ziņas

Enerģijas patēriņa apsvērumi WPAN

In Transition 2.0: a story of resilience and hope in extraordinary times (Novembris 2018).

Anonim

Lūk, kā WiMedia UWB jaudas izmantošana sakrīt ar 802.11 un Bluetooth

BY STEVE BRIGHTMAN
WiMedia Alliance, San Ramona, CA
//www.wimedia.org
un GADI SHOR
Wisair, Campbell, CA
//www.wisair.com

Mēs dzīvojam pieaugošas mobilitātes pasaulē, arvien vairāk izmantojot portatīvos multivides atskaņotājus (PMP), viedtālruņus un digitālās kameras gan fotokamerās, gan videokamerās. Katrai ierīcei ir jāielādē un / vai jāielādē multivides saturs, datu sinhronizācija un / vai plūsmas saturs atskaņošanai.

Ideālā gadījumā šo savienojamību vajadzētu būt bezvadu bezvadu tīklam, kas ļautu izmantot visus iespējamos starpsavienojumu scenārijus. Šādas ierīces uzglabā lielu datu apjomu, piemēram, fotoattēlus, mūziku un video, un tādēļ tām ir jābūt iespējai pārvietot saturu no vienas ierīces uz otru, arī uz mājas datoriem vai televizoriem.

Tas nosaka nepieciešamību pēc lieliem datu pārraides ātrumiem, lai atbalstītu multimediju straumēšanu vai iespējotu failu pārsūtīšanu pēc iespējas īsākā laikā. Tajā pašā laikā, tā kā šīs ir mobilās ierīces, mēs arī pieprasām enerģijas patēriņu pēc iespējas zemāk, lai maksimāli palielinātu akumulatora ekspluatācijas laiku un izvairītos no klientu neapmierinātības ar divām acīmredzami pretrunīgām prasībām!

Tātad, kā mēs varam pievērsties nepieciešamībai pēc bezvadu savienojuma, vienlaikus samazinot enerģijas patēriņu? Pirmais solis ir pārbaudīt pieejamās bezvadu tehnoloģijas.

Wi-Fi savienojumi

Wi-Fi ir visuresošs un ir acīmredzams kandidāts uzdevumam. Tomēr reālās pasaules ieviešana nav bez grūtībām. Pirmkārt, Wi-Fi tīkli parasti ir izveidoti kā infrastruktūras tīkli, nevis ad hoc. Tas nozīmē, ka, ja, piemēram, ja vēlaties, piemēram, nosūtīt attēlu no digitālās fotokameras (DSC) uz printeri, vispirms jāpievieno tīklam ar savu DSC, un pats printeris ir arī jāiekļauj tajā pašā tīklā.

Nākamais jautājums attiecas uz varu. Wi-Fi parasti tiek iestatīts, lai nodrošinātu visu māju pārklājumu, kas nozīmē, ka tas ir pēc būtības radio ar lielāku jaudu nekā standarti, kas ir mazāki par standartiem. Visbeidzot, pieņemot, ka 802.11g ieviešana ir pieļaujama, pieņemams vidējais datu pārraides ātrums būtu aptuveni 20 Mbits sekundē, kas joprojām nedaudz pārsniedz datu pārraides ātrumu, kas sasniedzams ar citiem standartiem.

Bluetooth

Bluetooth ir arī visaptveroša tehnoloģija, un, pateicoties tā pieņemšanai mobilajos tālruņos un tālruņos, tiek atzīts, ka tā ir raksturīga mazjaudas tehnoloģija. Patiešām, tas tā ir, bet, kā redzēsim, tā joprojām nav visjaudīgākā tehnoloģija. Viens no trūkumiem, kā izmantot Bluetooth pašlaik ir datu caurlaidspēja, parasti ar 1 Mbit / s lielu failu pārsūtīšana var aizņemt ļoti ilgu laiku.

WiMedia UWB

"Jaunais kazlēns bloķē" WiMedia's UWB tehnoloģija ir bezvadu radiosakaru tehnoloģija tuvplāniem, augstas frekvences joslas platjoslas sakari ar ļoti mazu enerģijas līmeni, kas izmanto lielu radiofrekvenču spektra daļu. Tiek uzskatīts par visefektīvāko mūsdienu tehnoloģiju, kas tiek izmantota džouls uz bitu.

Bezvadu USB, kas pazīstams arī kā Certified Wireless USB, balstās uz WiMedia kopīgo radio platformu no WiMedia Alliance. Produkti, kas izmanto šo tehnoloģiju, sāka laist tirgū 2007. gada otrajā pusē. Tā kā USB 2.0 ātrums un lietošanas ērtums ir savienojams ar bezvadu tehnoloģijas ērtumu, bezvadu USB piedāvā lielu solījumu virknei lietojumprogrammu, ieskaitot ātrgaitas digitālo multivides pārsūtīšana starp ierīcēm personālajos un vietējos tīklos.

Ja runa ir par mobilajām ierīcēm ar akumulatoriem, kam nepieciešama augsta joslas platuma un mazas enerģijas patēriņš, WiMedia UWB un tās Wireless USB ieviešana piedāvā vairākas priekšrocības. Salīdzinot ar citām bezvadu tehnoloģijām, tā piedāvā ātruma pārsūtīšanu, nosūtot 480 Mbits sekundē uz attālumiem līdz 3 m un 110 Mb / s līdz 10 m, kas nozīmē īsāku laiku failu pārsūtīšanas veikšanai.

Salīdzinoši īsā attālumā esošo tehnoloģiju pārneses jauda ir samazināta salīdzinājumā ar lielāka diapazona tehnoloģijām. Turklāt UWB protokolam ir precīzi definēta superframe struktūru, kurai ir noteiktas laika nišas.

Šī superframe konstrukcija ļauj UWB protokolam atbalstīt vairākus mazjaudas režīmus (izņemot acīmredzamo gaidīšanas režīmu citos bezvadu protokolos un zibspuldžu režīmu Wireless USB), ko var izmantot datu pārraides laikā. Bezvadu USB režīmā šie režīmi tiek apzīmēti kā gatavi, gaidīšanas režīmi un miega režīmi, un datu pārraidei īsā laikā ļauj gan uzņēmējam, gan ierīcei īslaicīgi gulēt sinhronizēti. Rezultātā vidējais UWB enerģijas patēriņš ir ievērojami zemāks nekā citu bezvadu tehnoloģiju jaudas patēriņš. Šo faktoru kombinācija padara UWB par ļoti mazu jaudu tehnoloģiju pēc savas būtības.

Bezvadu tehnoloģiju reāllaika salīdzinājums

Mobilo ierīču izmantošanai ir daudzi iespējamie scenāriji. Piemēram, mēs apsvērsim portatīvo multivides atskaņotāju ar 8 Gbie atmiņu un iebūvētu 3.7 V Li-ion akumulatoru ar 630 mAh (= 2.33 Wh) jaudu.

Pieņemsim, ka ierīce tiek izmantota visu dienu, lai atskaņotu mūziku un videoklipus, un lietotājs nolemj pārnest 1 GB videoklipu uz citu ierīci, kamēr atlikušais (115 mWh) akumulatora jauda ir 5%. Salīdzinājumam mēs uzņemsim šādas īpašības katrai no iepriekš aprakstītām trim tehnoloģijām:

WiMedia UWB. Pieņemsim 100 Mb / s vidējo datu pārraides ātrumu. Ņemiet vērā, ka tas uzņemas 400 Mbit / s PHY likmi, kas ir puse no laika. Pieņemsim, ka aktīvajā režīmā vidējais enerģijas patēriņš ir 250 mW. 802.11g. Wi-Fi ieviešanai uzņemsim vidējo datu pārsūtīšanas ātrumu 20 mbit / s un aktīvā režīma vidējo enerģijas patēriņu 500 mW. Bluetooth Lai veiktu Bluetooth ieviešanu, uzņemiet datu pārraides ātrumu 1 Mb / s un aktīvā režīma enerģijas patēriņu vidēji 60 mW.

Strāvas patēriņš un akumulatora lietojums

UWB gadījumā 1 Gb datu pārraide pa gaisu patērētu 5, 4 mWh. Wi-Fi ieviešana patērē 56, 6 mWh un Bluetooth vajadzībām vajadzētu 136 mWh. Acīmredzami pastāv būtiskas atšķirības starp tehnoloģijām, kā parādīts 1. attēlā.

1. attēls. UWB nodrošina ievērojami zemāku enerģijas patēriņu, pateicoties augstas caurlaides un efektīvas superframe struktūras kombinācijai

Mūsu piemērā mēs pieņēmām, ka pārsūtīšanas sākumā atlikušais akumulatora jauda bija 5% (sk. 2. att.). Ja mēs tagad aprēķinām elektroenerģijas patēriņu akumulatora jaudas ziņā, mēs redzam, kā tas varētu ietekmēt lietotāju pieredzi.

UWB patēriņš 5, 4 mWh atbilst tikai 0, 2% no kopējās akumulatora jaudas. Wi-Fi 56, 6 mWh ir 2, 4% no akumulatora, aptuveni puse no atlikušās jaudas. No otras puses, 136 mWh prasa vairāk akumulatora jaudas (6%), nekā tas bija pieejams nodošanas sākumā.

2. attēls. Ar 5% no akumulatora jaudas, kas palicis pārsūtīšanas sākumā, UWB no jauna samazina jaudu par vēl 0.2%, kamēr Wi-Fi vajadzīgs puse no atlikušās jaudas (2.4%), un Bluetooth nevarētu pabeigt pārskaitījumu, kas prasa 6% no akumulatora jaudas.

Pārsūtīšanas laiks

Liela daļa enerģijas patēriņa ietaupījumu izriet no UWB spējas pārsūtīt datus ar augstu ātrumu, nevis tāpēc, ka faktiskā padeves jauda ir mazāka nekā alternatīvās tehnoloģijas. Šī spēja ātri pārsūtīt datus ir svarīga arī vispārējai lietotāju pieredzei, un šī nozīme turpinās pieaugt tikai tad, ja turpinās augt failu izmēri (vairāk kameru, video un mūzikas satura megapikseļu).

Pat izmantojot mūsu multimediju draivera piemēru ar saviem pieticīgajiem (saskaņā ar mūsdienu standartiem) 1-Gbyte pārsūtīšanu, salīdzinājumi starp dažādām tehnoloģijām stāsta: UWB var pārsūtīt failu 82 s (1, 024 / 12, 5) vai 1, 3 min pret 409 s (1024 / 2, 5) vai 6, 8 min Wi-Fi (sk. 3. att.). Pat ja atlikušais atlikušais baterijas daudzums būtu pieejams, lai pabeigtu failu pārsūtīšanu pa Bluetooth, tas prasīs 8192 s (1024 / 0, 1225) vai pēriens 2, 3 stundas! Nav brīnums, ka Bluetooth SIG meklē UWB kā līdzekli, lai pielāgotu nākotnes prasības lieliem un ātrdarbīgiem failu pārsūtījumiem.

3. attēlā. Lai pārsūtītu 1 GB datu pārraides ātrumu, UWB lielāka datu caurlaidspēja ievērojami samazina lejupielādes laiku.

Šā lietošanas scenārija rezultāti, kas iegūti, izmantojot trīs dažādas tehnoloģijas, skaidri parāda, ka WiMedia UWB patērē ievērojami mazāk enerģijas - tādējādi lietotājam ir ievērojami ilgāks akumulatora darbības laiks.

Šīs izmaksu ziņā efektīvas mikroshēmas, kas paredzētas, lai ieviestu WiMedia bāzes radiosakarus, kas pēc būtības nodrošina mazu enerģijas patēriņu kopā ar lielām datu caurlaides spējām, dod dizaineriem lielisku iespēju risināt jaunās paaudzes moderno, multimediju savdabīgo mobilo ierīču bezvadu savienojamības vajadzības. ■