In diesem Segment aus Elektor Engineering Insights 17 – Niedriger Stromverbrauch für IoT spricht Stuart Cording mit Dhiraj Sogani von Silicon Labs darüber, wie Wi-Fi 6 mit niedrigem Stromverbrauch endlich niedrigere Stromverbrauchsdesigns praktisch macht. Wi-Fi galt lange Zeit als die schlechteste Wahl für batteriebetriebene IoT-Anwendungen, aber die Spezifikation hat sich geändert.

Warum Wi-Fi 6?

Traditionelles Wi-Fi wurde für Laptops und Smartphones entwickelt. IoT-Geräte haben jedoch sehr unterschiedliche Anforderungen: Kleine Mikrocontroller, strenge Energiebudgets und lange Schlafintervalle. Wie Sogani anmerkt, führt die einfache Wiederverwendung von „normalem Wi-Fi“ für IoT zu schlechten Ergebnissen. Silicon Labs hat seine erste Generation der RS9116-Lösung (Wi-Fi 4) von Grund auf für einen niedrigen Stromverbrauch neu konzipiert, und Wi-Fi 6 erweitert dies noch weiter.


Zwei Funktionen von Wi-Fi 6 sind zentral für stromsparende IoT-Anwendungen:

  • Target Wake Time (TWT): Geräte verhandeln lange Schlafintervalle mit dem Zugangspunkt, sodass sie nur bei Bedarf aufwachen.
  • OFDMA: Effizientere Kanalausnutzung und weniger Kollisionen verringern die Zahl der Wiederholungen und senken so den Energieverbrauch weiter.


Diese Mechanismen ermöglichen es Sensoren, für Minuten statt für Millisekunden zu schlafen, während die aktive Verbindung aufrechterhalten und vollständige Re-Authentifizierungszyklen vermieden werden. Entwickler können weiterhin alles für extrem seltene Übertragungen abschalten, aber der Punkt ist die Wahlmöglichkeit: Die Funk- und MCU-Subsysteme können je nach Anwendungsfall gezielt mit Strom versorgt werden.

Sauber bleiben

Sogani spricht außerdem über Störungen – ein unvermeidbarer Faktor in Häusern, Büros und Fabriken. Die verbesserte Spektrumeffizienz von Wi-Fi 6 hilft, Wiederholungen zu reduzieren, was direkt Energie spart. Die Platzierung des Geräts, die Kanalauswahl und das Zusammenspiel mit 2,4-GHz-Technologien wie BLE beeinflussen ebenfalls die Batterielaufzeit.
 

Für die praktische Bewertung unterstützt Silicon Labs Ingenieure mit Datenblättern, Stromverbrauchs-Kalkulationstabellen und Hardware mit automatisierten Energie-Messfunktionen. Eine genaue Profilierung ist unerlässlich, wenn der Stromverbrauch im realen Betrieb zwischen Mikroampere und Milliampere schwankt.
 

Schließlich stellt Sogani das SiWx917 von Silicon Labs vor, ein Ultra-Niedrigleistungs-Wi-Fi-6- + Bluetooth-LE-SoC. Es integriert den Wi-Fi-Stack, BLE-Stack, einen Netzwerkprozessor, einen Cortex-M4-Anwendungskern und einen On-Chip-ML-Beschleuniger für Aufgaben wie Keyword-Erkennung. Laut Sogani bietet es den niedrigsten Wi-Fi-6-Stromverbrauch seiner Klasse.
 

Simplicity Studio IDE

Die einheitliche Simplicity Studio IDE von Silicon Labs unterstützt all diese Plattformen und bietet konsistente Tools für Funkstacks, Stromoptimierung und Anwendungsentwicklung.