배터리 수명은 IoT 장치를 만들거나 파괴 할 수 있습니다. 센서가 일찍 죽는 경우, 전체 배치가 어려움을 겪습니다. 무선 프로토콜의 세계에서, LoRaWAN 초저전력 장치 구현으로 종종 칭찬을 받습니다.. 그러나 정확히 그것을 그렇게 효율적으로 만드는 것은 무엇입니까?? 그리고 개발자가 어떻게 더 나아갈 수 있습니까?? 어떤 영향을 미치는지 살펴보겠습니다. LoRaWAN 전력 소비, 그것을 줄이는 방법, NB-IoT와 같은 대안과 어떻게 비교되는지.
왜 LoRaWAN® 소비전력이 낮다고요?
LoRaWAN® 저전력을 염두에 두고 설계되었습니다.. 장치는 일반적으로 잠자기 상태를 유지하고 데이터를 보낼 시간에만 깨어납니다.. 통신 자체는 처프 확산 스펙트럼 변조를 사용합니다., 저전력으로 장거리 전송이 가능한 기술. 일부처럼 지속적인 연결이 필요하지 않습니다. 셀룰러 프로토콜, 이는 장치가 전송 사이에 몇 시간 또는 며칠이 걸릴 수 있음을 의미합니다..
또 다른 이유는 어떻게 LoRaWAN® 업링크와 다운링크를 처리합니다.. 대부분의 경우, 업링크는 장치에서 시작되며 다운링크는 선택 사항입니다.. 이 이벤트 중심 접근 방식은 불필요한 통신을 방지합니다., 대부분의 시간 동안 라디오를 꺼두고 배터리 수명을 보존합니다..
영향 요인 LoRaWAN® 전력 소비
절전/활성 모드
LoRaWAN® 장치 인생의 대부분을 수면 모드에서 보낸다. 데이터를 수집하거나 메시지를 보내기 위해 잠에서 깨어난 순간 현재의 스파이크. 그렇기 때문에 기상 시간 관리가 중요합니다. 깨어있는 시간이 줄어들수록, 평균 전류 소모가 낮을수록. 마이크로컨트롤러는 종종 절전 및 깊은 절전과 같은 다양한 전원 상태를 지원합니다.. 올바른 모드를 선택하고 빠르게 전환하면 큰 차이가 납니다..
칩셋
전형적인 LoRaWAN® 노드는 전력 동작을 위해 두 가지 핵심 부분에 의존합니다.: MCU 및 LoRa 트랜시버. 그들은 기준선을 설정했습니다.
MCU에서, 내장된 저전력 모드를 잘 활용하세요: 활동적인, 잠, 혼수, 그리고 종료. 깊은 수면은 RAM과 레지스터를 유지하고 RTC에서 깨어날 수 있습니다., 지키는 개, 아니면 외부행사라도. 종료하면 RTC와 같은 필수 요소만 유지되고 RAM이 손실됩니다., 그래서 거의 사용되지 않는다. 실제로, 대부분의 시간 동안 기기를 깊은 수면 상태로 유지.
LoRa 라디오에서, 에너지는 주로 방송 시간을 따릅니다.. 확산 인자 (SF7~SF12) 주어진 프레임에 대한 비트 전송률과 방송 시간을 설정합니다.. SF가 높을수록 범위가 확장되지만 방송 시간과 전력 사용량이 늘어납니다.. 적응형 데이터 전송률(Adaptive Data Rate)은 양호한 링크에서 SF를 낮춰 방송 시간을 단축할 수 있습니다..
전력 관리 설계
칩만의 문제가 아니다. 효율적인 전력 설계에는 전압 조정이 포함됩니다., 구성 요소 선택, 주변 장치가 켜지는 시점 제어. 예를 들어, 필요할 때만 전원이 켜지고 즉시 꺼지는 센서로 에너지 낭비를 줄입니다.. 일부 장치는 화면 새로 고침이나 LED 깜박임 빈도를 제어하여 전력을 절약하기도 합니다.. 여기에 작은 선택이 추가됩니다..
회로망 & 구성
라디오 설정 운전 시간 방송 중.
- 확산 인자: SF가 높을수록 범위가 증가하지만 공기 및 에너지 사용 시간도 늘어납니다..
- ADR: 적응형 데이터 전송률은 좋은 링크의 SF를 낮출 수 있습니다., 방송 시간 단축. 장치가 대부분 고정되어 있고 링크가 안정적인 곳에서 사용하세요..
- 확인된 업링크와 확인되지 않은 업링크: ack는 다운링크 및 재시도를 추가합니다.. 배송 보장이 필요한 경우에만 확인을 사용하세요..
- 일부 대역에는 지역적 듀티 사이클 제한이 존재합니다.. 전송할 수 있는 빈도를 제한하고 간격을 더 길게 만들 수도 있습니다..
최소화하는 방법 LoRaWAN® 전력 소비?
옳은 것을 선택하세요 LoRaWAN® 수업
권리를 선택합니다 LoRaWAN® 수업은 실제로 다운링크 요구에 관한 것입니다.. 궁금하다면 LoRaWAN® 클래스를 선택하는 방법, 거의 모든 배터리 장치에 대해 클래스 A로 시작. 자체 일정에 따라 전송됩니다., 두 개의 짧은 수신 창을 엽니다, 그런 다음 다시 잠에 든다. 예약된 네트워크 비콘이 필요한 경우에만 클래스 B로 이동하세요.. 거의 연속적인 다운링크에만 클래스 C를 사용하고 전력 비용에 대비하세요..
적합한 하드웨어 구성요소 선택
저전력용으로 제작된 구성요소 사용. 빠른 시작 시간과 낮은 대기 전류를 갖춘 센서를 선택하세요. 유휴 모드에서 부분적으로 활성화된 모듈을 피하세요.. 높은 누출 없이 메모리를 유지하는 절전 모드가 있는 MCU를 선택하십시오.. 사이클당 에너지 비교, 단지 하나의 "일반적인 전류" 숫자가 아닙니다..
수면 시간 극대화
에너지를 절약하는 가장 효과적인 방법은 가능한 한 많이 자는 것입니다. 깨우기 횟수를 최소화하세요.. 센서 판독값을 그룹화하여 한 번에 발생하도록 합니다.. 블루투스 광고도 영향을 미칠 수 있습니다.. 블루투스를 통해 광고해야 하는 경우, 명확한 필요성이 없는 한 간격을 길게 유지하십시오.. 조정 중 BLE 브로드캐스트 간격 1 두 번째 6 초 전체 에너지 사용량이 거의 절반으로 줄었습니다..
페이로드 크기 최적화
더 적은 양의 데이터를 전송하면 방송 시간이 단축됩니다.. 방송 시간이 적다는 것은 에너지가 적다는 것을 의미합니다.. 페이로드 다듬기. 압축 형식 사용. 빈번한 펌웨어 로깅 또는 중복 값 방지. 값이 변경될 때만 센서가 보고해야 하는 경우, 불필요한 메시지를 줄이기 위해 임계값 논리 또는 델타 업데이트를 사용합니다..
다운링크 통신 최소화
데이터를 수신하는 데도 힘이 듭니다. 원격 명령이 필요하지 않은 경우, 그들을 피하세요. 꼭 필요한 경우가 아니면 확인된 메시지 건너뛰기. 관련된 승인 및 네트워크 응답 수가 적습니다., 배터리가 더 잘 유지될수록. LoRaWAN® 장치가 듣는 것보다 더 많이 말할 때 가장 잘 작동합니다..
전송 간격 연장
신호가 허용되면 보고 빈도를 줄입니다.. 느린, 중요하지 않은 변수에는 분 단위 보고서가 필요하지 않습니다.. 경보 및 임계값 교차에 대한 이벤트 기반 트리거 사용. 빠르거나 안전에 중요한 신호용, 간격을 짧게 유지하고 그에 따라 배터리 크기를 조정하십시오.. 스트레칭 간격은 센서 예열 시간이 짧은 경우에만 도움이 됩니다.. 긴 워밍업은 이득을 약화시킵니다..
결론
초저전력 IoT 디바이스 구축 LoRaWAN® 올바른 칩을 선택하는 것보다 더 많은 시간이 걸립니다. 시스템 수준의 접근 방식이 필요합니다.: 수면 일정 조정, 페이로드 절단, 방송 시간 관리, 효율적인 하드웨어 선택, 가능하면 라디오를 조용히 유지하세요. LoRaWAN®유연성과 가벼운 특성으로 인해 배터리 구동식 애플리케이션에 적합한 후보입니다.. 하지만 장치의 지속 시간은 장치의 기능에 따라 다릅니다., 얼마나 자주 말을 하는지, 그리고 얼마나 세심하게 디자인되었는지. 당신이 전력에 대해 진지하게 생각한다면, 기본부터 시작하세요. 더 자다. 적게 보내기. 모든 것을 측정하세요.
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