WiFi HaLow让电池省电的9个设计秘密

童雯

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：

[li]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。[/li][li]受限访问窗口 (Restricted access window：RAW)： 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。[/li][li]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。[/li][li]分层流量指示映射 (traffic indication mapping：TIM)：按组对 TIM 进行更有效的编码可以节省信标的广播时间。[/li][li]短 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。[/li][li]空数据 PHY 协议数据单元 (Null data PHY protocol data units：NPD)：这将类似 MAC 的 ACK/NAK 嵌入到 PHY 层以减少时间和功耗。[/li][li]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。[/li][li]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。[/li][li]双向 TXOP (Bidirectional TXOP：BDT)（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。[/li]

                               
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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。

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。
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。
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。
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。
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。
转：WiFi HaLow让电池省电的9个设计秘密-EDN 电子技术设计 (ednchina.com)

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