Wi-Fi HaLow Mini PCIe 模块入门指南
本指南将引导您设置和使用 Wi-Fi HaLow Mini PCIe 模块来构建 Wi-Fi HaLow 网关。Mini PCIe 外形规格使其易于集成到现有系统中，并创建能够在长距离范围内连接众多低功耗设备的物联网网关。
概述
Wi-Fi HaLow Mini PCIe 模块专为物联网应用提供长距离无线连接而设计。它提供：
- 标准 Mini PCIe 接口，便于集成
- 支持 IEEE 802.11ah Wi-Fi HaLow 协议
- 视距范围可达 1 公里
- 低功耗
- 能够连接数千个物联网设备
什么是 Wi-Fi HaLow？
Wi-Fi HaLow（IEEE 802.11ah）是专为物联网（IoT）应用设计的无线网络技术。它工作在 1 GHz 以下频段，具有以下几个关键优势：
主要优势
- 扩展范围：在视距条件下可达 1 公里，远超传统 Wi-Fi
- 更好的穿透性：较低频率信号能更有效地穿透墙壁和障碍物
- 能效：针对电池供电的物联网设备进行优化
- 高可扩展性：每个接入点支持数千个连接设备
- 原生 IP 支持：与现有 IP 网络无缝集成
应用场景
Wi-Fi HaLow 非常适合：
- 智慧农业
- 工业物联网
- 智慧城市
- 楼宇自动化
- 环境监测
- 资产跟踪
重要意义
Wi-Fi HaLow 解决了物联网部署中的关键挑战：
- 覆盖缺口：弥合短距离 Wi-Fi 和蜂窝网络之间的差距
- 电池寿命：使设备能够依靠电池供电运行数年
- 部署成本：与蜂窝解决方案相比降低基础设施成本
- 标准化：基于熟悉的 Wi-Fi 标准，更易于采用
- 安全性：集成企业级 WPA3 安全性
通过结合长距离、低功耗和高设备密度能力，Wi-Fi HaLow 有望成为各行业大规模物联网部署的关键技术。
OpenWrt 概述
Wi-Fi HaLow Mini PCIe 模块运行在 OpenWrt 上，这是一个高度可扩展的 Linux 操作系统，主要为路由器等嵌入式设备设计。以下是 OpenWrt 成为 Wi-Fi HaLow 网关优秀平台的原因：
什么是 OpenWrt？
OpenWrt 是一个基于 Linux 的操作系统，提供：
- 具有包管理功能的完全可写文件系统
- 高模块化，允许您自定义功能
- 支持广泛的嵌入式设备
- 活跃的开发社区和定期更新
- 广泛的网络功能
Wi-Fi HaLow 部署的优势
OpenWrt 为 Wi-Fi HaLow 网关提供了理想的平台，因为：
- 稳定性：坚如磐石的 Linux 基础，支持 24/7 运行
- 灵活性：易于针对特定 IoT 需求进行定制
- 性能：优化的网络协议栈，实现高效数据处理
- 安全性：内置企业级安全功能
- 社区：庞大的开发者和用户生态系统
OpenWrt 和 Wi-Fi HaLow 的结合为构建强大的 IoT 网络创造了强大的基础，可以从小型部署扩展到大型工业安装。
所需材料
以下是运行本教程所需的材料。
此外，您还需要以下物品：
- Mini PCIe 转 PCIe 适配器 - 用于将 Wi-Fi HaLow Mini PCIe 模块连接到 Raspberry Pi。
- Raspberry Pi 散热器 - 建议在连续运行期间进行热管理。
- MicroSD 卡（8GB 或更大） - 用于存储 OpenWrt 固件。
- MicroSD 读卡器 - 用于读取 MicroSD 卡。
- 以太网线 - 用于连接到主机并配置 Raspberry Pi 的 WiFi-Halow。
- Raspberry Pi 电源
- 计算机 - 用于刷写固件和配置 Raspberry Pi 的 WiFi-Halow。
- 天线 - 用于扩展 Wi-Fi HaLow Mini PCIe 模块的范围。以下是经过验证的推荐天线型号。
要将天线连接到WiFi-Halow模块，您可能还需要购买SMA转I-PEX天线电缆。
| SMA转I-PEX天线电缆 |
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如果您是第一次使用，可以参考以下视频进行天线安装。
为树莓派安装 WiFi Halow OpenWrt 系统
本节将指导您使用预构建的 OpenWrt 固件镜像将树莓派 4 设置为 Wi-Fi HaLow 网关。
下载固件
从以下地址下载支持 Wi-Fi HaLow 的预构建 OpenWrt 镜像：
将固件刷写到 MicroSD 卡
- 下载并安装 balenaEtcher。
- 将您的 MicroSD 卡插入计算机。
- 启动 balenaEtcher。
- 点击"Flash from file"并选择下载的 OpenWrt 固件。
- 选择您的 MicroSD 卡作为目标。
- 点击"Flash!"并等待过程完成。
设置和首次启动
- 将刷写好的 MicroSD 卡插入您的树莓派 4
- 用网线连接您的计算机和树莓派
- 给树莓派通电
- 等待大约 2-3 分钟让系统启动
访问网关界面
- 配置您计算机的以太网接口使用 DHCP，或设置静态 IP 在 10.42.0.x 范围内
- 打开网页浏览器
- 导航到：http://10.42.0.1/
- 您应该看到 Morse Micro 登录页面
默认登录凭据为：
- 用户名：root
- 无需输入密码
如果您无法访问界面：
- 验证您的以太网连接
- 检查您的计算机是否接收到 IP 地址
- 尝试 ping 10.42.0.1 来验证连接性
将树莓派配置为接入点
登录到 Morse Micro 界面。在欢迎页面上，请按照下图示例配置您的国家。
目前，此设备仅支持美国，不支持其他国家或地区。
配置完国家后，您可以根据实际情况设置主机名和密码。请妥善保管此信息，因为您稍后需要使用此密码访问设备（ssh）。然后点击右下角的下一步按钮。
请在新页面中选择接入点选项。
然后点击下一步按钮，在新页面上设置 Wi-Fi HaLow 网络凭据。请记住它们，因为您的客户端设备需要这些信息来连接。
点击下一步按钮，然后在新页面上选择以太网并选择桥接。以这种方式配置网络可以实现以太网和 Wi-Fi 网络上设备之间的无缝通信，为连接的设备提供统一的网络体验。
然后等待网络配置生效。
当出现以下界面时，您可以断开树莓派与计算机的连接，并在路由器和树莓派之间连接以太网电缆。然后，通过路由器的管理页面查看树莓派的 IP 地址。
对于我的设备，IP 地址是：192.168.1.168。在浏览器中输入此地址将允许您访问 Wi-Fi HaLow 网关的后台页面。
资源
- [PDF] UG MM6108 Eval Kit User Guide 2.6 - v18
- [PDF] Quectel_FGH100M-H_Short-Range_Module_Specification_V1.0.0
- [PDF] WiFi-Halow Mini PCIe Module SCH PDF
- [KiCAD] WiFi-Halow Mini PCIe Module KiCAD PCB File
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