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Newcomer Gainspan lehrt Wi-Fi das Stromsparen

Mit Low-Power-Wi-Fi ins »Internet of Things«

14. November 2011, 13:25 Uhr | Willem Ongena

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Wi-Fi das Stromsparen lehren

Konventionelle WiFi-Chips sind auf schnelle Reaktion, niedrige Latenz und hohe Datenraten optimiert. Das geht zu Lasten der Leistungsaufnahme. So ist es in konventionellen Anwendungen durchaus üblich, dass ein Wi-Fi-Gerät aktiv einen WLAN-Kanal empfängt, auch wenn keine Daten übertragen werden, um so besonders kurze Reaktionszeiten und geringe Latenz zu erzielen.

Low-Power-Wi-Fi minimiert den Stromverbrauch besonders in solchen Phasen, in denen keine Daten zur Übertragung anstehen. Ein typischer Betriebsablauf ist im Operations-Schema dargestellt. Nur unmittelbar nach dem Starten sind einige Aufgaben abzuarbeiten, danach verbringt ein Low-Power-Gerät die meiste Zeit mit Nichtstun. Es muss regelmäßig »aufgeweckt« werden, um anwendungs- oder netzwerkbezogene Aktionen durchzuführen. Im gezeigten Beispiel sendet das Gerät einmal pro Minute ein Paket, um dem Access-Point mitzuteilen, dass es immer noch präsent ist und um zu verhindern, dass es vom Netz getrennt wird. Der Typ des Pakets und Häufigkeit der Versendung hängt vom jeweils verwendeten Access-Point ab.

Der Baustein wacht alle 150 Sekunden auf und sendet aktualisierte Sensordaten. Zweimal am Tag sendet es ein Configuration-Trap zu einem SNMP-Server, um mögliche Konfigurationsänderungen wie beispielsweise ein geändertes Sensor-Abfrageintervall zu übernehmen. Zwischen diesen kurzen Operationen befindet sich das Gerät in einem Low-Power Standby-Zustand. Aber auch während der »Wachzeiten« sind die Phasen, in denen gesendet oder empfangen wird und in denen der Stromverbrauch auf Maximalwerte steigt, sehr kurz.

Wie in der Tabelle zu sehen, verfügen Low-Power-Wi-Fi-Systeme über Idle-Betriebsarten mit sehr geringer Stromaufnahme und können zwischen den Aktiv und Idle-Betriebsarten wesentlich schneller wechseln als herkömmliche WiFi-Geräte. Sie weisen zudem auch während der Datenübertragung einen etwas geringeren Leistungsverbrauch auf.

Da Sensoren üblicherweise die überwiegende Zeit im Standby-Mode verbringen, hängt die durchschnittliche Leistungsaufnahme in erster Line nur vom Stromverbrauch in dieser Betriebsart ab. Die Verbräuche während des Sendens und Empfangens von Daten haben dagegen nur recht wenig Auswirkung auf den Gesamtverbrauch.