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下一代Wi-Fi HaLow有望为明日的无线监控摄像头提供动力
录入时间:2021/1/26 8:30:05

下一代Wi-Fi HaLow有望为明日的无线监控摄像头提供动力

作者:Shahar Feldman,摩尔斯微(Morse Micro,www.morsemicro.com)营销副总裁

无线监控摄像头的发展,增加了对商用和消费类摄像头制造商的需求。根据全球第二大市场调研机构Markets and Markets的数据显示,“全球视频监控市场的规模,预计将从2020年的455亿美元,增长到2025年的746亿美元。人们对公共安全和安保的日益关注、IP摄像头的日益普及、对无线型和间谍型摄像头需求的不断增加,这些都是推动视频监控行业增长的因素。”

考虑到该需求的增长,Wi-Fi摄像头简化了这些视频监控系统的部署和设置。然而,传统的Wi-Fi技术,在不增加网络成本和复杂性的情况下,不能充分满足传输距离远、穿透障碍物性能佳和电池运行时间长的需求。

人们需要一种新型的Wi-Fi,在安全、简单的基础设施中,满足所有这些需求。

Wi-Fi HaLow:提供最大效力的覆盖面

消费者期望无线摄像头能够开箱即用,但每个家庭或办公室都不一样。每栋建筑的布局都不同,墙壁和物体会反射或吸收信号。 从所需摄像头位置到Wi-Fi路由器的距离,可能会决定是否有足够的带宽来支持清晰的图像,并且通常无法保证家中的Wi-Fi覆盖范围,可跃过砖墙、石墙或灰泥墙,到达需要安装摄像头的地方。根据视频所需的分辨率和数据压缩算法,通常需要平均1Mbps至5Mbps的吞吐量。如果一些摄像头使用人工智能(AI)技术,对图像进行预处理,然后只发送感兴趣的有效视频,则所需带宽就会少得多。

为了弥补这些缺点,许多制造商必须采用电源供电或使用更大的电池,以及额外的专有中继器或集线器来传输信号。这无疑增加了成本和复杂性。对于一些远程应用程序,传统的2.4GHz Wi-Fi根本无法覆盖。

由IEEE标准化为802.11ah,由Wi-Fi联盟命名的“Wi-Fi HaLow”,是一种低功耗、远距离的无线连接标准,其优点是在免许可的1GHz以下的无线电频率范围内运行——远低于传统Wi-Fi运行的频率(Wi-Fi 4采用高度拥挤的2.4GHz频段,而Wi-Fi 5/6和Wi-Fi 6E分别采用连接距离较短的5GHz和6GHz频段)。

Wi-Fi HaLow还使用比传统Wi-Fi更窄的信道。Wi-Fi HaLow较低频率和较窄信的组合,在相同传输功率水平下,相较于Wi-Fi的传输距离可远达10倍。Wi-Fi HaLow摄像头,可以在传统Wi-Fi摄像头失去连接的情况下继续传输视频。下表对Wi-Fi HaLow与传统Wi-Fi标准的主要特点进行了比较。

表1:Wi-Fi 4/5/6与Wi-Fi HaLow的比较

功能

Wi-Fi 4/5/6

(IEEE 802.11n/ac/ax)

Wi-Fi HaLow

(IEEE 802.11ah)

运行频段

2.4 GHz, 5 GHz, 6 GHz(6E)

低于1 GHz

(美国为902 – 928 MHz)

信道带宽选项

20, 40, 80, 160 MHz

1, 2, 4, 8, (16 为可选项) MHz

每个接入点的最大可寻址设备

2007

8191

单流MCS数据速率范围

6.5 Mbps-150 Mbps

(.11n, Wi-Fi 4)

150 Kbps – 43.3 Mbps

常规范围

~100 米

与 802.11n 20MHz 相比,10倍更远

改善链路预算(1MHz信道)

 

15-24dB

Wi-Fi HaLow在1GHz以下频段运行的另一个本质好处是,无线电波穿透物体和建筑材料的能力比2.4GHz Wi-Fi更强。这提高了摄像头与接入点(AP)连接的可靠性,有利于各种家庭或企业架构。同时也减少了在室外应用中受到的降水影响。而传统Wi-Fi使用的2.4GHz能量很容易被物体和液体吸收(这就是微波炉也使用2.4GHz来加热食物的原因)。基于Wi-Fi HaLow的新型摄像头,通过利用低频率无线电的优势达到更远的距离,且具有更好的穿透力,可以部署到更远的地方及更好地穿透障碍物。

对Wi-Fi说“HaLow”,一项覆盖更远,续航时间更长的技术

更低的功率等于更高的效率

Wi-Fi HaLow也是首款包含新睡眠功能的802.11技术,可降低能耗。这些组合功能的优点是,根据摄像头的使用情况,采用Wi-Fi HaLow技术的无线摄像头的电池寿命比使用传统Wi-Fi的长10至200倍。 Wi-Fi HaLow保持了与传统Wi-Fi相同的优点,即当设备靠近接入点(AP)时,能自动地以更快、更节能的数据速率运行。

传统的无线摄像头,通常必须每秒唤醒传输大约3次,以保持其与接入点(AP)的连接。如果没有保持连接,摄像头将与接入点(AP)断开。这样设备再次唤醒时,通常需要经历较长的重新关联过程,这会消耗更多能量。

相比之下,采用Wi-Fi HaLow技术的无线摄像头,可以长时间睡眠而不脱离接入点(AP)。该机制已被纳入标准。无需单独的专有方案来实现。Wi-Fi HaLow标准包括睡眠数小时、数天、甚至数周数,直到被传感器唤醒,从而进一步延长电池寿命。

对手机数据流量说“再见”的摄像头连接

通过大幅增加Wi-Fi HaLow技术可以达到更远的距离,覆盖更广的区域,而无需借助移动数据调制解调器以及花费流量费用。与传统Wi-Fi类似,Wi-Fi HaLow的网络基础设施,可以作为客户IP网络的简单补充进行安装。人们可以购买具有Wi-Fi HaLow功能的标准接入点(AP),将其连接到配线柜,而无需中继器或复杂的Wi-Fi Mesh解决方案,避免了移动数据调制解调器费用。首席信息官也无需就企业内部网络的一部分而专门与服务运营商协商。

这也适用于准移动应用程序。以一个新的建筑工地为例,需要实时的视频监控。在这种情况下,公司可以部署多台低功耗的Wi-Fi HaLow摄像头,并使用单一低成本的LTE网关上行到云端,而不是购买4台或5台带大型电池、使用移动数据调制解调器、每月都产生数据流量费的摄像头。另一个例子是校园保安人员随身携带的摄像头。在一个固定街区内,他们可以及时响应调度,将图像发送到附近的接入点(AP)或移动车辆中的Wi-Fi HaLow热点。

该技术还可以扩展到无人机,因为无人机需要高带宽连接将视频和控制信号连接到基站。无人机系统常用的定向天线适用于802.11ah频率(北美为902-928MHz),并将连接距离增加到标称的1公里范围之外。

未来无线监控摄像头使用的新型Wi-Fi

虽然传统Wi-Fi是目前使用最普遍的无线通信协议,但物联网的快速发展,迫使人们重新思考Wi-Fi,揭示技术的差距,以及在一个无所不包的互联世界中Wi-Fi需要扮演的角色。Wi-Fi HaLow是一种低功耗、远距离的Wi-Fi标准,传输的范围是传统Wi-Fi的10倍、面积是传统Wi-Fi的100倍,容量是传统Wi-Fi的1,000倍,是满足无线监控摄像头增长需求的理想选择。


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