Fablos Halbleiter Das 2016 von ehemaligen Broadcom-Ingenieuren gegründete Startup Morse Micro testet seine Wi-Fi HaLow System-on-Chips (SoCs) und Module zunächst an Early-Access-Partner und Schlüsselkunden. Mit diesen Mustern und Evaluierungskits können Entwickler den Durchsatz, die Energieeffizienz und die erweiterte Reichweite der Wi-Fi-HaLow-Lösungen des Unternehmens bewerten.
Quelle: Morse Micro
Morse Micro beansprucht die branchenweit kleinsten, schnellsten und energiesparendsten IEEE 802.11ah-konformen SoCs in seinem Wi-Fi HaLow-Portfolio und testet seine MM6104 und MM6108 Single-Chip-Lösungen, die den Funk-, PHY- und MAC-Bereich enthalten und Datenraten nach oben unterstützen bis 43.3 Mbit/s.
Der Unterschied zwischen den beiden Geräten ist die Kanalbandbreite. Der MM6104 unterstützt 1-, 2- und 4-MHz-Bandbreiten und hat eine PHY-Rate von 15 Mbit/s und zielt auf Anwendungen ab, die nicht viel Durchsatz, aber eine Reichweite erfordern. Der leistungsstärkere MM6108 unterstützt 1-, 2-, 4- und 8-MHz-Bandbreiten und bietet eine PHY-Rate von bis zu 32.5 Mbit/s. Laut Morse Micro unterstützen die meisten heute verfügbaren Chiplösungen nur bis zu 4 MHz.
Was ist Wi-Fi-HaLow?
Der Wi-Fi HaLow oder der IEEE 802.11ah-Standard wurde 2016 genehmigt. Die auf Standards basierenden Lösungen bieten im Vergleich zu bestehenden drahtlosen Technologien einen extrem geringen Stromverbrauch, eine größere Reichweite und sichere Verbindungen bei viel höheren Kapazitäten.
Wi-Fi-HaLow-Signale, die schmale Frequenzbänder im nicht lizenzierten Sub-1-GHz-Spektrum außerhalb des traditionellen 2.4-GHz-WLAN-Bands verwenden, durchdringen Hindernisse leichter und können sich über 1 km erstrecken, um IoT-Geräte in Wohngebäuden, Einzelhandel und Büro zu verbinden Park-, Campus-, Lager- und Fabrikumgebungen.
Laut Wi-Fi Alliance bietet Wi-Fi HaLow die 10-fache Reichweite, die 100-fache Fläche und die 1000-fache Lautstärke herkömmlicher 2.4-GHz-WLAN-Lösungen. Die Wi-Fi Alliance entwickelt ein Wi-Fi HaLow-Zertifizierungsprogramm, das voraussichtlich in der zweiten Hälfte des Jahres 2021 abgeschlossen sein wird.
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Wi-Fi HaLow bietet einen geringen Stromverbrauch; es ist sehr gut für den Batteriebetrieb geeignet, da es im Sub-GHz-Bereich statt 2.4 oder 5 oder 6 GHz arbeitet; es bietet eine viel längere Distanz, die im Allgemeinen 10 Mal weiter als das aktuelle Wi-Fi ist und über 1 km erreicht, sagte Vahid Manian, Chief Operating Officer von Morse Micro. „Es dringt viel besser durch Materialien wie Wände, Türen und Böden; bietet eine viel höhere Dichte im Netzwerk und kann bis zu fast 8,200 Stationen unterstützen, außerdem ist es IPv6-kompatibel, also kompatibel mit Standard-WLAN.“
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Speziell für das IoT entwickelt und unterstützt die neueste WPA3-Sicherheit, kann ein einzelner Wi-Fi HaLow Access Point (AP) bis zu 8,191 Geräte verbinden, was die Netzwerkbereitstellung vereinfachen und Kosten senken kann. Dies ist insbesondere in Anwendungen wie der Industrieautomation und der elektronischen Regalkennzeichnung von Vorteil, die mehrere Zugangspunkte benötigen würden.
Morse Micro erwartet, dass die ersten Anwendungen, die Wi-Fi HaLow übernehmen, drahtlose Kameras, Abdeckung im gesamten Haus, mobile Geräte, Zugangskontrolle, industrielle Automatisierung und elektronische Regaletiketten umfassen werden.
Die erste Zielanwendung werden wahrscheinlich drahtlose Kameras sein, bei denen das Eindringen durch Fenster, Wände oder Decken mit Standard-WLAN sehr schwierig ist. „Sie müssen sich immer sehr nahe am Access Point oder Hub befinden, und für HD-Streaming sind mindestens 2 Mbit/s erforderlich, und wenn Sie vier Kameras haben, ist ein Durchsatz von mindestens 8 Mbit/s erforderlich“, sagte Manian.
„Nur Standard-WLAN und Wi-Fi HaLow können 8 Mbit/s unterstützen, aber Standard-WLAN hat ein Reichweitenproblem“, sagte er. „Wi-Fi HaLow löst dieses Problem und bietet Ihnen den Durchsatz sowie die Durchdringung und die Reichweite, sodass es ein perfekter Sweet Spot für diesen Markt ist.“
Standard-Wi-Fi arbeitet in Frequenzbereichen wie 2.4 GHz, 5 GHz und 6 GHz und Wi-Fi HaLow arbeitet in den USA im Sub-GHz-Bereich mit 902-928 MHz, sagte Manian. Die Kanalbandbreite für Standard-Wi-Fi beträgt 20, 40, 80 und 160 MHz und Wi-Fi HaLow ist 1, 2, 4 und 8, also ist es eine viel kürzere Kanalbandbreite, die es Ihnen ermöglicht, weiter zu gehen, fügte er hinzu.
Manian stellte auch fest, dass eine 16-MHz-Option für Wi-Fi HaLow verfügbar ist, die jedoch nur in den Vereinigten Staaten verfügbar ist.
„Für eine adressierbare Anzahl von Stationen pro AP kann Wi-Fi HaLow bis zu 8,200 unterstützen und Standard-WLAN ist 2,000, aber ich glaube nicht, dass es einen AP gibt, der mehr als 500 unterstützen konnte. “ sagte Manian.
Single-Stream-MCS-Datenraten sind ein Nachteil von Wi-Fi HaLow, sagte Manian. „Da er im Sub-GHz-Bereich liegt und ein kleinerer Kanal ist, hat er nicht den gleichen Durchsatz wie Standard-WLAN. Standard-Wi-Fi reicht von 6 Mbit/s bis hin zu 150 Mbit/s, und Wi-Fi HaLow reicht von 150 Kbit/s bis 43 Mbit/s. Der Durchsatz ist geringer, aber für viele Anwendungen ausreichend und den konkurrierenden Technologien weit überlegen.“
Einer dieser Vorteile ist die Reichweite. Obwohl einige Technologien bis zu 10 km weit weiter reichen können, übertragen sie im Allgemeinen Bits pro Sekunde, nicht einmal kbit/s, sagte Manian.
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Wi-Fi HaLow bietet auch einen viel besseren Vergleich der Funk-Energieeffizienz in Bezug auf Bits pro Joule als alle anderen Konkurrenzprodukte Technologie, und ist fünfmal besser als das beste Unternehmen in puncto Energieeffizienz, nämlich Wi-SUN, und fast eine Größenordnung besser als LoRaWAN und andere, sagte Manian. Es biete außerdem eine viel längere Batterielebensdauer von über drei Jahren bei gleicher Batteriegröße als der 802.15.4, fügte er hinzu.
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WLAN-HaLow-SoCs
Wie bereits erwähnt, unterstützt der SoC MM6104 1-, 2- und 4-MHz-Kanalbandbreite und bietet eine PHY-Rate von bis zu 15 Mbit/s. Der leistungsstärkere MM6108 SoC unterstützt eine Bandbreite von bis zu 8 MHz mit einer PHY-Rate von bis zu 32.5 Mbit/s. Beide SoCs, die in einem 6 × 6-mm-QFN48-Gehäuse untergebracht sind, bieten eine Single-Chip-Wi-Fi-HaLow-Lösung mit Funk, PHY und MAC und bieten Datenraten von mehreren zehn Mbit/s bis zu mehreren hundert Kbit/s , und unterstützt die neueste WPA3-Sicherheit. Das Funkgerät unterstützt den Betrieb in Sub-GHz-ISM-Bändern weltweit zwischen 750 MHz und 950 MHz.
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MM61xx-Evaluierungskit. Klicken Sie für ein größeres Bild. (Quelle: Morse Micro)
Die HF-Schnittstelle MM6108 und MM6104 bietet die Möglichkeit, eine On-Chip-Verstärkung für typische stromsparende und kostengünstige IoT-Geräte oder einen zusätzlichen externen, auf der Leiterplatte montierten Leistungsverstärker (PA) oder ein Front-End zu verwenden Modulen (FEM) für Anwendungen mit extrem großer Reichweite. Der HF-Empfänger verwendet einen rauscharmen Verstärker (LNA) mit hoher Linearität. Die On-Chip-Power-Management-Einheit (PMU) unterstützt Betriebsmodi mit extrem geringem Stromverbrauch. Sie bieten SDIO 2.0- und SPI-Hostschnittstellenoptionen sowie GPIO/UART/I2C/PWM-Peripherieoptionen.
Muster der SoCs und Module MM6108 und MM6104, darunter ein Videokameramodul, sowie ein Wi-Fi HaLow-Evaluierungskit, basierend auf Raspberry Pi, sind ab sofort verfügbar.