Wi-Fi Halow: Neuer WLAN-Standard funkt einen Kilometer weit

Der WLAN-Standard 802.11ah, Wi-Fi Halow, soll sich vor allem für Smart-Home und IoT eignen. Interessant: Er nutzt dafür das Sub-1-GHz-Band.

Artikel veröffentlicht am 2. Dezember 2021, 13:50 Uhr, Oliver Nickel

Ganz schön weit weg, der IoT-Sensor! (Bild: Pixabay.com/Pixabay License)

Die Wi-Fi Alliance will das im WLAN-Bereich bisher wenig genutzte Sub-1-Ghz-Band besser verwenden. Deshalb definiert die Gruppe einen neuen Standard: Wi-Fi Halow, auch bekannt unter 802.11ah. Der Standard soll vor allem im Smart-Home-Bereich und im Internet der Dinge eingesetzt werden.

Der Standard teilt das Spektrum in 1 bis 16 MHz große Kanäle ein, die jeweils einen anderen Zweck erfüllen. 1 bis 2 MHz große Channels werden für hohe Reichweiten genutzt, während Kanäle mit 4, 8 und 16 MHz für höhere Datenraten sorgen. Letzteres ist beim Übertragen von Videodaten und zum Steuern von Anlagen wichtiger.

In der EU werden laut der Wi-Fi Alliance 7-Mhz-Spektren im Bereich von 800 und 900 MHz freigeschaltet. Generell will die Gruppe erreichen, dass weltweit die Frequenzbereiche zwischen 915 und 925 MHz für den offenen Standard genutzt werden können. Das ist bisher aber noch nicht festgelegt.

Redundantes Signal für Fehlererkennung

Auf einem 1 MHz großen Kanal soll Wi-Fi 6 Halow im MCS0-Modus laut Hersteller 300 Kbit/s an Datenübertragung erreichen. Das ist ein Unterschied zu den standardmäßigen 6 Mbit/s, die existierende Wi-Fi-Standards pro 20-Mhz-Kanal auf dem 2,4-Ghz-Netz übertragen.

Bei maximaler Reichweite kommt der MCS10-Modus mit 150 Kbit/s auf dem 1-Mhz-Kanal zum Einsatz, da auf einem Channel zwei identische Signale übertragen werden. Die Redundanz dient der besseren Erkennung von Fehlern, die auf große Entfernugen häufiger durch Rauschen und andere Nebeneffekte auftreten können.

Wi-Fi Halow unterstützt diverse aktuelle Standards, die auch bei Wi-Fi 5 und 6 zum Einsatz kommen. Dazu zählen WPA3 (bisher nur Wi-Fi 6) und 256 QAM (Wi-Fi 5 und 6). Der Standard liefert zudem diverse Energiesparmodi, damit der Strombedarf niedrig bleibt. Mit Knopfzellen bestückte Sensoren sollen so monate- oder sogar jahrelang ohne externe Stromquelle auskommen.

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Wi-Fi Halow (Bild: Wi-Fi Alliance)

Das wird erreicht, indem Sensoren längere Sleep-Zeiten erlaubt werden. Zudem können Sensoren mit Access Points eine Zielzeit aushandeln, in der sie aufwachen und ein entsprechendes Signal senden. Sensoren müssen so weniger aktiv funken, wodurch sie wesentlich an Energie einsparen. Optional ist der Non-TIM-Modus (Traffic indication map). Halow-Sensoren müssen nicht auf TIM-Signale antworten, die in einem Standard-WLAN oft mehrmals in der Sekunde auftauchen. Die reduzierte Aktivität auf dem Frequenzband macht zudem Platz für andere Datenübertragungen.

1 Kilometer Reichweite mit WLAN

Halow soll vor allem eine hohe Reichweite bieten. Maximal einen Kilometer weit können Geräte nach 802.11ah funken. Das ist mit derzeitigen WLAN-Standards nicht ohne Zwischenstationen zu realisieren. Möglich macht das die vergleichsweise geringe Frequenz des Signals. Bei unter 1 GHz ist die Wellenlänge größer und die Signaldämpfung bei hoher Entfernung entsprechend niedriger. Ein Signal kann so relativ weit entfernt noch empfangen werden.

Die niedrigfrequente Signalübertragung bedeutet zudem eine höhere Durchdringung. Objekte wie feste Wände und andere Hindernisse schwächen das Signal weniger ab. Im IoT-Bereich kann das nützlich sein, da Sensoren oft in diversen Ecken einer Anlage verbaut werden, um dort Informationen zu sammeln und weiterzuleiten.

Der neue Funkstandard soll sich einfach in bestehende WLAN-Netzwerke integrieren lassen, solange Access Points die für die Frequenzen notwendigen Antennen und Modems verwenden. Geräte benötigen nicht, wie bei manch anderen Protokollen wie Zigbee, ein zusätzlich dediziertes Gateway. Bis erste Geräte mit dem neuen Standard ausgeliefert werden, kann es aber noch etwas dauern. Bisher sind sich Staaten nicht einmal einig, welche Frequenzen für Halow reserviert werden.