802.11w（PFM）

        Protected Management Frames,802.11w协议主要基于现有的对数据报文的加密形式，对管理帧进行类似的加密。802.11w需要加密的管理帧包括解关联帧、去认证帧及强壮Action帧。

 802.11k（RRM）

          Radio Resource Management，无线线局域网频谱资源测量协议，由AP扫描周围邻居ＡＰ信息，配合终端扫描潜在漫游目标信息，解决何时漫游问题。802.11k标准制定了STA可以主动获取的无线环境信息，用于Roaming的决策。STA通过向AP request周围无线电环境信息，以提高无线连接的性能和可靠性。

802.11v（WNM）

         Wireless Network Management，无线网络管理协议，终端请求漫游目标（非必要），AP建议终端漫游目标，解决漫游到何处问题。该标准和802.11k的区别在于，802.11v提供了更多网络信息而不仅仅是RF信息。此外，802.11k是STA主动向AP询问，以帮助自己做roaming的决策。802.11v则是为了整个网络的性能而设计，该标准允许AP在特定条件下把STA踢掉，STA被动Roaming。在WNM action frame中，通过STA和AP之间互相交换信息，使得STA们可以清楚了解整个无线网络的拓扑和环境，提高无线网络的整体性能。WNM中的一个重要sub_field是BSS Transition Management。AP在高负载、低RSSI等原因的情况下，可以通过BTM让STA Roam到一个指定的AP，或者给STA一些可选的AP。STA也可以主动向AP询问Roaming的建议。

802.11r(FT)

       Fast BSS Transition，快速BSS转换协议，消除无线重关联过程中的握手开销，极大减少漫游时间，解决如何关重关联问题。定义了STA在同一移动域 (MD)中的不同AP之间漫游时的交互细则，提供了实现BSS快速切换的标准。802.11r快速漫游实现方法为：STA首次关联MD内的AP时，利用802.1x认证获得的主会话密钥（MSK，由于该密钥为认证者和申请者共享，也称为成对主密钥PMK）和MD内各个AP的R1KH_ID计算出不同的PMK_R1分发给MD内的其它AP；STA切换AP时，STA直接利用之前发送到目标AP上的PMK_R1协商出成对临时密钥(PTK)和组临时密钥(GTK)，以此缩短漫游切换时间，避免再重复进行耗时的802.1x认证。802.11r协议主要描述了四个部分的内容：密钥管理、FT初始化关联、快速切换和新增的信息元素。

802.11u(HotSpot 2.0)

        组织使用 802.11u（也称为无线局域网 Certified Passpoint 或 HotSpot 2.0）来允许其用户自动从一个无线局域网转移到另一个无线局域网（类似于蜂窝网络漫游），无需变更任何登录信息。当设备检测到已授权的 802.11u 接入点时，设备会自动连接到该网络。802.11u协议有效地实现了WiFi设备连接到可用的WiFi热点的自动化。

        一个新兴的协议802.11u帮用户省去了连接到WiFi网络和服务的麻烦和乏味的过程。这个协议是802.11u任务组在2010年完成的，IEEE在2011年2月批准发布这个协议。802.11u协议有效地实现了WiFi设备连接到可用的WiFi热点的自动化。

　　MAC层增强功能通过向客户设备提供有关关联之前经过特定热点访问外部网络的信息，帮助他们连接到远程服务或者传播远程服务。802.11u可以让WiFi热点自我广播，然后允许设备自动连接到WiFi热点，不需要最终用户人工选择一个SSID。在802.11u技术规范之内，主要网络络功能如下：

　　网络发现与选择：通过传播接入网络类型、漫游联盟支持和场所信息(作为HotSpot 2.02.0的一部分实施的)自动发现合适的网络。

　　服务质量镜像：它根据每台设备提供差分服务代码点(DSCP)标记与空中2层优先次序之间的镜像，从而促进端对端的服务质量(不是作为HotSpot 2.02.0的一部分实施的)。

　　新兴的服务：在链路级支持应急电话和网络报警(不是作为HotSpot 2.02.0的一部分实施的)。

802.11ai(FILS)

        FILS定义在802.11ai，全称是Fast Initial Link Setup。从名字中就可以看出，其目的或作用是快速链路建立。确实，WiFi的速率是越来越快了，但是连接WiFi所需的时间却仍然需要较长的时间（大部分时间在Discover阶段的Scan），而FILS标准的制定将大大减少链路建立的时间。

802.11ah(HaLow)

         802.11ah是协议组的命名，而HaLow是Wi-Fi联盟对于802.11ah协议的命名.。802.11ah是802.11协议组为了进军IoT市场，所设计了一个面向大连接IoT的技术协议。该协议是工作在Sub-1G频段的。我们知道802.11协议实际上就是Wi-Fi（主要对象就是无线局域网），不过随着市场的不断发展，802.11协议组也会不断出征，希望占据一些其他领域的网络业务，比如说IoT（即802.11ah），VR/AR这种近距离的图像传输（802.11ad/ay）。这些新扩展的协议往往是基于802.11的核心框架，并加以大刀阔斧的改进，从而为了自己的技术目标服务。所以在学习802.11ah的时候，我们完全需要把它作为一个新的协议来看待，毕竟它的修改体量还是挺大的。不够802.11一以贯之的特点在ah中还是继续存在的，也就是Best-effort。

        802.11ah的设计目标主要体现在，1）大连接（支持最高8191个节点），2）远距离（单个AP最大1Km的覆盖，支持Relay AP），3）高可靠，4）低功耗，5）安全性好（支持802.11的加密标准），这一系列的特点。从我个人理解而言，我更倾向于把802.11ah的目标说成，是基于802.11的协议框架，面向大连接，远距离，低功耗这个三个因素，做协议的修改。具体设计过程中，我比较倾向于是直接基于802.11ac的协议，引入了大连接，远距离，低功耗这三个特点，实际上，802.11ah和802.11ax的一些技术特征上是类似的，比如TWT，BSS Color，两者都支持，而且实际上ax是借鉴ah的，但是在细节设计上，两者还是有比较大的差异。

       802.11ah有很多新的技术引入

• Channel with SST（Sub-channel Selective Transmission）：802.11ah支持5种带宽模式，分别是1MHz，2MHz，4MHz，8MHz和16MHz，可以在使用过程中采用SST方式进行选择发送。
• Relay：802.11ah是支持Relay AP的，单个AP的覆盖范围最高是1km，所以如果为了扩展更远的距离，那么就需要引入Relay AP。
• BSS Color：BSS Color是为了增加信道复用的能力，该技术在Wi-Fi 6中也被引入。其第一次被引入是在802.11ah里面的，目的和Wi-Fi 6是一样的。
• Group sectorization：这也是一个分组的方式，扇区分组，是为了提升MAC层性能的一种调度方式。
• 4-Level hierarchical device groups：这也是一个分组，主要体现在TIM结构上。其是讲分组机制优化到节能工作模式下，通过分组轮询的模式，节省了能耗的同时，能够有序的轮询所有的分组节点。
• Restrictred Access Window with EDCA：缩写为RAW，主要描述其在竞争模式下，采用RAW这种改良过的竞争方式，减少“大连接”场景下，因为节点数多所造成的冲突概率大的问题。
• OFDM with 4 spatial streams：这个还是为了连接速率，802.11ah继承与802.11ac，最大允许4个空间流。

IEEE 802.11ah信道

        与5GHz频段类似，1GHz以下频谱中，可用频段因国家而异。因此，802.11ah根据不同国家的实际情况定义了不同的频率范围，包括美国，韩国，中国，欧洲，日本与新加坡。以美国为例，频率范围是902-928MHz，共28MHz频谱资源，1MHz信道带宽情况下具有26个可用信道。为了达到更高的吞吐量，802.11ah保留了802.11n，802.11ac中的信道绑定方法，即多个相邻信道组成更宽的信道带宽。由此，2MHz信道带宽就是由2个相邻的1MHz信道组成，4MHz就是由相邻的4个信道组成，以此类推。对于802.11ah，美国最大能够支持16MHz信道带宽。下图给出了美国的802.11ah信道组成。

        不同国家的可用802.11ah频谱如下图所示。可以看到韩国的可用频率为917.5-923.5MHz，0.5MHz的频率偏移是为了减少可能的干扰；欧洲的可用频率范围为863-868MHz；中国的可用频率范围为755-787MHz（有待考证）；日本的可用频率范围为916.5-927.5MHz；新加坡的可用频率由两段不连续的频谱组成。从这张图中也足以看出频谱资源是何等珍贵。

IEEE 802.11ah传输模式

在802.11ah标准中，1MHz与2MHz作为通用信道带宽，所有的802.11ah设备也必须支持这两种信道带宽。802.11ah的物理层设计可以分为2类，第1类是高于（包含）2MHz的信道带宽，第2类是1MHz信道带宽。

对于高于（包含）2MHz的模式，如4MHz，8MHz，16MHz，802.11ah物理层精确地设计为802.11ac物理层时钟的1/10，具有如下特征：

• 支持OFDM
• 支持MIMO
• 支持MU-MIMO
• 与802.11ac具有相同的子载波数
• OFDM符号周期刚好是802.11ac的10倍
• 支持MCS0-9

2MHz信道带宽下的802.11ah速率集如下表所示。很明显可以看出，802.11ah速率刚好是802.11ac的1/10。为了降低功耗，802.11ah最多支持4条空间流，而802.11ac最多可支持8条空间流。

MCS Index	Modulation	Code Rate	NSD	NDBPS	Data Rate (Normal GI)	Data Rate (Short GI)
MCS-0	BPSK	1/2	52	26	0.65 Mbps	0.72 Mbps
MCS-1	QPSK	1/2	52	52	1.3 Mbps	1.44 Mbps
MCS-2	QPSK	3/4	52	78	1.95 Mbps	2.17 Mbps
MCS-3	16-QAM	1/2	52	104	2.6 Mbps	2.89 Mbps
MCS-4	16-QAM	3/4	52	156	3.9 Mbps	4.33 Mbps
MCS-5	64-QAM	2/3	52	208	5.2 Mbps	5.78 Mbps
MCS-6	64-QAM	3/4	52	234	5.85 Mbps	6.5 Mbps
MCS-7	64-QAM	5/6	52	260	6.5 Mbps	7.22 Mbps
MCS-8	256-QAM	3/4	52	312	7.8 Mbps	8.67 Mbps
MCS-9	256-QAM	5/6	–	–	–	–

对于1MHz传输模式，802.11ah物理层具有如下特征：

• FFT点数：32
• 子载波数：24
• MCS类型：MCS10
• 子载波间隔：31.25KHz

IEEE 802.11ah MAC层

802.11ah MAC层设计过程中引入了一些增强的特性与新的帧结构，具有如下特征：

• 支持大量终端接入
• 增强节电效能
• 高效的媒体访问机制
• 增强的吞吐量

参考链接

802.11ah（HaLow）协议解析1：协议简介 - 知乎 (zhihu.com)

学一点Wi-Fi：802.11k/v/u/ai_802.11u-CSDN博客

IEEE 802.11ah低频WiFi标准_80211ah频率范围-CSDN博客