802.11ac闪开，802.11ah让WiFi效能飞？

因应万物无缝互连的应用需求，国际电机电子工程师学会(IEEE)已提出新一代802.11ah（802.11ac从此被终结？）标准，将采用1GHz以下频段，实现低功耗、长距离无线区域网路连结，改善现今Wi-Fi讯号易受建筑物阻碍而影响传输距离和覆盖范围的弊病。

着眼于物联网的发展前景，业界正致力于研究各种新兴无线技术；新的802.11ah标准用于1公里范围内，可实现超过900MHz的低功率无线区域网路(Wi-Fi)，是最被看好的新式无线电。在Holst Center主导一项超低功耗无线研究计画的负责人Kathleen Philips表示，这项新标准是物联网应用于具有Wi-Fi路由器的智慧家庭与建筑物时之理想选择。Holst Center是比利时微电子研究中心(IMEC)在荷兰的合作夥伴。

家庭建筑物自动化市场一直存在各种彼此之间不相容的无线协议，包括EnOcean、6LoWPAN、WirelessHART、ANT与RF4CE等，大多都要求采用各家自有的闸道器。Philips指出，Wi-Fi定义的新扩展标准可望为这些市场带来催化剂，因为它将采用现有的基础架构进行通讯，解决互通性的问题。

Philips的团队2012年就在设计一款新的802.11ah晶片，目标是能够以12毫瓦(mW)峰值功耗与5毫瓦接收器功耗，达到在1公里范围内以100kbit/s的速率传送资料。他们认为这有希望成为新的大众市场，供应商将可在成本、电池寿命、耐用性和距离方面进行差异化。Holst也正致力于研究距离可达5～10公尺的远距离射频(RF)无线充电技术，期望用于取代需要线圈紧密耦合的感应充电技术。新的远距离射频无线充电技术是专门针对无法轻易移动以配合感应技术，也无法取得其他能源的物联网装置而设计。

Phillips描述她的团队目前的工作进展，是以3瓦等效全向辐射功率(EIRP)在915MHz频段传输，并可以从最远达5公尺以外的能量来源连续采集到30毫瓦。此外，Holst的研究团队也正着手开发一种功耗为5.1毫瓦的无线个人区域网路，它具有-95dBm的灵敏度，可支援蓝牙(Bluetooth)4.0、IEEE 802.15.4与ZigBee协议。该团队也致力于一种专为智慧建筑打造的无线技术，该技术在接收模式时的接收功耗为4毫瓦，具有-120dBm的灵敏度，以及支援多种协议。

802.11ah助Wi-Fi拓展物联网

由于物联网的逐渐兴起，产业界已积极拟定更适合物联网应用的无线通讯标准，即IEEE 802.11ah，现有主要Wi-Fi晶片业者、电信设备业者均参与标准订立，预计2016年完成正式版标准，甚至可能在2015年，即可见到符合11ah标准草案的晶片与系统。

目前11ah的技术规格，与11n、11ac等Wi-Fi技术有很大程度差异，包含运作频段、通道使用频宽、讯框格式、传输率、传输距离等均不相同。

11ah采用低于1GHz的频段运作，目标是1公里以上的传输距离，且仍能有100kbit/s以上的传输率；相对的，11n、11ac是以约100公尺传输距离，在距离内尽可能提升资料传输率。

11ah标准的出现，将影响现有其他采行1GHz以下频段传输的无线技术，如ZigBee、Z-Wave，以及其他业者自行发展的技术(表1)。11ah有可能在某些物联网应用情境中，尤其是在公共领域与这类技术竞争，或必须与这类技术在同一场合中相安共存运作而不会互扰，并争取取代其他相近技术，此将是11ah发展的课题与挑战(图1)。

图1　各国1GHz以下频段配置情形

Wi-Fi也藉由在行动装置市场建立的稳固基础，开始扩张智慧家庭的应用版图，特别是近期已开始商用的高速802.11ac规格，以及正逐渐萌芽的中长距离802.11ah新兴标准，均将在未来的智慧家庭影音串流或家电控制领域占有一席之地。

至于802.11ah部分，IEEE已于2013年7月提出第一版标准草案，可望于2015年正式底定规范；其采用sub-GHz频段，仅须1～1.5伏特(V)的电压运作，并支援约1公里以上的中长距离传输范围，势将掀动新的无线网路技术汰换潮。

品牌厂积极拓展Wi-Fi效能
随着sub-GHz频谱的矽IP发布，Wi-Fi正一步步地接近物联网。在西班牙巴塞隆纳举行的全球行动通讯大会(MWC)上，雅典公司Antcor SA展示其IEEE 802.11ah标准的数位讯号处理器(DSP)模组。该模组可说是新一代晶片的指标，其规格旨在支援从1MHz频段上实现150kbit/s，到8MHz频段上实现40Mbit/s数据传输，且较当今的11n装置所能传输的距离扩展了50%以上；同时，它将有助于Wi-Fi供应商扩展至支援数千连接节点的大型建筑物与室外网路。

新创公司Antcor成立于2004年，因较早投入IEEE 802.11ah开发，目前已有其他公司授权该公司的技术。Antcor表示，802.11ah标准预计将在2015年年底前通过，但预期802.11ah的系统单晶片(SoC)将会率先上市。该公司开发DSP模组使其得以因应最终标准版本进行升级与更改。该模组还支援4×4多重输入多重输出(MIMO)以应用于家庭闸道器与工业自动化网路。

此外，多家晶片公司均积极投入该标准工作，包括博通(Broadcom)、剑桥无线半导体(CSR)、华为、英特尔(Intel)、乐金(LG)、迈威尔(Marvell)、恩益禧(NEC)、松下(Panasnic)、高通(Qualcomm)、三星(Samsung)与中兴等。除了传统的Wi-Fi晶片供应商以外，相信802.11ah也将为其他目前正致力于物联网领域的半导体公司敞开大门。也就是说，新的Wi-Fi版本将会面对市场上既有的各种sub-GHz网路，包括ZigBee和Z-Wave等的竞争。

Wi-Fi准备开始利用900MHz频段，期望能使家庭与建筑物自动化以及物联网等应用，在成本与覆盖范围方面较其他现有无线技术更具竞争力。预计业界采用900MHz频段新世代IEEE 802.11ah标准的各种晶片与系统，将在2015年后上市。

对于最广泛使用的无线区域网路(WLAN)标准而言，这项进展格外重要，对家庭多媒体等应用领域而言，它象征着传输距离与覆盖范围的进一步延伸；而对于像ZigBee与Z-wave等十多种已经为建筑物与家庭自动化进行最佳化的现有无线技术选项也带来了挑战。

近期，国际电机电子工程师学会(IEEE)小组将针对802.11ah标准进行首次投票，而最终的标准可能要到2016年1月才能完成。因此，这使得2015年会是开发新一代终端节点与接取点的最佳时间。

802.11ah加速实现大型建筑物网路

802.11ah规范旨在支援从1MHz频段上实现150kbit/s，到8MHz频段40Mbit/s传输的广泛范围选择。所能支援的传输距离大约比采用802.11n串流(72Mbit/s吞吐量)的产品扩展50%。

这种被称为sub-GHz级的标准可说是在Wi-Fi开发蓝图上的“下一件大事”，因为它能为使用者带来不需担心其他网路的简单性，只需要有一种无线技术以及一台路由器，即可涵盖所需的各种使用情境。

目前大约有十几种900MHz的相关协议，纷纷挤进建筑物与家庭控制网路领域中。然而，这是最麻烦的问题，因为必须分别为其设置专用Hub或基地台，这将带来额外的成本；而如果还得为这些装置增加IP，也意味着面对更高的成本。

802.11ah标准预计将可涵盖一般10M～20Mbit/s的家庭应用，并有助于使Wi-Fi供应商扩展至支援多达八千个连网的大型建筑物网路。在此同时，许多厂商也已经为采用2.4GHz的技术增强数据吞吐量，而包括ZigBee等许多现有无线技术也加入了IP功能，让我们一起期待未来更进一步的发展。