SIM通信の消費電力を58%削減(共同研究活動報告11月)

共同研究に関連し、IoTゲートウェイの消費電力について問題に未解決な部分があります。

ゲートウェイはいわば親機です。周囲の子機(計測装置)から近距離通信でデータを受信し、3G/LTE回線を通じてサーバーへデータを送出します。

子機の太陽電池化は実用的に問題ないところまで進んでいます。親機はそれなりに大きな太陽電池を使っていますが、現状の設置場所では不足があります(もちろん日照条件等のもっとよい場所に設置すればよいといった側面もあります)。せっかくなので、更なる消費電力の削減を試みました。結果として約58%の削減に成功しました。

これまでは構築の利便性と周辺機器との相性からマイコンにRaspberry PI 3を使っていました。これをRaspberry PI Zero Wに置き換えました。更にModemもUSB Modemからボード型(接続はUSB)に置き換えました。後者はソフトウェアで電源on/offができるものです。それと前者は近距離通信用のUSB-Serialデバイスと相性が悪く、抜き差しをソフトウェア的に一定の順序で行ってやらないと正常動作しないという問題もありましたが、これだとその問題も解消されました。

次にソフトウェアを見直します。これまでは即時性を担保するため、近距離通信でデータを受信すると即時、3G/LTE回線を通じたインターネットアクセスでアップロードしていました。これをキャッシュして定期的に送り出すように変更します。最初に(サーバーに変更をしないで済む)単純にキャッシュし、定期的に逐次送出という形で実現してみました。このとき、通信時以外はModemの電源を切っています。

結果として、ハードウェアの入れ替えで32%、ソフトウェアも入れ替えることで48%の消費電力を削減できました。更にソフトウェアを一括送信に変更して58%の削減を達成しました。

送信しているデータ量は変わりませんが、上のような試みでずいぶんと消費電力を削減できています。当たり前と言えばそれまでですが、ソフトウェアの構造が消費電力に与える影響としてはわかりやすい例ではないでしょうか。

 

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