O que é gerenciamento de energia IoT: eDRX vs PSM?

O eDRX (Extended Discontinuous Reception) e o PSM (Power Saving Mode) são duas funcionalidades concebidas para minimizar o consumo de energia e prolongar a vida útil da bateria para dispositivos que utilizam tecnologias LPWA (Low Power Wide Area), como NB-IoT e LTE-M.

Continue lendo para saber como esses dois recursos de gerenciamento de energia de IoT funcionam, suas semelhanças, diferenças e adequação a uma variedade de casos de uso de IoT de negócios.

Os dispositivos em uma rede geralmente precisam ouvir notificações de rede e enviar informações de rastreamento em intervalos regulares. Como regra, para manter o consumo de bateria no mínimo, é melhor que o dispositivo permaneça no modo ocioso (suspensão) pelo maior tempo possível, acordando periodicamente para relatar à rede e verificar se há dados pendentes para ele.

As redes LTE geralmente fornecem um recurso de economia de energia chamado Recepção Descontínua (DRX). Isso permite que os dispositivos interrompam frequentemente a recepção de dados e entrem em modo de suspensão por períodos muito curtos (geralmente 1 a 2 segundos).

O DRX funciona bem para smartphones. No entanto, muitos dispositivos IoT não precisam estar tão acessíveis ou transmitem dados com muito menos frequência do que um telefone. O DRX estendido (eDRX) é uma variação desse princípio, permitindo que um dispositivo IoT permaneça no modo de suspensão de baixo consumo de energia por mais tempo.

Com o DRX, o provedor de rede decide por quanto tempo os dispositivos permanecem em modo de suspensão. Por outro lado, com o eDRX, a duração do ciclo de suspensão pode ser configurada pelo proprietário do dispositivo ou pelo desenvolvedor do aplicativo, embora as redes tenham a palavra final sobre os temporizadores permitidos. Isso proporciona aos desenvolvedores maior flexibilidade para equilibrar a capacidade de resposta do dispositivo com o consumo de energia, conforme as necessidades de casos de uso específicos.

Durante um ciclo eDRX, o dispositivo não pode receber dados enviados a ele. Esses dados são entregues somente quando o dispositivo é ativado. Ao acordar, o dispositivo pode ouvir dados pendentes sem precisar estabelecer uma nova conexão de rede, o que também contribui para a economia de energia.

O PSM (Power Saving Mode) é um recurso das redes LPWA que permite ao dispositivo permanecer em suspensão por períodos ainda mais longos do que com o eDRX.

A duração do período de PSM é negociada entre o provedor de rede e o software do dispositivo. Normalmente, as redes permitem um tempo mínimo de sono de 4 horas e um máximo de até 413 dias. No modo PSM, o dispositivo permanece registrado na rede, mas não transmite nem recebe dados. Os pacotes enviados durante esse tempo são armazenados pela rede e entregues quando o dispositivo é ativado. Após sair do PSM, o dispositivo permanece ativo por um período previamente negociado com a rede.

Durante o ciclo de PSM, o dispositivo consome significativamente menos energia do que em suspensão com eDRX. No entanto, ao despertar, precisa permanecer ativo por mais tempo (cerca de 100 a 200 milissegundos) do que um dispositivo que sai do eDRX, a fim de trocar mensagens de controle com a rede antes de receber dados. Para maximizar a economia de energia, o eDRX pode ser usado em conjunto com o PSM, reduzindo o tempo de atividade após a saída do PSM.

O design e os testes são importantes ao usar PSM ou eDRX. Os usuários precisarão fazer um equilíbrio entre a extensão da vida útil da bateria e a disponibilidade do dispositivo.

Para dispositivos que usam redes LTE-M, o ciclo mínimo do eDRX pode ser de apenas 5,12 segundos, com valores máximos de até 43 minutos.

Para dispositivos em redes NB-IoT, o tempo mínimo de suspensão pode ser de apenas 10,24 milissegundos, com um máximo de aproximadamente três horas.

O eDRX é uma boa opção de economia de energia para dispositivos em que é necessário preservar a bateria, mas ainda manter o dispositivo acessível durante o dia, seja a cada poucos segundos ou com intervalos de algumas horas.

Exemplos de casos de uso incluem:

Rastreadores de ativos para logística
Sistemas de monitoramento de desempenho industrial
Tecnologias de rede inteligente

Uma das principais vantagens do eDRX é a possibilidade de ajustar os ciclos de suspensão conforme as preferências do proprietário do aplicativo. Por exemplo, em um monitor de desempenho de linha de produção, o ciclo pode ser de alguns minutos durante a operação e estendido para várias horas nos períodos de inatividade.

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