- Wi-Fi HaLow verwendet das Sub-1-GHz-Band und ermöglicht Reichweiten von bis zu einem Kilometer, abhängig von Umgebung und Regulierungen.
- Die Datenübertragungsrate von Wi-Fi HaLow kann bis zu 43 Megabit pro Sekunde erreichen, etwa 1000-mal mehr als LoRaWAN.
- Wichtige Einsatzgebiete sind drahtlose Videoüberwachung und intelligentes Strommanagement insbesondere im Rahmen von Smart Metering und dezentralen Energiesystemen.
- Regulatorische Hürden in Europa wie Duty-Cycle-Beschränkungen behindern derzeit die Markteinführung und Akzeptanz von Wi-Fi HaLow.
- Morse Micro hat die zweite Generation seiner Wi-Fi-HaLow-Chips weltweit für Märkte mit verfügbarer Frequenzzuteilung konzipiert und baut aktuell sein europäisches Geschäft aus.
Andy McFarlane erzählt die Geschichte von Morse Micro, Australiens erstem Halbleiterunternehmen mit einer eigenen Wi-Fi-HaLow-Chip-Technologie. Er erläutert die wichtigsten technischen Alleinstellungsmerkmale der Technologie, ihre Kernanwendungen und Marktchancen sowie die regulatorischen Hindernisse für eine breitere Einführung in Europa.
Zwei ehemalige Broadcom-Ingenieure, ein neuer IoT-Standard und eine folgenschwere Entscheidung in einem australischen Pub: Michael De Nil und Andrew Terry fragten ihre Ehefrauen, ob sie eine Zeit lang ohne regelmäßiges Einkommen auskommen könnten. Daraufhin kündigten sie ihre sicheren Jobs und gründeten Morse Micro.
Ihr Ziel war ebenso ehrgeizig wie riskant: IEEE 802.11ah, heute bekannt als Wi-Fi HaLow, als Grundlage für eine neue Generation der IoT-Konnektivität zu etablieren und einen unabhängigen Halbleiterbetrieb in Australien aufzubauen.
Was mit zwei Gründern in einem Büro begann, entwickelte sich nach mehreren Finanzierungsrunden, Proof-of-Concepts und Jahren intensiver Entwicklungsarbeit zu einem Halbleiterunternehmen mit eigener Chiptechnologie. Auf die erste Chipgeneration folgte inzwischen eine zweite, die bereits in Serienproduktion ist und leistungsfähigere IoT-Anwendungen mit größerer Reichweite, höherem Datendurchsatz und standardisierter IP-Konnektivität ermöglichen soll.
Dies ist die Geschichte von Australiens erstem Halbleiterhersteller mit eigener Wi-Fi HaLow-Chiptechnologie.
Wi-Fi HaLow erweitert die Grenzen des IoT
Die Gründer wollten den Markt grundlegend verändern und eine neue Form der Fernkonnektivität ermöglichen. LPWAN-Technologien haben in den letzten zehn bis 15 Jahren hervorragende Arbeit geleistet, übertragen jedoch nur sehr kleine Datenpakete. Dies schränkt die Funktionalität der darauf basierenden Anwendungen ein.
Mit Wi-Fi HaLow können wir einen Datendurchsatz von bis zu 43 Megabit pro Sekunde erreichen. Nach unserer Einschätzung ist das etwa das 1.000-Fache dessen, was mit LoRaWAN-Lösungen möglich ist. Dies eröffnet ein völlig neues Feld für leistungsfähigere IoT-Anwendungen und eine neue Generation digitaler Geschäftslösungen.
„Wi-Fi HaLow führt Wi-Fi in neue Dimensionen“, sagt Andy McFarlane. Die Technologie verleiht dem Wi-Fi-Ökosystem eine neue Dimension, indem sie hohe Bandbreite mit großer Reichweite und geringem Stromverbrauch verbindet. „Wir sind fest davon überzeugt, dass diese Technologie mit ihrer hohen Bandbreite, der großen Reichweite und dem geringen Stromverbrauch den Markt grundlegend verändern wird“, erklärt McFarlane. „Das war auch die Hauptmotivation der Gründer. Sie wollten etwas wirklich Bahnbrechendes entwickeln und die Art und Weise, wie IoT-Konnektivität über größere Entfernungen bereitgestellt wird, grundlegend verändern.“
Morse Micro auf einen Blick
Morse Micro beschäftigt weltweit rund 220 Mitarbeiter. Etwa 180 bis 190 von ihnen sind im Bereich Engineering tätig und konzentrieren sich auf die Entwicklung der Wi-Fi-HaLow-Technologie.
Das Unternehmen verfügt zudem über ein Vertriebs- und Marketingteam, das ausgewählte Branchen und Regionen betreut, vor allem in den Vereinigten Staaten, Japan, Taiwan, China, Indien, Großbritannien und Australien.
Um sein Europageschäft auszubauen, hat Morse Micro erstmals einen Business Development Director für Europa ernannt. Dieser ist im Vereinigten Königreich ansässig.
Europa war für Morse Micro aufgrund der geltenden Duty-Cycle-Beschränkungen bisher kein vorrangiger Markt. Durch den Aufbau spezieller Vertriebsressourcen beabsichtigt das Unternehmen jedoch, der Region in Zukunft mehr Gewicht beizumessen.
Morse Micro erhält 2025-Auszeichnung für Fortschritte im IoT mit Wi-Fi HaLow
Morse Micro treibt mit dem MM8108-Chip die Wi-Fi HaLow Konnektivität voran und erhält dafür den IoT Emerging Technology Award 2025 für industrielle Anwendungen.
Was ist Wi-Fi HaLow?
Wi-Fi HaLow ist eine für IoT-Anwendungen entwickelte Variante von Wi-Fi. Die Technologie basiert auf IEEE 802.11ah und nutzt lizenzfreie Frequenzbänder unterhalb von 1 GHz. Diese niedrigeren Frequenzen ermöglichen es, größere Entfernungen zu überbrücken und Hindernisse wie Wände effektiver zu durchdringen als herkömmliches Wi-Fi bei 2,4 oder 5 GHz.
Der Standard wurde für energieeffiziente Geräte, Sensoren und vernetzte Geräte entwickelt, die eine größere Reichweite benötigen und dabei weiterhin IP-basierte Kommunikation innerhalb des Wi-Fi-Ökosystems nutzen. IEEE 802.11ah ist für Übertragungsreichweiten von bis zu einem Kilometer ausgelegt. Die tatsächlich erreichbare Entfernung hängt von der Umgebung, der Antenne, der Sendeleistung und den behördlichen Anforderungen ab.
Die Entwicklung von IEEE 802.11ah begann offiziell im Jahr 2010. Das IEEE Standards Board genehmigte den Standard am 7. Dezember 2016. IEEE 802.11ah-2016 wurde am 5. Mai 2017 vollständig veröffentlicht.
Kurz gesagt erweitert Wi-Fi HaLow das Wi-Fi-Netzwerk um eine größere Reichweite, eine verbesserte Durchdringung von Gebäuden und den Betrieb im Sub-1-GHz-Band, das speziell für IoT-Anwendungen entwickelt wurde.
Die wichtigsten Segmente von Morse Micro: Videoüberwachung und Energiemanagement
Videoüberwachungskameras stehen heute oft vor einem grundlegenden Problem. Kabelgebundene Lösungen und Kameras mit Mobilfunkverbindung sind vergleichsweise teuer. Drahtlose Kameras nutzen dagegen in der Regel 2,4-GHz-WLAN und müssen daher in der Nähe eines Zugangspunkts aufgestellt werden.
In der Praxis bedeutet dies oft, dass eine Kamera dort installiert wird, wo noch ein Funksignal verfügbar ist, und nicht dort, wo sie aus Sicherheitsgründen tatsächlich benötigt wird. Garagen, Einfahrten und Grundstücksgrenzen sind mit 2,4 GHz aufgrund der größeren Entfernungen und Hindernisse aus Beton und Metall oft schwer zu erreichen.
Wi-Fi HaLow ermöglicht die Übertragung von hochwertigem Videomaterial über deutlich größere Entfernungen. Drahtlose Kameras können daher beispielsweise am Rand eines Grundstücks installiert werden, wo sie ein Eindringen früher erkennen können. Dies verändert grundlegend, was Sicherheitskameras leisten können.
„Haushalte, Nutzer und Grundstücke benötigen nicht unbedingt noch mehr Geschwindigkeit. Sie benötigen eine zuverlässige Abdeckung in den Grauzonen“, sagt McFarlane.
Der zweite Schlüsselmarkt ist das Energiemanagement, insbesondere die intelligente Strommessung. Die erste Generation intelligenter Stromzähler erfüllt in erster Linie eine Abrechnungsfunktion, wobei der Zähler mehrmals täglich erfasst, wie viel Strom verbraucht wurde.
Die Strombranche durchläuft jedoch einen grundlegenden Wandel. Neben zentralisierten Kraftwerken prägen Solaranlagen, Batteriespeichersysteme, Wechselrichter und Ladestationen für Elektrofahrzeuge zunehmend ein dezentrales Energiesystem. Strom wird nicht mehr ausschließlich in eine Richtung verteilt, sondern zwischen zahlreichen Erzeugern, Speichersystemen und Verbrauchern ausgetauscht.
Die Branche spricht daher von einem Übergang von AMI 1 zu AMI 2.0, der zweiten Generation der Advanced Metering Infrastructure. Neue Stromzähler müssen Daten wesentlich häufiger übertragen und die in beide Richtungen fließenden Energiemengen nahezu in Echtzeit erfassen.
Laut McFarlane sollen intelligente Stromzähler in Australien ab 2028 alle drei Sekunden bidirektionale Datenpakete übertragen. Dies wird das erforderliche Datenvolumen erheblich erhöhen. Das Ziel ist „Grid Edge Intelligence“ nahezu in Echtzeit.
Nach Einschätzung von Morse Micro können bestehende Kommunikationstechnologien für Smart Meter dieses Datenvolumen nicht zuverlässig bewältigen. Daher ist eine Funktechnologie erforderlich, die große Reichweite mit höherer Bandbreite verbindet. McFarlane sieht Wi-Fi HaLow hier in einer besonders starken Position.
Zudem besteht die Notwendigkeit, Solaranlagen, Batteriespeichersysteme, Wechselrichter und Ladestationen an das Heimnetzwerk anzuschließen. Diese Geräte befinden sich oft an schwer zugänglichen Orten, beispielsweise auf dem Dach, hinter Betonwänden oder am Ende einer Einfahrt.
„Wi-Fi HaLow kann die Wi-Fi-Familie vervollständigen und auch außerhalb des Hauses für zuverlässige Wi-Fi-Konnektivität sorgen“, sagt McFarlane. Die Geräte lassen sich über standardisierte IP-Konnektivität, bekannte Wi-Fi-Sicherheitsmechanismen und bestehende Heimnetzwerke verbinden.
Das Team von Morse Micro sieht zudem weitere Chancen in der Präzisionslandwirtschaft und im industriellen IoT. Ein höherer Datendurchsatz und standardisierte IP-Konnektivität bilden die Grundlage für anspruchsvollere Anwendungen sowie für die zunehmende Verarbeitung von Daten und KI-Funktionen direkt am Netzwerkrand.
Welche Vorteile bietet Wi-Fi HaLow gegenüber herkömmlichem Wi-Fi, LPWAN-Technologien wie LoRaWAN und NB-IoT sowie Mobilfunkverbindungen?
Andy McFarlane: Wi-Fi HaLow nimmt zwischen diesen Technologien eine eigene Nische ein. Im Vergleich zu herkömmlichem WLAN bei 2,4 oder 5 GHz ist die Reichweite der entscheidende Vorteil. Die Signale durchdringen Wände besser und überbrücken größere Entfernungen.
Je nach Umgebung können wir native IP-Konnektivität über mehrere hundert Meter, manchmal über einen Kilometer und in bestimmten Fällen sogar noch weiter bereitstellen. Herkömmliches 2,4-GHz-WLAN kommt nicht annähernd an diese Reichweiten heran. Wi-Fi HaLow ersetzt herkömmliches WLAN nicht, sondern ergänzt es durch Konnektivität mit großer Reichweite.
LPWAN-Technologien wie LoRaWAN eignen sich hervorragend für die Übertragung kleiner Datenpakete über mehrere Kilometer. Ihre Reichweite kann größer sein als die von Wi-Fi HaLow. Wir können jedoch einen etwa 1.000-mal höheren Datendurchsatz bieten.
Darüber hinaus bietet Wi-Fi HaLow standardisierte IP-Konnektivität, WPA3-Sicherheit und Interoperabilität mit herkömmlichem WLAN. Dies ermöglicht es Integratoren und Lösungsanbietern, deutlich leistungsfähigere Anwendungen zu entwickeln und weitaus größere Datenmengen zu übertragen.
Die dritte Technologie im Vergleich ist die Mobilfunkverbindung. Mobilfunktechnologie ist weit verbreitet und leistungsstark, verursacht jedoch höhere Kosten. Neben einer komplexeren Einrichtung fallen durch die SIM-Karte über die gesamte Lebensdauer eines Geräts hinweg wiederkehrende Verbindungskosten an. Mobilfunklösungen können zudem einen vergleichsweise hohen Stromverbrauch aufweisen.
„Wi-Fi HaLow hat eine größere Reichweite als herkömmliches WLAN, bietet mehr Möglichkeiten als LPWAN und ist kostengünstiger als Mobilfunk“, fasst McFarlane zusammen.
Der technologische Sweet Spot liegt beispielsweise bei Datenraten von 10, 20 oder 25 Megabit pro Sekunde über Hunderte von Metern, kombiniert mit einmaligen Anschaffungskosten anstelle wiederkehrender Mobilfunkgebühren.
Wi-Fi HaLow findet weltweit zunehmend Beachtung, doch die regulatorischen Rahmenbedingungen erlauben noch keine gleichberechtigte Nutzung in allen Regionen. Bremsen die europäischen Frequenz- und Einschaltdauervorschriften die Marktentwicklung? Und erwarten Sie, dass Wi-Fi HaLow in Europa in Zukunft breitere Anwendung finden wird?
Andy McFarlane: Tatsache ist, dass die aktuellen Anforderungen an die Einschaltdauer und die regulatorischen Beschränkungen in Europa die Marktentwicklung verlangsamen werden.
Unsere erste Chip-Generation war ausschließlich für die Vereinigten Staaten und Australien ausgelegt. Wir wollten die Technologie zunächst in großem Maßstab in diesen Märkten validieren. Die im letzten Jahr eingeführte zweite Generation ist als globale Chip-Variante konzipiert. Grundsätzlich kann sie in allen Märkten eingesetzt werden, in denen das für Wi-Fi HaLow erforderliche Frequenzspektrum verfügbar ist.
Genau darin liegt die Herausforderung: Das erforderliche Frequenzspektrum wurde noch nicht in jedem Land zugewiesen oder unter vergleichbaren Bedingungen zur Verfügung gestellt.
Japan ist derzeit ein Beispiel für eine positive Entwicklung. Dort wurden gemeinsam mit Taiwan Tests für einen erweiterten Einsatz im 850-MHz-Band durchgeführt. Die Ergebnisse wurden sehr positiv bewertet. In der Folge wurde beschlossen, mehr Frequenzen für Wi-Fi HaLow bereitzustellen und damit Lösungen der nächsten Generation zu ermöglichen.
Bei den europäischen Regulierungsbehörden sehen wir derzeit kein vergleichbares Interesse daran, zusätzliche Frequenzen bereitzustellen oder die bestehenden Einschränkungen hinsichtlich der Betriebszyklen zu lockern. Wir würden uns sehr freuen, wenn sich dies ändern würde.
Ich kann jedoch nicht einschätzen, ob oder wann die zuständigen europäischen Institutionen entsprechende Änderungen vornehmen werden. Dies könnte im nächsten Jahr, in einigen Jahren oder möglicherweise sogar noch später geschehen.
Die Verfügbarkeit von Frequenzen unterscheidet sich weltweit erheblich. Betrifft dies nicht nur Wi-Fi HaLow im Sub-1-GHz-Band, sondern auch andere Wi-Fi-Frequenzen? Und wie wird sich Ihrer Meinung nach die Wi-Fi-Architektur entwickeln?
Andy McFarlane: Ein interessanter Vergleich lässt sich am anderen Ende des Frequenzspektrums finden. In den Vereinigten Staaten unterstützen viele Breitbandrouter bereits 6 GHz, 5 GHz und 2,4 GHz. In weiten Teilen der übrigen Welt stehen jedoch vor allem 5 GHz und 2,4 GHz zur Verfügung.
Auch die regulatorische Verfügbarkeit des 6-GHz-Frequenzspektrums variiert weltweit erheblich. In den Vereinigten Staaten wurde es für WLAN freigegeben, sodass Nutzer dort von den besonders hohen Datenraten profitieren können, die in diesem Frequenzbereich verfügbar sind. In vielen anderen Ländern ist dies noch nicht oder nur in begrenztem Umfang möglich.
Eine vergleichbare Situation sehen wir bei den für Wi-Fi HaLow relevanten Frequenzen unterhalb von 1 GHz. Auch hier unterscheiden sich die regulatorischen Rahmenbedingungen von Markt zu Markt.
Ich bin überzeugt, dass sich Wi-Fi weiterhin in beide Richtungen entwickeln wird: hin zu immer höheren Datenraten im 6-GHz-Band und hin zu größerer Reichweite im Sub-1-GHz-Band.
Innerhalb weniger Jahre könnten viele Breitbandrouter die Frequenzen 6 GHz, 5 GHz, 2,4 GHz und unter 1 GHz unterstützen. Dadurch entstünde eine vollständige WLAN-Architektur, die dort, wo sie benötigt wird, sehr hohe Geschwindigkeiten liefert und gleichzeitig eine zuverlässige Verbindung über deutlich größere Entfernungen ermöglicht.
Bislang haben nur vergleichsweise wenige Halbleiterhersteller Wi-Fi-HaLow-Chipsätze entwickelt und auf den Markt gebracht. Warum gibt es immer noch so wenige Anbieter?
Andy McFarlane: Es steht mir nicht zu, die Entscheidungen anderer Unternehmen zu kommentieren, aber aus meiner Sicht zeigen die derzeitigen Chiphersteller, dass sich der Wi-Fi-HaLow-Markt noch in einem frühen und äußerst innovativen Entwicklungsstadium befindet.
LPWAN-Anbieter, die Technologien wie Wi-SUN oder LoRaWAN nutzen, haben in den letzten zehn bis 15 Jahren hervorragende Arbeit geleistet. Diese Lösungen schaffen weiterhin Mehrwert. Damit jedoch der deutlich höhere Datendurchsatz von Wi-Fi HaLow sein volles Potenzial entfalten kann, ist ein technologischer Paradigmenwechsel erforderlich.
Dieser Wandel findet gerade statt. Edge-KI gewinnt zunehmend an Bedeutung, und es wird erwartet, dass anspruchsvollere Datenverarbeitung direkt auf Remote-Geräten und am Netzwerkrand stattfindet. Dies steigert die Nachfrage nach drahtlosen Technologien, die eine größere Reichweite mit einem deutlich höheren Datendurchsatz verbinden.
In den vergangenen Jahren hat Morse Micro umfangreiche Erfahrungen bei der Entwicklung, Markteinführung und Optimierung eigener Wi-Fi-HaLow-Chips gesammelt. Diese technologische Erfahrung verschafft uns heute eine sehr starke Ausgangsposition.
Unterschätzen große Halbleiterhersteller wie Broadcom, NXP und Texas Instruments das Marktpotenzial von Wi-Fi HaLow noch immer, oder befindet sich der Markt einfach in einem frühen Stadium der Marktdurchdringung?
Andy McFarlane: Tatsache ist, dass sich der Markt noch in einer frühen Phase der Einführung und Entwicklung befindet. Es fällt mir schwer, im Namen von Broadcom, NXP oder Texas Instruments zu beurteilen, welche strategischen Entscheidungen diese Unternehmen treffen. Ich gehe jedoch davon aus, dass sie in den Wi-Fi-HaLow-Markt einsteigen werden, sobald sie den richtigen Zeitpunkt für eine Investition erkennen. Nur die Unternehmen selbst können sagen, wann das sein wird.
In den letzten Jahren hat Morse Micro umfassende technologische Kompetenzen, praktische Erfahrung und ein eigenes Ökosystem aufgebaut. Das gibt uns die Zuversicht, dass wir in den kommenden Jahren sehr schnell skalieren können.
