【導讀】許多物聯網設備都由電池供電
，而其中一項重要運作因素，就是正常使用情況下的電池壽命。延長電池壽命可以改善用戶體驗
、降低維護成本並減少浪費。

許多物聯網設備都由電池供電，而其中一項重要運作因素
，就是正常使用情況下的電池壽命。延長電池壽命可以改善用戶體驗
、降低維護成本並減少浪費。

工程師可以選擇容量更大的電池來延長電池壽命，但這會增加成本、體積和重量。更好的辦法是在設計物聯網設備時采用係統化的方法，確保在運行過程中不會浪費一點一滴的能量。

蜂窩物聯網設備使用 LTE-M 或 NB-IoT 協議，這兩種協議都是為低功耗運行而設計的。除此以外，蜂窩物聯網設備的總體能耗取決於其關鍵組件的效率和應用。

為蜂窩物聯網省電的技術

雖然無線電傳輸不是影響電池壽命的唯一因素，但卻是造成電流消耗的最主要因素。LTE-M/NB-IoT 開動無線電、發送數據和進入休眠的速度越快
，或者 GNSS 無線電固定一組衛星、確定位置和休眠的速度越快，物聯網設備的效率就越高。

為wei了le確que保bao蜂feng窩wo物wu聯lian網wang設she備bei一yi直zhi保bao持chi登deng入ru和he連lian接jie網wang絡luo
，以yi便bian在zai需xu要yao時shi能neng夠gou即ji時shi發fa送song數shu據ju，一yi些xie無wu線xian電dian運yun作zuo是shi必bi要yao的de。不bu過guo，有you幾ji種zhong省sheng電dian技ji術shu可ke減jian少shao無wu線xian電dian傳chuan輸shu時shi間jian，同tong時shi確que保bao可ke靠kao的de網wang絡luo連lian接jie。

第一種技術稱為 “擴展不連續接收(eDRX)”。使用 eDRX 時，物聯網設備連接網絡的頻率較低，因此無需頻繁開動無線電
，從而節省了電量。這需要權衡利弊：蜂窩物聯網設備處於休眠狀態時
，無法訪問網絡，因此會帶來延遲。開發人員必須確定合適的 eDRX 間隔，從而在功耗和延遲之間取得平衡，以滿足應用需求。

第二種節能技術稱為 “省電模式”(Power Saving Mode, PSM)，使(shi)得(de)蜂(feng)窩(wo)物(wu)聯(lian)網(wang)設(she)備(bei)進(jin)入(ru)更(geng)深(shen)的(de)睡(shui)眠(mian)狀(zhuang)態(tai)。它(ta)可(ke)以(yi)關(guan)閉(bi)調(tiao)製(zhi)解(jie)調(tiao)器(qi)，但(dan)設(she)備(bei)仍(reng)然(ran)保(bao)持(chi)登(deng)入(ru)網(wang)絡(luo)。設(she)備(bei)在(zai)預(yu)先(xian)設(she)定(ding)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)無(wu)法(fa)連(lian)接(jie)
，但(dan)可(ke)以(yi)在(zai)需(xu)要(yao)時(shi)隨(sui)時(shi)喚(huan)醒(xing)(例如
，響應警報)。

nRF9151 采用 Nordic 自主研發的省電技術

eDRX 和 PSM 是任何蜂窩物聯網設備製造商都可采用的標準省電技術。Nordic 具備知名的超低功耗專業技術，其最新的低功耗蜂窩物聯網解決方案 nRF9151 SiP 大大提高了節能效果。nRF9151的設計重點是降低功耗，除了Nordic自主研發的多種省電功能之外
，還完全支持 eDRX 和 PSM。

Nordic 的其中一種省電技術是“降低移動性”，它限製了蜂窩之間的交換
，為大部分時間處於靜止狀態的設備減少調製解調器活動。另一項技術是“特定國家搜索優化(country-specific search optimization)”，可預先加載 70 個國家的網絡搜索參數
，在新地點搜索網絡時可節省耗電量。第三種技術是 “提前中止網絡搜索(abort network search early)”，在(zai)無(wu)線(xian)電(dian)連(lian)接(jie)質(zhi)量(liang)較(jiao)差(cha)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)
，可(ke)以(yi)指(zhi)示(shi)調(tiao)製(zhi)解(jie)調(tiao)器(qi)暫(zan)時(shi)中(zhong)止(zhi)連(lian)接(jie)網(wang)絡(luo)的(de)初(chu)步(bu)嚐(chang)試(shi)，稍(shao)後(hou)再(zai)試(shi)，以(yi)免(mian)因(yin)為(wei)長(chang)時(shi)間(jian)搜(sou)索(suo)網(wang)絡(luo)而(er)消(xiao)耗(hao)能(neng)量(liang)。

Nordic 的 nRF9151 調製解調器還提供 “連接預評估(pre-evaluation of a connection) ”功能。在連接和傳輸數據之前，調製解調器會評估發送數據時的估計功耗，並提供估計值(“優”

、“良”、“正常”
、“差 ”或 “壞”)以及無線電鏈路質量、信噪比 (SNR)、發射功率和路徑損耗等原始參數信息。分析蜂窩下行鏈路的無線電環境後，應用程序便可根據其能效要求決定是否發送數據。

補助電池電量

設計 nRF9151 時，Nordic考慮到某些應用僅利用采集的能量(如光伏 (PV) 能量)為 SiP 供電。然而
，無論蜂窩物聯網產品本身的效率如何，能量采集都將大大延長其電池壽命。就 nRF9151 SiP 而言，能量采集不會削弱芯片連接或計算能力。

然而，能量采集可能會限製應用的占空比。幸好靈活的Nordic 蜂窩物聯網解決方案可以輕鬆優化占空比，以滿足蜂窩物聯網產品電池的預期能量儲備。

nRF9151 支持Class 5輸出

nRF9151 的另一項增強功能是支持Power Class 5 20 dBm輸出功率
，它與現有 nRF91 係列Power Class 3 23 dBm輸出功率相輔相成，有助於延長某些應用中的電池壽命。如果Class 5輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)與(yu)應(ying)用(yong)需(xu)求(qiu)相(xiang)匹(pi)配(pei)
，則(ze)額(e)外(wai)的(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)支(zhi)持(chi)可(ke)節(jie)省(sheng)發(fa)射(she)功(gong)率(lv)，幫(bang)助(zhu)節(jie)省(sheng)電(dian)池(chi)能(neng)量(liang)。這(zhe)項(xiang)增(zeng)強(qiang)功(gong)能(neng)為(wei)開(kai)發(fa)人(ren)員(yuan)提(ti)供(gong)了(le)更(geng)大(da)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)

，擴(kuo)大(da)了(le)這(zhe)款(kuan)SiP 的部署使用範圍。

例如，高效的蜂窩物聯網SiP使資產跟蹤器製造商能夠製造出重量輕
、體積小、具有強大處理能力的設備，充電後能運行數年時間，從而降低了維護要求。同時，大幅減少電池的生產和處理也對環境有益。

（來源：Nordic Semiconductor公司Martin Lesund）

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