物聯網小課堂之NB-IoT黑科技——低功耗技術

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。作爲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,從發佈之初,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,支持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調度,對於網絡側來說,UE終端此時處於不可達的狀態,數據、短信均無法到達終端。但此時,終端在網絡中還是標記爲註冊狀態(Registered);因此,從PSM喚醒後,無需重新建立PDN連接,可以直接發送數據。

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上圖中綠色部分即爲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,這段等待時間即爲T3324定時器時長。

上圖還可以看到,一個完整的IDLE+PSM時間窗定義爲一個TAU週期,一個TAU週期的時長被定義爲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技術的一種擴展。

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,對着他大喊三聲,DRX你敢不敢答應!對,我們現象常用的LTE智能手機就採用了DRX技術。

eDRX技術基於DRX的增強,支持更長的尋呼週期,以達到節省功耗的目的。

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上圖中粉紅色部分即爲IDLE時間窗,灰色柱狀即爲尋呼時間窗,在尋呼時間窗內,終端會監聽網絡側下發的尋呼消息並做出相應,尋呼時間窗被稱爲PTW(Paging Time Window)。

爲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,需要等待網絡側緩存的尋呼再次下發,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終端在蜂窩通信終端中有“無與倫比”的功耗優勢,但也引入了一些諸如網絡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置。

好了,本期NB-IoT小知識就介紹完畢了,下期敬請期待~

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