Wi-Fi HaLow : le sans fil pour l’Internet des objets

Wi-Fi HaLow, le terme marketing choisi par la Wi-Fi Alliance pour la norme IEEE 802.11ah, est une version longue portée, faible consommation et faible débit du Wi-Fi traditionnel. Cela s’avère prometteur avec le déploiement de dispositifs Internet des objets (IoT) tels que des capteurs, des appareils portables, des applications machine à machine (M2M), des bâtiments intelligents et des villes intelligentes.

Avec la possibilité de connecter des appareils à faible bande passante aux réseaux IP, y compris Internet, il prend en charge suffisamment de bande passante pour gérer des vidéos de qualité HD et peut même être utilisé pour les communications rurales et pour décharger le trafic des tours de téléphonie cellulaire.

La norme HaLow a été approuvée en septembre 2016 et publiée en mai 2017. Contrairement à la norme similaire de faible puissance 802.11af, qui fonctionne dans le spectre des espaces blancs de télévision dans les bandes VHF et UHF, HaLow fonctionne dans des bandes sans licence, ce qui la rend plus facile à déployer.

HaLow présente également des avantages par rapport aux technologies similaires dans le spectre sans licence, car certaines d’entre elles sont construites sur des normes propriétaires. D’autres technologies sont également plus complexes, nécessitant du matériel propriétaire pour obtenir une connectivité IP aux appareils clients. HaLow est destiné à faciliter le déploiement d’appareils IoT.

Malgré ces avantages, l’adoption a été lente. Dans l’outil de recherche de produits Wi-Fi Alliances, seules trois sociétés sont répertoriées comme possédant des produits Wi-Fi HaLow certifiés : Methods2Business avec un point d’accès et un client, ainsi que Newracom et Morse Micro, qui fabriquent des systèmes sur puce (SoC) qui sont utilisé dans les appareils des utilisateurs finaux et les clients.

Pourquoi utiliser HaLow ?

La plupart des technologies Wi-Fi, telles que le Wi-Fi 5 et le Wi-Fi 6, fonctionnent à des fréquences situées dans les bandes 2,4 et 5 GHz. Wi-Fi HaLow utilise des fréquences sans licence inférieures à 1 GHz, comme 902 928 MHz aux États-Unis.

Des fréquences plus basses signifient des portées de signal plus longues et une meilleure pénétration du signal à travers les murs et autres matériaux. Ainsi, les signaux Wi-Fi HaLow peuvent voyager beaucoup plus loin ; atteignant même des distances supérieures à 1 km (0,62 miles).

Étant donné que les appareils utilisant HaLow ne consomment pas de bande passante très performante, ils peuvent utiliser des radios de moindre puissance. Cela signifie que la connectivité sans fil consomme très peu d’énergie, ce qui confère aux appareils une longue durée de vie de la batterie, dans certains cas supérieure à cinq ans.

HaLow complète bien le Wi-Fi traditionnel en permettant aux architectes de réseau de déplacer les clients à faible bande passante hors du réseau Wi-Fi principal. Les clients inactifs ne monopolisent pas le temps d’antenne, mais ils ont un certain impact sur les performances du réseau, surtout si vous souhaitez déployer des centaines ou des milliers d’appareils sans fil IoT. Avec Wi-Fi Halo, vous pouvez leur donner leur propre bande sur laquelle fonctionner et réserver les bandes supérieures aux appareils qui ont besoin de plus de débit.

Même si HaLow est conçu pour les applications à faible bande passante, il peut néanmoins fournir un débit suffisant pour les caméras vidéo de qualité HD. Cela dépend des capacités du point d’accès, des spécifications du périphérique client et des distances, mais c’est possible.

De quelle infrastructure Wi-Fi HaLow a-t-il besoin ?

Contrairement aux technologies IoT similaires, Wi-Fi HaLow ne nécessite pas de contrôleurs, de hubs ou de passerelles propriétaires. Tout ce que vous avez à faire est de brancher un point d’accès HaLow sur un réseau local traditionnel et les clients HaLow peuvent se connecter aux réseaux IP, y compris Internet. Ils pourraient également choisir un périphérique de passerelle doté d’une connectivité 4G LTE au WAN.

À l’heure actuelle, les points d’accès Wi-Fi traditionnels prennent en charge les bandes 2,4GH et 5GHz, mais ne prennent pas en charge la bande HaLow. Cependant, avec des portées plus longues, un AP placé au bon endroit pourrait couvrir un immeuble de bureaux ou un entrepôt entier à plusieurs étages. Cela dépend de nombreux facteurs, notamment des débits de données que vous souhaitez fournir aux clients, des puissances de transmission, des antennes et des interférences. Le Wi-Fi HaLow peut également être déployé en mode maillé sans fil pour amener le signal plus loin sans connexion filaire.

Que sont les schémas de canaux et les débits de données Wi-Fi HaLow ?

Aux États-Unis, le Wi-Fi HaLow dispose de 26 canaux de 1 MHz dans la plage de 902 MHz à 928 MHz, chacun capable de fournir un débit de 100 Kbps. Comme le Wi-Fi traditionnel, les appareils HaLow disposent d’options de largeur de canal pour augmenter la bande passante. Il existe cinq largeurs de canal allant de 1 MHz à 16 MHz, mais tous les appareils ne prennent pas en charge toutes les largeurs.

N’oubliez pas que plus un canal est étroit, plus les transmissions voyageront loin, mais à des débits de données plus lents. Pour de longues portées comme 1 km avec une certaine atténuation RF, vous verrez probablement un débit de données de 150 kbps en utilisant un seul canal de 1 MHz. La meilleure situation avec des portées ou une ligne de vue plus courtes est un débit théorique de 86,7 Mbps avec des canaux de 16 MHz et des intervalles de garde courts.

Newracom affirme avoir atteint un débit UDP de 2 Mbps à 3 km en visibilité directe. L’essai s’est déroulé en mer, sans interférence radio. Dans des conditions idéales, on pourrait donc s’attendre à une vitesse de quelques Mbps à 1,5 km.

Et les interférences ?

La bande 900 MHz compte d’autres utilisateurs et appareils sans licence en plus du Wi-Fi HaLow. À l’époque, il y avait beaucoup de téléphones sans fil. Les opérateurs de radioamateurs ont également le droit d’utiliser la bande, mais à titre secondaire. Cela signifie qu’ils doivent accepter les interférences provenant d’autres sources car ils ne sont pas les principaux utilisateurs de la bande.

Par rapport au nombre d’appareils Wi-Fi 5 et Wi-Fi 6 utilisant les bandes 2,4 GHz et GHz, les interférences ne devraient pas être un gros problème lors de l’utilisation du Wi-Fi HaLow. De plus, étant donné que les appareils Wi-Fi HaLow ont tendance à fournir de plus petites quantités de données et moins fréquemment que les appareils Wi-Fi traditionnels, la concurrence pour le temps d’antenne est moins préoccupante.

Dans quelle mesure HaLow est-il sécurisé ?

Wi-Fi HaLow prend en charge la même sécurité Wi-Fi Protected Access (WPA3) et la même fonctionnalité Wi-Fi Enhanced Open que les appareils Wi-Fi traditionnels, de sorte que HaLow est tout aussi sécurisé que le Wi-Fi traditionnel. Certains appareils peuvent également prendre en charge le mode entreprise WPA3 avec l’authentification 802.1X. Bien que la sécurité WPA2 existante ne soit pas requise pour les produits certifiés Wi-Fi, certains appareils HaLow peuvent la prendre en charge.

HaLow est-il prêt pour les déploiements en entreprise ?

Il existe encore peu d’appareils Wi-Fi Halow sur le marché, mais ils sont désormais prêts pour des déploiements en entreprise, selon Newracom et d’autres. En plus des produits certifiés Wi-Fi, il existe des produits prenant en charge Wi-Fi HaLow qui n’ont pas encore été certifiés. Parmi eux:

• Alfa fournit un AP/CPE extérieur avec PoE, un AP/CPE USB Type-C HaLow et des modules.
• DeviceWorx produit des passerelles et des capteurs IoT industriels. et des balises.
• Elastel dispose d’une passerelle IoT ainsi que d’autres offres IoT.
• Palma Ceia SemiDesign dispose d’un point d’accès 802.11ah, d’un appareil station/client et d’émetteurs-récepteurs.
• Silex Technology dispose d’un point d’accès 802.11ah, d’un pont sans fil et de modules.

Certaines entreprises fournissent uniquement les modules Wi-Fi, comme Airetos/VoxMicro, Azurewave, LiteOn et Reyax.

Comme pour les réseaux Wi-Fi traditionnels, il est recommandé d’effectuer une étude de site RF avant et après le déploiement du Wi-Fi HaLow. Cela est d’autant plus vrai qu’il s’agit probablement d’une technologie peu familière pour la plupart des ingénieurs réseau. Vous souhaitez effectuer des tests et des analyses en direct, surtout si vous prévoyez d’utiliser Halow sur de longues distances ou si vous avez des clients à bande passante plus élevée à servir.

(Éric Geierest un rédacteur technique indépendant et fondateur deNoWiresSécuritéfournissant un service de sécurité Wi-Fi basé sur le cloud ; Géomètres Wi-Fi, fournissant des études de site RF ; et Techniques sur place fournissant des services informatiques généraux).

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