【技术】Silicon Labs最新发布的低功耗Wi-Fi模组也能实现低功耗IoT设计!

2019-07-16 Silicon Labs

Wi-Fi可能不是人们在考虑低功耗物联网(IoT)应用时首先想到的无线技术,但事实上它是可以被用在低功耗IoT设计上的。在这次的无线技术问答中,Silicon Labs(亦称“芯科科技”)Wi-Fi产品资深产品经理Siddharth Sundar先生讨论了Wi-Fi技术的优势和挑战,开发者在选择正确的无线物联网方法时应该牢记这些要诀,同时也介绍Silicon Labs最新发布的低功耗Wi-Fi模组和收发器产品组合及相关开发工具如何协助用户更快实现基于Wi-Fi连接的节能IoT应用。

 

在低功耗物联网应用中使用Wi-Fi 有什么优势?

作为一个广泛部署的协议,Wi-Fi在全球市场已经被部署了大约130亿个设备,这意味着Wi-Fi连接可以在大多数家庭和商业/办公室环境中使用。这也避免了为设备配置特定闸道的必须性,并允许设备在不需要更新基础设施的情况下进行云连接。

 

Wi-Fi也是高度可交互操作的,因此您可以放心,您的设备将连接到大多数Wi-Fi网路。Wi-Fi提供的更高的资料速率和范围也使更广泛的IoT应用成为可能。

 

Wi-Fi 与其他物联网无线通讯协定相比有何特色?

Wi-Fi具有比大多数其他物联网无线通讯协定更高的资料输送量——通常是10-100倍,这使得它能够处理音讯和视频等输送量更高的应用程式。与许多其他协议相比,Wi-Fi的广泛部署和范围也是一个重要的优势。

 

然而,这些好处是有代价的。Wi-Fi产品通常比BLE和Zigbee等物联网特定协定具有更高的功耗和更高的成本,因为Wi-Fi提供的范围和输送量要求更高的设计复杂性。值得庆幸的是,这种设计的复杂性大多可以通过使用预先认证的模组来管理,而且Wi-Fi设备的成本和功耗正在下降,使其在许多物联网应用程式中具有竞争力。

 

为什么物联网平台使用的Wi-Fi 大多基于802.11n 而不是802.11ac ?

对于行业内认为802.11n (Wi-Fi 4)比802.11ac产品(Wi-Fi 5)更适合大多数物联网应用的想法,有几个关键原因:首先,802.11ac基于5 GHz,而802.11n同时支援2.4 GHz和5 GHz。2.4 GHz提供了比5 GHz更大的范围和更好的信号穿透能力,这是在有多个墙壁和屏障的家庭环境中的一个关键优势。

 

此外,像是Silicon Labs收发器和模组这样的物联网Wi-Fi设备被设计成具有更高的射频选择性,即使在附近有AP、802.15.4和蓝牙设备等干扰存在的情况下,也能保持可靠的通信。下图说明了先进的抗干扰技术如何帮助克服2.4 GHz频段的通道限制。

最后一点,由于协议复杂度较高,基于802.11ac的系统的成本和功耗较高。虽然802.11ac确实提供了更高的输送量,但对于包括音讯和安全/IP摄像头视频流在内的大多数物联网应用程式来说,802.11n提供的资料速率已经足够了。


如何在物联网应用中使用Wi-Fi 同时降低电力需求?

有很多方法可以减少使用Wi-Fi的功耗:

1、最小化TX和RX在运作模式下花费的时间:基于Wi-Fi的高资料速率,降低收集资料和传输/接收的频率是可行的。使用更高的资料速率来更快地完成资料传输,并减少在高功率传输模式中花费的时间,从而达成节省功耗的目的。

2、选择合适的设备:并不是所有的Wi-Fi晶片组都是一样的,所以工程师要确保选用较低电流消耗的TX、RX、Sleep和DTIM模式。注意资料表的技巧,确保你是在同一个基础上做比较,这在查看“Sleep”和“Associated”的定义时尤其重要,因为供应商对它们的定义不同。

3、考虑系统级设计:电源优化可以在系统级设计实现,方法是查看是否可以关闭收音机,只偶尔打开它,或者使用信标跳过等技术来减少空闲/睡眠电流(如果您可以容忍延迟)。

4、使用Wi-Fi标准中可用的低功耗功能:Wi-Fi标准有许多电源优化功能,比如DTIM睡眠模式和省电功能,可以为您节省大量电能。

 

Wi-Fi 解决方案是否能像蓝牙一样达成高集成度、小型化?

传统上,Wi-Fi解决方案比蓝牙更复杂、更大。然而,这种差距正在缩小,Wi-Fi的优化解决方案也越来越小。这种新型物联网Wi-Fi设备利用摩尔定律提供更高的性能,并消除了MIMO等尺寸/成本增加的功能。

 

例如,Silicon Labs在6.5 mm x 6.5 mm的封装中有一个预先认证的Wi-Fi SiP模组(包括Wi-Fi收音机、RF、XTAL和天线),它允许您将Wi-Fi添加到小型设备中。


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本文由星晴123转载自Silicon Labs,原文标题为:【无线Q&A】摆脱刻板印象,Wi-Fi也能实现低功耗IoT设计!,本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

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