Wi-Fi HaLow, là thuật ngữ được hiệp hội Wi-Fi đặt cho các sản phẩm tích hợp công nghệ chuẩn IEEE 802.11ah (IEEE 802.11ah định nghĩa cho sóng dưới 1GHz), có phạm vi phủ sóng rộng hơn, tiêu thụ  ít năng lượng (low-power), là phiên bản tốc độ thấp của Wi-Fi. Nó là tiềm năng đầy hứa hẹn cho triễn khai thiết bị IoT như sensors( cảm biến), wearables (thiết bị đo), ứng dụng machine-to-machine (M2M), smart buildings (tòa nhà thông minh), smart cities ( thành phố thông minh ).

Với khả năng kết nối thiết bị băng thông thấp với mạng IP bao gồm internet, nó hỗ trợ đủ băng thông để xử lý video chất lượng HD và thậm chí có thể được sử dụng cho truyền tải ở nông thôn và giảm tải lưu lượng cho trụ sóng điện thoại.

Chuẩn HaLow được cho phép vào 9/2016 và công bố rộng rãi 5/2017. Không giống như tiêu chuẩn Low-power 802.11af (hoạt động trong phổ trắng truyền hình ở băng tần VHF và UHF), HaLow hoạt động ở băng tần không cần cấp phép sử dụng (ISM bands ) (băng tần này được sử dụng nhiều nhất cho các hệ thống thông tin tần số thấp tầm ngắn, những người sử dụng không cần phải có giấy phép sử dụng tần số cho chính quyền cấp), do đó dễ dàng triển khai.

HaLow cũng có lợi thế so với các công nghệ tương tự trong ISM bands bởi vì chúng được xây dựng trên các tiêu chuẩn độc quyền. Các công nghệ khác phức tạp hơn, yêu cầu phần cứng độc quyền để có kết nối IP đến thiết bị client. HaLow nhằm giúp việc triển khai các thiết bị IoT dễ dàng hơn.

Mặc dù có những lợi thế này, nhưng sự hấp thụ vẫn còn chậm. Trên công cụ tìm kiếm sản phẩn của hiệp hội Wifi, chỉ có ba công ty được liệt kê là có sản phẩm Wifi Halow được chứng nhận: Methods2Business với AP và client, cùng với Newracom và MorseMicro, những công ty tạo ra systems-on-a-chip (SoCs) được sử dụng trong thiết bị end-user và clients.

Tại sao sử dụng HaLow?

• Hầu hết công nghệ Wi-Fi như WiFi5 và WiFi6, hoạt động ở tần số 2.4GHz và 5GHz.

WiFi HaLow sử dụng tần số không cần cấp phép dưới 1GHz như 902-928MHz tại Mỹ.

• Tần số thấp hơn có nghĩa là dải tín hiệu dài hơn và tín hiệu xuyên tường hay các vật liệu khác tốt hơn. Do đó tín hiệu WiFi HaLow có thể truyền xa hơn nhiều, có thể lên đến trên 1km.

• Bởi vì thiết bị sử dụng HaLow không phải là băng tần tốc độ cao, nên chúng có thể sử dụng năng lượng thất hơn radios. Điều này có nghĩa là kết nối không dây tiêu thụ  rất ít năng lượng, do đó giúp thiết bị có thời lượng pin dài- trong một số trường hợp lên đến 5 năm.
• Ở mạng WiFi truyền thống, các thiết bị Client nhàn rỗi sẽ không chiếm thời gian phát sóng hay băng thông, nhưng chúng có một số tác động đến hiệu suất mạng, đặc biệt nếu triển khai hàng trăm hàng nghìn thiết bị không dây IoT. Với WiFi HaLow, bạn có thể cung cấp cho chúng băng tần riêng để hoạt động và dành các băng tần cao hơn cho các thiết bị cần nhiều thông lượng hơn.
• Mặc dù HaLow được thiết kế cho ứng dụng băng thông thấp, nhưng nó vẫn có thể cung cấp đầy đủ thông lượng cho video camera chất lượng HD. Đều này phụ thuộc vào khả năng của AP và thiết bị client (thông số kỹ thuật, khoảng cách) nhưng nó khả thi khi triển khai.

WiFi HaLow yêu cầu cơ sở hạ tầng nào?

Không giống như các công nghệ IoT tương tự, Wifi HaLow không yêu cầu bộ điều khiển ( controllers), hubs, hay gateways. Chỉ cần cấp quyền truy cập vào mạng LAN truyền thống cho HaLow và các thiết bị client HaLow có thể kết nối với mạng dựa trên IP bao gồm Internet. Hoặc có thể chọn 1 thiết bị gateway có kết nối 4G LTE với mạng WAN.

Hiện tại AP Wifi truyền thống hỗ trợ băng tần 2.4GHz và 5GHz nhưng không hỗ trợ băng tầng HaLow. Tuy nhiên với phạm vi dài hơn, một AP được đặt ở vị trí thích hợp có thể bao phủ toàn bộ tòa nhà văn phòng hoặc nhà kho nhiều tầng. Điều này sẽ phụ vào nhiều yếu tố (dữ liệu bạn muốn cung cấp cho Client, công suất truyền, anten, độ nhiễu. WiFi HaLow có thể được triển khai mode wireless-mesh để tín hiệu có thể đi xa hơn mà không cần kết nối dây.

Sơ đồ kênh Wi-Fi HaLow và tốc độ dữ liệu là gì?

WiFi HaLow ở Mỹ có 2 kênh truyền ở dải tần từ 902-928 MHz, mỗi kênh có thể cung cấp 100 Kbps. Giống như Wi-Fi truyền thống, thiết bị HaLow có các tùy chọn độ rộng kênh để tăng băng thông. Có năm độ rộng kênh từ 1 MHz đến 16 MHz, tuy nhiên không phải tất cả các thiết bị đều hỗ trợ tất cả các độ rộng.

Hãy nhớ rằng, kênh càng hẹp thì đường truyền sẽ đi càng xa, nhưng với tốc độ dữ liệu chậm hơn. Đối với phạm vi dài như 1km với một số suy hao RF, bạn có thể thấy tốc độ dữ liệu 150kbps chỉ sử dụng một kênh 1MHz. Tình huống tốt nhất với phạm vi hoặc tầm nhìn thẳng hơn là tốc độ lý thuyết 86,7 Mbps với các kênh 16 MHz và khoảng thời gian bảo vệ ngắn.

Newracom tuyên bố họ đã đạt được thông lượng UDP 2Mbps ở khoảng cách 3km với line of sight. Cuộc thử nghiệm được thực hiện trên biển, không bị nhiễu sóng vô tuyến. Khi đó, trong điều kiện lý tưởng, tốc độ vài Mbps có thể đạt được là 1,5 km.

Vấn đề nhiễu giữa thiết bị WiFiLow và thiết bị khác.

Ngoài Wi-Fi HaLow, băng tần 900 MHz còn có các thiết bị và người dùng không được cấp phép khác. Các nhà điều hành đài phát thanh Ham cũng có quyền sử dụng băng tần. Điều này có nghĩa là họ phải chấp nhận nhiễu từ các nguồn khác vì họ không phải là người dùng chính của băng tần.

So với số lượng thiết bị Wi-Fi 5 và Wi-Fi 6 sử dụng băng tần 2,4 GHz và 5 GHz, nhiễu không phải là vấn đề lớn khi sử dụng Wi-Fi HaLow. Ngoài ra, vì các thiết bị Wi-Fi HaLow có xu hướng cung cấp lượng dữ liệu nhỏ hơn và ít thường xuyên hơn so với các thiết bị Wi-Fi truyền thống, nên việc cạnh tranh về thời gian phát sóng ít được quan tâm hơn.

Mức độ an toàn của HaLow?

Wi-Fi HaLow hỗ trợ cùng tính năng bảo mật Wi-Fi Protected Access (WPA3) và chức năng Wi-Fi Enhanced Open giống như các thiết bị Wi-Fi truyền thống, vì vậy HaLow cũng an toàn như Wi-Fi truyền thống. Một số thiết bị cũng có thể hỗ trợ mode Enterprise của WPA3 với xác thực 802.1X. Mặc dù bảo mật WPA2 cũ không bắt buộc đối với các sản phẩm được chứng nhận Wi-Fi nhưng một số thiết bị HaLow có thể hỗ trợ bảo mật này.

Các thiết bị HaLow đã sẳn sàng triển khai cho doanh nghiệp hay chưa?

Theo Newracom và những người  khác,  có rất ít thiết bị Wi-Fi Halow trên thị trường, nhưng chúng đã sẵn sàng để triển khai cho doanh nghiệp. Ngoài các sản phẩm được chứng nhận Wi-Fi, có những sản phẩm hỗ trợ Wi-Fi HaLow chưa được chứng nhận. Trong số đó:

• Alfa cung cấp AP/CPE ngoài trời với PoE, USB Type-C HaLow AP/CPE và các modules.
• DeviceWorx sản xuất các cảm biến, cổng IoT công nghiệp. Và đèn hiệu.
• Elastel có một cổng IoT cùng với các dịch vụ IoT khác.
• Palma Ceia SemiDesign có điểm truy cập 802.11ah, thiết bị trạm/máy khách và bộ thu phát.
• Công nghệ Silex có điểm truy cập 802.11ah, cầu nối không dây và các modules. Một số công ty chỉ cung cấp modules Wi-Fi, chẳng hạn như Airetos/VoxMicro, Azurewave,LiteOn và Reyax.

Giống như các mạng Wi-Fi truyền thống, bạn nên thực hiện khảo sát RF site trước và sau khi triển khai Wi-Fi HaLow. Điều này đặc biệt đúng vì nó có thể là một công nghệ xa lạ đối với hầu hết các kỹ sư mạng. Bạn muốn thực hiện thử nghiệm và phân tích trực tiếp, đặc biệt nếu bạn định sử dụng Halow ở khoảng cách xa hoặc có các ứng dụng khách băng thông cao hơn để phục vụ.

Trần Trọng Chiến - Phòng Kỹ Thuật VnPro