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Durata batteria IoT: stima PSM/eDRX
Stimi la durata della batteria di dispositivi LTE-M e NB-IoT in base a intervallo di invio, tempo di connessione per invio e impostazioni di risparmio energetico.
- Durata della batteria
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- Corrente media
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- Carica consumata al giorno
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Valori tipici dei moduli; condizioni radio, temperatura e firmware cambiano la durata reale. Confronti le impostazioni, poi misuri un prototipo.
Come funziona e i suoi limiti
Funziona nel browser: ciò che inserisce resta sul suo dispositivo e non viene mai caricato.
La stima somma l’energia di ogni risveglio, trasmissione e periodo di sospensione nell’arco di una giornata, usando valori di corrente tipici dei moduli e i timer PSM ed eDRX scelti. Capacità della batteria e autoscarica determinano il risultato.
La durata reale della batteria dipende dalle condizioni radio, dalla temperatura e dal firmware. Usi la stima per confrontare le impostazioni, poi misuri un prototipo.
Fonti dei dati e licenze
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Calculations follow 3GPP TS 23.038 / 23.003 / 27.007 / 36.101 / 38.101 (Release 18). This tool is not affiliated with or endorsed by 3GPP or ETSI.
Come PSM ed eDRX fanno risparmiare energia
La maggior parte dei dispositivi IoT alimentati a batteria trascorre quasi tutto il tempo in sospensione. Il Power Saving Mode (PSM) consente a un dispositivo di spegnere la radio tra un invio e l’altro restando registrato sulla rete, così non deve ripetere l’attach a ogni risveglio. La ricezione discontinua estesa (eDRX) mantiene il dispositivo raggiungibile ma gli fa ascoltare i messaggi in arrivo molto meno spesso, da circa 20 secondi a diverse ore tra una finestra di ascolto e l’altra.
Un bilancio energetico ha tre componenti. Mentre il dispositivo è connesso, per inviare un report e attendere che la rete lo rilasci, il modulo assorbe da decine a centinaia di milliampere. Nel periodo di inattività che segue ascolta il paging assorbendo da qualche centinaio di microampere a un milliampere. In sospensione PSM assorbe solo pochi microampere. Poiché la corrente in connessione è tanto più alta, pochi secondi di connessione possono costare più di un’intera ora di sospensione.
Per questo l’intervallo di invio e il tempo di connessione per invio determinano gran parte della durata della batteria di un dispositivo. Dimezzare il numero di invii quasi raddoppia la durata di un dispositivo PSM; accorciare la connessione, inviando meno dati, evitando i tentativi ripetuti e lasciando che la rete rilasci rapidamente la connessione, aiuta quasi altrettanto. Il PSM è adatto ai dispositivi che devono comunicare solo secondo la propria pianificazione, mentre l’eDRX è adatto ai dispositivi che devono restare raggiungibili, come una telecamera o una serratura in attesa di un comando, a costo di una corrente di sospensione più alta.
I valori finali li stabilisce la rete. Un dispositivo richiede i propri timer PSM ed eDRX, ma la rete concede i valori che supporta, che possono essere più brevi di quelli richiesti o non essere offerti affatto. Conta anche la copertura: con segnale debole, LTE-M e NB-IoT ripetono le trasmissioni per farle arrivare, il che allunga il tempo di connessione e l’energia di ogni invio.
La batteria stessa cambia nel corso degli anni. L’autoscarica sottrae ogni anno una quota della capacità, e le basse temperature riducono la capacità utilizzabile dal dispositivo, quindi un progetto che sembra valido sulla carta dovrebbe mantenere un margine. Confronti le impostazioni con una stima, poi le verifichi su un prototipo sul campo.