WiFi HaLow es un protocolo de comunicación basado en Wi-Fi que se caracteriza por ofrecer un amplio rango de cobertura y muy bajo consumo, de ahí que sea especial para aplicaciones como la Internet de las cosas y la domótica. Aunque lleva en el mercado unos cuantos años, todavía no ha sido adoptado de forma mayoritaria.
Índice de temas
Características de Wi-Fi HaLow: protocolo IEEE 802.11 ah
Presentado en Las Vegas en enero de 2016, el protocolo Wi-Fi 802.11ah -conocido como «HaLow«-, destaca por su cobertura y alcance en interiores de aproximadamente 1 kilómetro, junto con su bajo consumo energético. A diferencia de la Wi-Fi tradicional, que opera en las bandas de 2,4GHz y 5GHz (y últimamente en la de 6GHz), Wi-Fi HaLow lo hace en rangos de frecuencia de espectro por debajo de 1GHz o sub-GHz, un rango que varía según países y regiones (en Europa se sitúa entre los 868 y 868,9 MHz mientras que en Estados Unidos lo hace en 900 MHz). Además, se centra más en maximizar el campo de acción que la velocidad en la transferencia de datos. En este sentido, permite interconectar hasta 8.000 dispositivos inalámbricos. A ello se suma que aporta una conexión más robusta en entornos difíciles donde la capacidad de atravesar paredes, techos u otras barreras físicas se considera importante.
En concreto, la Wi-Fi Alliance destaca cuatro bondades de este estándar:
- Canales OFDM de banda estrecha
- Varios modos de ahorro de energía en dispositivos
- Soporte para IP nativa
- Última tecnología de seguridad Wi-Fi
Por estas cualidades se plantea como una alternativa de conexión en hogares y entre equipos que se comunican por Bluetooth. Principalmente wearables, accesorios y dispositivos del hogar. Pero sus casos de uso van más allá incluyendo entornos industriales, agrícolas, edificios inteligentes, smart cities… De hecho, hoy día su principal aplicación se encuentra en redes de sensores y soluciones de IoT, tanto a nivel industrial como doméstico.
¿Por qué es tan importante Wi-Fi HaLow para el IoT?
Debido a su gran alcance, menor consumo de energía, seguridad con rendimientos que admiten menos actualizaciones de software por aire y una mejor penetración a través de obstáculos, esta tecnología WLAN (Wireless Local Area Network), se convierte en una excelente alternativa a otros estándares inalámbricos de Internet de las cosas como LoRa, Zigbee, Bluetooth y NB-IoT.
Y es que, frente a otras propuestas admite velocidades de datos de hasta 347 Mbps lo que hace posible una transferencia más rápida y su viabilidad para aplicaciones complejas, además llega hasta 1 kilómetro de alcance. También es adecuada para aplicaciones de IoT sensibles al tiempo dada la baja latencia que proporciona y al ser compatible con redes basadas en IP (IPv4 e IPv6),hace posible la integración perfecta con Internet y los servicios en la nube mediante una conectividad directa sin infraestructura adicional. Es más, aprovecha la infraestructura Wi-Fi existente, lo que permite a las empresas ampliar las redes sin necesidad de añadir pasarelas propietarias.
Asimismo, puede soportar miles de dispositivos por punto de acceso, lo que lo hace ideal para IoT industrial. De alta escalabilidad, funciona mejor en áreas urbanas, fábricas y almacenes debido a su fuerte penetración y potencia de transmisión adaptable, y utiliza el cifrado Wi-Fi WPA3, lo que redunda en su seguridad.
Con mejor rendimiento y coexistencia en entornos congestionados, Wi-Fi HaLow es adecuada para sistemas de control interactivos, de voz, video y en tiempo real, convirtiéndose en un estándar compatible con una gama más amplia de casos de uso, incluido el control industrial, la videovigilancia y las aplicaciones de hogar inteligente, por citar algunas.
Otro punto a destacar es su consumo energético. Aunque bien es cierto que hay en el mercado otras opciones de menor gasto, HaLow equilibra el consumo de energía y el rendimiento, lo que lo hace ideal para aplicaciones de IoT conectadas que requieren eficiencia y velocidad.
Beneficios de Wifi HaLow
Este estándar tiene un potencial enorme, ya que admite diversos casos de uso de IoT, como redes de sensores a gran escala, video de largo alcance y backhaul inalámbrico rentable, y supone una alternativa ante las opciones cableadas más costosas.
Como observan desde la Wi-Fi Alliance algunos de los muchos beneficios que ofrece Wi-Fi HaLow incluyen la interoperabilidad multi-fabricante, una sencilla configuración sin interrumpir las redes Wi-Fi existentes, el soporte para dispositivos de baterías de celda moneda durante meses o años, y la ausencia de hubs o gateways propietarios.
Veamos estas ventajas en detalle.
Interoperabilidad multi-fabricante
Wi-Fi HaLow es un estándar abierto por lo que permite que sensores, cámaras y actuadores de distintos proveedores se comuniquen sin problemas dentro de la misma red, eliminando la dependencia de un solo fabricante (lo que se conoce como vendor lock-in). Esta posibilidad de que dispositivos de diferentes marcas funciones juntos, facilita la escalabilidad de redes IoT.
Ausencia de hubs o gateways propietarios
Precisamente esta interoperabilidad de la que hablamos en el punto anterior disminuye la necesidad de puertas de enlace o concentradores propietarios complejos para traducir entre diferentes protocolos. Y esto redunda en una ventaja más en tanto en cuanto disminuye los costes operativos y de infraestructura.
Wi-Fi HaLow es la frecuencia más baja de todas las señales inalámbricas, pero la más larga y con mejor penetración entre obstáculos
Configuración sencilla sin interrumpir las redes Wi-Fi existentes
Wi-Fi HaLow facilita un enfoque más integral de la conectividad inalámbrica y es que puede ofrecer muchos beneficios para los consumidores sin necesidad de interrumpir las bandas de W-iFi existentes. Al ser la banda más baja en tasa de transferencia, la capacidad de penetración se ve sumamente mejorada, además de poseer un nivel de seguridad avanzado y un sistema de bajo consumo.
Múltiples esquemas de codificación
Wi-Fi HaLow admite múltiples esquemas de codificación de modulación (MCS) que incluyen la modulación por desplazamiento de fase binaria (BPSK), la modulación por desplazamiento por fase diferencial (DPSK), la modulación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK) y de 16 a 256 modificaciones de amplitud en cuadratura (QAM). En función del esquema utilizado se consiguen unas u otras velocidades. Además, DPSK y combinada con QPSK son emisiones de señal muy económicas (desde un aparato emisor) donde la codificación es diferenciada, y llega al receptor de forma más rápida y segura. Esto hace que los aparatos que reciben esta señal no requieran tener un circuito integrado costoso o complejo.
Diferentes modos de suspensión
Este estándar ofrece una variedad de modos de suspensión avanzados que permiten que los dispositivos IoT permanezcan en un estado de bajo consumo durante períodos de tiempo largos. De esta manera la duración de la batería es mayor.
Estas características de ahorro de energía aumentan la eficiencia energética y el funcionamiento del dispositivo durante varios años con baterías de celda de moneda. Esto hace que el Wi-Fi HaLow sea una alternativa superior de largo alcance y bajo consumo de energía comparada con Wi-Fi convencional, ZigBee y otros protocolos inalámbricos de corto alcance.
Seguridad
En materia de seguridad, HaLow brinda soporte para las protecciones más recientes entre las que se incluye WPA3 con un cifrado de 192 bits. Opera en niveles altos para varios propósitos entre los que se destaca la seguridad preventiva donde la conectividad se da a través de códigos QR que facilitan el enlace de los aparatos receptores. Esta protección estandarizada y robusta garantiza la integridad de los datos en un entorno multifabricante.
Solución «Todo en Uno»
A diferencia de otros protocolos de conectividad para Internet de las cosas, wifi halow brinda suficiente ancho de banda para streaming de video HD y, simultáneamente, conecta miles de sensores de baja potencia en un solo punto de acceso, todo bajo un mismo estándar.
¿Cuáles son las aplicaciones del Wi-Fi HaLow?
Automatización industrial, cámaras de seguridad, termostatos, hogar inteligente… Wi-Fi HaLow tiene multitud de aplicaciones que podríamos diferenciar entre domésticas y particulares, de las empresariales e industriales.
Aplicaciones domésticas y particulares
Hogar conectado
Quizás sea una de las grandes promesas de esta especificación ya que permitiría conectar una vivienda de forma segura, controlada eficiente y barata. Conecta cerraduras, cámaras de seguridad, sensores de movimiento, iluminación… Gracias a la domótica no sólo se logran avances en automatización, también en ahorro de energía al programar acciones eficientes en aparatos de todo tipo, como encender/apagar luces o definir una hora para su encendido y apagado, gestionar sistemas de seguridad, climatizadores, calefacción, persianas… todo a través de un control por aplicaciones que se puede instalar en un dispositivo móvil.
Gestión energética de viviendas
Optimiza la comunicación entre termostatos inteligentes, paneles solares y sistemas de almacenamiento de energía en el hogar.
Wearables y dispositivos de salud
Wifi halow permite alimentar rastreadores de actividad física, relojes inteligentes y dispositivos de monitoreo médico con bajo consumo de energía y conectividad estable.
Aplicaciones empresariales e industriales
Gestión de inventario y venta minorista
Para retail, esta especificación de comunicación permite etiquetas inalámbricas para estantes, sistemas de pago inteligentes y seguimiento de activos en grandes tiendas minoristas.
Logística y cadena de suministro
En este ámbito, WiFi Halow viene a mejorar la automatización del almacén y el seguimiento de activos en grandes centros de distribución.
Automatización industrial
A una esfera más amplia, industrial, hace posible la instalación y funcionamiento de sensores y actuadores IoT en fábricas para el mantenimiento predictivo, la optimización de procesos y el monitoreo de seguridad.
Agricultura inteligente
También tiene su empleo en la agricultura inteligente al permitir el monitoreo en tiempo real de las condiciones del suelo, los datos meteorológicos y el seguimiento del ganado en vastas áreas de tierras agrícolas.
Sanidad conectada
Conecta dispositivos médicos, sistemas de monitorización de pacientes y diagnósticos remotos con redes fiables y energéticamente eficientes.
Smart cities
Como protocolo con gran potencial de aplicación en IoT, Wi-Fi HaLow tiene un gran recorrido en la gestión de las ciudades inteligentes como en la recogida de residuos, el control del tráfico, la administración del alumbrado público… Así como para conectar medidores inteligentes (para servicios públicos de gas, agua y energía), con sistemas de distribución de servicios públicos controlados de forma inalámbrica a costes muchísimo más bajos que las alternativas cableadas.
IoT backhaul
Wi-Fi HaLow tiene la capacidad de extender los enlaces de backhaul más allá de 1 km, lo cual reduce el coste y la complejidad de admitir redes de medición inteligentes y amplía el alcance de los puntos de acceso Wi-Fi Mesh de 2.4 GHz, 5GHz y 6GHz al proporcionar un backhaul secundario y extender mucho la cobertura y confiabilidad de estos sistemas mallados.
Esto permite su utilización en propiedades residenciales más grandes, en ubicaciones al aire libre e incluso en entornos de campus, sin la necesidad de un cableado costoso. También se puede utilizar como un backhaul confiable para implementar los ya existentes Wi-SUN (Wireless Smart Ubiquitous Network) o LoRa.
¿Qué dispositivos utilizan Wi-Fi HaLow?
Pese a que el estándar se anunció hace unos cuantos años, no se lanzó oficialmente hasta 2021 como Wi-Fi CERTIFIED HaLow. El estándar usa la norma IEEE 802.11ah para transmitir y puede ser incorporada en dispositivos de transmisión actuales sin necesidad de que la industria cree uno exclusivo para dicha tecnología.
Hoy día no existe una adopción mayoritaria de esta tecnología. No obstante, el ecosistema de dispositivos habilitados para Wi-Fi HaLow está creciendo. Entre este portfolio de productos encontramos sensores, cámaras de vigilancia, gateways, routers y puntos de acceso, controladores industriales como PLC y dispositivos de automatización, wearables y equipos de monitoreo médico; y, por supuesto, las antenas que hacen posible este tipo de conexión inalámbrica.
¿Cuándo es recomendable elegir Wifi HaLow?
Atendiendo a todas las cualidades que presenta este estándar podríamos decir que su uso es recomendable cuando se precisa conectar dispositivos IoT que requieren largo alcance, bajo consumo energético y una elevada capacidad para atravesar muros u obstáculos. Por ejemplo, en casas grandes, almacenes o fábricas, ya que las frecuencias bajas de HaLow penetran paredes, suelos y metales mejor que la Wi-Fi convencional.
También resulta recomendable para sensores, cámaras de seguridad inalámbricas y dispositivos que funcionan con baterías debido a los diferentes modos de suspensión que habilita.
Otro escenario viable y óptimo sería aquel caso en el que se precisa conectar cientos o miles de dispositivos pequeños en un solo punto de acceso sin saturar la red. O en vastos entornos donde se busca un largo alcance de la conexión como podrían ser extensiones ganaderas o ciudades inteligentes.
Y, sobre todo, donde se busca una seguridad elevada ya que su cifrado WPA3 lo convierte en la solución idónea frente a otras alternativas de largo alcance.
