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什么是低功率的物联网(2023年的最新饰面)

时间:2023-03-06 17:28:15 网络应用技术

  简介:今天,首席执行官注意到与您分享与低功率物联网相关的内容。如果您能解决您现在面临的问题,请不要忘记注意此网站。让我们现在开始!

  NBLOT,也称为狭窄的物联网,是物联网的重要分支。这是华为在2014年5月首次由华为狭窄技术NBM2M和2015年5月提出的。Essencenbiot是TheSteent of Things Internet中的一种新技术,并具有先前的IoT技术,NBIOT具有低功耗,高功耗,高功耗,高效率和降低部署成本,支持非常全面的蜂窝数据覆盖连接。

  说到NB-iot标准,其前身是LTE-M。2015年9月,ICO联合会正式宣布了物联网标准。LTE-M重命名为NB-iot

  LTE-M是LTE的3GPP组织

  发布

  低功耗,低功耗率和低功耗的高覆盖范围,低传输速率和高覆盖范围的三个功能在版本13中启动,并且该标准可以理解为3GPP的组织版本

  CAT.0在第12版中制定的标准。实际上,与以前的Cat.1?Cat.10相比,发布

  Cat.0在第12版中的设计不是用于测量传统的蜂窝网络,而是用于物联网。

  cat.x正在谈论UE类别。从分离的角度来看,UE是用户设备(用户

  设备),类别为英语和类别,因此,cat.x的值用于测量用户终端设备的无线性能。简单地说,它用于将终端速率分开(级别)。

  释放定义,UE类别分为10级的10至10级,其中Cat.1?Cat.5在R8组中,Cat.6 cat.8组为8,Cat.9~Cat.9 cat.10在R11组中groupessencecat.0指向庞大的物联网市场,以实现较低的功耗和LTE网络的较低成本的物联网设备。支持较低的类别,这对于物联网应用程序(例如可穿戴设备,智能家庭和智能仪表)非常重要。

  随着物联网的逐渐滚动,人们看到了越来越多的物联网模块:智能水表,共享自行车等等。当前的物联网仍然主要由运营商驱动。物联网模块需要使用标准的蜂窝协议与基站进行通信。由于基站需要尽可能大的覆盖,因此,在基站很远的地方,IoT模块需要能够进行通信,这具有很高的要求对于物联网的射频传输功率;据说,当物联网模块进行无线通信时,它仍然需要消耗高达30mA电流,这使得当前物联网模块仍然需要合作具有更高的容量电池(例如5个电池),这也导致物联网模拟了该组的大小很难使小组的大小变小。

  为了进一步普及物联网,必须克服这种功耗和尺寸限制。例如,如果将来将物联网植入人体,则不可能匹配5号电池,并且必须使用较小的电池甚至能源采集系统来从环境中获取能源。为了实现这一目标,从通信协议中,您可以使用较低的功率自我消费网络技术,类似于BLE;从电路实施中,您必须使用创新电路来减少功耗。

  能源获取技术

  根据先前的讨论,电池的大小和成本已成为瓶颈,在近一步进入潜在市场的一步中限制了IoT设备。因此,是否可以利用环境来获得能量来支持IoT节点的工作?从环境中获取能量来支持物联网节点工作的这个模块称为“能源收获”。现在,研究已成为研究领域的流行方向。

  目前,最成熟的能源采集系统可以说是太阳能电池。传统太阳能电池可以提供更好的能源采集效率,但是很难在CMOS芯片上集成成本。太阳能电池,以便它们可以集成与物联网节点的其他模块相同的芯片,大大增加了集成和减小模块的大小。当然,集成在CMOS芯片上的太阳能电池需要支付低能输出的价格。目前,普通CMOS平板电脑上的太阳能电池可以在室内灯下提供NW级别的功率输出,并且可以在强光下提供UW级别的功率输出。这提出了高度要求,以实现高度的需求,以实现整体功耗优化的优化。事物模块。另一方面,能量采集也可以与小型的微型发生结合使用。当光更好时,请使用太阳能电池在光线较弱时使用备用电池,从而改善整个物联网模块的电池寿命。

  除了太阳能电池外,另一个众所周知的环境能源是WiFi Signal.ON今年的ESSCC,俄勒冈州立大学的研究小组发表了一支芯片,发表了一支带有能源从环境中获取能源的芯片。在背景知识中:WiFi的最大发射功率为30dBm(即1W),在简单的环境(即无障碍物等)中,信号功率在距离发射设备距离的命运中,距离信号距离约为3M的功率是距离的力量。衰减约1UW(-30dBM),如果有对象覆盖率,它将导致权力较小。在俄勒冈州立大学发表的论文中,直径为1.5厘米的芯片的天线也可以以非常低的无线信号功率(-33dbm,500nw)充电。信号也可以用于为Inte提供能量事物模块的RNET,但其输出功率在实际距离内并不大。它还需要 - 深度优化节点模块的功耗。

  此外,机械能也可以用作物联网节点的能量采集来源。压电效应可以将机械能转换为电能,因此可以为物联网收取电压材料(例如压电磁化磁极)节点。使用压电材料用于能源的典型应用包括各种智能城市和工业应用。例如,当降还原器溢出时,减速带下的物联网传感器上的压电材料可以利用媒介物压力的机械能将传感器传感器传感器传感器传感器传感器传感器传感器到传感器到传感器向传感器传感器到传感器。向传感器充电并唤醒传感器,以实现车辆数量的统计数据。这样,可以将机械压力用作需要测量的信号,并且可以使用它作为能源,因此没有信号时无需浪费能量!压电材料的输出功率将与机械能的尺寸大不相同。

  唤醒 - 无线系统

  传统的物联网无线收发器系统通常由周期性通信或活动事件使用来推动通信。事件驱动的通信意味着当传感器监视特定事件时,IoT节点与中心节点通信,而在其他时候则是休眠的。

  在这两种模式中,需要物联网节点来建立连接并与中央节点进行通信。但是,这种连接过程非常活力。因此,唤醒无线系统的概念出现了。

  什么是唤醒无线系统?这是系统大部分时间都处于休眠状态,只有当主节点发出特定信号时,无线系统才会唤醒。换句话说,建立连接的能源消耗的过程无法由IoT节点完成,但是中央节点是通过发送唤醒信号来完成的。

  当建立连接是由中央节点驱动的,一切都变得简单。首先,中央节点可以发出射频信号,而物联网节点可以通过能量从RF信号中获取RF信号的能量收获电路。在物联网节点的电容器被充电后,无线连接系统可以使用电容器中的能量传输射频信号和中央节点通信。在这种方式上,您无需进行电池操作。它不使用唤醒的无线系统,而是使用物联网积极连接,没有电池就会变得困难现在,当需要IoT节点工作以确保每个IoT节点都足以进行通信时,请首先唤醒中央节点。

  那么,这种唤醒无线系统的功耗有多低?在2016年的ESSCC上,由启动Psikick支持的唤醒接收器在进行无线通信时仅需要400 NW功耗,而在400 NW的功耗中,并且仅需要消耗400 NW,虽然需要400 NW的功耗,并且功耗为400 NW,并且到2017年的ESSCC,加州大学圣地亚哥大学发布的唤醒接收器甚至使功耗4.5 NW,比需要MillWatter级IoT芯片的传统物联网芯片小4-6级!

  4.5 NW Ultra -low Power Wake -UP接收器来自UCSD

  反射调制系统

  Wake -UP接收器主要解决了如何在无线链接中接收信号的信号的问题,但是如果您使用传统发射器,您仍然需要积极地传输射频信号。发射器也非常消耗,并且非常消耗。当传输信号经常达到Millwathes数量时,所需的功耗。因此,是否有可能在发射机上进行一些创新并减少功耗?

  确实,已经有些人已经做出了不同的方法。思考传输物联网节点传感器信息而不传输射频信号的方法,这是华盛顿大学提出的排放调制的使用。反射调制有点像导航和野生冒险中的阳光信号镜。阳光信号镜通过从不同角度反射阳光来传达信息。在这里,信号的载体是阳光,但是传输信号的人不会传递阳光的能量,但作为第三方的太阳提供了相比之下,华盛顿大学研究人员提出的方法是相同的:中央节点发射射频信号,以及IoT节点的输出以更改(调制)天线的发射系数,以便中央节点可以接收中央节点在整个过程中,IoT节点没有传输射频信号,而是通过反射中心节点发出的射频信号,而不是反射中心节点发出的射频信号,而不是传递了超低功率消耗。

  由华盛顿大学的Shyam Gollakota教授领导的研究团队已完成三个相关的项目,该项目在反射调制中实现的超低力IoT领域。通信,使用WiFi路由器发出相对较高的RF信号,而物联网节点则用于修改天线反射系数以传递信息。多种IOT节点可以共存并使用类似于CDMA扩展的方法来传输信息,以同时发送信息。IntersCatter用于使用具有移动设备较低功率的射频信号的简短数据传输,而物联网节点用于修改射频信号的反射以实现信息传输的目的。被动WiFi和Intercater芯片的芯片约为10-20微瓦,比传统的物联网线小一点同时的芯片。

  被动WiFi(顶部)和散射(下)分别使用反射调制,分别用于长时间和短距离应用。

  被动WiFi和InerScatter还需要使用电信号来供电,而Gollakota教授最近发布的印刷WiFi也更进一步,根本不需要电源!

  在物联网的应用中,需要检测到的许多物理数量实际上不是电信号,例如速度,液体流等等。传统方法和传输使用电子系统,使用传感器电子芯片将这些物理量转换为电信号,然后通过无线连接将其传输。印刷WiFi的创新是使用机械系统来修改天线的反射系数,以通过反射调制来传输这些物理量。这样,通过这种方式,在IoT节点上,电子系统在IoT节点上得到了完全避免,以便真正实现真正的实现。无电池的工作!

  目前,这些机械系统是在3D打印中制造的,这就是为什么该项目被命名为“打印WiFi”的原因。

  上图是印刷WiFi的一个示例,即速度传感器。弹簧,齿轮和其他机械设备,例如速度测量仪器顶部的旋转,将定期关闭/打开底部天线中的开关(插槽天线),为了改变底部节点处底部天线的反射特性,只要读取反射射频信号,底部图片是在不同速度下以不同速度的反射信号的变化。速度。可以看出,可以通过反射信号提取速度信息。

  超低功耗传感器

  物联网节点的最基本目标是提供感官功能,因此超低功率传感器也是必不可少的。在目前,温度和光传感器可以在深度优化后实现NW -UW订购功耗,并且广泛使用的是智能音频中的声音传感器通常会消耗MW的幅度甚至更高的功耗,因此它成为最底层的。通过一步,通过研发的重点破裂。

  在声音传感器的领域,最近的突破来自压电磁极。传统的声音传感器(即麦克风)必须始终是备用状态(包括后端ADC和DSP),以免缺少任何有用的声音信号,因此平均功耗接近接近MW的数量级。但是,在许多环境中,这样的系统实际上会浪费能量,因为大多数时候可能在环境中没有声音,导致模块浪费诸如ADC和DSP之类的能量。压电MEMS的使用可以避免此类问题:当没有声音信号时,压电启动系统系统处于休眠状态。只有前端压电mems麦克风在待机中处于待机状态,而背面的ADC和DSP处于休眠状态。总体功耗在于UW幅度的幅度幅度幅度。电子信号出现并通过压电MEMS检测到,而Piezoelectric MEMS麦克风可以输出唤醒信号,以唤醒后续的ADC和DSP,这是后续的ADC和DSP。因此,不缺少有用的信号。因此,在常规应用程序方案中,可以在UW数量中控制整个声音传感器的平均功耗,以便声音传感器可以输入更多的应用程序场景。

  超低功耗MCU

  物联网节点中的最后一个关键模块是MCU。作为控制整个物联网节点的核心模块,其功耗通常不容忽视。如何减少MCU的功耗?MCU功耗通常分为两个部分:静态泄漏和动态动力消耗。在静态泄漏部分,为了减少泄漏,可以做的是降低电源电压,并使用具有低泄漏的标准单元设计在动态功耗中,我们可以降低电源电压或降低时钟频率以减少功耗。可以看到,降低电源电压可以同时减少静态泄漏和动态功率消耗。因此,可以将电源电压降低到超低电源MCU设计中的子阈值电路的设计必须是唯一的方法。例如,将电源电压从1.2V降低到0.5V可以降低动态功率消耗近6次,而静态泄漏是指数级别的下降。当然,子阈值电路的设计涉及设计过程中的一些挑战。例如,如何确定子阈值门电路的延迟以及建立/维护时间需要仔细的模拟和优化。在学术界,弗吉尼亚大学的研究小组释放了具有动态功耗的传感器SOC低至500nw。其中,除了MCU外,它还包括计算加速器和无线基带。在商业化技术方面,该初创公司的Ambiq Apollo系列MCU可以实现35UA/MHz的超低功率,并且其设计使用Ambiq来实现Ambiq有多年的景点阈值设计技术。未来,我们可以看到功耗与NW订购MCU一样低,从而为使用能源获取技术的物联网铺平道路。

  结论

  随着物联网的发展,第一代广阔的物联网迅速变成了数百万个家庭。,从而限制了应用程序方案(例如,人体中人体中无法使用大型能力电池的场景)。局域网将成为物联网发展的下一步。本文中介绍的能源获取技术与超低功率无线通信,MCU和传感器相结合。革命性突破,从而为物联网输入新应用程序(例如植入传感器)铺平了道路。

  以上是物联网媒体复制的。

  在物联网中最发达的低功耗广泛的电力网络是NB-IOT技术和LORA技术

  首先,频带,服务质量和COST.LORA在1GHz的未经授权的频段以下工作。申请时不需要额外付款。NB-iot和Honeycomb通信使用以下1GHz以下的频带被授权并需要充电。

  其次,电池寿命。在电池寿命方面有两个重要因素,应考虑节点的当前消耗和协议含量。LORA是基于Aloha的异步方案,这意味着可以将节点用于长期或短睡眠根据特定应用程序的要求;必须定期连接蜂窝的同步协议的节点,以便消耗电池电量。

  第三,网络覆盖和部署时间表。NB-iot标准于2016年宣布。除了网络部署外,还需要更长的探索工业链的相应商业化和建立工业链的建立。洛拉的整个产业链相对较长。成熟,产品也已准备就绪。同时,世界上许多国家正在进行或完成了国家网络部署。

  第四,设备成本。对于终端节点,洛拉协议比NB -iot更简单,更易于开发和更好地适用和与微处理器的兼容性。在同一时间,可以在市场上找到低成本和相对成熟的洛拉模块,升级版将随后。

  您可以去塔石,发现Lora和NB-Iot Technologies都很有用

  NB-iot是物联网领域的新兴技术。它支持大区域网络中低功率设备的蜂窝数据连接。它也被称为低功率guangfang.com lpwa.narrow乐队Internet of Internet of Internet of Internet(NB-iot)基于基于蜂窝的互联网,成为无处不在的重要分支。,低成本,低功耗和出色的建筑。

  NB-iot使用许可频带。它可以采用三种部署方法,例如内部保护带或独立载体,以与现有网络共存。NB-IOT建立在蜂窝网络上,仅消耗约180kHz的频带。它可以直接部署在GSM网络,UMTS网络或LTE网络上,以降低部署成本并实现平稳的升级。NB-iot支持网络连接需求的高位时间和高效连接。设备可以提高到至少10年,并且还可以提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖范围。NB-iot目前是全球标准组织3GPP的IoT市场主流电信运营商和设备供应商提出的最新技术。

  结论:以上是为每个人汇编的主要CTO注释的所有内容。感谢您阅读本网站的内容。我希望这对您有帮助。更多关于什么是低功率IOT Internet,不要忘记在此网站上找到它。