1NCE OS IoT Integrator : Améliorer l'autonomie de la batterie sur NB-IoT et LTE-M
Le choix d'un protocole de communication approprié utilisant les communications mobiles NB-IoT et LTE-M (Cat M1) peut contribuer de manière significative à améliorer la durée de vie des capteurs alimentés par batterie. Configurées de manière optimale, ces mesures peuvent réaliser des économies d'énergie supplémentaires en utilisant uniquement des intervalles d'activité basés sur le réseau via PSM (Power Saving Mode) ou eDRX (Extended Discontinuous Reception).
Série de blogs "Économie d'énergie dans les LPWAN cellulaires"
Partie 1 : Possibilités et limites de PSM et eDRX
Partie 2 : Protocoles légers pour l'IoT : MQTT, CoAP et LwM2M
Partie 3 : 1NCE OS IoT Integrator : Amélioration de la durée de vie des batteries sur NB-IoT et LTE-M
La suite de connectivité IoT 1NCE, intégrée dans le plan IoT Lifetime de 1NCE, automatise de nombreux processus importants de mise en service et de communication d'un périphérique IoT vers le cloud AWS. L'authentification, la configuration, et même le choix du protocole de communication peuvent être réalisés sans beaucoup d'intervention manuelle. L'IoT Integrator traduit la communication MQTT classique en protocoles plus légers pour la communication entre le périphérique IoT et le cloud, toujours avec un effort manuel minimal. Cela contribue à améliorer considérablement la durée de vie des batteries des capteurs.
CoAP vs. MQTT : Communiquer plus efficacement avec l'intégrateur IoT et l'économiseur d'énergie 1NCE OS
Dans le paysage dynamique de l'IoT, MQTT apparaît comme un protocole privilégié, mais sa compatibilité avec NB-IoT représente un défi de taille. Si MQTT peut exceller lors du prototypage, les déploiements dans le monde réel révèlent souvent des problèmes de performance et des dysfonctionnements. NB-IoT, avec sa promesse de faible coût et d'autonomie accrue, gagne rapidement du terrain dans 64 pays à travers le monde. Toutefois, la méconnaissance des problèmes de compatibilité potentiels menace la longévité des produits IoT. Au lieu de MQTT, 1NCE OS fonctionne avec des protocoles plus légers tels que UDP, CoAP et, à l'avenir, LwM2M (voir partie 2) et agit toujours en tant qu'intermédiaire entre l'appareil et le nuage AWS pour une communication économe en énergie.
Pour réduire davantage la quantité de données et donc la consommation d'énergie, 1NCE OS propose un autre outil - entièrement compatible avec IoT Integrator - appelé Energy Saver. Il compresse la communication de données entre l'appareil IoT et 1NCE OS en convertissant les données en format binaire.
Analyse de la consommation d'énergie entre CoAP et MQTT sur NB-IoT et LTE-Une comparaison de CoAP et MQTT sur LTE-M (LTE CAT M1) montre un tableau similaire. Ici aussi, la consommation d'énergie est largement déterminée par le temps de transmission des données.
La plus grande différence entre NB-IoT et LTE-M réside dans les largeurs de bande maximales possibles. Pour NB-IoT, elle est de 128 kbit/s, tandis que pour LTE-M avec 1NCE, elle va jusqu'à 1 Mbit/s. LTE-M est également capable de passer des connexions entre différentes cellules radio sans interruption et sans avoir à rétablir la connexion. LTE-M est quelque peu plus énergivore, mais il convient particulièrement au déploiement de solutions IoT mobiles, telles que le suivi des actifs.
Par rapport à MQTT, nous réalisons des économies d'énergie comprises entre 13,3 et 27,6 % dans notre environnement de test avec CoAP. Dans ce cas également, la taille respective de la charge utile est déterminante pour le degré d'économies. Plus la charge utile est petite, plus les économies sont importantes.
Cette configuration montre également que l'utilisation de la conversion binaire conduit aux économies les plus importantes. Si les données CoAP sont transmises en format binaire, jusqu'à 47,5 % d'énergie peuvent être économisés pendant la transmission des données par rapport à MQTT. Cela montre également que l'utilisation de la traduction binaire peut être rentable, notamment pour les charges utiles plus importantes.
Conclusion
En résumé, la rapidité est cruciale pour réaliser des économies d'énergie maximales lors de la communication entre les dispositifs IoT et le cloud. Plus les opérations individuelles peuvent être effectuées rapidement, mieux c'est.
L'utilisation de protocoles légers réduit considérablement les temps de transmission en raison du volume de données inférieur. Ces économies deviennent encore plus significatives lorsque des ensembles de données binaires sont utilisés. Cela signifie que les économies sont particulièrement efficaces pour les paquets de données beaucoup plus volumineux.
En combinant toutes les options disponibles telles que le mode d'économie d'énergie, le protocole CoAP et la traduction binaire, la durée de vie de la batterie peut être prolongée de plusieurs mois, selon le dispositif et l'application. En extrapolant la consommation d'énergie, la configuration de test dans notre démonstration aurait permis d'atteindre une autonomie prolongée jusqu'à près de huit mois supplémentaires.
Mais même individuellement, des améliorations significatives de la consommation d'énergie peuvent être obtenues avec les méthodes d'économie d'énergie basées sur le réseau ainsi qu'avec l'Intégrateur IoT OS de 1NCE.
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