連接與距離：安防攝像頭新氣象——Wi-Fi HaLow帶來更遠傳輸距離和更低功耗

事實證明，提供24小時實時視頻監控的安防攝像頭系統，是應對公共事業和私營企業各種安全挑戰的最有效方法之一。然而，研究表明，75%的監控故障都源于網絡相關問題，如連接不暢和信號丟失。從安全角度來看，這是不可接受的。

本文主要內容包括：

· 影響家用安防攝像頭使用的因素以及傳統 Wi-Fi 在確保最佳性能方面的局限性

· 有線和無線安防攝像頭選項之間的差異以及對最終用戶的影響

· Wi-Fi CERTIFIED HaLowTM 作為連接這些設備、擴展部署和改變家居安防市場的理想無線技術的出現

家用安防攝像頭的市場驅動因素

據美國司法部統計，美國每年發生 250 萬起入室盜竊案¹。事實上，在全國范圍內，每 15 秒就會發生一起入室盜竊案²，而只有 13% 的入室盜竊案能破獲³。除了入室盜竊，“走廊盜賊”也越來越多。“走廊盜賊”是指偷竊放在屋外包裹的小偷。據估計，全美已有 2.6 億個包裹⁴被盜。

事實證明，監控攝像頭是監控及保護住宅的有效方法。事實上，安裝了此類系統的住宅比沒有安裝的住宅安全性提升300%⁵。據估計，20% 的美國家庭安裝了監控攝像頭⁶，到 2030 年，監控攝像頭市場預計將以每年 18% 的速度增長⁷。

安防攝像頭還有其他用途，如為保險目的記錄自然災害，這通常會降低房主的保險費。此外，有些監控攝像頭還具有防火功能，可對煙霧、高溫和一氧化碳發出預警。這些設備正快速集成到自動化系統中，從而實現更智能、更高效、更緊密連接的家居環境。

家用安防攝像頭選項

根據全球市場洞察力公司（Global Market Insights, Inc.）的預測，到2030年，無線家用安防攝像頭市場規模將達到250億美元⁸。目前，有三類家用安防攝像頭推動著這一增長：有線攝像頭、無線攝像頭和無導線攝像頭。

有線攝像頭

通過電線將視頻傳輸到主控中心。有線攝像頭通過電線、電源插座或以太網供電（PoE）接收電力。這些攝像頭通常由專業人員安裝，可使用本地存儲或云端存儲視頻，提供清晰的視頻和音頻信號。不過，這些攝像頭需要布線，安裝成本高，隱藏起來也很麻煩。這就限制了其安裝位置，也難以移動。通常情況下，利用有線攝像頭改造現有建筑會很困難或幾乎不可能。

無線攝像頭

利用無線數據鏈路傳輸視頻。無線鏈路可以是Wi-Fi網絡或蜂窩網絡。由于通過蜂窩網絡連接設備的成本較高，所以通常使用Wi-Fi鏈接。雖然數據鏈接是無線的，但這些攝像頭仍然需要將電源線插入插座。

無導線攝像頭

具有與無線攝像頭相同的特性，但完全不使用任何電線。無導線攝像頭使用可拆卸電池或充電電池，并將視頻上傳到云端或本地存儲驅動器。無導線攝像頭易于安裝和拆卸，是租賃方的不二之選。

連接性挑戰

研究表明，75%的監控故障（如視頻中的空白和模糊）都是由于網絡可靠性問題造成的。從安全角度來看，這是不可接受的。

但究竟是什么原因導致了這些故障？

如今，大多數無線攝像頭和無導線攝像頭通常使用傳統的Wi-Fi（如 Wi-Fi 4、Wi-Fi 5 或 Wi-Fi 6）。正如之前提到的，這些攝像頭因安裝快捷、內容可上傳到云端以及使用方便而廣受歡迎。但是，這些選項可能會受到射頻干擾的影響，而且信號范圍有限，這樣就難以提供穩健的遠距離數據連接。

傳統Wi-Fi 4和Wi-Fi 5問題

大多數美國家庭都有Wi-Fi 4和Wi-Fi 5，這已成為物聯網網絡的重要組成部分。但是，這些網絡在支持安防攝像頭時存在局限性，因為安防攝像頭通常距離家居Wi-Fi網關很遠（如在屋外）。傳統Wi-Fi的有限范圍嚴重限制了這些攝像頭的放置選項。另外，傳統Wi-Fi的設計初衷是作為短距離以太網電纜的無線替代品。傳統Wi-Fi能很好地完成這項工作。但是，其設計目的并不是要覆蓋房屋最遠的角落。

此外，傳統Wi-Fi在處理以下問題時也很局限：

擁塞： 在網絡繁忙或信號強度較弱的情況下，傳統Wi-Fi難以傳輸文件或支持實時監控所需的連接速度。

干擾： 使Wi-Fi正常工作的無線電容易受到干擾；手機、微波爐、墻壁——幾乎四周所有的東西都會干擾Wi-Fi信號，導致性能不可靠。

我們相信有一種產品，即使是在需要穿過墻壁窗戶等障礙物且遠距離的情況下，也能保證穩健的網絡連接。

Wi-Fi CERTIFIED HaLow 優勢

Wi-Fi HaLow基于 IEEE 802.11ah 標準，專為遠距離、電池供電的物聯網應用而設計。由于以下幾個因素，其覆蓋范圍遠遠大于傳統Wi-Fi。

首先，Wi-Fi 4和 Wi-Fi 5采用高射頻（RF），即 2.4GHz 和 5GHz 頻段。射頻越高，信號的傳輸距離就越短。Wi-Fi HaLow在sub-GHz射頻（美國為 902 MHz - 928 MHz）運行。由于這些頻率低于傳統Wi-Fi的頻率，因此信號傳輸距離更遠。在安防攝像頭的設置中，這意味著如果采用Wi-Fi 4 和 Wi-Fi 5 的攝像頭失去連接時，Wi-Fi HaLow攝像頭仍可繼續發送視頻。

其次，sub-GHz信號穿過墻壁、窗戶和門等物體的能力遠遠強于傳統的Wi-Fi信號。這意味著，與傳統的Wi-Fi信號相比，Wi-Fi HaLow信號受建筑結構的影響較小，甚至可以輕松到達室外位置。

第三，傳統Wi-Fi運行的射頻頻率通常非常擁塞，受到干擾的程度很高。2.4GHz由Wi-Fi、藍牙和微波爐使用，這對任何試圖使用2.4GHz Wi-Fi鏈路的攝像頭都會造成較多干擾。5GHz Wi-Fi技術的擁塞程度較低，但5GHz的連接范圍小于2.4GHz（由于其工作頻率較高）。

最后，Wi-Fi HaLow所利用的信道帶寬比傳統Wi-Fi更窄。信道帶寬越窄，射頻信號的傳輸距離就越遠。Wi-Fi HaLow可以使用1MHz的信道，而傳統Wi-Fi可以使用的最低信道帶寬為20MHz。

與傳統的Wi-Fi相比，Wi-Fi HaLow的覆蓋范圍更廣，除此之外，Wi-Fi HaLow的其他優勢還包括：

· 單個接入點（AP）可支持 8000 多臺設備，適合大規模部署物聯網設備。

· 支持最新的Wi-Fi安全功能，包括WPA3 和 AES。

· 與Wi-Fi 4和Wi-Fi 5相比，Wi-Fi HaLow具有節能特性，可延長攝像頭及其他使用電池的物聯網設備的電池壽命。

· 基于開放的IEEE 802.11標準，無需專有網關、控制器或集線器，從而簡化了安裝，降低了運營成本。

結論
無線攝像頭已成為家居安防系統的核心。通過Wi-Fi實現的無線連接與電池供電相結合，大大簡化了智能家居應用中安防攝像頭的部署和設置。然而，在不增加網絡成本和復雜性的情況下，傳統的Wi-Fi 4和Wi-Fi 5技術可能無法滿足對更遠距離、更強穿透力和更長電池壽命的需求。在某些情況下，在較大的住宅和庭院及其周圍部署安防攝像頭時，可能需要多個接入點來擴展無線范圍并實現所需的覆蓋。

無線安防攝像頭供應商目前正在考慮將Wi-Fi HaLow技術作為傳統Wi-Fi協議的一種急需的替代方案。Wi-Fi HaLow在1 GHz以下頻段運行，與其他類型的Wi-Fi相比，其傳輸距離更遠，穿透建筑物的能力更強，因此非常適用于安放在難以到達位置的監控攝像頭。與傳統的Wi-Fi 4和Wi-Fi 5相比，Wi-Fi HaLow的功耗也更低，因此適用于需要節能的電池供電攝像頭。最后，Wi-Fi HaLow可以在不犧牲性能的情況下支持更多的連接設備，因此非常適合有許多安防攝像頭的環境，如大型建筑或廣闊的戶外區域。

雖然傳統的Wi-Fi是目前最普遍的無線通信協議，但Wi-Fi HaLow已成為無線安防攝像頭等應用的上佳選擇，這些應用需要更廣的范圍、更強的穿透力、更低的功耗以及對更多設備的支持。沒有其他協議能像Wi-Fi HaLow一樣高效地滿足電池供電無線安防攝像頭的獨特要求。下一代Wi-Fi HaLow攝像頭將利用sub-GHz信號獲得更遠的連接距離、更長的續航時間、更便捷的部署方式。

注：

1. https://bjs.ojp.gov/?tid=321&ty=tp

2. https://www.thezebra.com/resources/research/burglary statistics/#:~:text=According%20to%20Crimepreventiontips.com%20and, increase%20in%20likelihood%20by%206%25

3. https://www.pewresearch.org/fact-tank/2017/03/01/most-violent- and-property-crimes-in-the-u-s-go-unsolved/
4. https://www.safewise.com/blog/metro-areas-porch-theft/
5. https://www.alarms.org/burglary-statistics/
6. https://www.safehome.org/data/home-security-statistics/
7. https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/smart- home-security-camera-market

8. https://www.gminsights.com/pressrelease/wireless-home-security-camera-market