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WiFi那些事儿（四）

news 来源：原创 2025/6/12 17:08:37

一、IEEE 802.11ah标准简介

二、IEEE 802.11ah信道特点

三、IEEE 802.11ah传输模式

在WiFi通信领域，信号绕射能力一直是一个关键问题。常规的WiFi设备多工作在2.4GHz和5GHz频段，这些频段的电磁波波长通常小于障碍物尺寸，受电磁波本身特性限制，信号绕射能力较差。不过，预计2016年发布的IEEE 802.11ah标准为解决这一难题带来了新的希望，该标准规定工作频率在1GHz以下。

一、IEEE 802.11ah标准简介

近期在评估一个新的软件无线电项目需求时，对IEEE 802.11ah标准进行了初步了解。IEEE 802.11ah的物理层可看作是IEEE 802.11ac的降频版本。802.11ac作为802.11n的升级版，支持80MHz、160MHz、80 + 80MHz信道带宽，同时也兼容802.11n的20/40MHz信道带宽。而802.11ah定义了2MHz、4MHz、8MHz、16MHz的信道带宽，为之前标准的1/10，此外还定义了1MHz信道带宽，用于更远距离的无线传输。

其目标应用场景广泛，涵盖传感器和智能抄表、传感器和智能抄表回传链路以及WiFi覆盖扩展等领域。目前，IEEE 802.11ah草案可以下载，但需要支付302.00美金。

二、IEEE 802.11ah信道特点

与5GHz频段类似，1GHz以下频谱中，不同国家的可用频段存在差异。因此，802.11ah根据各国实际情况定义了不同的频率范围，包括美国、韩国、中国、欧洲、日本和新加坡。

（一）各国频率范围示例
美国：频率范围为902 - 928MHz，拥有28MHz的频谱资源。在1MHz信道带宽的情况下，有26个可用信道。为实现更高的吞吐量，802.11ah保留了802.11n和802.11ac中的信道绑定方法，即多个相邻信道可组成更宽的信道带宽。例如，2MHz信道带宽由2个相邻的1MHz信道组成，4MHz由相邻的4个信道组成，以此类推。美国最大支持16MHz信道带宽。
韩国：可用频率为917.5 - 923.5MHz，设置0.5MHz的频率偏移是为了减少可能的干扰。
欧洲：可用频率范围为863 - 868MHz。
中国：可用频率范围为755 - 787MHz（有待考证）。
日本：可用频率范围为916.5 - 927.5MHz。
新加坡：可用频率由两段不连续的频谱组成。从这些不同国家的频谱分配情况可以看出，频谱资源十分珍贵。

三、IEEE 802.11ah传输模式

在802.11ah标准中，1MHz与2MHz被设定为通用信道带宽，所有的802.11ah设备都必须支持这两种信道带宽。其物理层设计可分为两类，分别对应不同的信道带宽。

（一）高于（包含）2MHz的信道带宽模式
对于4MHz、8MHz、16MHz等高于（包含）2MHz的信道带宽模式，802.11ah物理层精确设计为802.11ac物理层时钟的1/10，具有以下特征：

调制与多天线技术：支持正交频分复用（OFDM）、多输入多输出（MIMO）和多用户多输入多输出（MU - MIMO）技术。
子载波特性：与802.11ac具有相同的子载波数，OFDM符号周期是802.11ac的10倍。
调制编码策略（MCS）：支持MCS0 - 9。以2MHz信道带宽下的802.11ah速率集为例，其速率刚好是802.11ac的1/10。为降低功耗，802.11ah最多支持4条空间流，而802.11ac最多可支持8条空间流。
（二）1MHz传输模式
对于1MHz传输模式，802.11ah物理层具有以下独特特征：

FFT与子载波：FFT点数为32，子载波数为24。
MCS类型：采用MCS10。
子载波间隔：子载波间隔为31.25KHz。
四、IEEE 802.11ah MAC层特性
802.11ah的MAC层在设计过程中引入了一些增强特性和新的帧结构，具体如下：

大量终端接入支持：能够支持大量终端设备接入网络。
节电效能增强：优化了设备的节电机制，提高了能源利用效率。
高效媒体访问机制：采用了更高效的媒体访问控制机制，提升了网络的整体性能。
吞吐量增强：进一步增强了网络的吞吐量，满足更多应用场景的需求。