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NB-IOT小功耗这么牛?一块电池居然可以用10年

时间:01-16 来源:网优雇佣军 点击:

能在工作的状态下抽空休息是因为数据业务在使用中具有突发性,数据业务发生的时间短,但频率高,呈梳齿状;

◢休眠期不接收PDCCH,不上报CQI/PMI/RI,不发送SRS,从而省电;

◢终端周期性进入激活期,当业务连续时保持在激活期。也就是说终端如果真的有业务要传,就不能去睡觉(哪怕你困成狗),除非你干完当前的活后On duration Timer控制的时间内都是没事可干,才可以再去睡觉。这就是前面所讲的,睡午觉也要看当天的工作能否干的完。

此外,LTE系统还设计了RRC inactive timer,主动让终端休息去的机制。简单说来就是:如果你是弹性工作制,该你干的活早就干完,那么领导直接跟你说,陈二狗,你活干完了,可以早点下班休息去了。具体细节不再为难文科狗了,理科狗们请查阅相关资料。

对于同时开启了C-DRX和inactive状态的终端,使用时间能提升将近50%。

tips:

好了,后排睡觉的同学可以醒了!

基于终端耗电量的虑,网络主要设计了DRX、C-DRX、RRC inactive timer这三种方式让终端休养生息,能省点电就省点电,没必要每时每刻跟网络死磕,死扛。那么我们的节电目标是什么呢,请大家记住:XX空调,每晚低至一度电!

2 NB中节电技术概述

做足了前戏,下面老司机可以正式介绍NB的节电技术。

那么NB中对于终端功耗的目标是什么呢?答案是:基于AA(5000mAh)电池,使用寿命可超过10年。各位用发疯手机自带充电宝的的小同学(爱疯7P电池容量为2900mAh),看到这个结论,你的狗眼有木有被亮瞎?

下面吴老师将重点介绍NB中主要用到的两种节电技术,分别是PSM和eDRX。

3 PSM(Power Saving Mode)

PSM的技术原理非常简单,即在IDLE态下再新增加一个新的状态PSM(idle的子状态),在该状态下,终端射频关闭(吴老司的理解是能关的都关,进入冬眠状态了,而以前的DRX状态是浅睡状态),相当于关机状态(但是核心网侧还保留用户上下文,用户进入空闲态/连接态时无需再附着/PDN建立)。此功能在3GPP的Release 12被引入,相关协议规范在24.301-5.3.11 Power saving mode and 23.682-4.5.4 UE Power Saving Mode.

在PSM状态时,下行不可达,DDN到达MME后,MME通知SGW缓存用户下行数据并延迟触发寻呼;上行有数据/信令需要发送时,触发终端进入连接态。

终端何时进入PSM状态,以及在PSM状态驻留的时长由核心网和终端协商。如果设备支持PSM(Power Saving Mode),在附着或TAU(Tracking Area Update)过程中,向网络申请一个激活定时器值。当设备从连接状态转移到空闲后,该定时器开始运行。当定时器终止,设备进入省电模式。(PS:这里实际上是两个定时器起作用,分别为T3324和T3412,想详听的请到601来下,仅限美女)。

进入省电模式后设备不再接收寻呼消息,看起来设备和网络失联,但设备仍然注册在网络中。UE进入PSM模式后,只有在UE需要发送MO数据,或者周期TAU/RAU定时器超时后需要执行周期TAU/RAU时,才会退出PSM模式,TAU最大周期为310小时。

这里引用华为的一些数据来说明PSM模式下的省电效果,从中可见PSM模式下耗电量与普通的空闲态下的耗电量的1/200,省电效果完胜(终于明白什么是睡美人了吧?)。

PSM的优点是可进行长时间睡眠,缺点是对MT(被叫)业务响应不及时,主要应用于表类等对下行实时性要求不高的业务。实际上,物联网设备的通信需求和手机是不同的,也正因如此,才可以设计PSM模式。物联网通常只会做上行发送数据包,而且是否发送数据包是由它自身来决定,不需要随时standby的等待其他终端的呼叫,而手机无时不刻的不在等待网络发起的呼叫请求。如果按照2G/3G/4G的方式去设计物联网的通信,那么意味着物联网的设备的行为也如同手机一样,会浪费大量的功耗在监听网络随时可能发起的请求上,无法做到低功耗。

基于NB-IoT技术,物联网终端在发送数据包后,立刻进入一种休眠状态,不再进行任何通信活动,等到它有上报数据的请求的时刻,它会唤醒它自己,随后发送数据,然后又进入睡眠状态。按照物联网终端的行为习惯,将会达到99%的时间在休眠状态,使得功耗会非常低。

4 eDRX(Extended DRX)

在DRX部分,吴老师已经谈到,DRX状态被分为空闲态和连接态两种,依次类推eDRX也可以分为空闲态eDRX和连接态的eDRX。不过在PSM中已经解释,IOT终端大部分呆在空闲态,所以咱们这里主要讲解空闲态eDRX的实现原理。

eDRX作为Rel-13中新增的功能,主要思想即为支持更长周期的寻呼监听,从而达到节电目的。传统的2.56s的寻呼间隔对I

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