物联网节点功耗测量及电池寿命分析.pdf

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1、物联网节点功耗测量及电池寿命分析楼亮亮,等物联网节点功耗测量及电池寿命分析MeasurementofthePowerConsumDtionforlOTNodesandtheAnaJysisoftheLifeCycIeofBattery椹麂麂1’2’3金廛麂1周苗2,3鲍瞿舍2,3赵(上海大学通信与信息工程学院1,上海中国科学院上海微系统与信息技术研究所2,上海200050;中国科学院无线传感网与通信重点实验室3,上海摘要:低功耗是物联网设备固有的特性,也是物联网设备研究中的关键问题,对低功耗设备能耗的测量和评估是物联网研究的重点。通过对物联网低功耗设备进行特性研究,分析

2、出该类设备各个组件的能耗特点,总结出一种基于计算特征的节点能耗模型,并通过示波器和具有电流测量功能的普通万用表对该功耗模型进行物理验证。实验数据分析表明,该功耗模型具备有效性和准确性,测量的结果和功耗模型为物联网设备的在线能量评估提供了依据。关键词:物联网(IOT)功耗模型功耗测量能量评估示波器传感器电池寿命无线通信中图分类号:7rP273;7IH6;TH85文献标志码:ADOI:10.16086/j.cnki.issnl000~0380.201512014Abs仃act:bwpowercons岫ptionist}IeillIlerentch锄ct面sticsofIOT

3、devices-andthecri丘calissueinresearchonthe10Tdevices;whiletllemeasu即ment肌d鹊sessment0ftIleenergyeonsump石onoft

4、IelowpowerconsumptiondevicesaretIlekeytopic0ftlleIOTresearch.ThroughI.esear{chingtllech锄cterisdcs0f山elowpowerconsumptiondevices0f10T.tIlefeaturesoftheenergycolls岫pIion0feachcompone

5、ntof鲫chdeviceafeanalyzed;锄dtllenodeenergyconsumpdonmodelbasedoncharaetedzedcalculadonissumm鲥zed-andthephysjcalv砌ca£ionoftllispowerconsumpdonmodelisc蜘edoutbyusingoscmatoraJldordjnarymlIlti—meterwitIlc峨ⅡtIneasIlrementmnction.TheaIlalysisofexperimentaldatashowsthatthepowerconsumpbonmodelpos

6、sessese眠tivenessandprecision,there“tofmeasurement锄dpowerco璐umptionmodelpIDvidetheb够isforonlineenergyassessmentof10Tdevices.Key唧op凼:InteⅡletofthings(10T)PowercomsumptionmodelI)owerconsumptionmeasurementEnergyassessmentOscmoscopeserlsorBanerylifeWirecessco咖u面calionO引言目前,关于物联网设备能量测量模型按用途分为3

7、类:分析模型、仿真模型、应用模型‘11。在实际应用中以应用模型为主,应用模型主要原理体现在以下两个方面。(1)软件测量方案,如SPOT旧1和DUTTA_3o,在应用程序中插入功耗测量代码并进行评估。此方案容易受硬件的计算能力和软件的效率影响,增加了开发难度,且增加的代码测试导致了不必要的功耗增加。(2)物理接触式测量方案,通过高精度专用电流表对电路板整体功耗进行测量。此方案具有测量精度高、容易实现等优点H1,但是必须有昂贵的电流表来支国家科技重大专项基金资助项目(编号:2014zx0300500lJD02);上海市科学技未委员会基金资助项目(编号:12511503300

8、、1lD删1”00、12Dz2250200)。修改稿收到日期:2014一09一16。第一作者楼亮亮(1986一),男.现为上海大学电子与通信工程专业在读硕士研究生,助理工程师;主要从事物联网方面的研究。撑,因此在设备方面存在一定的局限性。本文采用物理接触式测量原理。首先分析出物联网设备电路板上的硬件组件的功耗模型;然后利用示波器测量各个硬件组件的工作电流,特别对物联网设备两个典型硬件组件、无线通信及传感器数据采样进行了详细的分析;接着采用普通电流表来测量设备在休眠模式下的电流;最后计算出整个设备的电流消耗状况,进而分析出电池中的电量所能支

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