バッテリー寿命は、IoTデバイスを作成または壊すことができます. センサーが早期に死亡した場合, 展開全体が苦しんでいます. ワイヤレスプロトコルの世界で, LoRaWAN 多くの場合、超低電力デバイスを有効にすることで賞賛されています. しかし、それを正確に効率的にするもの? そして、どのようにして開発者がそれをさらに押し上げることができますか? どのような影響を歩きましょう LoRaWAN 消費電力, それを減らす方法, そして、それがNB-iotのような代替案に対してどのように積み重なるか.
なぜ LoRaWAN® 消費電力は低い？
LoRaWAN® 低電力を念頭に置いて設計されています. デバイスは通常、眠り続け、データを送信する時が来たときにのみ目を覚ます. 通信自体は、チャープスプレッドスペクトル変調を使用します, これにより、低電力レベルでの長距離伝送が可能になります. 一部のように一定の接続性は必要ありません 細胞プロトコル, つまり、デバイスは送信の間に数時間または日になることができます.
別の理由はその方法です LoRaWAN® アップリンクとダウンリンクを処理します. ほとんどの場合, アップリンクはデバイス開始であり、ダウンリンクはオプションです. このイベント主導のアプローチは、不必要なコミュニケーションを回避します, ほとんどの時間でラジオをオフに保ち、バッテリー寿命を維持する.
の影響要因 LoRaWAN® 消費電力
スリープ/アクティブモード
LoRaWAN® デバイス 人生のほとんどを睡眠モードで過ごします. 彼らが目を覚ます瞬間 - データを収集したりメッセージを送信したりする - 現在のスパイク. そのため、ウェイクタイムの管理が重要です. 目を覚まして過ごす時間が少なくなります, 平均電流の引き分けが低いほど. マイクロコントローラーは、多くの場合、睡眠や深い睡眠などのさまざまな電力状態をサポートしています. 適切なモードを選択して迅速に遷移することは本当の違いをもたらします.
チップセット
典型的な LoRaWAN® ノードは、電力動作のために2つのコアパーツに依存しています: MCUとロラトランシーバー. 彼らはベースラインを設定します.
MCUで, 組み込みの低電力モードをよく使用します: アクティブ, 寝る, 深い眠り, そしてシャットダウン. 深い眠りはラムとレジスタを保持し、RTCから目覚めることができます, ウォッチドッグ, または外部イベント. シャットダウンは、RTCやRAMを失うなどの必需品のみを保持します, したがって、それはめったに使用されません. 実際に, ほとんどの場合、デバイスを深い眠りにつく.
Lora Radioで, エネルギーは主に空気の時間に続きます. 拡散係数 (SF7からSF12) 特定のフレームのビットレートと放送時間を設定します. より高いSFは範囲を延長しますが、放送時間と電力使用を増やします. 適応データレートは、放送時間を短縮するための良好なリンクでSFを下げることができます.
電源管理デザイン
チップだけではありません. 効率的なパワー設計には、電圧調整が含まれます, コンポーネントの選択, 周辺機器がオンになった時期を制御します. 例えば, 必要なときにのみ電源を入れるセンサー - 直後にシャットダウンする - エネルギー廃棄物を減らす. 一部のデバイスは、画面の更新を制御したり、周波数を点滅させたりして電力を節約することさえしました. ここの小さな選択肢が合計されます.
ネットワーク & 構成
ラジオ設定では、空中で時間を駆動します.
- 拡散係数: SFが高いほど範囲が増加しますが、空気とエネルギーの時間も増加します.
- ADR: 適応データレートは、良好なリンクのためにSFを低下させる可能性があります, 放送時間を切る. デバイスのほとんどが静止しており、リンクが安定している場合に使用してください.
- 確認されていないvs未確認のアップリンク: ACKはダウンリンクと再試行を追加します. 使用することは、保証された配達が必要な場合にのみ確認してください.
- 一部のバンドには、地域の勤務サイクルの制限が存在します. 彼らはあなたが送信できる頻度を制限し、より長い間隔を強制するかもしれません.
最小化する方法 LoRaWAN® 消費電力?
右を選択してください LoRaWAN® クラス
権利を選択します LoRaWAN® クラスは本当にダウンリンクのニーズに関するものです. あなたが疑問に思うなら Lorawan®クラスの選択方法, ほとんどすべてのバッテリーデバイスのクラスAから始めます. 独自のスケジュールで送信します, 2つの短い受信ウィンドウを開きます, その後、眠りに戻ります. スケジュールされたネットワークビーコンが必要な場合にのみ、クラスBに移動します. 継続的なダウンリンクにのみクラスCを使用し、電力コストの準備をしてください.
適切なハードウェアコンポーネントを選択します
低電力用に構築されたコンポーネントを使用します. 高速な起動時間と低いスタンバイ電流でセンサーを選ぶ. アイドルモードで部分的にアクティブなモジュールを避けてください. 高い漏れなくメモリを保持する睡眠モードでMCUを選択してください. サイクルあたりのエネルギーを比較します, 単一の「典型的な電流」番号だけではありません.
睡眠時間を最大化します
エネルギーを節約する最も効果的な方法は、可能な限り眠ることです. ウェイクアップの数を最小限に抑えます. グループセンサーの測定値が1つのバーストで起こるように一緒に読みます. Bluetooth広告でさえ影響を与える可能性があります. Bluetoothを介して宣伝する必要がある場合, 明確な必要性がない限り、間隔を長く保つ. 調整 からのBLEブロードキャスト間隔 1 次の 6 数秒は、総エネルギー使用量をほぼ半分にしました.
ペイロードサイズを最適化します
データを少なくするには、空気中の時間が少なくなります. 放送時間が少ないということは、エネルギーが少ないことを意味します. ペイロードをトリミングします. コンパクト形式を使用します. 頻繁なファームウェアロギングや冗長値を避けてください. センサーが値が変更されたときにのみ報告する必要がある場合, しきい値ロジックまたはデルタの更新を使用して、不要なメッセージを削減する.
ダウンリンク通信を最小限に抑えます
データを受信するにはパワーもかかります. リモートコマンドが必要ない場合, それらを避けてください. 絶対に必要な場合を除き、確認されたメッセージをスキップします. 関係する承認とネットワーク応答が少なくなります, バッテリーが上昇するほど. LoRaWAN® デバイスが聞くよりも多くの話をするときに最適に機能します.
送信間隔を長くします
信号が許可されている場合、レポートが少なくなります. 遅い, 非批判的な変数には、微小なレベルのレポートは必要ありません. アラームとしきい値の交差には、イベント駆動のトリガーを使用します. 高速または安全性の臨界信号用, 間隔を短く保ち、それに応じてバッテリーをサイズします. ストレッチ間隔は、センサーのウォームアップが短い場合にのみ役立ちます. 長いウォームアップはゲインを侵食します.
結論
超低電力IoTデバイスの構築 LoRaWAN® 適切なチップを選択する以上のものを必要とします. システムレベルのアプローチが必要です: 睡眠スケジュールの調整, ペイロードを切る, 放送時間の管理, 効率的なハードウェアの選択, そして、可能な限りラジオを静かに保ちます. LoRaWAN®の柔軟性と軽量性は、バッテリー駆動のアプリケーションの強力な候補になります. しかし、デバイスがどのくらい続くかは、それが何をするかによって異なります, それがどれくらいの頻度で話すか, そして、それがどれほど慎重に設計されているか。あなたが力に真剣に取り組むなら, 基本から始めます. もっと眠る. 少なく送信します. すべてを測定します.
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