解读NB-IoT与eMTC低功耗技术实现方法

下一代物联网技术的毋容置疑是低功耗广域网（LPWAN）的天下，NB-IoT与eMTC同属低功耗广域网(LPWAN)技术，两者在技术上互有优劣。NB-IoT的主要优势是成本更低、覆盖更广、小区容量预计也更大，eMTC的主要优势则是速率更高、可移动性更好、可支持语音。两者的共同点和核心可以从LPWAN这个单词即可得出，那就是低功耗，因为以下的LPWAN各类应用场景的功耗要求都非常苛刻。

NB-IOT应用场景

当然我们只知道低功耗是NB-IoT、eMTC这两种窄带LPWA技术的核心特点之一，那么他们是怎么做到低功耗的呢？

PSM、eDRX可以说是NB-IoT和eMTC低功耗的左膀右臂。

1. 什么是PSM（Power Saving Mode）

PSM即低功耗模式，是3GPP R12引入的技术，其原理是允许UE在进入空闲态一段时间后，关闭信号的收发和AS（接入层）相关功能，相当于部分关机，从而减少天线、射频、信令处理等的功耗消耗。借图：

PSM即低功耗模式

UE在PSM期间，不接收任何网络寻呼，对于网络侧来说，UE此时是不可达的，数据、短信、电话均进不来。只有当TAU周期请求定时器（T3412）超时，或者UE有MO业务要处理而主动退出时，UE才会退出PSM模式、进入空闲态，进而进入连接态处理上下行业务。

TAU周期请求定时器（T3412）由网络侧在ATTCH和TAU消息中指定，3GPP协议规定默认为54min，最大可达310H。那么UE处理完数据之后，什么时候进入PSM模式呢？这是由另一个定时器Activer Timer(T3324，0-255秒)决定的。UE处理完成数据之后，RRC连接会被释放、进入空闲态，与此同时启动Active Timer，此Timer超时后，UE即进入上述PSM模式。转换状态如下（借图）：

模式切换状态机

2. eDRX（Extended DiscontinuousReception)

eDRX即非连续接收，是3GPP R13引入的新技术。R13之前已经有DRX技术，从字面上即可看出，eDRX是对原DRX技术的增强：支持的寻呼周期可以更长，从而达到节电目的。继续借图：

eDRX

eDRX的寻呼周期由网络侧在ATTACH和TAU消息中指定（UE可以指定建议值），可为20s，40s，80s，…最大可达40min。相比以往1.28s/2.56s等DRX寻呼周期配置，eDRX耗电量显然低很多。

PSM和eDRX虽然让终端耗电量大大降低，但都是通过长时间的"罢工"来换取的，付出了实时性的代价。对于有远程不定期监控（如远程定位，电话呼入，配置管理等）需求且实时性要求很高的场景，不适合开启PSM功能；如果允许一定的时延，最好采用eDRX技术、并将eDRX寻呼周期设的尽量短些（根据可接受的时延要求，最短为20s，…）。UE可在ATTACH和TAU中请求开启PSM或（和）eDRX，但最终开启哪一种或两种均开启、以及周期是多少均由网络侧决定。（更多可关注今日头条号：物联网那些事）

附上NB-IOT几个关键特征

1、海量连接

指能实现比GSM高20db的覆盖增益，放大了倍数，信号参透力强。

2、设备不需要持续连接，功耗低

从这个角度来说，NB-IOT确实是为设备联网而设计的，设备联网的特点：

①小包数据，或低频或高频；

②对时延不敏感；

③网络可靠性要求高；

④非长连接。

如果采用以往蜂窝网比如GPRS方式，沿用到物联网的领域，从主网或安全性来说，也是比较差的。

所以说， NB-IOT来了，才叫物联网时代来临了。