Arbeitsgruppe Hardware Fonera power: Unterschied zwischen den Versionen
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Wegen ihrer Kleinheit und Billigkeit, ist wohl schon etlichen der Gedanke gekommen einen Solar/Akku betriebenen Knoten (egal ob nun Warnode oder nicht) basierend auf ner Fonera zu basteln. | Wegen ihrer Kleinheit und Billigkeit, ist wohl schon etlichen der Gedanke gekommen einen Solar/Akku betriebenen Knoten (egal ob nun Warnode oder nicht) basierend auf ner Fonera zu basteln. | ||
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| + | Update: siehe auch: [[Arbeitsgruppe_Hardware_Tplink_power|Tplink (Low Power)]] auch bilig, 802.11n, zeitgemässer, und auch stromsparender! | ||
IMO wichtigster Punkt ist hier effizienter Stromverbrauch, und da genau das sind die Foneras im Originalzustand ziemlich übel,.. | IMO wichtigster Punkt ist hier effizienter Stromverbrauch, und da genau das sind die Foneras im Originalzustand ziemlich übel,.. | ||
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1 weiteren linearwandler von 3,3 auf 1,9V (für WLAN, Prozessor, Ram) | 1 weiteren linearwandler von 3,3 auf 1,9V (für WLAN, Prozessor, Ram) | ||
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=Die neuen 2200er Foneras= | =Die neuen 2200er Foneras= | ||
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also insgemsamt schon einiges besser, aber schon gut genug? | also insgemsamt schon einiges besser, aber schon gut genug? | ||
| − | =Undervolting | + | =Undervolting Foneras= |
Versorgt man die Chips ner Fonera mit deutlich niedrigen aber sauberen Spannungen funktionieren sie auch, brauchen aber weitaus weniger Strom (-; | Versorgt man die Chips ner Fonera mit deutlich niedrigen aber sauberen Spannungen funktionieren sie auch, brauchen aber weitaus weniger Strom (-; | ||
| − | + | Die Ergebnissse einer 2200er Fonera finden sich hier:[[Arbeitsgruppe_Hardware_Fonera_power_2200|Fonera 2200]] | |
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| + | Auch 2100er Foneras wurden getestet, ergbnisse gibts bald,.. | ||
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| + | Inzwischen wurde auch auf einem link mit ca ETX 2 an einem ende eine undervoltted fonera betrieben, und es konnten keinerlei negative effekte effekte auf den wlan-link zwischen normalen oder eben deutlich tieferen versorgungsspannungen bemerkt werden, getestet wurden latenz, packetlosss, durchsatz, sendeleistung, mit unicast und broadcast traffic (keine layer 2 retries), bei fix eingetsllter wlan rate (11mbit b mode) | ||
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| + | für g mode war der link etwas zu schlecht, und auch der standard rate selection algorithmus (als noch auto rate eingestellt war) lieferte sehr schlechte ergebnisse, (da es bei madwifi mehrere rate selection algos zur auswahl gibt werden die beim nächsten mal auch probiert werden) | ||
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| + | weiters sah es so aus das im b-modus der stromverbrauch deutlich höher lag als im g-modus, trotz niderger datenrate (allerdgins wurde im g modus ein kürzerer link getestet, eingestellte sendeleistung war allerdings die gleiche, jedoch sinkt diese bei den meisten wlan chips bei hoher wlan rate, um da wirklich zu wissen was los ist müssen wohl noch alle wlan raten durchgemessen werden,..) | ||
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| + | bei indoor tests (1 Meter abstand (-;) konnte obiges verhlaten aber nicht nachgeweisen werden, es gab zwar kleine unterschiede im stromverbrauch je nach wlanmodus, aber eben nur sehr kleine (im Bereich von 0,1 Watt), dieser test muss also wohl mit einem echten lossy link gemacht werden,.. | ||
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| + | =10mbit anstatt 100mbit= | ||
| + | Deutlich weniger als ein Watt im IDLE ist zwar schon recht wenig, aber da geht noch was,.. | ||
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| + | Denn Bei 10mbit anstatt 100mbit, brauchen 2100er/2200er Foneras fast ein viertel Watt weniger im idle und sogar 20mW weniger Strom als bei keinem angesteckten Netzwerkkabel,.. | ||
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| + | d.h. da man selten am wlan mehr als 10mbit durchsatz erreicht (und 10mbit full duplex eingetlich nie), macht das ziemlich viel sinn | ||
| + | (leider ist bis jetzt noch keine elgante software basierte einstellmöglichkeit auf 10baseT am fonera bekannt ??) | ||
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| + | während 10mbit mittels [[Fonera_10mbit_mod|hardware mod]] recht leicht zu ereichen sind, und man da dann auch gleich 10mbit auto-negotiation haben kann, was einem klaglosen betreib mit anderen geräten im auto mode erlaubt, (was sont nicht der fall ist wenn man eine seite fix per software auf was einstellt, da man hierbei idr autonegotiation mitabschaltet) | ||
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| + | Denn 100mbit bedeuten 200mW (2100er) bzw 300mW (2200er) mehr (im idle) pro Gerät, und 10mbit full duplex sind vermutlich nie oder weniger als 2% der zeit das bottleneck auf einem fon in einem adhoc mesh,.. | ||
| + | =LEDs= | ||
| + | Weiter ist beim Vergleich zwischen den 2100 und 220 Foneras aufgefallen das diese stärkere Leistungsschwankungen auf 3,3V haben, und diese schwankungen mit dem blinken der LEDs synchron waren,.. | ||
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| + | Denn die 2100er Fons haben geringeren Vorwiederstand und brauchen somit bis zu 200mW (47Ohm Vorwiederstand) wenn alle 3 LEDs leuchten, während die LEDs bei 2200er Fons nur ein Vietel brauchen (270 Ohm), und dementsprchend dünkler sind,.. | ||
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| + | Ändert man die vorwiederstände, oder entfernt diese oder die leds, spart man nochmals biszu 200mW bei den 2100ern bzw. 50mW bei den 2200 Fons. | ||
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| + | Alternativ ist seit kurzen bei den openwrt trunks auch schon ein gpio teiber inkludiert, mit dem man (zumindest nachgeprüfterwesie die power led) auch per software ansprechen kann,.. (Allerdings scheints nur zusätzlich zu den hardware triggern) | ||
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| + | =2100 vs. 2200= | ||
| + | Im endeffekt (ohne Leds, und ohne die linearregler) ist der Stromverbruach zwischen 2100ern und 2200ern Fons eigentlich ziemlich gleich. | ||
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| + | z.b. mit aktiven 100mbit Netzwerkchip und keinen LEDS bei beiden, ist jedenfalls der stromverbrauch bei gleichen spannungen defacto gleich, und die alten Foneras sind bei 3,3V deutlich tiefer undervoltable (2,49 vs. 2,96V), d.h. im endeffekt bei diesem testcase-um bis zu 80mW stromsparender (sofern ihr prozessor tief genug undervoltable, denn sont kompensiert das sparsamere netzwerk nur den prozessormehrverbrauch) | ||
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| + | bei inaktiven ethernet oder 10mbit hat jedoch die 2200 dank Prozessor wieder die Nase vorn,.. | ||
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| + | Weiters wurde zwar noch nicht getestet wieweit eine 2200 von 3,3V undervoltet werden kann wenn sie das netzwerk eh nicht braucht, denn ein 2200er geht/bootet da bis 2,23V (anstatt 3,34V). | ||
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| + | Und steigt die spannung nachträglich auf 2,61V kommt auch das ethernet wieder up als sei nix gewesen (-; | ||
| − | den | + | Die AR2315 auf den alten 2100er Fons sind halt leider teilweise weniger undervoltable (und auch bei gleicher spannung etwas stromhungriger(50mW)) als die scheinbar neueren Auf den 2200, |
| + | Allerdings müssten aber noch mehr fons undervoltet werden (als nur jeweils einer) um zu wissen ob das nicht nur individuelle unterschiede sind,.. (die zweite getestet fonera 2100 kam mit minimal 1,41V schon sehr nahe an die 1,38V der einzigen gesteten 2200er heran, bei der ersten getesteten 2100er war jedoch bei 1,52V schluss) | ||
| − | + | =WIFI Power and Rate Selection= | |
| + | Diese auf Auto zu lassen ist desweilen ziemlich weit vom optimum entfernt,.. | ||
| − | + | Weiters ist aufgefallen das die Verwendung eines anderen rate-selection algurithmus (onoe) im madwiwfi treiber, den idle stromverbrauch um 0,2W erhöht. (Was zwar plausibel da onoe proaktiv selber zusätzlichen traffic erzeugt um die beste rate zu ermitteln, aber trotzdem unerwartet hoch war) | |
| − | + | die vor und nachteile der einzelnene rate selection algorithmen bzgl. idle load und gewählten rates gehören also auch noch näher ausgetestet,.. | |
| − | + | =Weitere Stromspartipps= | |
| + | den flash chip selten/gar nicht zu verwenden spart Strom und brings performance,.. | ||
| + | (also evt. alle Seiten des webservers ins /tmp beim booten spielen) | ||
| − | + | Wenn man immer noch (-; eine 100mbit fonera hat, dann sollte das netzwerkkable wenigsten nur angesteckt sein wenn manns bruacht (denn mit 100mbit ist der stromverbrauch des ethernet chips idle quasi gleich hoch wie bei volllast) | |
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| − | Bei | + | Bei 10mbit erreicht der chip derartigen stromverbrauch nur bei 10mbit outgoing traffic (daten zu empfangen braucht kaum zusätzlichen strom) |
| − | + | Gleiches gilt für das wlan modul, wenns manns nicht braucht disablen,.. | |
| + | Ein möglicher Anwendungsfall ohne wlan wäre z.b.: eine fonera als ethernet to serial adapter einzusetzen, da kann man dann getrost das wlan abschalten und schon bleibt die fonera um ein drittel kühler/genügsamer, | ||
| − | + | 10mbit ist für solche fälle sicher auch ausreichend, undedervolted man noch und entfernt auch noch die leds dann braucht dieser ethernet-serial adapter nur noch 400-450mW (exkl. verluste der stromversorgung) | |
=Eigenes Netzteil= | =Eigenes Netzteil= | ||
sollte einen idle betrieb von 0.7W mit 3.3..4.2 Eingangsspannnug ermoeglichen | sollte einen idle betrieb von 0.7W mit 3.3..4.2 Eingangsspannnug ermoeglichen | ||
| − | gedacht fuer LiPo Akkus (die dabei nicht tiefentladen werden (min. 3,2V, noch 10% restkapazitaet)) | + | gedacht fuer LiPo Akkus (die dabei nicht tiefentladen werden (min. 3,2V, d.h. noch ca. 10% restkapazitaet)) |
| − | alternativ tuns 2 bleiakkus oder 3 | + | alternativ tuns 2 bleiakkus oder (3 oder) 4 NiMh&Nicd Akkus, da die maximale eingangsspannung 5,5V betraegt |
| − | dazu brauchts 2 eigene Wandler geplanterweise basierend auf LM3674 ICs | + | dazu brauchts 2 eigene Wandler geplanterweise basierend auf LM3674 ICs [http://at.farnell.com/jsp/search/productdetail.jsp?sku=1312587] |
Wirkungsgrad ca. 88% bei 1,4V und 94% bei 3V, gesamt ca. 90% | Wirkungsgrad ca. 88% bei 1,4V und 94% bei 3V, gesamt ca. 90% | ||
Aktuelle Version vom 21. April 2012, 14:23 Uhr
Achtung dies ist ein WoW (Maintainer: Markus Kitttenberger)
Wegen ihrer Kleinheit und Billigkeit, ist wohl schon etlichen der Gedanke gekommen einen Solar/Akku betriebenen Knoten (egal ob nun Warnode oder nicht) basierend auf ner Fonera zu basteln.
Update: siehe auch: Tplink (Low Power) auch bilig, 802.11n, zeitgemässer, und auch stromsparender!
IMO wichtigster Punkt ist hier effizienter Stromverbrauch, und da genau das sind die Foneras im Originalzustand ziemlich übel,..
Inhaltsverzeichnis
Die alten 2100er Foneras
Haben 5V Eingangsspannung
ca. 3 bis 5W Leistungaufnahme
1 Linearwandler von 5 auf 3,35V (für LAN, Flash)
1 weiteren linearwandler von 3,3 auf 1,9V (für WLAN, Prozessor, Ram)
Die neuen 2200er Foneras
Haben 7,5V Netzteil, allerdings ca. 6..15V Eingangsspannung! (d.h diverse POE eigenbauten oder (mit-)versorgung mit linksysnetzteilen möglich)
ca 1.65 bis 2.5W Leistungsaufnahme
1 Schaltnetzteil von 4 bis 16V auf 3.35V (4V Eingangsspannung sind nur mit sehr "sauberer" Eingangsspannung erreichbar)
aber immer noch 1 Linearwandler von 3,3 auf 1,9V
also insgemsamt schon einiges besser, aber schon gut genug?
Undervolting Foneras
Versorgt man die Chips ner Fonera mit deutlich niedrigen aber sauberen Spannungen funktionieren sie auch, brauchen aber weitaus weniger Strom (-;
Die Ergebnissse einer 2200er Fonera finden sich hier:Fonera 2200
Auch 2100er Foneras wurden getestet, ergbnisse gibts bald,..
Inzwischen wurde auch auf einem link mit ca ETX 2 an einem ende eine undervoltted fonera betrieben, und es konnten keinerlei negative effekte effekte auf den wlan-link zwischen normalen oder eben deutlich tieferen versorgungsspannungen bemerkt werden, getestet wurden latenz, packetlosss, durchsatz, sendeleistung, mit unicast und broadcast traffic (keine layer 2 retries), bei fix eingetsllter wlan rate (11mbit b mode)
für g mode war der link etwas zu schlecht, und auch der standard rate selection algorithmus (als noch auto rate eingestellt war) lieferte sehr schlechte ergebnisse, (da es bei madwifi mehrere rate selection algos zur auswahl gibt werden die beim nächsten mal auch probiert werden)
weiters sah es so aus das im b-modus der stromverbrauch deutlich höher lag als im g-modus, trotz niderger datenrate (allerdgins wurde im g modus ein kürzerer link getestet, eingestellte sendeleistung war allerdings die gleiche, jedoch sinkt diese bei den meisten wlan chips bei hoher wlan rate, um da wirklich zu wissen was los ist müssen wohl noch alle wlan raten durchgemessen werden,..)
bei indoor tests (1 Meter abstand (-;) konnte obiges verhlaten aber nicht nachgeweisen werden, es gab zwar kleine unterschiede im stromverbrauch je nach wlanmodus, aber eben nur sehr kleine (im Bereich von 0,1 Watt), dieser test muss also wohl mit einem echten lossy link gemacht werden,..
10mbit anstatt 100mbit
Deutlich weniger als ein Watt im IDLE ist zwar schon recht wenig, aber da geht noch was,..
Denn Bei 10mbit anstatt 100mbit, brauchen 2100er/2200er Foneras fast ein viertel Watt weniger im idle und sogar 20mW weniger Strom als bei keinem angesteckten Netzwerkkabel,..
d.h. da man selten am wlan mehr als 10mbit durchsatz erreicht (und 10mbit full duplex eingetlich nie), macht das ziemlich viel sinn (leider ist bis jetzt noch keine elgante software basierte einstellmöglichkeit auf 10baseT am fonera bekannt ??)
während 10mbit mittels hardware mod recht leicht zu ereichen sind, und man da dann auch gleich 10mbit auto-negotiation haben kann, was einem klaglosen betreib mit anderen geräten im auto mode erlaubt, (was sont nicht der fall ist wenn man eine seite fix per software auf was einstellt, da man hierbei idr autonegotiation mitabschaltet)
Denn 100mbit bedeuten 200mW (2100er) bzw 300mW (2200er) mehr (im idle) pro Gerät, und 10mbit full duplex sind vermutlich nie oder weniger als 2% der zeit das bottleneck auf einem fon in einem adhoc mesh,..
LEDs
Weiter ist beim Vergleich zwischen den 2100 und 220 Foneras aufgefallen das diese stärkere Leistungsschwankungen auf 3,3V haben, und diese schwankungen mit dem blinken der LEDs synchron waren,..
Denn die 2100er Fons haben geringeren Vorwiederstand und brauchen somit bis zu 200mW (47Ohm Vorwiederstand) wenn alle 3 LEDs leuchten, während die LEDs bei 2200er Fons nur ein Vietel brauchen (270 Ohm), und dementsprchend dünkler sind,..
Ändert man die vorwiederstände, oder entfernt diese oder die leds, spart man nochmals biszu 200mW bei den 2100ern bzw. 50mW bei den 2200 Fons.
Alternativ ist seit kurzen bei den openwrt trunks auch schon ein gpio teiber inkludiert, mit dem man (zumindest nachgeprüfterwesie die power led) auch per software ansprechen kann,.. (Allerdings scheints nur zusätzlich zu den hardware triggern)
2100 vs. 2200
Im endeffekt (ohne Leds, und ohne die linearregler) ist der Stromverbruach zwischen 2100ern und 2200ern Fons eigentlich ziemlich gleich.
z.b. mit aktiven 100mbit Netzwerkchip und keinen LEDS bei beiden, ist jedenfalls der stromverbrauch bei gleichen spannungen defacto gleich, und die alten Foneras sind bei 3,3V deutlich tiefer undervoltable (2,49 vs. 2,96V), d.h. im endeffekt bei diesem testcase-um bis zu 80mW stromsparender (sofern ihr prozessor tief genug undervoltable, denn sont kompensiert das sparsamere netzwerk nur den prozessormehrverbrauch)
bei inaktiven ethernet oder 10mbit hat jedoch die 2200 dank Prozessor wieder die Nase vorn,..
Weiters wurde zwar noch nicht getestet wieweit eine 2200 von 3,3V undervoltet werden kann wenn sie das netzwerk eh nicht braucht, denn ein 2200er geht/bootet da bis 2,23V (anstatt 3,34V).
Und steigt die spannung nachträglich auf 2,61V kommt auch das ethernet wieder up als sei nix gewesen (-;
Die AR2315 auf den alten 2100er Fons sind halt leider teilweise weniger undervoltable (und auch bei gleicher spannung etwas stromhungriger(50mW)) als die scheinbar neueren Auf den 2200,
Allerdings müssten aber noch mehr fons undervoltet werden (als nur jeweils einer) um zu wissen ob das nicht nur individuelle unterschiede sind,.. (die zweite getestet fonera 2100 kam mit minimal 1,41V schon sehr nahe an die 1,38V der einzigen gesteten 2200er heran, bei der ersten getesteten 2100er war jedoch bei 1,52V schluss)
WIFI Power and Rate Selection
Diese auf Auto zu lassen ist desweilen ziemlich weit vom optimum entfernt,..
Weiters ist aufgefallen das die Verwendung eines anderen rate-selection algurithmus (onoe) im madwiwfi treiber, den idle stromverbrauch um 0,2W erhöht. (Was zwar plausibel da onoe proaktiv selber zusätzlichen traffic erzeugt um die beste rate zu ermitteln, aber trotzdem unerwartet hoch war)
die vor und nachteile der einzelnene rate selection algorithmen bzgl. idle load und gewählten rates gehören also auch noch näher ausgetestet,..
Weitere Stromspartipps
den flash chip selten/gar nicht zu verwenden spart Strom und brings performance,.. (also evt. alle Seiten des webservers ins /tmp beim booten spielen)
Wenn man immer noch (-; eine 100mbit fonera hat, dann sollte das netzwerkkable wenigsten nur angesteckt sein wenn manns bruacht (denn mit 100mbit ist der stromverbrauch des ethernet chips idle quasi gleich hoch wie bei volllast)
Bei 10mbit erreicht der chip derartigen stromverbrauch nur bei 10mbit outgoing traffic (daten zu empfangen braucht kaum zusätzlichen strom)
Gleiches gilt für das wlan modul, wenns manns nicht braucht disablen,.. Ein möglicher Anwendungsfall ohne wlan wäre z.b.: eine fonera als ethernet to serial adapter einzusetzen, da kann man dann getrost das wlan abschalten und schon bleibt die fonera um ein drittel kühler/genügsamer,
10mbit ist für solche fälle sicher auch ausreichend, undedervolted man noch und entfernt auch noch die leds dann braucht dieser ethernet-serial adapter nur noch 400-450mW (exkl. verluste der stromversorgung)
Eigenes Netzteil
sollte einen idle betrieb von 0.7W mit 3.3..4.2 Eingangsspannnug ermoeglichen
gedacht fuer LiPo Akkus (die dabei nicht tiefentladen werden (min. 3,2V, d.h. noch ca. 10% restkapazitaet))
alternativ tuns 2 bleiakkus oder (3 oder) 4 NiMh&Nicd Akkus, da die maximale eingangsspannung 5,5V betraegt
dazu brauchts 2 eigene Wandler geplanterweise basierend auf LM3674 ICs [1]
Wirkungsgrad ca. 88% bei 1,4V und 94% bei 3V, gesamt ca. 90%
ein typischer handyakku mit 1Ah reicht also ca. 4h
und 1kg an z.b. notebookakkus (300wh) fuer knapp 2 wochen
fuers erste gibts vorrat an 600Wh um 20 cent/Wh, danach muss noch ne preiswerte akkuquelle aufgetrieben werden
