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(一)嵌入式低功耗設(shè)備介紹
在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)領(lǐng)域，設(shè)備可以使用以太網(wǎng)和無線網(wǎng)進行網(wǎng)絡(luò)連接。
以太網(wǎng): 網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，帶寬高，延遲低，但是以太網(wǎng)需要拉網(wǎng)布線，設(shè)備安裝鄰活便利性能差。
無線網(wǎng)絡(luò):安裝位置靈活，便利，但是網(wǎng)絡(luò)信號容易受到干擾，帶寬和速度有限。
常見的低功耗WiFi設(shè)備有：可可視門鈴，可視貓眼，智能門鎖等設(shè)備。
他們的特點是:設(shè)備依賴鋰電池供電，電池容量一般較低，對設(shè)備功耗非常敏感。
正常工作的時候，設(shè)備是處于休眠?；畹牡凸臓顟B(tài)，它可以通過兩種方式喚醒設(shè)備：
通過IoT平臺遠程網(wǎng)絡(luò)喚醒設(shè)備，IoT平臺退出后，設(shè)備又進入到休眠?；顮顟B(tài)
設(shè)備自身事件觸發(fā)設(shè)備喚醒(PIR，防拆，按鍵等觸發(fā))，事件處理完后，設(shè)備重新進入休眠
通過上面介紹，我們可以知道該類設(shè)備主要的功耗消耗在于兩個方面：
設(shè)備最長時間是處于休眠保活狀態(tài)，設(shè)備休眠?；罟恼急雀?/strong>
設(shè)備事件喚醒正常工作時，一般需要進行圖像等處理，消耗的功耗大
最理想的功耗控制方案是：設(shè)備休眠?；顣r的功耗非常低，設(shè)備事件觸發(fā)正常工作的頻率非常低，每次喚醒工作的時間非常短。
(二)低功耗?；罴夹g(shù)分析
低功耗?；罴夹g(shù)，實際上也就是低功耗設(shè)備在休眠的時候，設(shè)備端與IoT平臺保持一個網(wǎng)絡(luò)上的連接，這樣做有兩個目的：
IoT平臺可以知道設(shè)備的在線狀態(tài)，并且可以遠程網(wǎng)絡(luò)喚醒設(shè)備
設(shè)備端的WiFi模塊是處于低功耗休眠狀態(tài)，如果有事件喚醒，可以很快就建立起新的網(wǎng)絡(luò)連接。
為了降低設(shè)備端的功耗，設(shè)備端一般是設(shè)置60秒或是更加長的時間周期往IoT平臺發(fā)送一個心跳包，以保持設(shè)備在線狀態(tài)。
如果IoT平臺超時沒有收到設(shè)備端的心跳，會判定設(shè)備已經(jīng)離線。
設(shè)備正常?；罟娜缦聢D：
(三)實際問題分析
對于上面介紹的這類通過WiFi進行休眠保活的設(shè)備，在實際應(yīng)用中會出現(xiàn)各種問題，比如：
同一個設(shè)備，連接不同的路由器，其休眠?；畹墓臅嬖诤艽蟮牟町?/strong>
同一設(shè)備，連接同一路由器，在不同環(huán)境的不同時間，功耗也會存在差異
同時生產(chǎn)的同一批設(shè)備，在國內(nèi)沒問題，在國外使用就會出現(xiàn)只能用幾天的問題
為什么會出現(xiàn)這些差異？其根本原因是什么？又可以通過什么方式進行規(guī)避呢？
1.同一設(shè)備，連接不同路由器功耗會有差異
這里主要是跟路由器的beacon有關(guān)系，beacon是路由器定期廣播的一種管理幀，它攜帶了關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)信息，比如SSID，Rates,DSPS等信息。下面是使用抓包工具抓的一個beacon幀信息
路由器一般是100ms廣播一次，同樣的，設(shè)備端的WiFi模塊也會以相同的周期去接收路由器的beacon，這里有兩個目的：
接收路由器的beacon包，以檢查是否有IoT網(wǎng)絡(luò)喚醒請求
通過路由器beacon包進行時間同步
那為什么設(shè)備連接不同的路由器，設(shè)備端休眠?；畹墓臅灰粯幽?？主要原因是:路由器的beacon包規(guī)律性存在差異
路由器本身的定時器不準(zhǔn)，100ms的定時存在偏差，導(dǎo)致設(shè)備端WiFi長時間的等待接收beacon包
路由器負(fù)載高的時候，可能優(yōu)先進行數(shù)據(jù)傳輸，導(dǎo)致beacon包延后發(fā)送，這個時候設(shè)備端的WiFi處于等待狀態(tài)，會比休眠的時候功耗高
2.同一設(shè)備，連接同一個路由器功耗也會有差異
同一個設(shè)備，連接到同一個路由器功耗會存在差異，主要原因有：
路由器同信道有無線干擾
路由器與設(shè)備距離遠
路由器與設(shè)備中間有障礙物阻擋
距離與障礙物遮擋，這類問題還是比較容易被發(fā)現(xiàn)，但無線干擾這個就比較難定位，無線干擾主要是指同頻段的電磁波干擾。
因為有干擾源的存在，路由器發(fā)出的beacon廣播包，設(shè)備端可能會接收不到，所以設(shè)備端會超時接收，導(dǎo)致功耗變大。
如何查看環(huán)境的干擾情況呢？
使用頻譜儀搜索環(huán)境信號
使用WiFi魔盒查看WiFi干擾情況(只能看出大概情況)
使用無線抓包工具，查看丟包情況
下圖是使用抓包工具去抓路由器?beacon?廣播包的情況，F(xiàn)AST_EA06?是路由器名
通過分析抓取到的beacon包，可以知道功耗偏高問題，是當(dāng)前環(huán)境干擾引起的，還是設(shè)備端自身的問題。
3.其它問題
其它的一些問題，比如：同時生產(chǎn)的一批設(shè)備，在國內(nèi)沒問題，在國外使用就會出現(xiàn)只能用幾天的問題，或者是連接到某些路由器時就會出現(xiàn)電量消耗很快的情況。
這類問題的原因可能會比較多，主要是跟路由器的設(shè)置有關(guān)系，比如路由器的租期時間長短，路由器ARP緩存表更新策略等
這里分析一下路由器ARP緩存表更新引起的功耗變大的問題
路由器和主機都會維護一個ARP緩存表，目的是為了解析IP地址與MAC地址之間的關(guān)系。
如果設(shè)備剛連接上設(shè)備，路由器ARP緩存表上沒有該設(shè)備IP和MAC地址信息，那么路由器會廣播，“誰擁有這個IP地址對應(yīng)的MAC地址？”，該IP的設(shè)備收到該廣播后，正常應(yīng)該將自己的MAC地址告知路由器。
如果設(shè)備端沒有應(yīng)答該路由器的ARP請求，或者是說該應(yīng)答機制有問題，那么，有些路由器有可能會斷開該IP的所有連接，導(dǎo)致的結(jié)果就是設(shè)備端與IoT的保活連接被斷開
如果保活鏈路被斷開了，那么設(shè)備端需要被喚醒，重新建立?；钸B接，這樣一來，設(shè)備端的功耗就會變得很高。
如果一直沒有ARP應(yīng)答，那么設(shè)備可能間隔一小段時間，就會被喚醒去重新建立網(wǎng)絡(luò)。最終的結(jié)果就是設(shè)備使用幾天就沒電了。
(四)如何優(yōu)化保活功耗
要優(yōu)化嵌入式WiFi?；罟模饕姆绞接校?/p>
選擇干擾較少的無線頻段
避免物理障礙以及縮短路由器與設(shè)備間的距離
增強路由器與設(shè)備端的信號強度
控制路由器的負(fù)載，使其beacon包按規(guī)律穩(wěn)定發(fā)送
功耗控制是一個綜合性問題，與設(shè)備結(jié)構(gòu)，硬件，軟件都有關(guān)系。在電池技術(shù)沒有突破性進展的前提下，要想做到超時長續(xù)航，在產(chǎn)品功能上勢必需要做一些取舍。
編輯：黃飛
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工商網(wǎng)監(jiān)
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