La durata della batteria può creare o rompere un dispositivo IoT. Se un sensore muore presto, L'intera distribuzione soffre. Nel mondo dei protocolli wireless, LoRaWAN è spesso elogiato per abilitare dispositivi di potenza ultra-bassa. Ma cosa lo rende esattamente così efficiente? E come possono gli sviluppatori spingerlo ancora oltre? Cammiamo attraverso le influenze LoRaWAN Consumo energetico, Come ridurlo, E come si immerge contro alternative come NB-IoT.
Perché LoRaWAN® Il consumo di energia è basso？
LoRaWAN® è progettato con bassa potenza in mente. I dispositivi di solito rimangono addormentati e si svegliano solo quando è il momento di inviare dati. La comunicazione stessa utilizza la modulazione dello spettro diffuso CHIRP, che consente la trasmissione a lunga distanza a bassi livelli di potenza. Non c'è bisogno di connettività costante come in alcuni Protocolli cellulari, Ciò significa che i dispositivi possono passare ore o addirittura giorni tra le trasmissioni.
Un altro motivo è come LoRaWAN® Gestisce uplink e downlink. Nella maggior parte dei casi, Gli uplink sono avviati dal dispositivo e i downlink sono opzionali. Questo approccio basato sugli eventi evita una comunicazione inutile, Tenere la radio fuori dalla maggior parte del tempo e preservare la durata della batteria.
Fattori di impatto di LoRaWAN® Consumo energetico
Modalità Sleep/Active
LoRaWAN® dispositivi Trascorri la maggior parte della loro vita in modalità Sleep. Il momento in cui si svegliano - per raccogliere dati o inviare un messaggio - picchi attuali. Ecco perché la gestione del tempo di sveglia è fondamentale. Meno tempo trascorso sveglio, Più basso è il sorteggio di corrente media. I microcontroller supportano spesso diversi stati di potenza come il sonno e il sonno profondo. Scegliere la modalità giusta e la transizione rapidamente fa la differenza.
Chipset
Un tipico LoRaWAN® Node si basa su due parti fondamentali per il comportamento di potenza: il MCU e il ricetrasmettitore Lora. Hanno impostato la linea di base.
Sull'MCU, Utilizzare bene le modalità a bassa potenza integrate: attivo, sonno, sonno profondo, e arresto. Il sonno profondo mantiene RAM e registri e può svegliarsi dal RTC, cane da guardia, o un evento esterno. L'arresto mantiene solo essenziali come l'RTC e perde RAM, Quindi viene usato raramente. In pratica, Mantieni il dispositivo nel sonno profondo per la maggior parte del tempo.
Sulla radio lora, L'energia segue principalmente il tempo in onda. Il fattore di diffusione (SF7 a SF12) Imposta bit rate e tempo di trasmissione per un determinato frame. Un SF più elevato estende l'intervallo ma aumenta il tempo di trasmissione e l'uso di energia. La frequenza dati adattiva può ridurre la SF su buoni collegamenti per abbreviare il tempo di trasmissione.
Progettazione di gestione dell'alimentazione
Non si tratta solo delle patatine. Efficiente progettazione di alimentazione include una regolazione della tensione, selezione dei componenti, e controllare quando le periferiche si accendono. Per esempio, I sensori che si alzano solo quando necessario - e si chiudono immediatamente dopo - riducono gli sprechi di energia. Alcuni dispositivi controllano persino lo schermo di aggiornamento o la frequenza di lampeggiatura a LED per salvare l'alimentazione. Piccole scelte qui si sommano.
Rete & Configurazione
Impostazioni della radio Drive Time on Air.
- Fattore di diffusione: SF più elevato aumenta il range ma aumenta anche il tempo sull'aria e l'energia.
- ADR: La frequenza dati adattiva può ridurre la SF per buoni collegamenti, Tagliare il tempo di trasmissione. Usalo dove il dispositivo è per lo più stazionario e i collegamenti sono stabili.
- Conferma contro gli uplink non confermati: Acks Aggiungi downlink e tentativi. Usa conferma solo quando è necessario una consegna garantita.
- I limiti del ciclo di servizio regionale esistono in alcune bande. Limitano la frequenza con cui puoi trasmettere e può forzare intervalli più lunghi.
Come minimizzare LoRaWAN® Consumo energetico?
Scegli il diritto LoRaWAN® Classe
Scegliere il diritto LoRaWAN® La lezione riguarda davvero le esigenze di downlink. Se ti chiedi Come scegliere la classe Lorawan®, Inizia con la classe A per quasi tutti i dispositivi a batteria. Invia il suo programma, Apre due brevi finestre di ricezione, Quindi torna a dormire. Passa alla classe B solo quando hai bisogno di beacon di rete programmati. Usa la classe C solo per il downlink quasi continuo e sii pronto per il costo di potenza.
Seleziona componenti hardware adatti
Usa componenti che sono costruiti per bassa potenza. Scegli i sensori con tempi di avvio veloci e corrente di standby bassa. Evita i moduli che rimangono parzialmente attivi in modalità inattiva. Scegli MCUS con le modalità di sonno che mantengono la memoria senza perdite elevate. Confronta l'energia per ciclo, non solo un singolo numero "di corrente tipica".
Massimizza il tempo di sonno
Il modo più efficace per risparmiare energia è dormire il più possibile. Riduci al minimo il numero di sveglia. Letture dei sensori di gruppo insieme in modo che si verifichino in una scoppia. Anche la pubblicità Bluetooth può avere un impatto. Se devi fare pubblicità su Bluetooth, Mantieni l'intervallo lungo a meno che non ci sia un chiaro bisogno. Regolazione l'intervallo di trasmissione BLE da 1 secondo a 6 Secondi quasi dimezzati il consumo di energia totale.
Ottimizza la dimensione del payload
L'invio di meno dati richiede meno tempo in onda. Meno tempo di trasmissione significa meno energia. Taglia i payload. Usa i formati compatti. Evita la registrazione frequente del firmware o i valori ridondanti. Se un sensore deve segnalare solo quando i valori cambiano, Utilizzare gli aggiornamenti della logica di soglia o Delta per ridurre i messaggi non necessari.
Ridurre al minimo la comunicazione downlink
Anche la ricezione dei dati richiede energia. Se non hai bisogno di comandi remoti, evitarli. Saltare i messaggi confermati a meno che non sia assolutamente necessario. Il minor numero di riconoscimenti e risposte di rete coinvolti, Migliore la batteria resisterà. LoRaWAN® Funziona meglio quando i dispositivi parlano più di quanto ascoltino.
Allunga l'intervallo di trasmissione
Segnalare meno spesso quando il segnale lo consente. Lento, Le variabili non critiche non hanno bisogno di rapporti di livello minuto. Usa i trigger guidati da eventi per allarmi e attraversamenti di soglia. Per segnali critici in rapido o sicurezza, Mantieni l'intervallo corto e dimensi la batteria di conseguenza. Gli intervalli di stretching aiutano solo se il riscaldamento del sensore è breve. I riscaldamenti lunghi si eroderanno il guadagno.
Conclusione
Costruire un dispositivo di alimentazione ultra-bassa su LoRaWAN® Prende più che scegliere il chip giusto. Richiede un approccio a livello di sistema: Accordamento degli orari del sonno, Tagliare i payload, Gestione del tempo di trasmissione, Selezione di hardware efficiente, e mantenere la radio silenziosa quando possibile. LoRaWAN®La flessibilità e la natura leggera lo rendono un candidato forte per le applicazioni a batteria. Ma quanto dura un dispositivo dipende da cosa fa, Quante volte parla, e quanto attentamente è progettato. Se sei serio riguardo al potere, Inizia con le basi. Dormire di più. Invia meno. Misura tutto.
Chatta adesso