Расчет энергопотребления и времени работы, Выводы - Моделирование беспроводных сенсорных сетей

Энергопотребление - один из ключевых вопросов для сенсорных сетей, так как устройства питаются в основном от батареек.

Информация о потреблении энергии в различных режимах взята из технического описания микроконтроллеров компании Jennic, производящей готовые модули по стандарту 802.15.4.

Таблица 3: Энергопотребление микроконтроллера фирмы Jennic

Режим

Потребление тока, мА

Активный

12

Режим сна

0,003

Передача

125

Прием

45

Таблица 3 показывает, что сенсор в базовом (активном) режиме потребляет примерно в несколько тысяч раз больше энергии, чем в режиме сна. Отправка сообщений увеличивает энергопотребление по сравнению с базовым режимом. Вполне естественно, что соотношение между показателями может отличаться для разных производителей. Но в любом случае очевидно то, что спящий режим требует наименьшего количества энергии.

Время активности устройства за один раз составлять 16мс. 3мс тратится на передачу собранных данных и столько же тратится на их прием. Время подготовки к передаче данных составляет примерно 2мс. Таким образом, один цикл составляет 24мс.

Теперь необходимо рассчитать сколько раз в секунду будет устройство работать в активном режиме, в режиме приема и в режиме передачи:

1000/24=41 раз. Оставшееся время 16мс устройство будет собирать данные для передачи.

В стандарте 802.15.4 указана максимальная скорость передачи данных 250 Кбит/с. Реальная скорость, которая была рассчитана выше, несколько меньше, поскольку кадры имеют определенный формат, включающий в себя адреса приемника и передатчика и некоторые другие поля. Произведем расчет для обеих скоростей.

Микроконтроллер может погружаться в режим сна при котором ток потребления является минимальным. Данный режим применяется в сенсорах для более длительного срока службы батареи, а, следовательно, и большим временем работы устройства, однако, в нашем случае, устройство не может переходить в режим сна при работе на прием, передачу и при формировании данных. Поэтому расчеты будут производиться исходя из этих трех режимов.

Рассчитаем среднее потребление тока за время t = 1с. Оно будет равно:

МА.

Предположим, для питания сенсорной платы используются две батарейки АА. Емкость каждой батарейки приблизительно равна 2122 мАч. Тогда устройство будет работать в течение:

Час или 5 дней и 21 час.

Для рассчитанной скорости получаем:

МА

Часа или 4 дня и 7 часов.

Нетрудно заметить, что основная энергия расходуется при передаче данных. Если сделать возможность ухода устройства в спящий режим, то, соответственно, полученное время работы tр будет значительно большим.

Если сравнить время работы данного устройства со временем работы аналогов, то нетрудно заметить, что оно значительно превышает его, и поэтому система, построенная из таких устройств, может стать конкурентоспособной на рынке радиосвязи.

Выводы

Были рассмотрены различные стандарты маломощных беспроводных сетей. Наиболее перспективным является стандарт IEEE 802.15.4-2006. Исходя из спецификаций данного стандарта была определена эффективная скорость передачи данных, потребление тока и время работы устройств при заявленной и рассчитанной скоростях передачи данных.

Похожие статьи




Расчет энергопотребления и времени работы, Выводы - Моделирование беспроводных сенсорных сетей

Предыдущая | Следующая