的物联网设备的更好选择,这些设备需要达到更长的距离并依靠电池供电运行多年,同时仍能提供每秒数兆比特的数据吞吐量。646ednc
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