IoT Wi-Fi 接続を最適化する方法
IoTデバイスの総数は、2030年までに世界で300～400億台に達すると予想されています。歴史的に、IoT は Zigbee、Thread、Bluetooth Low Energy（LE）などの低消費電力ワイヤレス技術が主流でした。これらは、小型でリソースに制約のあるバッテリー駆動の IoT デバイスに必要なレベルのエネルギー効率を提供する軽量プロトコルです。
しかし、最もエネルギー効率の良いWi-Fi 6プロトコルの急速な進化により、従来の低消費電力 IoTプロトコルとの消費電力差が急速に縮小し、Wi-Fiは IoTにおいて実行可能なオプションとなっています。 Silicon Labs のSiWx917超低消費電力 Wi-Fi 6ワイヤレス MCU は、IoT デバイスで複数年の電池寿命を実現することがテスト済みであり、IoT 分野における Wi-Fi の成長をさらに証明しています。しかし、IoTは低消費電力だけではありません。このブログでは、IoT に最適化された Wi-Fi の典型的な特徴と、デバイスメーカーが、 IoT デバイス向けに Wi-Fi を最適化する方法を説明します。
最新の Wi-Fi IoT デバイスの要件
IoT デバイスメーカーにとって、消費電力は Wi-Fi における最も複雑な設計上の課題でした。現代のIoT デバイスとスマートアプライアンスは、スマートホーム、ビルディングオートメーション、病院、企業、産業環境でますます洗練されたアプリケーションを実行することが求められています。それらは、多くのタイプのセンサーからデータを収集し、高度な計算をローカルで実行し、複数のプロトコルを介してクラウドに接続し、さまざまなエコシステムとスムーズに通信しています。IoT デバイスは、高度なセキュリティアルゴリズムを実行してユーザーを安全に保ちながら、機械学習アルゴリズム（ML）を通じて膨大なデータを推論し、パターンや異常を検出する必要があります。IoTデバイスには、複数年にわたる運用期間中、頻繁なソフトウェアおよびセキュリティの無線（OTA）アップデートに対応するうえで十分なメモリ容量も必要です。
そのため、Wi-Fi IoT デバイスを設計する場合、メーカーは IoT の Wi-Fi を最適化するという視点を再調整する必要があります。 消費電力を最小限に抑えるだけでなく、コンピューティング、メモリ、セキュリティ、エコシステムAI/ML、周辺機器などのすべての高度な機能を、IoTデバイスのコンパクトなフォームファクターと限られたリソースで実装し、厳しいエネルギー規制を遵守することも重要です。
SiWx917 は、最も最適化された IoT Wi-Fi 接続ソリューション
Silicon Labs の SiWx917は、IoT 向けにゼロから構築されました。これは、市場で最も IoT に最適化された Wi-Fi ソリューションで、IoTの重要な要素をすべて備えた、包括的な超低消費電力のワイヤレスMCUを、7x7 mmのフットプリント内に収めています。
クラウド接続スリープモード用超低消費電力
スマートロック、セキュリティカメラ、センサーなどの Wi-Fi IoT デバイスは、そのほとんどの時間を接続されたスリープモードで過ごします。つまり、Wi-Fiアクセスポイント（AP）に接続され、クラウドに接続された状態でスリープしています。通常、アクティブな通信期間はわずか数秒または数分間で、その後デバイスは接続されたスリープモードに戻ります。非常に「スリープ」な IoT デューティサイクルのため、接続されたスリープ状態はデバイスの消費電力と電池寿命に影響を与える最も重要な要因です。
SiWx917 は、クラウド接続のスリープモードにおけるクラスで、最小のWi-Fi 6消費電力、22µAを実現します。アプリケーションMCUがスリープ状態の、Wi-Fi 6接続スリープモードにおけるシステムの総合消費電力は、わずか37µAです。
SiWx917の非常に優れた電力効率により、デバイスメーカーの主な設計課題である長い電池寿命と低スタンバイ消費電流が解決されます。実際、独立したテスト機関であるNovus Labsは、SiWx917により、スマートロックは3000mAhの容量を持つ4つの単3電池で5年間の電池寿命を実現できると推定しました。
Wi-Fi IoT 周波数帯域
家庭は、反射面やコンクリートの壁などの信号減衰障害物があるため、Wi-Fi 製品開発者にとって困難な RF 環境です。 SiWx917は、IoT に優しい 2.4 GHz 周波数帯域を使用して、エネルギー効率の良い長距離の屋内Wi-Fi6接続を提供し、効果的な壁貫通と高帯域幅を実現します。
デュアル・プロセッサ・アーキテクチャ
強力なアプリケーション MCU とネットワーク・ワイヤレス・プロセッサ (NWP) を備えたデュアルコア・プロセッサ・アーキテクチャは、両方の面で常にパフォーマンスと効率を最大化します。NWPは、IPネットワーキングスタックとセキュリティエンジンも実行し、これらのタスクをアプリケーションMCUからオフロードします。これにより、アプリケーションMCUはスリープ状態になり、NWPがすべてのネットワーク・プロトコル・トラフィックを処理し、センサーデータを収集します。
エッジコンピューティング
SiWx917 は、アプリケーション MCU、大容量メモリ、豊富な周辺装置、ADC、センサーハブ、DCDC コンバータ、高 GPIO カウント、セキュリティエンジン、AI/MLアクセラレータなどを含む完全に統合されたエッジ・コンピューティング・プラットフォームで、メーカーは、コンパクトな 7 x 7mm フットプリントから最大限の効率性を引き出せるようになります。
超低消費電力周辺機器
超低消費電力 (ULP) 周辺機器は、SiWx917 の低消費電力機能の重要な要素です。これらの機能は、アプリケーションのMCUとNWPがスリープ状態にある間もセンサーデータの収集を可能にし、大幅なエネルギー消費の削減を実現します。
大容量メモリ
Wi-Fi IoT デバイスとスマート・アプライアンスは、ますます高度になるアプリケーションを実行し、現場で数年間にわたる運用寿命を維持する必要があります。この間、ソフトウェアとセキュリティの更新が頻繁に行われます。SiWx917は、そのカテゴリーで最大の SRAM、PSRAM、フラッシュメモリ構成を特徴としており、デバイスメーカーにアプリケーション、OTA アップデート、ワイヤレススタック、Matter、将来のコード拡張のためのスペースを提供します。
Matterプロトコルのサポート
Matterプロトコルは、Amazon、Apple、Google、Samsungなど最も広く使われているスマートホームエコシステムを1つの傘下に集約するデファクト・アプリケーション・レイヤー技術です。SiWx917 は、シングルチップ Matter サポートと事前認証済みの Bluetooth LE を提供し、一般的なエコシステムへの迅速な統合を可能にし、デバイスメーカーの開発とテスト作業を大幅に削減します。
事前認定済みモジュール
Wi-Fi IoT 市場における競争は激化しており、Wi-Fi には複雑で時間のかかる認証とテストが伴い、収益化までの時間に影響を及ぼしています。Wi-Fi アンテナ設計と RF 認証を高速化するために、SiWx917Y モジュールはアンテナ（または RF ピン）、40MHz クリスタル、および世界的な RF 認証を 16 x 21 mm PCB パッケージに統合し、開発コストと BoMの調達コストを削減し、開発時間を劇的に短縮します。
IoTに最適化された Wi-Fi の詳細を見る
Silicon Labs は、最も IoT に最適化された Wi-Fi ソリューションを提供し、最新の IoT のすべての機能を 1 つのパッケージに統合しながら、電池寿命を最大化し、スマートデバイスのスタンバイ電流を最小限に抑えます。以下をクリックして、IoT に最適化された Wi-Fi ソリューションの詳細を確認し、6 つの IoT デバイス向けの低消費電力 Wi-Fi ホワイトペーパーと電力最適化の例をご覧ください。
