電池壽命可以製造或破壞物聯網設備. 如果傳感器早期死亡, 整個部署都受到影響. 在無線協議的世界中, 洛拉萬 經常因啟用超低功率設備而受到稱讚. 但是什麼使它變得如此高效? 開發人員如何進一步推動它? 讓我們瀏覽什麼影響 洛拉萬 耗電量, 如何減少它, 以及它如何與NB-iot這樣的替代方案堆積.
為什麼 LoRaWAN® 功耗低？
洛拉萬® 設計有低功率. 設備通常會入睡，只有在發送數據時才醒來. 通信本身使用CHIRP傳播頻譜調製, 這允許在低功率水平上長距離傳輸. 不需要像某些人一樣持續連通性 蜂窩協議, 這意味著設備可以在傳輸之間進行數小時甚至數天.
另一個原因是如何 LoRaWAN® 處理上行鏈接和下行鏈接. 大多數情況下, 上行鏈路是設備發射的，並且下行鏈接是可選的. 這種事件驅動的方法避免了不必要的溝通, 在大多數時間內保持收音機並保留電池壽命.
影響因素 LoRaWAN® 耗電量
睡眠/主動模式
LoRaWAN® 裝置 在睡眠模式下度過一生的大部分. 當他們醒來的那一刻 - 收集數據或發送消息 - 當前的尖峰. 這就是為什麼管理喚醒時間至關重要. 清醒的時間越少, 平均電流較低. 微控制器通常支持不同的功率狀態，例如睡眠和深度睡眠. 選擇正確的模式并快速過渡會產生真正的不同.
晶片組
典型 LoRaWAN® 節點依靠兩個核心零件來實現電源行為: MCU和Lora收發器. 他們設定了基線.
在MCU上, 很好地使用內置的低功率模式: 積極的, 睡覺, 深度睡眠, 並關閉. 深度睡眠保持RAM和註冊，並可以從RTC醒來, 看門狗, 或外部事件. 關閉僅保留RTC等必需品，並失去RAM, 所以很少使用. 實踐, 大部分時間都將設備保持在深度睡眠狀態.
在洛拉廣播中, 能量主要遵循時間. 擴散因子 (SF7至SF12) 設定給定框架的比特率和通話時間. 較高的SF擴展範圍，但增加了通話時間和功率. 自適應數據速率可以降低良好鏈接以縮短通話時間的SF.
電源管理設計
不只是籌碼. 有效的電源設計包括電壓法規, 組件選擇, 並控制何時打開外圍. 例如, 只有在需要時才加電的傳感器 - 並在後立即關閉 - 減少浪費. 一些設備甚至控制屏幕刷新或LED閃爍頻率以節省電源. 這裡的小選擇加起來.
網絡 & 配置
無線電設置開車播出時間.
- 擴散因子: 較高的SF增加範圍，但也增加了空氣和能量的時間.
- 美國存託憑證: 自適應數據速率可以降低SF的良好鏈接, 削減通話時間. 在設備大部分靜止並且鏈接穩定的地方使用它.
- 確認與未確認的上行鏈路: ack添加下行鏈接並重新恢復. 僅當您需要保證交付時，使用才能確認.
- 某些樂隊中存在區域佔空比限制. 他們限制您可以發射一次的頻率並可能強制延長間隔.
如何最小化 LoRaWAN® 耗電量?
選擇權利 LoRaWAN® 班級
選擇權利 LoRaWAN® 課程確實是關於下行鏈路需求的. 如果你想知道 如何選擇Lorawan®班, 從幾乎所有電池設備的A類開始. 它按照自己的時間表發送, 打開兩個簡短接收窗口, 然後回去睡覺. 僅當您需要預定的網絡信標即可移至B類. 僅使用C級僅用於接近連續的下行鏈路，並為電源成本做好準備.
選擇合適的硬件組件
使用專為低功率製造的組件. 選擇具有快速啟動時間和低備用電流的傳感器. 避免在空閒模式下部分活躍的模塊. 選擇具有睡眠模式的MCU，可保留記憶而不會高洩漏. 比較每個週期的能量, 不只是一個“典型電流”號碼.
最大化睡眠時間
節省能源的最有效方法是盡可能睡覺. 最小化喚醒的數量. 團體傳感器讀數一起讀取，使它們發生一次爆發. 甚至藍牙廣告也會產生影響. 如果您必須通過藍牙做廣告, 除非有明確的需求，否則請保持間隔很長. 調整 BLE廣播間隔 1 第二 6 幾秒鐘幾乎減半的總能源使用.
優化有效載荷大小
發送較少的數據花費更少的時間. 更少的通話時間意味著更少的能量. 修剪您的有效載荷. 使用緊湊的格式. 避免頻繁的固件記錄或冗餘值. 如果傳感器只需要報告值時需要報告, 使用閾值邏輯或增量更新來減少不必要的消息.
最小化下行鏈路通信
接收數據也接收電力. 如果您不需要遠程命令, 避免他們. 跳過確認消息，除非絕對必要. 所涉及的認可和網絡響應較少, 電池越好. LoRaWAN® 當設備說話勝於他們聽時，效果最好.
延長傳輸間隔
當信號允許時，報告頻率較低. 慢的, 非關鍵變量不需要微小的報告. 使用事件驅動的觸發器進行警報和閾值交叉. 對於快速或安全關鍵信號, 保持間隔並相應地大小. 拉伸間隔只有在傳感器熱身較短時才有助於. 長期熱身會侵蝕增益.
結論
在上建造超低功率物聯網設備 LoRaWAN® 不僅要選擇合適的芯片. 它需要係統級方法: 調整睡眠時間表, 切割有效載荷, 管理通話時間, 選擇有效的硬件, 並儘可能保持收音機安靜. LoRaWAN®的靈活性和輕巧的性質使其成為電池供電應用的強大候選人. 但是設備持續多長時間取決於它的作用, 它會說多久, 以及它的設計如何。如果您認真對待力量, 從基礎開始. 睡得更多. 少發送. 測量一切.
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