改善物联网Wi-Fi功耗/覆盖率，802.11ah单枪匹马就够了

现今Wi-Fi技术主要运作于高频段的2.4G～5GHz，因而限制在户外环境的传输范围；所以IEEE 802.11工作小组制定出新的802.11ah标准，可在1GHz以下的免授权频段运作，大幅改善传输范围与耗电量，满足物联网或机器对机器(M2M)应用需求。

802.11ah基于802.11ac标准的降频时脉(Down-Clocking)，并且在PHY层及MAC层中新增一些强化功能，例如省电、大量基地台支援、涵盖范围更广，以及行动接收等。此标准仍在起草阶段，预期在2016年正式推出。Wi-Fi联盟也着手制定以802.11ah为基础的认证计画。
802.11ah具大覆盖率/低功耗/原生支援IP特点

一般而言，802.11ah有三种主要使用案例：感测器网路、回送感测器与电表资料的回程网路，以及基于802.11ah技术特性扩展Wi-Fi范围。802.11ah的主要优点包含：大覆盖范围、低功耗、原生IP支援，并且支援各式各样的装置。详细说明如下；

．802.11ah可利用1MHz及2MHz强制模式延伸覆盖范围。

．802.11ah的PHY及MAC增强特性可满足大规模感测器网路对于超低功耗及多年电池续航力的要求，在小型封包及休眠时间长的状况下，具有最佳化效能。

．802.11ah感测器为原生IP支援。

．透过阶层式辨识元结构，多达8,191个装置可与无线存取装置(AP)相关。

图1显示未来智慧家庭感测器网路的范例。在此情境中，室内安装一个采用802.11ah技术的AP。整个住家到处都部署温度感应器、光线感应器及智慧型电表等各种不同装置，让家用装置及家电用品变得更聪明。

图1　802.11ah在智慧家庭环境中的应用示意图

第二个使用案例是回送感测器及电表资料的回程网路，可提供感测器与资料收集器之间的连线。IEEE 802.15.4g为感测器提供链路，而802.11ah则提供无线回程链路，以便将感测器所产生的聚合资料转送至资料中心。图2显示无线回程网路，其中802.11ah AP及闸道器负责收集感测器送出的资料，然后将资料转送至资料中心。

图2　802.11ah在回程网路中的使用状况

Wi-Fi可延伸应用于家庭、校园、运动馆、购物商城及其他地方。相较于在2.4GHz与5GHz频率上运作的旧式WLAN技术，802.11ah AP提供更宽广的频率覆盖范围，可进一步涵盖车库、后院及地下室。

举例来说，校园WLAN解决方案采用三频段AP(2.4GHz/5GHz/ 900MHz)，因此校园各处都支援无线存取。办公室及教室都在802.11ac的覆盖范围，而户外区域则由11ah AP提供无线存取，可延伸到大楼、停车场及运动场间的活动空间，如此有助于减轻蜂巢式网路的负荷。802.11ah AP支援更广的覆盖区域及更多的学生。

图3显示802.11ah的全球通道分配状况。可看到许多国家都已分配802.11ah频谱，同时也指定所支援的最大频宽。由于各国法规不同，藉由绑定通道所获的最大通道频宽各不相同。

图3　802.11ah全球通道分配状况

美国分配到902M∼928MHz的频率范围，最大频宽是16MHz；中国配置的总频宽是32MHz，频率范围为755M∼787MHz，最大频宽是8MHz；韩国针对802.11ah通道配置917.5M∼923.5MHz的频率范围，最大频宽是4MHz；日本有十一个1MHz通道，频率范围为916.5M∼927.5MHz；新加坡频率范围分成两段，分别是866M∼869MHz及920M∼925MHz，总共是8MHz，最大频宽是4MHz。

802.11ah以802.11ac实体层十倍降频时脉为基础

IEEE 802.11ah主要是以IEEE 802.11ac实体层的十倍降频时脉为基础，所定义的频宽有2MHz、4MHz、8MHz及16MHz，另有1MHz通道是为进一步延伸覆盖范围而定义。1MHz及2MHz属于强制性支援。

实体层可分成两大类，一类是频宽大于或等于2MHz的传输模式；另一类是1MHz的传输。第一类可视为802.11ac的十倍降频时脉。由于傅立叶转换(FFT)的大小与802.11ac一样，因此子载波间隔为31.25kHz，只有802.11ac子载波间隔312.25kHz的十分之一。

802.11ah正交分频多工(OFDM)符元区间是802.11ac的十倍，而保护间隔也是802.11ac的十倍，可以是4μs、8μs或16μs，因此802.11ah可符合高达一公里覆盖范围的目标。1MHz传输模式使用与31.25kHz一样的子载波间隔，因此FFT大小是三十二。

1MHz通道的目标是进一步延伸传输范围。远距传输另增新的MCS10。此MCS与使用二分之一码率的MCS0相同，但会重复两次，因而扩大传输范围。802.11ac已定固定导频码型，但802.11ah另外新增移动导频(Travelling Pilot)的新导频码型。移动导频可更有效降低都卜勒效应，可更全面地支援行动接收。 在传输模式方面，802.11ah的短讯框模式或长讯框模式支援正常的S1G，以及可重复的S1G_DUP_1MHz模式与S1G_DUP_2MHz模式。