NB-IOT小功耗这么牛?一块电池居然可以用10年
太极拳由张三丰所创,诀窍是"虚灵顶劲、涵胸拔背、松腰垂臀、沉肩坠肘"十六个字,纯以意行,最忌用力。形神合一,是这路拳法的要旨。
NB的节电技术,正应了太极拳中的虚灵顶劲,最忌用力了。
上篇吴老司谈到了强覆盖的降龙掌,本篇来跟大家伙扯一扯NB的节电技术,响应国家节能环保的号召(实际情况是阶梯电价了,伤不起!)。在正式开扯前,咱们得认真做足前戏,为什么?作为一个资深老司机,我可以负责任地告诉你:
前戏很重要,我们不要忽略它。
咱们先深入了解当前主流通信系统LTE的节电技术,重点是DRX,这将直接影响你对NB中的两大节电技术(就是eDRX、PSM这俩抠货)的理解学习。同时你也将发现任何一项技术的发展都是具有一定的延续性的,而不是你以为的:大喊一声呵呵我就现身了。
1 LTE DRX技术介绍
在现网任何一个移动通信系统中,终端都不太可能无时无刻都在工作的。这就像人不能时时刻刻上班,需要间隔的休息一样,系统设计了一套叫做DRX的机制使得终端可以休息,在休息的过程中,因为关闭了收发信机(Tx/Rx),从而达到了节电的目的。
DRX(Discontinuous Reception),又称不连续接收,它的主要思想有两个:
◢通过设计一套定时器,使得终端和网络具有严格的时间同步,以防出现终端在睡觉,但网络不断的在call你;或者你在工作日睡觉不定闹钟,睡到自然醒,结果上班迟到,简直是作死的节奏。
◢网络侧与终端侧设计一套沟通机制,方便终端与网络商量终端是不是可以去睡觉了、什么时候去睡觉。
实际上,老司机还要告诉你,网络侧设计了三种可以让终端去睡觉的场景,分别是idle DRX、connect DRX、inactive timer(有木有一丝要崩溃的感觉?)。下面重点介绍idle DRX和connect DRX的运行机制。
场景一:IDLE DRX
大家知道,正常情况下咱们早上被闹钟叫醒去上班,晚上到点下班回家,更关键的是我们还有万众期待的双休日和假期,非常具有规律性。
当然,通信狗、程序猿们除外!(有木有戳中泪点?)
同理,LTE终端会跟网络侧协商好一套工作排班表,好让终端可以有时间休息。
下面介绍其工作原理:
tips:
文科狗们请自觉准备好枕头,这样你可以睡得舒服点。
处于 Idle 模式下的终端,可以使用非连续接收(DRX)的方式去监听寻呼消息(实际上寻呼消息paging与idle态的DRX是完全耦合在一起的)。终端在一个 DRX 的周期内,可以只在相应的寻呼无线帧上的寻呼时刻先去监听 PDCCH 上是否携带有 P-RNTI,进而去判断相应的 PDSCH 上是否有承载寻呼消息。如果在 PDCCH 上携带有 P-RNTI,就按照 PDCCH 上指示的 PDSCH 的参数去接收 PDSCH 物理信道上的数据;而如果终端在 PDCCH 上未解析出 P-RNTI,则无需再去接收 PDSCH 物理信道,就可以依照 DRX 周期进入休眠。
在一个 DRX 周期内,终端可以只在 PO 出现的时间位置上去接收 PDCCH,然后再根据需要去接收 PDSCH。而在其它时间可以睡眠,以达到省电的目的。在 LTE 的物理层协议中,其无线帧帧号的重复周期是 1024,因此每个无线帧帧号的取值范围是 0~ 1023。每个无线帧又被分成 10 个子帧,其子帧编号的取值范围是 0~9。因此终端需要先计算出所监听的 PDCCH 出现的无线帧帧号,然后再计算出无线帧帧号上的寻呼时刻(PO),就可以精确地知道所监听的 PDCCH 物理信道的具体位置。
以上图为例,终端在320ms的周期内,只需要醒来一次,作一次寻呼消息接收和测量,其他时间都在睡觉,这样就达到了省电的目的。
从中也可以看出如果DRX cycle周期拉得越长,终端也就越省电,如将DRX cycle设置为1280ms比设置为320ms终端空闲态待机时间增加近40%。
场景二:CONNECT DRX和inactive timer
在南方(在湖南会发音成兰芳,请自觉纠正),大部分人在白天工作中也会抽空睡个午觉(北方好像称为打个盹),正所谓中午不睡,下午崩溃。
同理,这种机制我们称为C-DRX,即connect态下的DRX,这种休息模式是见缝插针,忙里偷闲,是要终端进行许多条件的判断后才可以去睡午觉的,比如咱们上班一族,首先得看是否有睡觉的地儿,第二看时间是否充裕,第三看当天的工作能否做得完。
下面介绍连接态最简单的工作原理(意思是还有难的,为了照顾那些还强撑着没睡的文科狗,再复杂点的吴老司就不讲了,想详细听的请来车站北路XXX号601房间):
◢连接态终端在时间轴上划分为激活期(On duration Timer控制)和休眠期(Long Drx Cycle 减去 On duration Timer的时间,决定了睡觉时间的长短),转换间隔毫秒级;
◢ 终端之所以
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