Low power IoT based on WiFi

WiFi is not commonly used for building IoT nodes since the high power consumption of the WiFi interfaces. WiFi consumes 40 times for power when transmitting and 10 times more than a Bluetooth Low Energy node when receiving. This consumption can be reduced using a technique called Wake Up Radio. This approach consists on having a very low power receiver that is using to indicate when the data receiver (the one that consumes a significant amount of power) should be ready to receive. The usage of the approach makes the WIFi very efficient in terms of bits per Joule and it isWiFi is not commonly used for building IoT nodes due to the high power consumption of the WiFi interfaces. This consumption can be reduced using a technique called Wake Up Radio. This approach consists on having a very low power receiver that is used to indicate when the data receiver (the one that consumes a significant power) should be ready to receive. In this thesis, we designed a WuR system with addressing capabilities and implemented a WuRx based in an extreme low power MCU that is able to decode a predefined address and emit commands to the IoT device who has been set in sleep mode. The WuRx was designed and implemented for two different schemes. The first one is a WuRx aligned with the new emerging standard 802.11ba being developed by the IEEE, which demands the modification of the radio and WiFi interfaces. Additionally, a more compatible WuTx based on legacy devices is proposed for this new approach. The second scheme consists of a Wake-Up Radio system based on Pulse Width Modulation that operates with legacy WiFi devices. Experimental tests allowed to conclude that both solutions can be conveniently used for low power applications with different latency and power consumption requirements.WiFi no es un estándar comúnmente usado en la implementación de dispositivos para redes de IoT debido al alto consumo de energía de sus interfaces. Este consumo puede reducirse usando una técnica llamada Wake Up Radio (WuR), que consiste en un receptor de muy baja potencia que tiene como función indicar a la interfaz de radio principal (alto consumo) que debe estar lista para recibir. En este sentido, hemos diseñado un sistema de WuR con capacidades de direccionamiento e implementamos un Receptor de Wake up (WuRx) basado en una un microcontrolador de extrema baja potencia capaz de decodificar una dirección predefinida y emitir comandos al dispositivo IoT en modo de bajo consumo. Específicamente, el WuRx fue diseñado e implementado en base a dos esquemas diferentes. El primero está alineado con el nuevo estándar 802.11ba, que está siendo desarrollado por el IEEE, pero que requiere la modificación de las interfaces de radio WiFi. Adicionalmente, se propone un Transmisor Wake Up (WuTx) compatible con dispositivos ?legacy? para hacer frente a este nuevo enfoque. El segundo esquema consiste en un sistema de WuR basado en modulación por anchos de pulso que opera con dispositivos WiFi ?legacy?. Las pruebas experimentales permitieron concluir que ambas soluciones pueden usarse convenientemente para aplicaciones de baja potencia con diferentes requisitos de latencia y consumo de energía.WiFi no es un estándar comúnmente usado en la implementación de dispositivos para redes de IoT debido al alto consumo de energía de sus interfaces. Este consumo puede reducirse usando una técnica llamada Wake Up Radio (WuR), que consiste en un receptor de muy baja potencia que tiene como función indicar a la interfaz de radio principal (alto consumo) que debe estar lista para recibir. En este sentido, hemos diseñado un sistema de WuR con capacidades de direccionamiento e implementamos un Receptor de Wake up (WuRx) basado en una un microcontrolador de extrema baja potencia capaz de decodificar una dirección predefinida y emitir comandos al dispositivo IoT en modo de bajo consumo. Específicamente, el WuRx fue diseñado e implementado en base a dos esquemas diferentes. El primero está alineado con el nuevo estándar 802.11ba, que está siendo desarrollado por el IEEE, pero que requiere la modificación de las interfaces de radio WiFi. Adicionalmente, se propone un Transmisor Wake Up (WuTx) compatible con dispositivos ?legacy? para hacer frente a este nuevo enfoque. El segundo esquema consiste en un sistema de WuR basado en modulación por anchos de pulso que opera con dispositivos WiFi ?legacy?. Las pruebas experimentales permitieron concluir que ambas soluciones pueden usarse convenientemente para aplicaciones de baja potencia con diferentes requisitos de latencia y consumo de energía