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适用于节能物联网设备的低功耗 Wi-Fi模块(WiFi模块的选择)

发表时间:2022-09-02 11:15

适用于节能物联网设备的低功耗 Wi-Fi模块

(WiFi模块的选择)

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       物联网是世界上增长最快的领域之一,每天都有更多的设备添加到互联网上。我们需要以最有效和最安全的方式访问信息和知识,并且延迟时间最短。消费电子产品,尤其是可穿戴设备,可能是最明显的证明,预计到今年年底将有超过 10 亿台设备投入使用。很难将这种扩散归因于任何一个特定的协议。以智能手表为例,它可能使用 Wi-Fi 网络同步健身数据,使用经典蓝牙将音频流式传输到耳机,使用 ANT 传输心率传感器数据,使用低功耗蓝牙 (LE) 向智能手机发送通知。


什么物联网设备的 Wi-Fi 协议

       Wi-Fi 是一种广泛部署的协议,拥有超过 220 亿台设备,这意味着它几乎无处不在,并且在大多数家庭和商业环境中都可用。它具有显着更高的数据吞吐量——几乎比大多数物联网协议高出 10-100 倍,这使得音频和视频流几乎没有延迟。高数据速率和范围支持许多不同的应用。最后,Wi-Fi 提供持续的云连接,无需网关。凭借这些优势,Wi-Fi 正在成为嵌入式解决方案的明显选择。


物联网设备的各个协议的速率

        Wi-Fi 规范的演变来看, 802.11n (WiFi 4) 比 802.11ac (WiFi 5) 更适合应用。一个原因是因为 802.11n 是双频段(2.4 GHz 和 5 GHz),而 802.11ac 是基于 5 GHz 的单频段。对于嵌入式应用,与 5 GHz 频率相比,2.4 GHz 的范围和更好的物体穿透力会派上用场。此外,由于更高的协议复杂性,基于 802.11ac 的系统的成本和功耗也更高。虽然 11ac 确实提供了增强的吞吐量,但 802.11n 提供的数据速率对于大多数电池供电的物联网应用来说已经绰绰有余了。802.11ax (Wi-Fi 6) 是该规范的最新版本,承诺最大吞吐速度为 9.6 Gbps,而 Wi-Fi 5 为 3.5 Gbps,Wi-Fi 4 为 600 Mbps。


针对独特物联网应用的低功耗 Wi-Fi 设计决策

       最新 Wi-Fi 标准中提供的低功耗特性意味着当今的许多物联网设备都是“始终在线”和连接的,并且由于超低功耗而延长了电池寿命。例如,Wi-Fi/蓝牙 LE 智能锁应用程序通过 Wi-Fi 连接到云以进行远程访问,并使用蓝牙 LE 将锁配置到 Wi-Fi 网络上。请记住,保护云连接(TLS 证书交换)、网络通信(与云通信的 MQTT)和无线 (OTA) 更新等操作在后台发生,进一步影响系统的电流消耗。通过优化功耗,智能锁的典型电池寿命保持在“始终连接”

       智能手表等较小的设备对空间和电池寿命提出了额外的挑战。小尺寸 SiP 模块非常适合快速上市的时尚设计。可穿戴设备通常需要 GPS 连接以进行位置跟踪、Wi-Fi 用于云连接、蓝牙 A2DP 用于音乐流传输以及蓝牙 LE 以连接到传感器。除了OTA更新之外,所有这些操作都需要执行,同时尽可能延长一次充电的电池寿命。处于侦听模式的 Wi-Fi 客户端设备消耗的电量与接收数据时一样多。

       随着 Wi-Fi 等广泛的技术在物联网设备中获得牵引力,无论是独立的还是多协议模式,它都为改变行业提供了巨大的潜力。


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