为什么长电池寿命是线程物联网传感器的命脉

通过提供基于 ipv6 的安全低功耗无线技术,thread支持防篡改家用传感器,以实现舒适性、娱乐性、安全性和能源效率。thread起源于家庭和楼宇自动化,可在各种消费、可穿戴、医疗和工业市场中实现物联网应用。谷歌还发布了一个名为openthread的轻量级开源thread实现。虽然它并不完全类似于android的智能手机,但openthread有望成为thread采用的绝佳推动者。thread加入了其他几个网络标准,包括zigbee,nb-iot,lora,sigfox和bluetooth le。
在考虑物联网的无线网状网络时,许多人会想到诸如mac协议,开放ip堆栈,互操作性,应用层,安全性以及支持点对点以及端点到云通信的能力等问题。这些都是重要的问题,由线程组解决。但是,由于这些应用的核心基础是高效运行,因此电源管理是留给系统设计人员解决的最关键问题!忽视它,后果自负。虽然电源问题可能是其他物联网标准的共同问题,但我们将在这篇文章中重点介绍线程。
线程如何实现物联网
物联网和智能节点设备基于几个关键要求构建:
安装简单快捷
安全通信
添加新端点设备和应用层的可扩展性
开源实现互操作性和大型生态系统
低功耗,延长电池寿命
thread 使用经过验证的 2.4ghz 802.15.4 无线电(868mhz/915mhz 频段可选)结合 ipv6 和 aes 加密作为基础,并支持可扩展的无线网状网络,可以按需添加新的经过身份验证的节点。节点可以是路由器或端点设备。定义了几种类型的端点设备和路由器。线程领导是自选的路由器,用于管理单个网络中的所有路由器。虽然每个网络的节点数量有限制,但线程网络可以使用多个线程领导者来增长。thread 依赖于无线电 (phy) 和 mac 的 802.15.4 标准组。它与应用程序层无关,或者更确切地说,对它视而不见;如果它是低带宽并支持ipv6,则任何应用程序都可以在其上运行。
ieee 802.15 标准概览
无线个人局域网 (wpan) 的 802.15 标准包括:
蓝牙或 802.15.1
uwb 高数据速率标准,如用于视频和音乐的 802.15.3
用于无线电 (phy) 和 mac 层的低数据速率和低功耗 802.15.4 标准组,具有变体、上层增强功能和相关标准,例如 zigbee、6lowpan(低功耗个人局域网上的 ipv6)、无线 hart、miwi和 isa100.11a
802.15.5 是 802.15.4 的无线网状网络版本
体域网或 802.15.6
通过利用 802.15.4 无线电架构,thread 系统利用低功耗、低带宽框架,同时支持 20-30m 范围内的多个频段,数据速率高达 250kbps。通过tdma和csma选项,802.15.4还提供实时通信功能。
6用于安全通信的低广域网
thread 使用 6lowpan 或 ipv6 over low-power personal area networks。6lowpan由互联网工程任务组(ietf)开发,不仅可以在传统的基于以太网的wan/lan网络上实现互联网协议(ip)流量,还可以在低功耗个人局域网(pan)上实现互联网协议(ip),例如蓝牙le和802.15.4,用于各种低功耗应用,例如消费类可穿戴设备和工厂自动化。它定义了用于连接的边缘路由器。路由器可以连接到多个终端设备和其他路由器。边界路由器,正如线程组所称的那样,将线程网络连接到非线程网络,例如wi-fi。通过采用6lowpan,thread将安全通信的所有优势带到无线网状网络中,所有设备都经过身份验证,所有通信都经过加密,并且可以按需添加新设备。
延长线程物联网设备的电池寿命
如何延长便携式应用的电池寿命?线程不定义电池寿命 - 这留给系统架构师。当maxim团队发明毫微功耗电源管理产品时,工程师们主要牢记两个主要目标:
将静态电流 (iq) 降低到纳安 (na),以延长电池寿命
在整个负载范围内提供从不到 1% 一直到满负载的平稳高效率 - 对于插入式应用至关重要
负载范围内的平坦效率对于插入式应用至关重要(降压,采用 1.2v 电压)外).
这不是简单的挑战,但这是你成功所需要的。在考虑电源需求时,大量始终开启、支持线程的物联网设备大部分时间都处于轻负载状态(关断状态),偶尔进行低功耗数据采集,消耗几μa负载电流(待机)。最后,在满载条件下,一旦在蓝月亮中传输数据,这些器件需要500ma至1a。在始终在线的物联网设备所需的三种负载电流模式下,ic平均仅消耗na电流,可显著延长便携式应用的电池寿命。虽然今天thread传感器主要由电池供电,但随着采用的继续,即使通信是无线的,预计有些传感器也会插入。重要的是,即使在插入式应用中,也要在负载曲线上保持平坦的效率,以降低幻象功耗。


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