Wi-Fi HaLow能否滿足農業發展需求？
2022-12-16
作者
Neil Weste，Morse Micro工程副總經理
獲得遠距、低功耗連接的資源對於現代農業的發展至關重要。因此業者對相關產品進行測試，以深入了解Wi-Fi CERTIFIED Halow系列產品在農村環境中的表現。
隨著在農業創新、產能提升和環境保護方面的潛力大增，我們很容易就能理解到，為何智慧農業市場預計到2022年底將達到243億美元的規模。去年，農民安裝了2,740萬個無線物聯網裝置；而此一數字更是在過去5年中穩定成長。使用這些物聯網設備的大幅成長足以說明，今日鄉村農民的設備需求不但達到與城市居民同樣的水準，甚至需要更多的無線連結環境。
獲得遠距、低功耗連接的資源對於現代農業的發展至關重要。由於市場上有大量的連接選項，因此Morse Micro對相關產品進行測試，以深入了解Wi-Fi CERTIFIED Halow系列產品在農村環境中的表現。該測試在澳大利亞南部的兩個農場使用Morse Micro MM6108-EKH01 Wi-Fi HaLow的評估套件，以確認馬場和牧場的物聯網感測器、執行器和攝影機的最大覆蓋範圍。值得注意的是：MM6108-EKH01執行IEEE 802.11ah的標準，且具有便利的外形因子。
階段1
對於本次測試，Morse Micro在接入點(AP)將MM6108-EKH01內建的900MHz天線，升級成為1.2公尺6分貝(dBi)，具備相對等向性的全方位垂直天線，並做為「基地台」。AP天線位於住宅屋頂，高度約10公尺，為農場創造最佳視線覆蓋範圍。行動站則放置在不同測試位置的汽車頂部。BSS作業頻道為8MHz寬，啟用自動速率轉換以降低調製與編碼策略(modulation and coding scheme，MCS)速率，並達到以各種位元傳輸速率對農場的全面覆蓋。下表顯示傳輸量與路徑的相關結果，其中用戶數據包協議(User Datagram Protocol，UDP)和傳輸控制協議(Transmission Control Protocol，TCP)列顯示了在多次運行下從最差到最佳情況的傳輸範圍。
階段2
本次測試嘗試了兩條路徑，一條通往住宅，另一條通往水壩。值得注意的是，從高點到住宅的最長路徑是「視線距離」，但到大壩的路徑則否。下表顯示了傳輸量與路徑相關的結果，其中UDP和TCP列顯示了在多次運行下從最差到最佳情況的傳輸範圍。
連結效益
從這些初步測試中得出了一些觀察結果。首先，Wi-Fi HaLow在視距路徑2公里時非常穩健，並且能夠經由上述設置達到更遠的距離。其次，在較短但非視距路徑中，該技術仍然表現良好，這可能是由於刀刃繞射或植被電磁散射等變數的影響。傳輸量的波動可能是受到人員的移動、設備和樹葉所引起的，但總體而言對測試影響不大。
根據農場規模，Sub-1GHz頻段(S1G)繼電器之類的網狀網路可以用來增加覆蓋範圍。換言之，現行的MM6108-EKH01的最大傳導輸出功率為每毫瓦21分貝(dBm)，其AP上的天線增益值為6dBi，在達到澳大利亞30dBm的最大有效全向輻射功率(Effective Isotropic Radiated Power，EIRP)之前還有3dBm可利用。若發射功率增加到24dBm可將覆蓋範圍加倍。而移動站的天線增益如果可以增加到6dBi，其視距範圍可超過8公里，而最大距離可以長達到15公里。
由於不需要專有集線器或閘道器，單一接入點即可支持8,000多個物聯網設備，因此Wi-Fi HaLow對於監測牲畜或田野情境時特別有用。Wi-Fi HaLow的超低功耗使物聯網裝置能夠使用電池運行數月(或數年)，除了可從接入點延伸超過1公里的遠距連接外，更有利於在農業環境推廣物聯網基礎設施。
雖然在農場密度高的情況下還須考慮許多其他因素，但總體來說，測試證明，在推廣高數據速率、高容量、以及廣闊農場範圍的物聯網網路時，Wi-Fi HaLow是絕佳的選擇。
