Tout savoir sur Wi-Fi HaLow, la norme Wi-Fi pour l’IoT

HaLow Wi-Fi est la nouvelle désignation des produits intégrant la technologie IEEE 802.11ah. Améliore le Wi-Fi en travaillant dans un spectre inférieur à 1 GHz pour offrir une plus grande portée et une connectivité avec une consommation d’énergie inférieure, ce nouveau Wi-Fi est idéal pour les appareils IoT, qui ont besoin d’une très bonne portée, mais n’ont pas besoin d’une grande vitesse sans fil. Aujourd’hui, dans RedesZone, nous allons tout expliquer sur ce nouveau standard Wi-Fi du futur pour les appareils IoT.

HaLow Wi-Fi est prêt à répondre aux exigences des appareils Internet des objets ( IoT ). Grâce à cela, il est prêt à fonctionner dans des environnements industriels, agricoles, de bâtiments intelligents et de villes intelligentes.

Certaines choses positives à noter sont qu’il ne nécessite pas de concentrateurs ou de passerelles propriétaires, et qu’il prend en charge les derniers protocoles de sécurité. Cela signifie que vous pouvez travailler avec différents fournisseurs qui conçoivent leurs appareils en fonction de cette norme. Nous trouvons actuellement un grand nombre de produits IoT sur le marché pour notre maison, mais chacun utilise un hub propriétaire, et il n’y a pas d’interopérabilité entre eux. Grâce à HaLoW WiFi, nous pouvons tous les connecter au réseau sans fil comme s’il s’agissait d’un autre appareil.

Introduction à la norme 802.11ah

Avant de démarrer le Wi-Fi HaLow dont la norme est 802.11ah, nous allons passer brièvement en revue ceux que nous avons le plus utilisés dans nos maisons et nos bureaux. Cela nous donnera un aperçu de l’évolution des réseaux WiFi. Dans ce cas, nous parlerons de son passé, présent et futur. Ainsi, nous aurons une vision globale de l’évolution de nos réseaux.

La norme 802.11 est une famille de normes sans fil créées par l’Institute of Electrical and Electronics Engineers ( IEEE ). La première norme que nous avons utilisée était 802.11b qui a été ratifiée en 1999, la vitesse de transmission maximale est de 11 Mbps, et cela fonctionne dans la bande 2,4 GHz. En pratique, la vitesse de transmission maximale est d’environ 5, 9 Mbit/s sur TCP et 7.1. Mbps sur UDP. Plus tard, en juin 2003, la norme 802.11g a été approuvée , qui fonctionne dans la bande des 2,4 GHz et sa vitesse théorique maximale est de 54 Mbit/s, bien que dans la vraie vie nous atteignions un peu moins de la moitié, autour de 22 Mbps.

Une norme qui existe depuis de nombreuses années est 802.11n, qui a été approuvée par l’IEEE le 11 septembre 2009. Cette norme peut fonctionner à la fois dans les bandes 2,4 GHz et 5 GHz.Sa vitesse maximale théorique Cela dépend du nombre de antennes et la modulation d’amplitude quadratique, mais il est capable d’atteindre jusqu’à 1000 Mbps si vous utilisez quatre antennes et 1024QAM.

Actuellement, la plus utilisée est la norme 802.11ac qui a été approuvée en 2014. Il convient de noter qu’elle est communément connue sous le nom de WiFi 5, Gigabit WiFi ou WiFi 5G. Cette norme ne fonctionne que dans la bande 5 GHz, en cas d’utilisation de la bande 2,4 GHz, nous devrons utiliser directement le Wi-Fi 4. Cette norme permet jusqu’à 433 Mbps par flux de données si nous utilisons 256QAM, mais nous pouvons augmenter à 540 Mbps par diffuser en utilisant 1024QAM. Aujourd’hui, il existe des routeurs avec un maximum de 4 antennes, nous pouvons donc atteindre jusqu’à 2167 Mbps dans ce scénario.

Enfin, la nouvelle norme Wi-Fi 6 ou également connue sous le nom de 802.11ax peut fonctionner dans les bandes 2,4 GHz et 5 GHz. Cette nouvelle norme possède des fonctionnalités très importantes pour fournir les meilleures performances sans fil possibles, telles que MU-MIMO bidirectionnel, OFDMA, fonctions d’économie d’énergie et BSS Color, largeur de canal 160 MHz à 5 GHz et de nombreuses autres fonctionnalités dont nous avons déjà parlé précédemment dans RedesZone.

HaLow Wi-Fi : qu’est-ce que c’est et comment ça marche

Wi-Fi HaLow fonde le succès de ses réseaux sans fil sur le fonctionnement dans la bande de fréquences inférieure à 1 gigahertz (GHz). Ses principaux avantages sont qu’il offre une connectivité longue portée avec une faible consommation d’énergie. De plus, un autre point en sa faveur est que les murs ne représentent pas un obstacle significatif à son fonctionnement.

Le marché des appareils IoT est très large, nous avons :

• Appareils.
• Appareils de climatisation.
• Caméras de vidéosurveillance.
• Capteurs d’usine intégrés aux réseaux.

Ces appareils de l’Internet des objets nécessitent certaines exigences pour pouvoir fonctionner correctement :

• Faible consommation.
• Connexions à plus longue portée.
• Meilleure pénétration à travers les murs et les obstacles.

La norme IEEE 802.11ah nous fournira des vitesses de connexion allant de 150 kilobits par seconde (kbps) à plus de 86 mégabits par seconde (Mbps). En ce qui concerne la portée de la couverture, elle peut atteindre 1 Km. Pour cette raison, nous pouvons dire que cette norme est la norme idéale pour les appareils de l’Internet des objets. En outre, il offre également des canaux OFDM à bande étroite, divers modes d’économie d’énergie et est certifié pour utiliser le cryptage WPA3, de sorte que les communications doivent être sécurisées.

Bande de fréquence inférieure à 1 GHz : plus longue portée, moins de vitesse

HaLow Wi-Fi répond aux besoins de la communauté des appareils IoT tout en offrant la sécurité et la prise en charge IP dont ils ont besoin. C’est pourquoi Wi-Fi HaLow fonctionne dans la bande de fréquences inférieure à 1 GHz, ce qui permet au Wi-Fi d’utiliser sans problème les appareils les plus éloignés de nous. Par exemple, l’utilisation de cette norme pourrait nous permettre de placer une caméra de vidéosurveillance extérieure plus loin. Cela signifierait également un changement très important dans nos réseaux WiFi comme on peut le voir sur le schéma suivant.

Actuellement, nos réseaux WiFi domestiques fonctionnent principalement dans la bande 2,4 GHz et 5 GHz, comme nous l’avons expliqué récemment dans RedesZone, bien que nous allons bientôt fonctionner avec la bande 6 GHz en utilisant la dernière norme Wi-Fi 6E qui a déjà été présentée. .

Après cela, la prochaine étape que nous prendrons est avec la norme 802.11ah, et nous commencerons à travailler dans la bande inférieure à 1 GHz.

Comment HaLow Wi-Fi pourrait fonctionner dans une maison

Wi-Fi HaLow dans ce cas nous fournira une connectivité longue portée et une faible consommation. Ce qui est idéal dans l’IoT et le fera en fonctionnant en dessous de 1 GHz.Les canaux à bande étroite permettent au signal d’atteindre plus loin avec Wi-Fi HaLow qu’avec d’autres versions de Wi-Fi ou de nombreuses autres technologies IoT. Nous avons ici une image de ce à quoi pourrait ressembler un réseau Wi-Fi en utilisant cette technologie.

Selon ce schéma, avec la bande 5 GHz nous obtiendrions une portée de couverture de 27 mètres. Dans ce cas, il s’agirait d’obtenir les vitesses de connexion les plus élevées tout en sacrifiant la zone de couverture. En général, il serait destiné à être utilisé à l’intérieur de la maison ou très près de celle-ci. Viendrait ensuite la bande 2,4 GHz, pour des distances intermédiaires allant jusqu’à 54 mètres. Dans ce cas, il s’agirait de l’utiliser autour de la maison ou dans un garage extérieur à proximité.

Enfin, nous aurions le réseau qui fonctionnerait en dessous de 1 GHz, qui fonctionnerait à une fréquence de 900 MHz. Ce WiFi aurait une zone de couverture de 88 mètres. On pourrait l’utiliser pour placer une caméra de vidéosurveillance extérieure, activer ou désactiver l’éclairage ou encore ouvrir ou fermer une porte à l’aide d’une serrure électronique. Dans les travaux agricoles, vous pouvez travailler comme indiqué dans l’image suivante :

Dans la maison principale, nous placerons le point d’accès principal qui couvrirait l’ensemble de la propriété en utilisant différentes bandes. Sur la gauche, nous aurions le champ agricole dans lequel nous pourrions contrôler l’arrosage automatique et donner accès à Internet à notre tracteur. Sur la droite, nous aurions nos animaux situés avec un collier ou une puce et un réservoir d’eau que nous pourrions contrôler pour donner de l’eau aux animaux. Dans les zones les plus reculées, nous pouvions contrôler nos appareils en utilisant le réseau en dessous de 1 GHz.

Pourquoi Wi-Fi HaLow est idéal pour travailler avec des appareils IoT

Le marché de l’IoT implique de devoir travailler avec de nombreux types d’appareils. Pour cette raison, des solutions doivent être trouvées pour travailler avec :

• Montres intelligentes.
• Appareils.
• Appareils de climatisation.
• Capteurs et systèmes à distance pour les environnements industriels et agricoles

La première exigence à laquelle il répond est une faible consommation d’énergie . De nombreux appareils sont alimentés par une pile de la taille d’une pièce et une connexion sans fil. La technologie doit offrir des options à faible consommation et à haute efficacité énergétique. La deuxième section offerte par HaLow Wi-Fi est la longue portée et la robustesse , grâce au fait qu’il fonctionne dans le spectre de fréquences radio inférieur à 1 GHz avec des canaux à bande étroite, il atteint une zone de couverture de 1 km. sa faveur est qu’il pénètre également mieux à travers les matériaux de construction tels que les murs que 2,4 GHz

Ensuite, vous disposez également d’ une capacité de réseau IP pour mettre en œuvre des solutions IoT efficaces. Les réseaux de capteurs et les appareils peuvent avoir besoin de se connecter au cloud pour les mises à jour logicielles et d’autres fonctions de gestion des applications IoT. Wi-Fi HaLow se démarque dans cette section par rapport aux autres options technologiques IoT, car il offre plus de connectivité avec la prise en charge IP native, aucune passerelle propriétaire n’est nécessaire. C’est ce qui le différencie également de nombreuses autres alternatives technologiques.

Il fournit également des débits de données adéquats pour satisfaire de nombreuses applications IoT. Certains appareils ont besoin de traiter occasionnellement une petite capacité de paquets de données. Cependant, nous en avons d’autres qui nécessitent un flux de données et une surveillance constants. Grâce à une vitesse de connexion allant de 150 kbps à 86,7 Mbps, elle est valable pour les deux situations.

Pour terminer cette section, Wi-Fi HaLow est également conforme aux protocoles de sécurité de dernière génération , dont le cryptage WPA3. Ainsi, nos connexions sont sécurisées et nous pouvons travailler si nous le voulons avec des plateformes fiables dans le cloud.

Exigences liées à une installation facile et sûre

Par conséquent, s’assurer que les appareils et les environnements IoT sont sécurisés est une tâche difficile, et chaque technologie IoT disponible a sa propre approche de la sécurité. Comme nous l’avons déjà mentionné précédemment, il utilise WPA3 et Wi-Fi Enhanced OpenTM , le plus haut niveau de sécurité développé pour la dernière génération de réseaux Wi-Fi.

L’installation et l’intégration de l’appareil pourraient également tirer parti de Wi-Fi CERTIFIED Easy Connect . En conséquence, nous introduisons des mécanismes standardisés pour simplifier l’approvisionnement et la configuration des appareils Wi-Fi. Wi-Fi Easy Connect intègre un cryptage fort utilisant la cryptographie à clé publique pour garantir que les réseaux restent sécurisés lorsque de nouveaux appareils sont ajoutés. Cela nous permettra de connecter les appareils facilement et en toute sécurité.

L’ interopérabilité avec une grande variété de types d’appareils de plusieurs fournisseurs est également importante dans un environnement Internet des objets. En ce sens, la tradition Wi-Fi se poursuit et garantit qu’elle peut fonctionner avec plusieurs fournisseurs ou fabricants. Ainsi, le fait que HaLow Wi-Fi soit une technologie basée sur des normes signifie qu’il a un potentiel élevé d’interopérabilité transparente. Étant basé sur des normes spécifiques qui doivent être respectées, il permet à tous les appareils de fonctionner correctement.

Parmi les appareils qui pourraient utiliser le Wi-Fi HaLow, il y a ceux qui fonctionnent dans les bandes Wi-Fi 2,4 GHz, 5 GHz et potentiellement 6 GHz.

Avantages du Wi-Fi HaLow par rapport aux autres technologies

Vous avez ici un graphique comparatif du taux de transfert et de la distance des différentes technologies utilisées dans l’IoT.

En termes de portée, de débit de données et d’autonomie de la batterie fonctionnant dans le spectre inférieur à 1 GHz et les canaux à bande étroite, la portée Wi-Fi HaLow est nettement supérieure à celle des autres technologies. Il est ainsi capable de surveiller des réseaux de capteurs agricoles à faible débit sur une distance supérieure à un kilomètre. De plus, grâce à leurs modes d’économie d’énergie, les capteurs Wi-Fi peuvent durer des années avec une seule charge de batterie. Nous pourrions donc utiliser des portes, des serrures et des étiquettes électroniques intelligentes sur les rayons des supermarchés.

Quant aux coûts de déploiement de HaLow Wi-Fi, ils incluent les points d’accès et les appareils clients, ainsi que les ressources informatiques pour configurer un réseau. Il n’y aurait pas de frais récurrents pour l’utilisation des ressources réseau appartenant au client. Avec HaLow Wi-Fi, vous pouvez facilement ajouter des réseaux d’infrastructure existants sans affecter négativement les autres technologies de fréquence Wi-Fi.

Voici un graphique que Wifi Hallow compare avec d’autres technologies :

Enfin, il faut noter que le Wi-Fi HaLow offre de nombreuses possibilités et nous pourrons l’utiliser dans des domaines aussi divers que l’automatisation industrielle, l’agriculture, la maison et sa domotique, dans la logistique et les transports et dans le développement des villes intelligentes.