عمر بطارية IoT: تقدير PSM/eDRX

كيف يوفر PSM وeDRX الطاقة

تقضي معظم أجهزة IoT العاملة بالبطارية كل وقتها تقريبا في السكون. يتيح وضع توفير الطاقة (PSM) للجهاز إطفاء الراديو بين التقارير مع بقائه مسجلا على الشبكة، فلا يحتاج إلى الارتباط من جديد في كل مرة يستيقظ فيها. أما الاستقبال المتقطع الممتد (eDRX) فيبقي الجهاز قابلا للوصول لكنه يسمح له بالاستماع للرسائل الواردة بوتيرة أقل بكثير، من نحو 20 ثانية إلى عدة ساعات بين نوافذ الاستماع.

لميزانية البطارية ثلاثة أجزاء. أثناء اتصال الجهاز، أي عند إرسال تقرير وانتظار أن تحرر الشبكة الاتصال، تسحب الوحدة عشرات إلى مئات الملي أمبير. وفي فترة الخمول التالية، تستمع للنداء (paging) بتيار يتراوح بين بضع مئات من الميكرو أمبير وملي أمبير واحد. وفي سكون PSM لا تسحب سوى بضعة ميكرو أمبير. ولأن تيار الاتصال أعلى بكثير، فقد تكلف بضع ثوان من الاتصال أكثر من ساعة كاملة من السكون.

لهذا السبب تحدد فترة الإبلاغ ومدة الاتصال لكل تقرير معظم عمر بطارية الجهاز. خفض عدد التقارير إلى النصف يضاعف تقريبا عمر جهاز يعمل بـ PSM؛ وتقصير الاتصال، بإرسال بيانات أقل وتجنب إعادة المحاولات وترك الشبكة تحرر الاتصال بسرعة، يساعد بالقدر نفسه تقريبا. يناسب PSM الأجهزة التي لا تحتاج إلى التواصل إلا وفق جدولها الخاص، بينما يناسب eDRX الأجهزة التي يجب أن تبقى قابلة للوصول، مثل كاميرا أو قفل ينتظر أمرا، على حساب تيار سكون أعلى.

تحدد الشبكة القيم النهائية. يطلب الجهاز مؤقتات PSM وeDRX، لكن الشبكة تمنح القيم التي تدعمها، وقد تكون أقصر من المطلوب أو غير متاحة أصلا. وللتغطية أثرها أيضا: في الإشارة الضعيفة يكرر LTE-M وNB-IoT عمليات الإرسال حتى تصل، ما يطيل زمن الاتصال ويزيد طاقة كل تقرير.

البطارية نفسها تتغير على مدى سنوات طويلة. يستهلك التفريغ الذاتي جزءا من السعة كل عام، وتخفض درجات الحرارة المنخفضة السعة التي يستطيع الجهاز استخدامها، لذا ينبغي أن يحتفظ التصميم الذي يبدو جيدا على الورق بهامش احتياطي. قارن الإعدادات بالتقدير، ثم تأكد على نموذج أولي في الميدان.