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Autonomie batterie IoT : PSM et eDRX
Estimez l’autonomie de batteries d’appareils LTE-M et NB-IoT à partir de l’intervalle de rapport, du temps de connexion par rapport et des réglages d’économie d’énergie.
- Autonomie de la batterie
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- Courant moyen
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- Charge consommée par jour
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Valeurs de module typiques ; les conditions radio, la température et le firmware changent l’autonomie réelle. Comparez des réglages, puis mesurez un prototype.
Fonctionnement et limites
Fonctionne dans votre navigateur : ce que vous saisissez reste sur votre appareil et n’est jamais envoyé.
L’estimation additionne l’énergie de chaque réveil, transmission et période de veille sur une journée, en utilisant des valeurs de courant typiques de module et les minuteries PSM et eDRX que vous choisissez. La capacité de la batterie et son auto-décharge déterminent le résultat.
L’autonomie réelle dépend des conditions radio, de la température et du micrologiciel. Utilisez l’estimation pour comparer des réglages, puis mesurez un prototype.
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Comment PSM et eDRX économisent l’énergie
La plupart des appareils IoT sur batterie passent presque tout leur temps en veille. Le mode d’économie d’énergie (PSM) permet à un appareil de couper sa radio entre les rapports tout en restant enregistré sur le réseau, afin de ne pas devoir se rattacher à chaque réveil. La réception discontinue étendue (eDRX) garde l’appareil joignable mais lui permet d’écouter les messages entrants bien moins souvent, d’environ 20 secondes à plusieurs heures entre les fenêtres d’écoute.
Un budget de batterie comporte trois parties. Pendant que l’appareil est connecté, qu’il envoie un rapport et attend que le réseau le libère, le module consomme des dizaines à des centaines de milliampères. Dans la période d’inactivité qui suit, il écoute la signalisation de radiomessagerie à quelques centaines de microampères jusqu’à un milliampère. Endormi en PSM, il ne consomme que quelques microampères. Comme le courant de connexion est bien plus élevé, quelques secondes de connexion peuvent coûter plus qu’une heure entière de veille.
C’est pourquoi l’intervalle de rapport et le temps de connexion par rapport déterminent l’essentiel de l’autonomie d’un appareil. Diviser par deux le nombre de rapports double presque l’autonomie d’un appareil PSM ; raccourcir la connexion, en envoyant moins de données, en évitant les nouvelles tentatives et en laissant le réseau libérer rapidement la connexion, aide presque autant. PSM convient aux appareils qui n’ont besoin de communiquer que selon leur propre calendrier, tandis qu’eDRX convient aux appareils qui doivent rester joignables, comme une caméra ou un verrou qui attend une commande, au prix d’un courant de veille plus élevé.
Le réseau a son mot à dire. Un appareil demande ses minuteries PSM et eDRX, mais le réseau accorde les valeurs qu’il prend en charge, qui peuvent être plus courtes que demandées ou ne pas être proposées du tout. La couverture compte aussi : en signal faible, LTE-M et NB-IoT répètent les transmissions pour passer, ce qui allonge le temps de connexion et l’énergie de chaque rapport.
Sur de nombreuses années, la batterie elle-même devient un facteur. L’auto-décharge retire une part de la capacité chaque année, et les températures froides réduisent la capacité qu’un appareil peut utiliser : une conception qui semble bonne sur le papier doit donc garder une marge. Comparez les réglages avec une estimation, puis confirmez sur un prototype sur le terrain.