低功耗Wi-F i®:应用属性如何影响能耗

有很多时候,通过正确配置系统属性,尽可能地减少浪费能量的操作,我们可以极大地改进基于Wi-Fi® 的系统的能耗。
其中一个可以被轻松优化、且浪费电能的运行方式就存在于很多家庭自动化产品中,虽然它们是静止的,并且始终与同一个家用网络相连,但是它们每隔一段时间就搜索已知网络,为重新接入这个Wi-Fi网络做好准备。在这个情况下,一个能耗更加优化的方法就是让器件自动连接至最近一次连接的网络,而只有在非常少的情况下,这种连接尝试才会失败,也只有在失败之后才搜索已知网络。
SimpleLink™ Wi-Fi CC3100/CC3200器件,设计用于低功耗IoT应用,提供一些能够帮助你配置系统属性、根据应用需求来优化能耗的特性,而且可以轻松地通过直接API调用来访问这些器件。请继续阅读,后面有与属性相关的更多内容,你可以轻松配置这些属性来优化能耗。

Wi-Fi层属性:
快速连接—这个特性将器件配置为,与它最后连接的接入点 (AP) 相连,而不是执行扫描(搜索AP)。无需扫描可降低器件的能耗。可以使用“CC3100_sl_WlanPolicySet” & “CC3200_sl_WlanPolicySet” API来配置快速连接。
服务发现—服务发现协议可在Wi-Fi网络内实现器件和其所提供服务的自动检测。当与AP相连时,器件通常通过发送mDNS(多播域名系统)数据包来自动开始自身广播。这个在后台运行的活动消耗电能,因此你也许希望控制这个运行方式,而在某些情况下,为了节能,你会想要在连接至AP时消除mDNS广播。可以使用以下的API来配置这个功能:CC3100_sl_NetAppStop” & “CC3200_sl_NetAppStop” 。
系统内置接收过滤器—这个器件在几个不同的逻辑层内支持一个先进的过滤机制。使用这个过滤器功能可以减少发送至主机的无用数据包的数量,从而减少唤醒时间,并因此降低能耗。要配置器件的过滤机制,可以使用“CC3100_sl_ WlanRxFilterAdd”, “CC3100_sl_ WlanRxFilterSet” , “CC3100_sl_ WlanRxFilterGet”  & “CC3200_sl_ WlanRxFilterAdd”, “CC3200_sl_ WlanRxFilterSet”, “CC3200_sl_ WlanRxFilterGet”。
长睡眠间隔 (LSI)­—在那些需要始终与Wi-Fi网络相连的应用中,Wi-Fi器件根据AP TBTT(目标信标帧传输时间),监听来自AP的每个信帧(通常没102ms发送一次)或每个DTIM(传送流量指示图)。这些LSI参数决定了针对信帧接收的两次连续唤醒之间的所需睡眠间隔,其中也将器件处于低功耗模式时,两次唤醒之间所丢失的信帧考虑在内。这个策略对于工作在客户端模式下,并且与一个外部网络相连的应用十分有用。它自动终止mDNS,以及在器件上运行的内部HTTP服务器。在这个情况下,建议的LSI值最高为500ms,其目的是在大幅优化能耗的同时确保服务的可靠性。要配置器件,可使用“CC3100_sl_WlanPolicySet” & “CC3200_sl_WlanPolicySet”。

网络和服务器层属性:
UDP与TCP解决方案能耗比较—TCP和UDP是用于在互联网上发送数据的传输层协议。TCP是面向连接的协议,它需要在传输之前建立连接,并可以确保可靠和有序的消息传送。TCP协议的开销较高,其原因在于较大的数据包协议头,而对于数据确认也会导致能耗的增加。UDP是一个无连接协议,在传输之前无需建立连接。UDP会尽可能地传送消息,不保证被发送的消息或数据包到达目的地。在UDP中,数据包之间也是相互独立的,而且不是按顺序接收的。UDP协议所需开销较小,没有来自服务器的响应或确认。因此,TCP更加适用于可靠数据传输。对于开销最小,数据流量多变的情况,建议使用UDP作为能耗优化选项。可以使用CC3100_sl_Socket & CC3200_sl_Socket来配置器件传输层协议。
安全套接层 (SSL/TLS) 能耗—到服务器的连接周期和能耗会随着系统中所使用的密码算法套件而发生变化。可以使用以下的SimpleLink Wi-Fi器件API来配置密码算法套件,以及是否使用一个安全连接:
TI一直在寻找降低我们的Wi-Fi® 解决方案能耗的方法。其中包括开发与器件(具有接入点和/或服务器)运行方式有关的高级算法,减少静态功率模式的定时和能耗,并且优化系统每一层的系统序列。这使得用户能够通过轻松配置器件参数来优化应用能耗。
你可以在以下链接中找到与低功耗Wi-Fi开发,以及如何优化设计相关的更多细节:SimpleLink Wi-Fi CC3100/CC3200 Internet-on-a-chip™ 网络互连子系统电源管理使用说明书,以及SimpleLink Wi-Fi API:SimpleLink Wi-Fi CC3100 API & SimpleLink Wi-Fi CC3200 API以及我们低功耗Wi-Fi博客系列内之前的博文。别忘了12月14日来看看这个低功耗Wi-Fi系列内的最后一篇博文!

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