参考链接
802.11ah（HaLow）协议解析1：协议简介 - 知乎
802.11ah（HaLow）协议解析3：物理层改进 - 知乎
Wi-Fi HaLow: IEEE 802.11ah Wireless Networking Protocol - IoTEDU
Wi-Fi CERTIFIED HaLow | Wi-Fi Alliance
Wi-Fi HaLow
Wi-Fi HaLow 是一种基于IEEE 802.11ah协议的无线技术规范。该技术于2016年首次推出，运行于 1GHz 以下频率，与使用2.4GHz、5GHz和6GHz频率的传统 Wi-Fi 5、Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E 和 Wi-Fi 7 协议不同。
Wi-Fi HaLow（发音为“HEY-Low”）是一种 IEEE 802.11ah 无线网络协议。它于 2017 年发布，作为 IEEE 802.11-2007 无线网络标准的更新。它使用 900 MHz、免许可频段来提供扩展范围的 Wi-Fi 网络，而不是在 2.4 GHz 和 5 GHz 频段中运行的标准 Wi-Fi 网络。此外，它消耗的资源更少，允许创建大量站点或传感器，这些站点或传感器可以交互以共享信号，从而促进了物联网 （IoT） 的概念。该协议的低功耗可与蓝牙竞争，同时还提供更高的数据速率和覆盖范围。
Wi-Fi HaLow 不仅是下一代 Wi-Fi，为支持 Wi-Fi 的用户提供了更长的电池寿命和更长的覆盖范围，而且还代表了物联网中无线连接人员和设备令人兴奋的未来。家庭自动化、电器和恒温器只是可用的应用中的一小部分，其中包括传感器、执行器和安全摄像头，以改善用户体验和性能，同时降低安装和运营成本。
IEEE 802.11ah 任务组最近对 Wi-Fi HaLow 技术进行了标准化，此外，Wi-Fi 联盟还给它起了一个名字 （WFA）。它在免许可的低于 1 GHz 频段内运行，可以每秒数百 kbit 到每秒数十兆比特的速率传输数据，距离从几米到一公里多不等。Wi-Fi HaLow 无疑满足最具挑战性的物联网环境的可扩展性、可靠性和安全性标准。
尽管传统 Wi-Fi 仍然是当今最常用的无线网络协议，但物联网的快速发展促使人们重新思考 Wi-Fi，揭示技术缺陷并决定它将在包罗万象的互联世界中扮演什么角色。许多物联网和机器对机器 （M2M） 应用对长距离连接和低功耗的需求不断增长，这推动了 Wi-Fi HaLow 在今年和未来几年快速发展。
Wi-Fi HaLow™ 是采用 IEEE 802.11ah 技术的认证产品的称号，通过在低于 1 千兆赫 （GHz） 的频谱中运行来增强 Wi-Fi，以提供更远的距离和更低的功率连接。Wi-Fi HaLow™ 满足物联网 （IoT） 的独特要求，以支持工业、农业、智能建筑和智能城市环境中的各种用例。
Wi-Fi HaLow 实现了包括传感器网络和可穿戴设备在内的应用所需的低功耗连接。它的范围比许多其他 IoT 技术选项更长，并且在具有挑战性的环境中提供更强大的连接，在这些环境中，穿透墙壁或其他障碍物的能力是一个重要的考虑因素。
作为 Wi-Fi 产品组合的一部分，Wi-Fi HaLow 促进了更全面的无线连接方法。Wi-Fi HaLow 可以提供当今消费者期望从 Wi-Fi 中获得的许多好处，包括多供应商互操作性、在不中断现有 Wi-Fi 网络的情况下轻松设置以及最新的 Wi-Fi 安全性。Wi-Fi HaLow 加入了其他几种 Wi-Fi 技术，以提供低功耗、高性能和安全的 Wi-Fi，从而为各种物联网环境提供扩展的产品组合。
Wi-Fi HaLow 特性和优势
Wi-Fi HaLow与传统Wi-Fi
传统的 Wi-Fi 可帮助用户通过广泛的无线电频率（包括 2.4GHz、5GHz 以及不久的将来的 6GHz）方便地下载电影和上传文件。除此之外，这些链路的有效距离有限，很容易耗尽电池，需要每天充电或电源链路。Wi-Fi 6 也是 4K 视频流和虚拟现实等带宽密集型应用的完美选择。
Wi-Fi HaLow 通过采用低于 1 GHz 的更窄射频信道来更好地穿透材料，从而扩展了 OFDM 的安全性和频谱效率，使通信范围达到传统 Wi-Fi 的 10 倍深度、100 倍的面积和 1000 倍的体积。由于它支持来自单个接入点的 8,000 多个强大连接，并具有新的省电睡眠模式，因此 Wi-Fi HaLow 适合物联网用户。Wi-Fi HaLow 支持一类新的产品，这些产品可以使用电池运行数年，同时仍能提供每秒数百兆比特的数据吞吐量。
传统的 Wi-Fi 网络拥塞、距离限制和更高的功耗，以及可以连接到单个无线接入点的设备数量有限，在智能设备的互联世界中已不再可行。这些限制阻碍了以物联网为中心的新商业模式，这些模式需要增加容量、续航里程和电池运行，同时降低部署成本和时间，所有这些都是理想的特征。
Wi-Fi HaLow 速率
在单个 16 MHz 宽的信道上仅使用四个空间流即可实现高达 347 Mbit/s 的数据速率。该标准规定了各种调制方案和编码频率，它们由索引值 #Modulation 和编码方案 （MCS） 表示。下表描述了允许最佳数据速率的变量之间的关系。保护间隔 （GI）：元件之间经过的时间量。
2 MHz 信道的 FFT 为 64，具有 56 个 OFDM 副载波，52 个用于数据，4 个用于导频音，载波间隔为 31.25 kHz （2 MHz/64）（32 秒）。这些子载波中的每一个都可以使用 BPSK、QPSK、16-QAM、64-QAM 或 256-QAM 子载波。总带宽为 2 MHz，占用带宽为 1.78MHz。该符号的总长度为 36 或 40 微秒，包括 4 或 8 微秒的保护间隔。
| MCS index | Spatial Streams | Modulation type | Coding rate | 1 MHz | channels | 2 MHz | channels | 4 MHz | channels | 8 MHz | channels | 16 MHz | channels |
| 8μs GI | 4μs GI | 8μs GI | 4μs GI | 8μs GI | 4μs GI | 8μs GI | 4μs GI | 8μs GI | 4μs GI | ||||
| 0 | 1 | BPSK | 1/2 | 0.3 | 0.33 | 0.65 | 0.72 | 1.35 | 1.5 | 2.93 | 3.25 | 5.85 | 6.5 |
| 1 | 1 | QPSK | 1/2 | 0.6 | 0.67 | 1.3 | 1.44 | 2.7 | 3.0 | 5.85 | 6.5 | 11.7 | 13.0 |
| 2 | 1 | QPSK | 3/4 | 0.9 | 1.0 | 1.95 | 2.17 | 4.05 | 4.5 | 8.78 | 9.75 | 17.6 | 19.5 |
| 3 | 1 | 16-QAM | 1/2 | 1.2 | 1.33 | 2.6 | 2.89 | 5.4 | 6.0 | 11.7 | 13.0 | 23.4 | 26.0 |
| 4 | 1 | 16-QAM | 3/4 | 1.8 | 2.0 | 3.9 | 4.33 | 8.1 | 9.0 | 17.6 | 19.5 | 35.1 | 39.0 |
| 5 | 1 | 64-QAM | 2/3 | 2.4 | 2.67 | 5.2 | 5.78 | 10.8 | 12.0 | 23.4 | 26.0 | 46.8 | 52.0 |
| 6 | 1 | 64-QAM | 3/4 | 2.7 | 3.0 | 5.85 | 6.5 | 12.2 | 13.5 | 26.3 | 29.3 | 52.7 | 58.5 |
| 7 | 1 | 64-QAM | 5/6 | 3.0 | 3.34 | 6.5 | 7.22 | 13.5 | 15.0 | 29.3 | 32.5 | 58.5 | 65.0 |
| 8 | 1 | 256-QAM | 3/4 | 3.6 | 4.0 | 7.8 | 8.67 | 16.2 | 18.0 | 35.1 | 39.0 | 70.2 | 78.0 |
| 9 | 1 | 256-QAM | 5/6 | 4.0 | 4.44 | N/A | N/A | 18.0 | 20.0 | 39.0 | 43.3 | 78.0 | 86.7 |
| 10 | 1 | BPSK | 1/2 x 2 | 0.15 | 0.17 | N/A | N/A | N/A | N/A | N/A | N/A | N/A | N/A |
| 0 | 2 | BPSK | 1/2 | 0.6 | 0.67 | 1.3 | 1.44 | 2.7 | 3.0 | 5.85 | 6.5 | 11.7 | 13.0 |
| 1 | 2 | QPSK | 1/2 | 1.2 | 1.34 | 2.6 | 2.89 | 5.4 | 6.0 | 11.7 | 13.0 | 23.4 | 26.0 |
| 2 | 2 | QPSK | 3/4 | 1.8 | 2.0 | 3.9 | 4.33 | 8.1 | 9.0 | 17.6 | 19.5 | 35.1 | 39.0 |
| 3 | 2 | 16-QAM | 1/2 | 2.4 | 2.67 | 5.2 | 5.78 | 10.8 | 12.0 | 23.4 | 26.0 | 46.8 | 52.0 |
| 4 | 2 | 16-QAM | 3/4 | 3.6 | 4.0 | 7.8 | 8.67 | 16.2 | 18.0 | 35.1 | 39.0 | 70.2 | 78.0 |
| 5 | 2 | 64-QAM | 2/3 | 4.8 | 5.34 | 10.4 | 11.6 | 21.6 | 24.0 | 46.8 | 52.0 | 93.6 | 104 |
| 6 | 2 | 64-QAM | 3/4 | 5.4 | 6.0 | 11.7 | 13.0 | 24.3 | 27.0 | 52.7 | 58.5 | 105 | 117 |
| 7 | 2 | 64-QAM | 5/6 | 6.0 | 6.67 | 13.0 | 14.4 | 27.0 | 30.0 | 58.5 | 65.0 | 117 | 130 |
| 8 | 2 | 256-QAM | 3/4 | 7.2 | 8.0 | 15.6 | 17.3 | 32.4 | 36.0 | 70.2 | 78.0 | 140 | 156 |
| 9 | 2 | 256-QAM | 5/6 | 8.0 | 8.89 | N/A | N/A | 36.0 | 40.0 | 78.0 | 86.7 | 156 | 173 |
| 0 | 3 | BPSK | 1/2 | 0.9 | 1.0 | 1.95 | 2.17 | 4.05 | 4.5 | 8.78 | 9.75 | 17.6 | 19.5 |
| 1 | 3 | QPSK | 1/2 | 1.8 | 2.0 | 3.9 | 4.33 | 8.1 | 9.0 | 17.6 | 19.5 | 35.1 | 39.0 |
| 2 | 3 | QPSK | 3/4 | 2.7 | 3.0 | 5.85 | 6.5 | 12.2 | 13.5 | 26.3 | 29.3 | 52.7 | 58.5 |
| 3 | 3 | 16-QAM | 1/2 | 3.6 | 4.0 | 7.8 | 8.67 | 16.2 | 18.0 | 35.1 | 39.0 | 70.2 | 78.0 |
| 4 | 3 | 16-QAM | 3/4 | 5.4 | 6.0 | 11.7 | 13.0 | 24.3 | 27.0 | 52.7 | 58.5 | 105 | 117 |
| 5 | 3 | 64-QAM | 2/3 | 7.2 | 8.0 | 15.6 | 17.3 | 32.4 | 36.0 | 70.2 | 78.0 | 140 | 156 |
| 6 | 3 | 64-QAM | 3/4 | 8.1 | 9.0 | 17.6 | 19.5 | 36.5 | 40.5 | N/A | N/A | 158 | 176 |
| 7 | 3 | 64-QAM | 5/6 | 9.0 | 10.0 | 19.5 | 21.7 | 40.5 | 45.0 | 87.8 | 97.5 | 176 | 195 |
| 8 | 3 | 256-QAM | 3/4 | 10.8 | 12.0 | 23.4 | 26.0 | 48.6 | 54.0 | 105 | 117 | 211 | 234 |
| 9 | 3 | 256-QAM | 5/6 | 12.0 | 13.34 | 26.0 | 28.9 | 54.0 | 60.0 | 117 | 130 | N/A | N/A |
Wi-Fi HaLow 技术特点
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。
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。
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。
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。
中继接入点（Relay）
中继接入点 （AP） 是由中继和网络站 （STA） 或客户端组成的逻辑实体。中继机制使 AP 和 station 能够通过网络发送和接收帧。通过添加继电器，电台可以使用更高的 MCS（调制和编码方案）并在 Active 模式下花费更少的时间。这延长了充电站的电池寿命。中继站还可以连接不在 AP 覆盖范围内的站。使用中继站时，整体网络可靠性会产生开销成本，并且复杂性会增加。为了减少开销，中继任务应该是双向的，并且仅限于两个跃点。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
省电
节能站分为两种类型：TIM 和非 TIM。该名称来源于 TIM 工作站定期从接入点收集有关缓冲流量的信息。非 TIM 站使用目标唤醒时间来减少信令开销。
目标唤醒时间
TWT 是一项功能，它使 AP 能够为各个站点定义访问介质的特定时间或时间集。STA（客户端）和 AP 交换数据，包括预期服务持续时间，以允许 AP 管理竞争 STA 之间的争用和重叠量。AP 将通过各种保护机制涵盖计划的服务期限。在使用 TWT 之前，AP 和 STA 必须就其使用达成一致。目标唤醒时间站可以在 TWT 到达之前达到打瞌睡状态，从而可能降低网络能耗。
限制访问窗口（Restrictred Access Window with EDCA）
Restricted Access Window 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。允许您在基本服务集 （BSS） 中对电台进行分类，并在任何给定时间将频道访问限制为仅该类别中的那些电台。它有助于减少拥塞，并避免从彼此无法访问的大量站点同时传输。
双向 TXOP
双向 TXOP 允许 AP 和非 AP（STA 或客户端）在固定时间跨度（传输机会或 TXOP）内共享一系列上行链路和下行链路帧。这种操作模式旨在减少基于争用的信道访问，通过减少上行链路和下行链路数据帧所需的帧交换数量来提高信道效率，并使工作站能够通过缩短唤醒时间来延长电池寿命。这种连续的帧交换发生在上行链路和下行链路上的两个站点之间。在以前的版本中，基本的双向 TXOP 称为 Speed Frame Exchange。
扇区化（Group sectorization）
将基本服务集 （BSS） 的覆盖区域划分为多个扇区，每个扇区都有一个站点子集，称为扇区化。一组天线或一组合成天线波束用于对结构进行分区，以覆盖 BSS 的不同扇区。扇区化的目标是减少由于台站较少而导致的扇区内的介质争用或干扰，和/或允许在重叠的 BSS （OBSS） AP 或台站之间进行空间共享。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
802.11ah的带宽
在802.11ah以前的协议中，带宽的主要代表是以20MHz为基本带宽。随着802.11协议的继续发展，带宽的多样性就需要伴随着业务做优化设计，以信道绑定为代表的多种带宽组合，比如40MHz，80MHz和160MHz。
虽然在802.11a时代就有了5MHz和10MHz的带宽，但是这里窄带宽的目的是为了避免对于雷达一些的干扰，在特定的国家采用，而且这样的窄带宽事实中很少有所应用。5MHz和10MHz这样的带宽也还是有所发展的，主要应用场景是802.11p作为物理层技术的车联网协议上，这里的采用低带宽的目的是为了划分更多的信道。
802.11ah的目的就和以上有所不同了，主要是为了提升传播的距离，所以802.11ah提供了1MHz，2MHz，4MHz，8MHz和16MHz几种带宽模式。我们可以按照上面的思路，意会802.11ah设计带宽的思路，不过在实际802.11ah中，需要注意的是1MHz，2MHz实际为最基本的带宽。所以后面4MHz以上的几种模式下，其实还是信道聚合的思路，这一点需要注意下。另外，之所以802.11ah可以做这样的设定，核心原因在于其不是工作在传统的2.4GHz/5GHz频段上，所以无需进行兼容性的保护。
