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IoT的快速發展迫使人們重新思考傳統Wi-Fi，Wi-Fi HaLow與傳統Wi-Fi有何不同？

TECHSUGARTECHSUGAR 發表於 2021年6月22日 15:00 2021-06-22

Wi-Fi就像是我們互聯世界的氧氣，是當今最普遍的無線網路協議，承載了超過一半的網際網路流量。「Wi-Fi 是一個通用術語，指的是經過二十多年發展而成的802.11協議家族。Wi-Fi聯盟是推動Wi-Fi應用和發展的組織，該組織用數字命名法，簡化了常用的幾代Wi-Fi名稱，例如，Wi-Fi 4 = 802.11n、Wi-Fi 5 = 802.11ac 、Wi-Fi 6 = 802.11ax。您正在家裡或工作場所使用的，很有可能就是這些類型的Wi-Fi。

儘管Wi-Fi 4/5/6無處不在，但物聯網（IoT）的快速發展，迫使人們重新思考傳統Wi-Fi，揭示技術差距，重新定義802.11協議在現今超低功耗物聯網設備的無線連接世界中應該發揮的作用。物聯網和機器對機器（M2M）應用，對遠端連接和低功耗的更高要求，促使人們需要另一種為物聯網而最佳化的Wi-Fi。

Wi-Fi HaLow（發音為HEY-low）協議，透過提供超低功耗的無線解決方案，填補了這一空白，與傳統Wi-Fi相比，該方案可以在更遠的距離和更低的功耗下，連接更多的物聯網設備。該協議於2016年得到了IEEE 802.11ah任務組的批准，被Wi-Fi聯盟稱為Wi-Fi HaLow。

Wi-Fi HaLow本質上是一款低功耗、遠距離、多用途的Wi-Fi版本，在免許可的1 GHz頻譜下運行。Wi-Fi HaLow標準結合了能效、遠端連接、低延遲、高解析度影片品質數據速率、安全功能和本地IP支持，是無線連接、電池供電的物聯網設備的理想協議選擇。讓我們仔細看看Wi-Fi HaLow和傳統Wi-Fi之間的一些主要分別，以及為什麼802.11ah協議非常適合物聯網應用的連接要求。

一種省電的協議

Wi-Fi HaLow為耗電的物聯網設備，提供了卓越的能效。IEEE 802.11ah規定的各種複雜的休眠模式，使HaLow設備能夠長時間處於極低功率狀態， 節省電池能量：

TWT（Target wake time）：這允許工作站（STA）和存取點（AP）預先安排一個時間，喚醒休眠的節點以存取訊號。

RAW（Restricted access window）：存取點可以授予工作站子集傳輸其資料的權限，而其他工作站則被迫休眠、緩衝非緊急數據或兩者兼而有之。

BSS（Basic Service Set ）空閒期：這將工作站的「允許空閒期」延長至五年。

TIM（Traffic Indication Mapping ）： 更有效地分組編碼TIM，節省信標（Beacon）的傳輸時間。

短MAC標頭：將低標頭傳輸虛耗、傳輸時間和功耗，並釋放無線電波頻段。

空值PHY協議數據單元（NPD）：這將類似MAC的ACKs/NACKs嵌入PHY層，以減少時間和功耗。

短信標：短（有限）信標頻繁發送以同步工作站，而完整信標的發送頻率較低。

BSS著色機制：顏色分配表示特定接入點的BSS組，而站點可以忽略其他顏色。

雙向TXOP（BDT：Bi-directional TXOP）：當喚醒工作站，發現存在用於傳輸的上行和下行訊框（Frame）時，會減少介質的存取次數。BDT使用實體層協議資料單元（PPDU）的訊號（SIG）字段中的響應指示，以增加對第三方工作站傳輸的TXOP持續時間保護。

該協議的高效休眠和電源管理模式，支援物聯網設備使用電池運行多年，以及多種靈活的電源和電池大小選擇，從採用鈕扣電池的短距離物聯網設備，到傳輸超過一公里的更高功率、採用更大電池的應用。與2.4 GHz和5 GHz頻段的Wi-Fi協議相比，該協議採用的sub-GHz窄頻訊號，傳輸距離更遠，能耗更低，讓每單位能耗可傳輸更多數據。

因此，Wi-Fi HaLow晶片所需的功率僅為傳統Wi-Fi晶片的一小部分。雖然傳統Wi-Fi的數據速率較高，讓使用者能夠在2.4 GHz、5 GHz和6 GHz頻段，使用寬頻頻道快速傳輸高解析影片和下載大量檔案，但這些Wi-Fi連接的有效距離很短，電池消耗很快，需要頻繁充電或更換電池，或者最好有一個主電源連接。基於這些原因，Wi-Fi HaLow是電源受限的物聯網設備的更好選擇，這些設備需要達到更遠的距離，並能用電池運行數年，同時仍然提供較高的數據吞吐量。

Wi-Fi HaLow的sub-1 GHz協議優化了滲透率、覆蓋範圍、功率和容量。

覆蓋範圍更廣

802.11標準涵蓋的頻率範圍非常廣泛，從sub-GHz到毫米波（mmWave）。Wi-Fi HaLow是第一個在免許可的sub-GHz頻段運行的Wi-Fi標準。Wi-Fi HaLow提供的數據速率，從幾百kb/s到幾十Mb/s不等，傳輸距離從幾十公尺到一公里以上。

與傳統Wi-Fi使用的最窄的20MHz頻道相比，Wi-Fi HaLow的sub-1 GHz訊號使用更窄的頻道，從1MHz到更窄。由於頻道中的熱雜訊較低，這種20倍的頻寬系數轉化為13 dB的link budget改進。與傳統的2.4 GHz Wi-Fi相比，750 MHz – 950 MHz之間的RF頻率，需要額外增加8dB-9 dB的link budget，進而節省自由空間傳輸損耗。此外，Wi-Fi HaLow協議增加了一個範圍最佳化的調變和編碼方案（MCS10），可提供額外的3dBlink budget改進。

總之，與傳統的2.4GHz IEEE 802.11n（Wi-Fi 4）相比，Wi-Fi HaLow提供了高達24dB的link budget改進。與頻率更高、頻寬更寬的802.11ac（Wi-Fi 5）和802.11ax（Wi-Fi 6/6E）協議相比，Wi-Fi HaLowlink budget優勢進一步增強，其使用頻寬更寬的5GHz和6GHz頻譜。這就解釋了為什麼Wi-Fi HaLow訊號的傳輸距離，是傳統Wi-Fi的十倍，而不需要網路擴展器。例如，電池供電的攝影鏡頭可以放置在家裡或車庫外牆更方便的地方。照明系統可以從單個AP控制，而不管燈具是在室內還是室外的花園裡。

為終端使用者提供無線物聯網解決方案，覆蓋數百公尺的距離，而無需額外的擴展器或昂貴的手機行動網路，是802.11ah協議的一個關鍵競爭優勢。Wi-Fi-HaLow的遠端覆蓋優勢，擴展了智慧型家居和智慧型城市網路的範圍，讓使用者能夠控制1公里以外的物聯網設備，遠遠超出了傳統Wi-Fi協議的覆蓋範圍。

訊號穿透力更強

一般來說：頻率越低，覆蓋範圍越遠，穿透障礙物的能力越強。Sub-GHz 的Wi-Fi HaLow訊號可以比傳統Wi-Fi更容易穿過牆壁和其他障礙物。與2.4GHz和5GHz頻段的Wi-Fi協議相比，住宅和商業建築的建築材料和布局的變化，對sub-GHz HaLow訊號的影響較小。Wi-Fi HaLow可以穿透牆壁和建築物，這有助於減少客戶投訴和產品退貨，這些問題有時會困擾使用傳統Wi-Fi的產品。

Wi-Fi HaLow使用正交分頻多工（OFDM）調變，來校正反射和多徑環境。無論設備製造商的產品是在室內還是室外，或者是在地下室還是閣樓，Wi-Fi HaLow都可以確保設備與接入點之間有穩健的連接。這種靈活性消除了提供專有集線器或橋接設備以補償不同家庭架構的額外成本和複雜性。

高度可擴展的解決方案

單個Wi-Fi HaLow接入點可以處理多達8191個設備，是傳統Wi-Fi接入點的4倍多。在可預見的未來，這足夠連接每個LED燈泡、電燈開關、智慧型門鎖、電動窗簾、恆溫器、煙霧探測器、太陽能電池板、監控攝影鏡頭或任何可想像的智慧型家居設備。典型的家庭Wi-Fi路由器，通常支援幾十種設備。當頻寬服務提供商在家居中進行部署時，單個Wi-Fi HaLow接入點可以成為一個可擴展的平台，用於提供額外的安全和公用事業管理設備和服務。

多種訊號傳遞選項，減少了管理和控制大量HaLow設備所需的開銷。這樣可以最大限度地減少訊號衝突，並為有源設備釋放無線電波，以便以最快的調變和編碼方案（MCS）速率傳輸更多數據。與傳統Wi-Fi一樣，HaLow可以根據訊號完整性和與接入點的距離，自動調整頻寬。預定義的MCS級別支持單流、單天線產品的頻寬從150 Kbps到40 Mbps，使用的頻寬從1 MHz到8 MHz，80 Mbps的能力也可通過使用可選的16 MHz寬頻道來實現。

Wi-Fi HaLow的星形網路拓撲結構、卓越的穿透力、廣闊的覆蓋面積和巨大的容量，將無線連接從難以部署和頻寬受限的網狀網路中解放出來，簡化了網路安裝，並將總體持有成本降至最低。

具有抗噪性的免許可頻譜

與採用2.4GHz、5GHz和6GHz頻段的傳統Wi-Fi一樣，Wi-Fi HaLow使終端使用者能夠擁有自己的設備並使用免許可的sub-GHz無線電頻譜，範圍從750MHz到950MHz。Wi-Fi HaLow的可用頻率範圍、最大傳輸功率和占空比，在世界各地有所不同。（例如，美洲可用的HaLow頻譜是902 MHz至928 MHz，而在歐洲是863 MHz至868 MHz）。

Wi-Fi HaLow在工業、科學和醫療（ISM）頻段內運行，可以使用多種頻段：1MHz、2MHz、4MHz、8MHz和16MHz。頻寬越窄，訊號傳輸的距離就越遠。使用OFDM，以跨多個子頻道的數據包形式傳輸數據，這可以提高在具有挑戰性的RF環境中的性能，特別是當有來自其他無線電設備的強干擾時。前向錯誤更正（FEC）編碼也為恢復數據包提供了額外的保護，確保穩健的連接。

安全性和互通性

與其他IEEE 802.11 Wi-Fi版本一樣，Wi-Fi HaLow是一種固有的安全無線協議，支援最新的Wi-Fi認證要求（WPA3）和空中傳輸（OTA）AES加密，其數據速率可以實現安全的OTA韌體升級。

就像其他類型的Wi-Fi一樣，HaLow是一個全球公認的標準（IEEE 802.11ah），定義了連接設備如何進行安全認證和通訊。採用Wi-Fi HaLow的設備供應商，可以保證其產品和網路，將按照Wi-Fi聯盟的開髮指導來實現互通性。由於Wi-Fi HaLow是IEEE 802.11標準的一部分，Wi-Fi HaLow網路也可以與Wi-Fi 4、Wi-Fi 5和Wi-Fi 6網路共存，而不影響其RF性能。

本地IP支援

所有物聯網路都需要網路協議（IP）支持，以實現雲端連接。由於Wi-Fi HaLow是802.11 Wi-Fi標準，因此它提供本地TCP/IP支持。這種內建的IP功能，意味著物聯網連接不需要專有閘道器或橋接器。所有連接到具有Wi-Fi HaLow功能的路由器的客戶端設備，可以使用IPv4/IPv6傳輸協議，直接連結網際網路，以獲得基於雲端的服務和物聯網數據的管理。

HaLow效應：延伸範圍，拓展物聯網的可能性

傳統Wi-Fi的網路擁塞、範圍限制和較高的功耗，以及可連接到單個AP的設備數量有限，在當今物聯網設備的世界中已不再可行。這些限制阻礙了各行業出現的以物聯網為中心的新商業模式，這些模式需要更遠的距離、更大的容量、更靈活的電池和電源選項，同時最大限度地降低部署成本。

作為一種遠端協議，Wi-Fi HaLow支持那些2.4GHz和5GHz Wi-Fi無法達到的室內外物聯網應用，例如遠端監控鏡頭、門禁網路甚至無人機。其他潛在的使用案例包括大型公共場所，如體育場館、購物中心和會議中心，在這些場所，單個Wi-Fi HaLow接入點可以替代大量的接入點，無需複雜的網狀網路，簡化了安裝，降低了總持有成本。

工業物聯網、過程控制感測器、大樓自動化、倉庫和零售店等眾多應用，也將受益於這種遠端、低功耗協議，讓無數設備能夠在日益自動化的世界中保持連接。事實上，Wi-Fi-HaLow在傳統的802.11協議中因其覆蓋範圍、能效、容量和多功能性而脫穎而出。

附圖：▲Wi-Fi 4/5/6與Wi-Fi HaLow的比較
▲ 傳統的Wi-Fi 4/5/6協議，使用更高的頻率和更寬的頻寬來最大化吞吐量。
▲ 比較802.11n/ac（左）和802.11ah（右）的吞吐量與範圍。（資料來源：Sensors期刊（Basel ）。2016年11月，IEEE 802.11ah：一種應對物聯網挑戰的技術，作者：Victor Baños-Gonzalez, M. Shahwaiz Afaqui, Elena Lopez-Aguilera, and Eduard Garcia-Villegas）

資料來源：https://www.techbang.com/posts/87835-wifi-halow-iot?fbclid=IwAR1P3nR4iV8V3ZhhOO4zX7GZ_9Tz4v5MBzLlCX3aXYbnOCVqPYi58LPFrmQ

若你真正開始工作，或不理會一件令你嚴重分心的事，通常只需要幾分鐘時間，那份擔憂就會消融，即使是非常不愉快的工作。

說服自己撐過那最不愉快的幾分鐘再休息。告訴自己，你只要花五分鐘做那件工作，接著就能去做其他的事，這通常就足以讓你開始行動。

畢竟，幾乎任何人都可以忍受做任何一件事五分鐘，無論那有多無聊、多讓人沮喪，或可能有多困難。然而，一旦你開始，最後可能會持續更久，不想休息了。

取自《超速學習》

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各位朋友，早安：

「承認你正在拖延，是避免拖延的第一步。」

幾乎每個人都會有不同程度的拖延，這牽涉到，我們對每件事的喜好不同，這會影響我們的動機。所以這篇摘文的內容，大致上對我們都會有些啟發。

覺察並承認我們的情緒，然後接納我們的情緒，即使這情緒可能只是在「不喜歡」的程度，也能幫助我們跟這樣的情緒找到更合適的相處之道。應用到其他的情緒，也會有類似的效果。

情緒來，不必然要回應它，也不一定要逃避它，靜靜地看著即可。這是我們在談靜心的一個重要應對方式，所以靜心可以帶來專注投入，在這邊就可以看到其應用。

事實上，靜心的練習，可以有效幫助學生上課更專注，也能提升學習成效。對於注意力不佳的孩子，在研究上也有效果。

至於「番茄鐘工作法」，近來被討論不少，版面上也有朋友在留言介紹過。對我來說，起碼25分鐘時間到了，起來走一走，頭腦會清醒一點。

祝願您，別因覺察自己的拖延而自責，靜下心，試著負責就好！

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問題一：無法開始專注（即拖延）

【文/ 史考特‧楊】

許多人會有的第一個問題是無法開始專注。最明顯的就是你拖延的時候，不去做你應該做的事，反而去做別的事或偷懶。對某些人來說，拖延是人生常態，從一件工作逃避到另一件工作，直到截止期限強迫他們專注，然後就得拚命把工作準時做完。其他人對抗的是更嚴重的拖延，那種拖延會用特定類別的工作來顯現。我比較像是第二種人，有某些類型的活動我會整天拖延。雖然我對寫部落格文章沒有問題，但當我必須為這本書做研究時，卻總是拖拖拉拉；同樣地，我對坐著看MIT課程的影片沒有問題，但要開始解第一組題目時，卻總是帶著相當大的不安。要不是我的時間表非常緊湊，我可能會找很多藉口來逃避得更久—事實上，寫這一章時我就嚴重拖延了。

我們為什麼會拖延？答案很簡單，就是某種程度上，有一種驅使你去做其他事情的渴望，或有一種對於做那件事本身的厭惡，或兩者皆是。以我的例子來說，我拖延寫這一章的原因是，我有很多想法，而我不確定該從何寫起。我很焦慮，因為我必須把某件事清楚地寫出來，但最後可能寫得很糟。我知道這想法很傻。當你誠實說出來時，多數的拖延動機聽來都很傻，但那不會阻止它們主宰你的人生。認清這想法，也帶我走向克服拖延的第一步：承認自己正在拖延。

許多拖延都是無意識的。你正在拖延，但你主觀上並不那麼認為，取而代之的想法是，你在「休個非常必要的假」或「玩樂，因為生活中不可能永遠只有工作」。問題不在那些信念本身，而是它們被用來掩飾了真正的行為：你不想去做你需要專注去做的事，無論是因為你就是不願意去做，還是有其他你更想去做的事。承認你正在拖延，是避免拖延的第一步。

建立一個每次你拖延時的思考習慣；試著承認你正感覺到某種不去做那份工作的念頭，或是更想去做其他事情的欲望。你甚至可以問自己在那一刻，哪一種感覺更強烈，搞清楚問題是出在你想去做其他活動的強烈衝動，例如吃東西、看手機、小睡片刻，還是你試圖避免去做某件該做的事，因為那件事做起來讓你很不舒服、痛苦或沮喪？這份覺察對於開始學習是必要的，如果你覺得拖延似乎是一個弱點，在試圖解決問題之前，首要之務就是建立這種覺察。

一旦你能輕易且自動承認拖延傾向，當又發生時，你就能採取步驟去抵抗那股衝動。這裡提供的方法之一，是以一連串「支架」或心智工具，幫助你克服拖延傾向中某些最糟的部分。隨著你越來越善於開始行動，也就是當拖延不再是個問題時，就可以換掉或完全拋開這些支架。

第一個支架，來自承認一件你不願意去做的工作中的大部分是不愉快的，或承認另一件讓你分心的工作的愉快之處，那股衝動雖然強烈，實際上卻不會維持太久。

若你真正開始工作，或不理會一件令你嚴重分心的事，通常只需要幾分鐘時間，那份擔憂就會消融，即使是非常不愉快的工作。因此，第一根支架就是說服自己撐過那最不愉快的幾分鐘再休息。告訴自己，你只要花五分鐘做那件工作，接著就能去做其他的事，這通常就足以讓你開始行動。畢竟，幾乎任何人都可以忍受做任何一件事五分鐘，無論那有多無聊、多讓人沮喪，或可能有多困難。然而，一旦你開始，最後可能會持續更久，不想休息了。

隨著你多試幾次，可能發現第一個支架開始阻礙你。因為工作並不愉快，又很難保持專注，你會發現自己就算開始做了，卻因太常利用五分鐘規定而無法累積成效。若是如此，你的問題已經從「無法開始」變成「太常休息」，那麼你可以試試困難一點的做法，例如番茄鐘工作法：專注二十五分鐘之後，休息五分鐘。這種時間管理法是由義大利管理顧問法蘭西斯科．西里洛發明的，會如此命名是因為他用的計時器是番茄形狀。

要記得一個重點：當你仍卡在某個更初階、更基本的問題時，不要試圖轉移到追求另一個更困難的目標上。比方說，你用了第一個支架的五分鐘規定，仍無法開始工作，這時若想改用更難且更吃力的支架，可能會事與願違。

在某些例子中可以看到，沮喪的時刻或許不會在一開始就來到，但仍可預先覺察。例如我在透過快閃卡學習中文字時，每當我記不得其中一張卡片的答案，總會心生一股放棄的衝動。但我知道這種感覺是暫時的，於是我為自己增加一條新規定：只能在正確記得最新的一張字卡時退出。實際上，卡片閃得很快，因此這通常只需要再多堅持二十到三十秒，結果我做快閃卡練習的耐心戲劇性地提升了。

最後，若你執行計畫時不再受到嚴重拖延症所擾，可能會想改用一份行事曆，在上面先特地挪出一天時間來執行計畫。這方法能讓你妥善利用有限的時間，不過，那只有在你能確實遵循行事曆的情況下才會有效。如果你發現自己用大量時間來設定一份每日行程表，卻又經常不予理會、去做別的事，那就回到最一開始，設法用五分鐘規定，接著用番茄鐘工作法，來再次建立支架系統。

就我自己而言，我發現有些學習活動非常有趣，以致我可以沒有壓力地長時間專注在上頭。比方說，在MIT挑戰期間，我對於觀看上課內容沒有問題，但其他任務就需要五分鐘規定來阻止拖延欲望。要是我必須把檔案掃描上傳，通常要等到檔案堆成一座山了，我才會開始動手去處理。如果你必須退回到上一個階段，也不用覺得很糟。你無法控制厭惡感或拖延傾向，但透過練習，你可以減低其影響力。

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