שיקולי צריכת חשמל עבור רשתות WPAN

ZEITGEIST : MOVING FORWARD 時代の精神 日本語字幕 CC版 (מאי 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

הנה איך WiMedia UWB צריכת חשמל ערימות נגד 802.11 ו- Bluetooth

מאת סטיב ברייטמן
WiMedia הברית, סן רמון, קליפורניה
//www.wimedia.org
ו GADI SHOR
Wisair, Campbell, CA
//www.wisair.com

אנו חיים בעולם של ניידות גוברת עם השימוש הגובר של נגני מדיה ניידים (PMPs), טלפונים חכמים ומצלמות דיגיטליות, הן מצלמות והן מצלמות וידיאו. כל התקן חייב להעלות ו / או להוריד תוכן מדיה, לסנכרן נתונים ו / או להזרים תוכן להשמעה.

באופן אידיאלי קישוריות זו צריכה להיות אלחוטית אף אחד לא רוצה לשאת סביב עכברושים קן של כבלים כדי לאפשר לכל תרחיש הקישוריות האפשרית. מכשירים כאלה מאחסנים כמויות גדולות של נתונים בצורה של תמונות, מוסיקה ווידאו, ולכן דורשים את היכולת להעביר תוכן ממכשיר אחד לאחר, כולל למחשבים אישיים או לטלוויזיות.

זה מכתיב את הצורך בשיעורי נתונים גבוהים לתמוך מולטימדיה זורמת, או לאפשר העברות קבצים בזמן הקצר ביותר האפשרי. במקביל, מכיוון שאלה מכשירים ניידים, אנו דורשים גם צריכת חשמל להיות נמוך ככל האפשר כדי למקסם את חיי הסוללה ולהימנע אי שביעות רצון הלקוח שתי דרישות סותרות לכאורה!

אז איך אנחנו יכולים לענות על הצורך קישוריות אלחוטית תוך מזעור צריכת החשמל? הצעד הראשון הוא לבחון את הטכנולוגיות האלחוטיות הזמינות.

Wi-Fi חיבורים

Wi-Fi הוא בכל מקום הוא מועמד ברור למשימה. עם זאת, מימושים בעולם האמיתי אינם חסרי קשיים. ראשית, רשתות Wi-Fi מוגדרות בדרך כלל כרשתות תשתית, לא אד הוק. משמעות הדבר היא שאם לדוגמה, רצית לשלוח תמונה ממצלמה דיגיטלית עדיין (DSC) למדפסת, תחילה עליך להצטרף לרשת באמצעות DSC והמדפסת עצמה חייבת להיות גם חלק מאותה רשת.

הנושא הבא מתייחס לכוח. Wi-Fi בדרך כלל מוגדר כדי לספק כיסוי הבית כולו, כלומר הוא מטבעו רדיו מופעל יותר מאשר תקנים לטווח קצר. לבסוף, בהנחה של יישום 802.11g, שיעור העברה ממוצע סביר יהיה סביב 20 Mbits / s, אשר עדיין נופל כמה רחוק שיעורי נתונים בר השגה עם סטנדרטים אחרים.

בלוטות

Bluetooth היא גם טכנולוגיה נפוצה, ומתוקף האימוץ שלה טלפונים ניידים ומכשירי טלפון הוא מוכר כטכנולוגיה כוח נמוך מטבעו. אכן כך, אך כפי שנראה בהמשך, עדיין לא מדובר בטכנולוגיה הפחות אינטנסיבית. חסרון אחד את השימוש ב- Bluetooth כרגע הוא התפוקה נתונים, בדרך כלל ב 1 Mbit / s העברות קבצים גדולות יכול לקחת הרבה זמן.

WiMedia UWB

"הילד החדש בבלוק", טכנולוגיית ה- UWB של WiMedia היא טכנולוגיית רדיו אלחוטית לתקשורת קצרת טווח ורוחב פס גבוה ברמות אנרגיה נמוכות מאוד, המשתמשת בחלק גדול מקשת הרדיו. זה נחשב הטכנולוגיה היעילה ביותר המועסקים כיום במונחים של joules לכל bit.

USB אלחוטי, הידוע גם בשם Wireless Wireless USB, מבוסס על פלטפורמת WiMedia Common Radio מברית ה- WiMedia. מוצרים באמצעות טכנולוגיה זו החלה להגיע לשוק במחצית השנייה של 2007. כיוון שהיא משלבת את המהירות ואת קלות השימוש של USB 2.0 עם הנוחות של הטכנולוגיה האלחוטית, USB אלחוטי מחזיקה הבטחה גדולה עבור מגוון רחב של יישומים, כולל דיגיטלי במהירות גבוהה העברת מדיה בין התקנים ברשתות ביתיות ואזוריות.

כשמדובר התקנים ניידים, מופעל סוללות הדורשים רוחב פס גבוה וצריכת חשמל נמוכה, WiMedia UWB ויישום USB אלחוטי שלה מציעים מספר יתרונות. בהשוואה לטכנולוגיות אלחוטיות אחרות, הוא מציע יתרון מהיר המספק 480 Mbits / s על פני מרחקים עד 3 מ 'ו 110 Mbits / s עד 10 מ', אשר מתרגם לזמן קצר יותר לבצע העברות קבצים.

להיות לטווח קצר יחסית טווח שידור הטכנולוגיה מופחת לעומת טכנולוגיות לטווח ארוך יותר. יתר על כן, פרוטוקול UWB יש מבנה superframe מוגדר היטב עם חריצים זמן ספציפיים.

מבנה superframe זה מאפשר לפרוטוקול UWB לתמוך במספר מצבי צריכת חשמל נמוכה (מלבד מצב המתנה ברור בפרוטוקולים אלחוטיים אחרים ומצב תרדמה ב- USB אלחוטי), שניתן להשתמש בהם במהלך העברת הנתונים. ב- USB אלחוטי, מצבים אלה מסומנים במצב המתנה, המתנה ושינה ומאפשרים הן למארח והן למכשיר לישון באופן מסונכרן לתקופות קצרות במהלך שידור הנתונים. כתוצאה מכך, צריכת החשמל הממוצעת של UWB נמוכה משמעותית מזו של טכנולוגיות אלחוטיות אחרות. השילוב של גורמים אלה עושה UWB טכנולוגיה כוח נמוך מאוד מעצם טבעו.

השוואה אמיתית של טכנולוגיות אלחוטיות

קיימים תרחישים אפשריים רבים לשימוש במכשיר נייד. כדוגמה נשקול נגן מדיה נייד עם 8-Gbyte אחסון מובנה 3.7-V Li-ion סוללה עם 630 mAh (= 2.33 Wh) קיבולת.

נניח שהיחידה נמצאת בשימוש במשך כל היום כדי לנגן מוזיקה וסרטונים, והיא נותרה עם קיבולת של 5% סוללה שנותרה (115 mWh) כאשר המשתמש מחליט להעביר סרט 1-Gbyte להתקן אחר. לשם השוואה נניח את המאפיינים הבאים עבור כל אחת משלושת הטכנולוגיות שתוארו קודם לכן:

WiMedia UWB. נניח קצב העברת נתונים ממוצע של 100 Mbits. שים לב כי זה מניח שיעור 400-Mbits / s PHY פעיל פעיל חצי מהזמן. נניח צריכת חשמל ממוצעת של 250 mW במצב פעיל. 802.11g. עבור יישום Wi-Fi, נניח קצב העברת נתונים ממוצע של 20 Mbit / s וצריכת חשמל ממוצעת של 500 מגה-וולט במצב פעיל. בלוטות. עבור יישום Bluetooth, נניח קצב העברת נתונים של 1 Mbits / s וממוצע של 60 mW של צריכת חשמל במצב פעיל.

צריכת חשמל ושימוש בסוללה

עבור UWB, העברת 1 Gbyte של נתונים על האוויר היה לצרוך 5.4 mWh. יישום ה- Wi-Fi יצרוך 56.6 mWh ו- Bluetooth ידרוש 136 mWh. ברור שיש הבדלים משמעותיים בין הטכנולוגיות כפי שמוצג באיור 1.

איור 1. UWB משיגה צריכת חשמל נמוכה משמעותית בשל השילוב של תפוקה גבוהה ומבנה superframe יעיל

עבור הדוגמה שלנו הנחנו שיש לנו 5% של קיבולת הסוללה שנותרו בתחילת ההעברה (ראה איור 2). אם אנו מחשבים כעת את צריכת החשמל במונחים של קיבולת הסוללה, אנו יכולים לראות כיצד הדבר עשוי להשפיע על חוויית המשתמש.

צריכת UWB של 5.4 mWh שווה רק 0.2% מכלל קיבולת הסוללה. Wi-Fi של 56.6 mWh שווה ל -2.4% של הסוללה, כמחצית הקיבולת שנותרה. Bluetooth, לעומת זאת, ב 136 mWh דורש יותר קיבולת הסוללה (6%) מאשר היה זמין בתחילת ההעברה.

איור 2. עם 5% של קיבולת הסוללה שנותרה בתחילת ההעברה, UWB מדלדל את הקיבולת ב -0.2% בלבד בעוד ש- Wi-Fi דורש מחצית מהקיבולת הנותרת (2.4%), ו- Bluetooth לא יוכל להשלים את ההעברה, הדורש 6% של קיבולת הסוללה.

זמן העברה

רוב החיסכון בצריכת החשמל נובע מיכולתו של UWB להעביר את הנתונים בקצב גבוה יותר מאשר משום שכוח השידור בפועל נמוך מהטכנולוגיות החלופיות. יכולת זו להעביר נתונים במהירות חשובה גם לחוויית המשתמש הכוללת, וחשיבות זו רק תגדל עוד יותר ככל שגדלי הקבצים ימשיכו לגדול (יותר מגה-פיקסלים במצלמה, וידאו ותוכן מוזיקה).

גם באמצעות הדוגמה של נגן המדיה שלנו עם המעבר הצנוע (לפי הסטנדרטים של ימינו) של העברת 1-Gbyte, ההשוואות בין הטכנולוגיות השונות מספרות את הסיפור: UWB יכול להעביר את הקובץ ל -82 שניות (1, 024 / 12.5) או 1.3 דקות לעומת 409 שניות (1, 024 /2.5) או 6.8 דקות עבור Wi-Fi (ראה איור 3). גם אם היה מספיק קיבולת הסוללה שנותרו כדי להשלים את העברת הקובץ על Bluetooth זה ייקח 8192 s (1024 / 0.125) או 2.3 שעות עצום! זה לא פלא כי ה- Bluetooth SIG מחפש UWB כאמצעי כדי להתאים לדרישות עתידיות עבור העברות קבצים גדולים במהירות גבוהה.

איור 3. עבור העברת נתונים 1-Gbyte, התפוקה הנתונים גדול יותר של UWB מציעה זמן מופחת באופן משמעותי להורדה.

התוצאות של תרחיש שימוש זה שיחק עם שלוש טכנולוגיות שונות להבהיר כי WiMedia UWB צורכת פחות כוח משמעותי - וכתוצאה מכך חיי סוללה ארוכים יותר עבור המשתמש.

אלה שבבים חסכוני עבור יישום מכשירי רדיו מבוססי WiMedia המציעים צריכת חשמל נמוכה באופן טבעי, בשילוב עם יכולות התפוקה נתונים גבוהה, מעניק מעצבים אופציה מעולה כדי לענות על הצרכים קישוריות אלחוטית של הדור הבא של מתוחכם, מולטימדיה מתמצא התקנים ניידים. ■