随着互联设备的数量在家庭应用中成倍增长，从机顶盒、智能手机和计算机到物联网 （IoT） 小型可穿戴设备乃至监控器等，有人担心这些林林总总的网络接口将会造成整体网络能耗的上升。而事实却恰恰相反，这些网络接口实际上对降低家庭整体能耗起着至关重要的作用，因为它们能整合资源，并在亟需资源时、或可进入低功耗状态以及关闭时发出通知。
最新的设备接口标准和协议使得对能耗的担忧正逐步消散。这些标准和协议不仅完美地结合了IoT 等技术，而且还能在后台协同工作，从而实现使用感知决策功能，从而在最大限度降低能耗的同时，确保用户体验达到乃至超过预期。
在2014 年 6 月由美国消费电子协会 （Consumer Electronics Association） 发布的一项研究报告中显示，消费类电子产品占家庭平均耗电量的 12%，其中大部分消耗来自电视 （30%）、机顶盒以及个人计算机，其次是游戏机以及路由器等网络设备（图 1）。
近两年， OTT的流媒体视频业务发展迅速，涉及领域包括电视、机顶盒、平板电脑和智能手机等。Juniper Research 2015年 5 月预计， Netflix 和 Amazon Prime 等 OTT服务的全球用户数量将从 2014 年的 9210 万增长到 2019 年的3.332 亿。
此前，消费者主要通过使用 Chromecast、Roku、AppleTV、Fire TV Stick 和游戏机等设备来享受 OTT 流媒体视频业务，随着运营商不断参与提供 OTT 服务，今后机顶盒也将成为其备选平台。
从第三方 OTT 内容提供者到用户乃至现在的运营商，大家纷纷对流媒体视频青睐有加，再加上服务网关的功耗标准越来越严格，这就要求服务供应商、消费类电子产品公司和技术服务商共同完善针对终端用户不同标准和接口的服务（图 2）。此外，上述合作还催生了令人振奋的一大成果——从底层将网络节能特性绑定在一起的DLNA 的 VidiPath。
除了可为任意设备无缝传输 OTT 和订阅服务之外，VidiPath 还能与 IEEE 1905 nVoy 等开放标准协同工作，以支持整个设备、链路和服务层的电源模式，从而根据给定设备的内容需要和使用模式实现节能。
在设备层，诸如全频段捕获功能等技术发展成果已能支持在机顶盒上集成多个调谐器。结合家庭通信网络，这能让单个器件高度整合调谐器资源并让其服务于多个没有调谐器的客户端，从而降低整体功耗。
VidiPath 集成机顶盒SoC模块化电源状态，从而在机顶盒领域实现了更精深的技术进步。通常情况下，SoC 具有四种能够支持主动管理的电源状态，所有这些状态都要实现功能与功耗的平衡（图 3），从具备所有可用功能且功耗最大的 S0（开启状态）到不具备任何功能且几乎无任何功耗的 S3（深度待机）不等。
S3 是极端案例，需要断开网络连接，通常情况下不会使用。S2（低延时待机）至少允许器件通过网络唤醒，这对基于网络的电源管理至关重要。
在链路层，节能以太网 （EEE）确实是家庭网络无线连接 整体解决方案的一部分，但事实上大多数家庭都没有在房间内安装以太网（CAT 5 或 6），即便安装了通常也不在方便使用的位置上。
因此，大多数服务供应商最后都要部署“无需新增线缆（no new wires）”的网络技术，比如采用电源线的 HomePlugAV、经由电视的 MoCA 、线缆、卫星同轴线缆，或 Wi-Fi（无需线缆）。
这种混合网络模型推动了 IEEE 1905.1 nVoy 的实施，而该协议定义的抽象层则可为市场（图 4）中大多数性能卓越的家庭网络部署技术提供通用接口。
除了上述方面以外，IEEE 1905.1能使用最有效的接口，关闭不必要的接口，并确保仅在需要时才将接口打开，从而实现增强型的数据路径选择功能及电源管理功能。
值得一提的是，其他网络技术均可获得由可扩展机制（使用 IEEE OUI 和 XML 格式化文档）提供的支持，因此在通信产业具有广泛的可扩展性。
DLNA/UPnP 网络功耗信令
如前所述，没有网络连接的设备在基于网络的控电模式下没有太大用处，因此我们假设即使在低功耗状态下，必须保持网络通信。
另外，我们还做了其他两个假设。一是模块化的设备服务和接口，物理器件中的一些功能模块可被唤醒，同时其他功能模块则继续保持休眠。
二是内部电源控制器就如何管理物理器件中的资源进行决策。这一点很重要，因为外部请求器件不能真正了解另一个物理器件的所有细节内容。此外，多个客户端也会有各自不同的要求。
《数字生活网络联盟 （DLNA） 低功耗／UPnP 论坛 能耗管理：1 服务（Digital Living Network Alliance（DLNA） Low Power / UPnP Forum EnergyManagement:1 Service）》 是上述假设的基础。该服务包含的服务订购可让客户端指出需要从服务器获得哪些资源，而且服务器还能在知情的基础上选择如何降低功耗，同时减少对客户端使用服务的影响（图 5）。
此外，该服务还包含唤醒模式功能（WakeOnPatterns），能支持设备在网络上发布用于更改其网络接口状态所需的信令详情以及代理网络接口信息 （Proxied Network Interface Information），即使是服务器设备的网络接口当前处于非工作状态，客户端设备也能立即发现服务器设备。
物联网效应
随着上述标准和协议在跨生态系统的紧密协作中积极开发，一种有趣的技术现象——物联网（IoT）应运而生。
从基础层面讲，支持物联网技术的设备可通过网络连接实现远程监控，并能在某个层面（通常在网关）添加可辨别趋势以及加强设备易用性优势的数据分析功能。
因为数据的收集与通信通常是通过Bluetooth、Wi-Fi 或 ZigBee 等无线接口进行的，所以看上去添加支持物联网技术的设备可能会让大量数据收集与通信设备再度加剧能耗问题，但实际上情况并非如此。
举例来说，由于上述设备通常采用电池供电，因而设备制造商必须尽可能地降低功耗。这就不仅要求采用超低功耗的芯片，并且还需要整合各种睡眠模式，从而智能化地利用传输／接收时间。
从较高层面来说，通过为低功耗网络添加更多的传感与环境智能技术，这种自然而然不断演进发展的设备网络对在设备、链路以及服务层的工作进行了完美补充。
例如，物联网能清晰地反映用户是如何通过智能电话或远程计算设备来远程打开或关闭某些特定设备的。但是，通过家庭中的联网传感器，网络就能发现用户在观看节目时离开，并把正在上演的内容迁移到附近的另一部设备上，同时让第一个设备进入待机状态。而在另一个使用案例中，用户刚一起床，就能使用刚刚加热好的水来洗澡或冲泡咖啡，而非使用“千滚水”。
这些都是非常简单的范例，其中部分技术案例已在CES 大会上进行了展示，但这仅是智能网络协议和物联网融合的开始，而这种融合必将在用户无意识之中“有意识地”降低整体功耗，同时还能让用户体验无限精彩！
作者简历
Stephen Palm 博士现任博通 （Broadcom）宽带与无线连接部门高级技术总监，负责推动博通公司的家庭网络战略，通过有线和无线网络提供多媒体、物联网和智能能源分配的服务。
关键字：低能耗 家庭网络
引用地址：意识型技术打造低能耗家庭网络
最新的设备接口标准和协议使得对能耗的担忧正逐步消散。这些标准和协议不仅完美地结合了IoT 等技术，而且还能在后台协同工作，从而实现使用感知决策功能，从而在最大限度降低能耗的同时，确保用户体验达到乃至超过预期。
在2014 年 6 月由美国消费电子协会 （Consumer Electronics Association） 发布的一项研究报告中显示，消费类电子产品占家庭平均耗电量的 12%，其中大部分消耗来自电视 （30%）、机顶盒以及个人计算机，其次是游戏机以及路由器等网络设备（图 1）。
图 1：消费类电子产品 2013 年占家庭年均耗电量的 12%。OTT 流媒体视频业务的能耗所占比例可能进一步提升，但最新技术能严格控制耗电量。（图片由美国消费电子协会提供）
近两年， OTT的流媒体视频业务发展迅速，涉及领域包括电视、机顶盒、平板电脑和智能手机等。Juniper Research 2015年 5 月预计， Netflix 和 Amazon Prime 等 OTT服务的全球用户数量将从 2014 年的 9210 万增长到 2019 年的3.332 亿。
此前，消费者主要通过使用 Chromecast、Roku、AppleTV、Fire TV Stick 和游戏机等设备来享受 OTT 流媒体视频业务，随着运营商不断参与提供 OTT 服务，今后机顶盒也将成为其备选平台。
从第三方 OTT 内容提供者到用户乃至现在的运营商，大家纷纷对流媒体视频青睐有加，再加上服务网关的功耗标准越来越严格，这就要求服务供应商、消费类电子产品公司和技术服务商共同完善针对终端用户不同标准和接口的服务（图 2）。此外，上述合作还催生了令人振奋的一大成果——从底层将网络节能特性绑定在一起的DLNA 的 VidiPath。
除了可为任意设备无缝传输 OTT 和订阅服务之外，VidiPath 还能与 IEEE 1905 nVoy 等开放标准协同工作，以支持整个设备、链路和服务层的电源模式，从而根据给定设备的内容需要和使用模式实现节能。
图 2：显示不同网络层标准关系的示意图。在应用层，VidiPath 应用通过管理家庭网络中的功能和服务，最大程度减小整体能耗。
在设备层，诸如全频段捕获功能等技术发展成果已能支持在机顶盒上集成多个调谐器。结合家庭通信网络，这能让单个器件高度整合调谐器资源并让其服务于多个没有调谐器的客户端，从而降低整体功耗。
VidiPath 集成机顶盒SoC模块化电源状态，从而在机顶盒领域实现了更精深的技术进步。通常情况下，SoC 具有四种能够支持主动管理的电源状态，所有这些状态都要实现功能与功耗的平衡（图 3），从具备所有可用功能且功耗最大的 S0（开启状态）到不具备任何功能且几乎无任何功耗的 S3（深度待机）不等。
图 3：典型的机顶盒 SoC 具有四种电源状态，每种状态都需要根据器件使用情况实现可用功能和功耗之间的最佳平衡。
S3 是极端案例，需要断开网络连接，通常情况下不会使用。S2（低延时待机）至少允许器件通过网络唤醒，这对基于网络的电源管理至关重要。
在链路层，节能以太网 （EEE）确实是家庭网络无线连接 整体解决方案的一部分，但事实上大多数家庭都没有在房间内安装以太网（CAT 5 或 6），即便安装了通常也不在方便使用的位置上。
因此，大多数服务供应商最后都要部署“无需新增线缆（no new wires）”的网络技术，比如采用电源线的 HomePlugAV、经由电视的 MoCA 、线缆、卫星同轴线缆，或 Wi-Fi（无需线缆）。
这种混合网络模型推动了 IEEE 1905.1 nVoy 的实施，而该协议定义的抽象层则可为市场（图 4）中大多数性能卓越的家庭网络部署技术提供通用接口。
图 4：IEEE 1905.1 定义的抽象层能控制混合网络中的设备，从而优化数据路径和接口状态，以最低功耗实现最大吞吐量。
除了上述方面以外，IEEE 1905.1能使用最有效的接口，关闭不必要的接口，并确保仅在需要时才将接口打开，从而实现增强型的数据路径选择功能及电源管理功能。
值得一提的是，其他网络技术均可获得由可扩展机制（使用 IEEE OUI 和 XML 格式化文档）提供的支持，因此在通信产业具有广泛的可扩展性。
DLNA/UPnP 网络功耗信令
如前所述，没有网络连接的设备在基于网络的控电模式下没有太大用处，因此我们假设即使在低功耗状态下，必须保持网络通信。
另外，我们还做了其他两个假设。一是模块化的设备服务和接口，物理器件中的一些功能模块可被唤醒，同时其他功能模块则继续保持休眠。
二是内部电源控制器就如何管理物理器件中的资源进行决策。这一点很重要，因为外部请求器件不能真正了解另一个物理器件的所有细节内容。此外，多个客户端也会有各自不同的要求。
《数字生活网络联盟 （DLNA） 低功耗／UPnP 论坛 能耗管理：1 服务（Digital Living Network Alliance（DLNA） Low Power / UPnP Forum EnergyManagement:1 Service）》 是上述假设的基础。该服务包含的服务订购可让客户端指出需要从服务器获得哪些资源，而且服务器还能在知情的基础上选择如何降低功耗，同时减少对客户端使用服务的影响（图 5）。
图 5：DLNA Low Power / UPnP Energy Management：1Service支持控制服务和低功耗模式，并让客户端设备发现服务器设备，即使在网络接口处于非工作状态时也可使用代理。
此外，该服务还包含唤醒模式功能（WakeOnPatterns），能支持设备在网络上发布用于更改其网络接口状态所需的信令详情以及代理网络接口信息 （Proxied Network Interface Information），即使是服务器设备的网络接口当前处于非工作状态，客户端设备也能立即发现服务器设备。
物联网效应
随着上述标准和协议在跨生态系统的紧密协作中积极开发，一种有趣的技术现象——物联网（IoT）应运而生。
从基础层面讲，支持物联网技术的设备可通过网络连接实现远程监控，并能在某个层面（通常在网关）添加可辨别趋势以及加强设备易用性优势的数据分析功能。
因为数据的收集与通信通常是通过Bluetooth、Wi-Fi 或 ZigBee 等无线接口进行的，所以看上去添加支持物联网技术的设备可能会让大量数据收集与通信设备再度加剧能耗问题，但实际上情况并非如此。
举例来说，由于上述设备通常采用电池供电，因而设备制造商必须尽可能地降低功耗。这就不仅要求采用超低功耗的芯片，并且还需要整合各种睡眠模式，从而智能化地利用传输／接收时间。
从较高层面来说，通过为低功耗网络添加更多的传感与环境智能技术，这种自然而然不断演进发展的设备网络对在设备、链路以及服务层的工作进行了完美补充。
例如，物联网能清晰地反映用户是如何通过智能电话或远程计算设备来远程打开或关闭某些特定设备的。但是，通过家庭中的联网传感器，网络就能发现用户在观看节目时离开，并把正在上演的内容迁移到附近的另一部设备上，同时让第一个设备进入待机状态。而在另一个使用案例中，用户刚一起床，就能使用刚刚加热好的水来洗澡或冲泡咖啡，而非使用“千滚水”。
这些都是非常简单的范例，其中部分技术案例已在CES 大会上进行了展示，但这仅是智能网络协议和物联网融合的开始，而这种融合必将在用户无意识之中“有意识地”降低整体功耗，同时还能让用户体验无限精彩！
作者简历
Stephen Palm 博士现任博通 （Broadcom）宽带与无线连接部门高级技术总监，负责推动博通公司的家庭网络战略，通过有线和无线网络提供多媒体、物联网和智能能源分配的服务。
上一篇：IEEE调研显示：VR头盔时代或即将终结
下一篇：Synaptics发布面向超小屏穿戴设备的触控解决方案
推荐阅读最新更新时间：2024-03-30 23:46
基于ZigBee技术的油田示功参数监控系统
0 引言 随着全球经济的稳步发展，石油的在人们生产、生活中的应用越来越广，石油的需求量也与日俱增。人们对石油的生产更加关切。目前，油田现场采集、监控一般采用传感器进行数据的采集，然后将信号通过电缆传送到控制中心加以处理。油田现场所处环境偏远恶劣、地势复杂，油井分布广、数量多，铺设固定通信线路成本高、线路长、设备造价高、投资大等特点，制约了油田的生产监控。本文提出将ZigBee技术应用在油田监控中。 1 ZigBee技术简介 近年来，随着微机电系统(MEMS)、片上系统(SOC)、传感、嵌入式计算、网络和通信等方面的飞速发展，无线传感网络(WSN)以其成本低、组网灵活、受地理环境限制少等优点，在许多领域都展示了广阔的应
[工业控制]
家庭网络中的嵌入式Internet方案
摘要： 介绍了家庭网络系统中使用嵌入式系统作为其控制单元的家用电器组网和接入Internet的几种典型协议和解决方案，北比较了它们各自的性能和特点。为家庭网络系统的设计人员提供了一些思想。 关键词： 它电网络 嵌入式系统 Internet TCP/IP 现场总线 “智能住宅”的概念已提出多年，但在其早期方案中实现的功能十分有限，只是通过传感器和各种输入设备（按钮、开关、遥控器、语音识别装置等）收集环境信息和使用者指令，再根据预先设定的程序，控制家庭内的电器和设备自动完成某些操作，信息交换
[嵌入式]
AMD推"Bobcat"产品 进军低能耗处理器市场
7月27日消息，芯片制造商AMD日前表示，计划进军低能耗和超低能耗处理器市场，未来将推出代号为“Bobcat”的处理器产品。 据vnunet报道，据悉这款代号鲍勃猫的芯片功耗只有1到10瓦特，在日前召开的硅谷科技分析师大会上，AMD首次展示了该芯片计划，另一方面，传统桌面和服务器市场将推出Bulldozer处理器，能耗在10到100瓦之间。据悉首款基于该设计的产品有望在2009年上市。据悉，全新的设计将允许AMD建立芯片模式标准化模块，加入许多新元素例如内存控制器、图像处理器等。据悉，Bobcat将针对低能耗设备，例如数字电视、UMPC以及高端手机等。据悉服务器平台的该处理器将拥有8到16内核，在缓存容量方面据版本不同变化。
[焦点新闻]
业界强力呼声 混合型家庭网络标准或诞生
包括Atheros、Broadcom、Cisco Systems、Intel、Toshiba等多家业界大厂，将携手为目前由不同技术各拥山头的有线/无线家庭网络订定统一标准。
该 IEEE 1905.1 工作小组将于近日在法国巴黎举行首次会议，估计有20位左右的工程师参与；他们期望在2012年初公布标准草案，定义出适用范围涵盖 Wi-Fi 、电力线(powerline)、同轴缆线(coax)与乙太网络(Ethernet)等家庭网络的抽象层(abstraction layer)。
有越来越多芯片制造商期望，未来能在数位家庭中让所有的设备都能连结各种服务；但他们也了解，并没有能够支援以上愿景的单一网络技术，因此多数厂商决定支持混
[工业控制]
从硅芯片到软件 - 设计低能耗嵌入式系统
硬件架构艺术：数字电路的设计方法与技术
小广播
热门活动
换一批
更多
最新物联网文章
- 芯科科技率先支持Matter 1.4，推动智能家居迈向新高度Matter 1 4引入核心增强功能、支持新设备类型，持续推进智能家居互联互通近日，连接标准联盟（Connectivity Standard Alliance，CSA）发 ...
- 大学触觉实验室引领触觉技术研究前沿中国深圳– 随着TITAN Core的推出，TITAN Haptics泰坦触觉在中国市场的融合步伐持续加快。触觉技术正受到越来越多的关注，市场对该领域 ...
- 凌华智能推出AmITX Mini-ITX 主板，助力边缘人工智能和物联网创新两款新系列Mini-ITX主板为边缘人工智能应用提供高能效、高性能的选项支持第 14 13 12 代Intel®Core™ i9 i7 i5 i3 和 Intel®N97 处 ...
- e络盟社区携手恩智浦发起智能空间楼宇自动化挑战赛使用恩智浦的 FRDM 开发板自由发挥，打造自动化空间中国上海，2024 年 11月14日 —安富利旗下全球电子元器件产品与解决方案分销商e络 ...
- 不止射频：Qorvo® 解锁下一代移动设备的无限未来在新一代通信技术和智能创新的推动下，人们的生活方式正悄然发生着变化。根据工业和信息化部的最新数据显示，中国 5G 基站总数已突破 40 ...
- 物联网助力电动车充电设施走向未来
- Nordic Semiconductor推出nRF54L15、nRF54L10 和 nRF54L05 下一代无线 SoC
- 射频 FDA 如何使用射频采样 ADC 来增强测试系统
- 基于OPENCV的相机捕捉视频进行人脸检测--米尔NXP i.MX93开发板
更多精选电路图
更多热门文章
更多每日新闻
更多往期活动
厂商技术中心
京公网安备 11010802033920号