物聯網小課堂之NB-IoT黑科技——低功耗技術

中移OneMO模組發表於2018-10-15

NB-IoT，即Niubility Internet of Things。
啪。。。
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Sorry，剛剛是隔壁老田搶了鍵盤。。。

NB-IoT，即Narrow Band Internet of Things。作為物聯網領域新晉代表性技術，身披覆蓋深、功耗低、安全性高三大光環，從釋出之初，便在物聯網領域中佔據了重要戰略性地位，可謂是物聯網領域的“第一網紅”。
今天便和大家探討一下NB-IoT中低功耗技術的實現方式。

NB-IoT協議中，定義了PSM（Power Saving Mode）模式和eDRX（extended Discontinuous Reception）模式兩種低功耗“大殺器”；這兩種技術可以單獨使用，也可以雙劍合璧，以功耗優勢“獨步天下”。

  1. PSM（Power Saving Mode）模式
    首先，來看PSM（Power Saving Mode），PSM是3GPP R12中引入的一種獨立狀態，支援PSM功能的UE終端在空閒態持續一段時間後，會進入到PSM狀態；此時，UE終端的PA（射頻部分）停止工作，終端AS（接入層）停止部分相關功能，以減少射頻、信令處理等部分功耗消耗，從而達到低功耗的目的。
    由於UE終端射頻部分停止工作，接收不到任何尋呼及排程，對於網路側來說，UE終端此時處於不可達的狀態，資料、簡訊均無法到達終端。但此時，終端在網路中還是標記為註冊狀態（Registered）；因此，從PSM喚醒後，無需重新建立PDN連線，可以直接傳送資料。
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    上圖中綠色部分即為PSM狀態，可以看到終端在IDLE態持續一段時間後，如果沒有再次進入Active狀，就會直接進入PSM狀態，這段等待時間即為T3324定時器時長。
    上圖還可以看到，一個完整的IDLE+PSM時間窗定義為一個TAU週期，一個TAU週期的時長被定義為T3412定時器時長。
    在某些特定APN下，模組可以通過3GPP協議規定的標準指令CPSMS對T3324定時器進行修改。
    至此，我們已經揭開了NB-IoT PSM模式的面紗。
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    PSM狀態有關的兩個定時器T3324和T3412，非常重要！此處劃重點！！敲黑板！！

  2. eDRX（extended Discontinuous Reception）模式
    再來看eDRX（extended Discontinuous Reception）模式，eDRX是3GPP R13中引入的一種狀態，在此之前已經有DRX技術存在。通過字面意思即可知道，eDRX是對DRX技術的一種擴充套件。
    DRX技術作用於IDLE態中，通過在IDLE態中週期性監聽尋呼的方式，來降低終端功耗。

來，跟我一起掏出你們手機，對著他大喊三聲，DRX你敢不敢答應！對，我們現象常用的LTE智慧手機就採用了DRX技術。

eDRX技術基於DRX的增強，支援更長的尋呼週期，以達到節省功耗的目的。

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上圖中粉紅色部分即為IDLE時間窗，灰色柱狀即為尋呼時間窗，在尋呼時間窗內，終端會監聽網路側下發的尋呼訊息並做出相應，尋呼時間窗被稱為PTW（Paging Time Window）。
為了進一步降低監聽尋呼帶來的功耗，NB-IoT引入了eDRX技術，在一次PTW後，進入沉默狀態，等待eDRX週期完畢後再次進入PTW監聽尋呼。
通過這種技術，終端在IDLE下間歇性監聽尋呼，降低了功耗；可以看到，當尋呼落在PTW時間窗之外時，終端依然不能響應尋呼，需要等待網路側快取的尋呼再次下發，落到PTW時間窗內，即可成功響應。所以eDRX技術的引入，付出了實時性的“代價”。

至此，我們已經揭開了NB-IoT eDRX模式的面紗。

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eDRX狀態有關的兩個定時器PTW和eDRX週期，非常重要！第二次劃重點！！以及第二次敲黑板！！

總結一下，PSM模式相關定時器T3324和T3412，eDRX模式相關定時器PTW和eDRX週期，需要重點注意。

雖然PSM和eDRX技術的引入使NB-IoT終端在蜂窩通訊終端中有“無與倫比”的功耗優勢，但也引入了一些諸如網路不可達和尋呼延遲的現象；所以在實際使用中，需要按照業務邏輯對相關定時器進行設定。

好了，本期NB-IoT小課堂完畢，下課打卡，滴！

下期敬請期待~想要了解更多，歡迎勾搭小編的哦！

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