Langstrecken-WLAN für IoT Morse Micro hievt Wi-Fi HaLow aus der Nische in den Markt

Wi-Fi HaLow entwickelt sich weiter: Der australische Funktechnikhersteller Morse Micro bringt mit dem MM8108 die zweite Chip-Generation in die Serienfertigung. Wie die Funktechnik für weite Distanzen und energiearme IoT-Geräte zunehmend zu einer realen Option jenseits von Pilotprojekten wird, darüber spricht ELEKTRONIKPRAXIS mit Andy McFarlane vom Morse Micro.

Wi-Fi HaLow nach IEEE 802.11ah setzt auf Sub-GHz-Frequenzen und adressiert damit ein Problem, das klassisches Wi-Fi seit Jahren begleitet: Reichweite und Wanddurchdringung. In Industriehallen, Lagerflächen, Werkshallen oder Außenbereichen fällt die Verbindung oft schon nach wenigen Dutzend Metern ab – und viele Unternehmen weichen deshalb auf proprietäre Funklösungen, LPWAN oder Mobilfunk aus. HaLow will genau die Lücke dazwischen schließen: größere Reichweiten, mehrere hundert bis zu tausend Meter je nach Umgebung, ausreichend Durchsatz für Sensordaten, Telemetrie und OTA-Updates – ohne SIM-Kosten.

2025 ist die Technik nicht mehr nur Konzept. Morse Micro bringt mit dem MM8108 die zweite Chip-Generation in die Massenfertigung. Der Chip arbeitet mit bis zu 26 dBm Ausgangsleistung, unterstützt 256-QAM und je nach Region Bandbreiten zwischen 1 und 8 MHz. Module von AzureWave, Vantron und Quectel sind erhältlich und teilweise CE/FCC-vorzertifiziert. Mit HaLowLink 2 entsteht zudem eine Infrastrukturplattform für Access Points und Router, die Netzwerke ohne proprietäre Gateway-Logik aufbauen soll. Unser Interview klärt, wie weit die Technik tatsächlich ist, welche Reichweiten und Energieverbrauchswerte erreichbar sind und in welchen Szenarien HaLow sinnvoll oder ungeeignet ist.

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ELEKTRONIKPRAXIS: Wo steht Wi Fi HaLow 2025 jenseits von Pilotprojekten? Welche realen Deployments, Stückzahlen und Zielbranchen können Sie vorweisen?

Andy McFarlane, Morse Micro: Der MM8108 ist unsere zweite Generation und befindet sich in der Massenfertigung. Module und Evaluation Kits sind allgemein verfügbar, und HaLowLink 2 ist angekündigt; die allgemeine Verfügbarkeit wird für Q1 2026 erwartet. Das ist ein deutlicher Schritt gegenüber unseren Erstgenerations Deployments, konkrete Verkaufszahlen bleiben jedoch vertraulich.

Das Modul Ökosystem wird aktiv ausgeliefert und wächst. AzureWave bietet das AW HM593 auf Basis des MM6108, Vantron liefert das VT MOB AH 8108 auf MM8108, und Quectel hat die FGH100M Familie mit CE und FCC Zertifizierungen gestartet. Zielbranchen, die Wi Fi HaLow aktiv evaluieren und einsetzen, sind Präzisionslandwirtschaft, Smart Cities, Industrie und Lageranwendungen, Logistik sowie AMI/Utilities. Sowohl ABI Research als auch Wi Fi NOW verfolgen dieses Wachstum und zeigen die zunehmende Rolle von Wi Fi HaLow im Markt.

EP: MM8108 vs. MM6108: Welche Architektur und RF Unterschiede treiben Reichweite und Durchsatz? Unter welchen Kanalbreiten/MCS/Entfernungen erreichen Sie die genannten 43 Mbit/s Nettodurchsatz?

McFarlane: Der MM8108 bringt mehrere zentrale Verbesserungen gegenüber der Vorgängergeneration. Er ergänzt 256 QAM (MCS9) und verfügt über eine verbesserte PA/LNA Kette. Der Chip unterstützt bis zu 43,33 Mbit/s PHY Rate bei 8 MHz Bandbreite und integriert einen 26 dBm Leistungsverstärker, der etwa 325 mA Sende¬strom bei 3,3 V aufnimmt.

Für Langstreckenanwendungen liefert der integrierte PA bis zu 26 dBm Ausgangsleistung bei 1 MHz MCS0. Beim Durchsatz wurden Sender und Empfänger in unserer zweiten Silizium Generation deutlich verbessert und bieten bis zu MCS9 über alle Bänder. Das ermöglicht die 43 Mbit/s PHY Rate in einem 8 MHz Kanal. In Europa begrenzen wir aufgrund lokaler Vorschriften die Bandbreite auf 2 MHz; das ergibt bis zu 8,7 Mbit/s PHY Rate, was rund 6,2 Mbit/s UDP entspricht.

EP: Bitte nennen Sie belastbare Messwerte (Indoor/Outdoor, LOS/NLOS) inkl. TX Leistung, Antennenspezifikation, Datenrate, PER – und wie viele Endgeräte pro AP sind in der Praxis stabil?

McFarlane: Für detaillierte, belastbare Messwerte verweisen wir auf die Datenblätter unserer Module. Alle dort genannten Daten stammen aus Messungen.

Die Zahl der Geräte pro Access Point hängt stark von den jeweiligen Anforderungen ab. Sollten etwa 8K Überwachungskameras rund um die Uhr live streamen, wird die maximale Gerätezahl durch den maximalen Durchsatz des AP begrenzt. Besteht die Flotte überwiegend aus Sensoren mit geringer Bandbreite, etwa Temperatursensoren, und Aktoren wie Lichtschaltern, können viele Hundert Geräte einen einzelnen Access Point problemlos teilen.

Kundenseitig wurden mehrere Hundert Geräte an einem Access Point erfolgreich im Feld betrieben. Im Labor haben wir mit einer Testplattform stabile und zuverlässige Verbindungen von zweitausend Geräten an einem Access Point demonstriert. Ausschlaggebend ist der erwartete Bandbreitenbedarf je Endgerät/Station.

EP: Welche Ströme sehen Sie in Sleep/RX/TX? Bitte führen Sie ein typisches Szenario durch (z. B. einmal pro Minute 100 Byte über 50 m durch zwei Wände) und leiten Sie die Batterielaufzeit ab.

McFarlane: Unsere Stromaufnahmen sind wie folgt: Schlafmodus 20 µA; Empfang für 2 MHz Beacon Empfang 17,7 mA; Senden bei 1 MHz MCS0 mit 26 dBm am Chip Pin 331 mA.

Zur Veranschaulichung der Batterielaufzeit haben wir ein Szenario mit durchschnittlich 6 Datei Uploads pro Tag à 6 MB berechnet. Angenommen wurden 50 m Entfernung mit zwei Innenwänden und einer äußeren Ziegelwand als Hindernisse. In diesem Szenario ergab sich ein Energieverbrauch von 4,19 mWh pro Tag.

Wichtig: Der Energieverbrauch hängt nicht nur von Umgebungsbedingungen wie Störungen, Reichweite und Hindernissen ab, sondern auch von Applikationsparametern. Höhere DTIM Intervalle und längere Schlafphasen reduzieren den Durchschnittsverbrauch deutlich, erhöhen aber die Zugriffs Latenz.

EP: Zum Status von Linux/FreeRTOS Treibern und Beispiel Apps; unterstützen Sie WPA3 SAE/OWE, TLS 1.3, Secure Boot und verschlüsselte OTA Updates? Wie funktioniert die Feld Provisionierung (z. B. DPP/Onboarding AP)?

McFarlane: Für Linux und OpenWrt stellen wir öffentliche Linux Treiber und Firmware bereit sowie einen OpenWrt Feed auf GitHub. Für RTOS Umgebungen bieten wir das MM IoT SDK für MCUs der FreeRTOS Klasse mit Beispielen; Alpha Ports existieren für Zephyr und ESP IDF. Secure Boot und verschlüsselte OTA Updates werden über den Host Anwendungsstack bereitgestellt. Für die vereinfachte Feld Provisionierung unterstützen wir Wi Fi Easy Connect (DPP).

EP: Welche Varianten (AzureWave, Vantron, Quectel, Referenzmodul) sind jetzt verfügbar und welche Vorzertifizierungen (CE/FCC/MIC/RCM/Wi Fi Alliance) verkürzen die Time to Market?

McFarlane: Mehrere Modulvarianten sind verfügbar. AzureWave bietet das AW HM593 auf Basis des MM6108, eingesetzt in HaLowLink 1, sowie das AW HM677 auf MM8108 Basis für HaLowLink 2. Quectels FGH100M Familie auf MM6108 Basis hat CE und FCC Zertifizierung und ist als Mini PCIe und LGA Variante erhältlich. Vantron liefert das VT MOB AH 8108 auf MM8108 Basis, ein LGA Modul mit bis zu 43,33 Mbit/s bei 8 MHz und weltweiter Bänderabdeckung. Alle MM6108 basierten Plattformen sind von der Wi Fi Alliance als Wi Fi CERTIFIED HaLow zertifiziert.

EP: Wie bleibt man trotz internem 26 dBm PA innerhalb regionaler EIRP /Duty Cycle Grenzen?

McFarlane: Unsere Software passt Einstellungen automatisch an die gewählte Region an, inklusive Reduzierung der Ausgangsleistung und Duty Cycle Management gemäß lokalen Vorgaben. Unsere Hardware Design Guides enthalten detaillierte Empfehlungen, u. a. zu PCB Layout und eventuell benötigten externen Komponenten für den optimalen Modulbetrieb. Unsere zweite Silizium Generation, der MM8108, ist als globale SKU mit feldseitiger Anpassung an regionale Anforderungen zu verstehen.

EP: Zur Aussage „10× Reichweite, 100× Flächenabdeckung“ – können Sie das mit einem reproduzierbaren Testszenario mit Parametern (Kanalbreite, MCS, Antenne, EIRP, Umgebung) und Ergebnissen darlegen?

McFarlane: Die 10× Reichweitenbehauptung wurde in vielen Szenarien und mit unterschiedlicher Messtechnik reproduziert. Wir stehen zu dieser Aussage. Am einfachsten lässt sie sich zu Hause mit zwei HaLowLink Geräten prüfen. Kurzfassung der Schritte:

• 1. Einen HaLowLink neben dem bestehenden Heim Gateway aufstellen, um vom gleichen Punkt aus ein Wi Fi HaLow Netz aufzubauen.

• 2. Den zweiten HaLowLink einrichten, per Wi Fi HaLow mit dem ersten koppeln und dann ausschalten.

• 3. Mit einem Laptop die maximale Entfernung zum bestehenden Wi Fi ermitteln – das ist Distanz A.

• 4. Den zweiten HaLowLink als USB Dongle am Laptop verwenden und die Wiederverbindung über Wi Fi HaLow abwarten.

• 5. Nun die maximale Entfernung zwischen Laptop (mit Wi Fi HaLow USB Dongle) und dem Wi Fi HaLow Access Point ermitteln. Dabei in dieselbe Richtung messen wie zuvor, um die gleichen Hindernisse zu berücksichtigen. Das ist Distanz B. Distanz B wird mindestens zehnmal so groß sein wie Distanz A.

EP: Für welche Anwendungen würden Sie heute von HaLow abraten und stattdessen LoRaWAN, NB IoT, Wi SUN oder klassisches 2,4 GHz Wi Fi empfehlen – und warum?

McFarlane: Jede Anwendung hat eigene Anforderungen, keine Lösung deckt alles ab. Herkömmliches Wi Fi bietet auf kurze Distanz deutlich höheren Durchsatz als Wi Fi HaLow; wenn Reichweite und Hindernisse wie Decken und Wände keine Rolle spielen, ist klassisches Wi Fi ausreichend. LoRaWAN ist sehr gut für sehr niedrige Datenraten mit großer Reichweite; wenn Durchsatz und OTA Updates keine hohe Priorität haben und nur wenige Sensoren im Netz sind, ist LoRaWAN voraussichtlich die richtige Wahl. NB IoT punktet mit öffentlichen Netzen und nahezu flächendeckender Abdeckung; wenn laufende Kosten kein Problem sind und die Anwendung ein „out of the box“-Gerät bevorzugt, passt NB IoT gut.

Wi Fi HaLow eignet sich für Anwendungen, die mehr Bandbreite als LoRaWAN, mehr Reichweite als klassisches Wi Fi und geringere laufende Kosten als ein NB IoT SIM Abo benötigen. Je nach Umgebung profitieren unsere Kunden typischerweise bei Entfernungen von mehreren Hundert Metern bis zu 1 Kilometer. Deutlich größere Distanzen wurden erreicht; dann wird die Umgebung zum maßgeblichen Faktor.

Gute Beispiele für Wi Fi HaLow Anwendungen sind die drahtlose, solarbetriebene Kamera am entfernten Grundstücksrand, die herkömmliches Wi Fi nicht erreicht, sowie smarte Sensoren in Büro , Industrie oder Agrarumgebungen, die größere Datenmengen hochladen müssen.(mc)

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