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NB-IoT與eMTC低功耗技術是如何實作的

下一代物聯網技術的毋容置疑是低功耗廣域網(LPWAN)的天下,NB-IoT與eMTC同屬低功耗廣域網(LPWAN)技術,兩者在技術上互有優劣。NB-IoT的主要優勢是成本更低、覆寫更廣、小區容量預計也更大,eMTC的主要優勢則是速率更高、可移動性更好、可支援語音。兩者的共同點和核心可以從LPWAN這個單詞即可得出,那就是低功耗,因為以下的LPWAN各類應用場景的功耗要求都非常苛刻。

NB-IoT與eMTC低功耗技術是如何實作的

NB-IOT應用場景

當然我們隻知道低功耗是NB-IoT、eMTC這兩種窄帶LPWA技術的核心特點之一,那麼他們是怎麼做到低功耗的呢?

PSM、eDRX可以說是NB-IoT和eMTC低功耗的左膀右臂。

1. 什麼是PSM(Power Saving Mode)

PSM即低功耗模式,是3GPP R12引入的技術,其原理是允許UE在進入空閑态一段時間後,關閉信号的收發和AS(接入層)相關功能,相當于部分關機,進而減少天線、射頻、信令處理等的功耗消耗。借圖:

NB-IoT與eMTC低功耗技術是如何實作的

PSM即低功耗模式

UE在PSM期間,不接收任何網絡尋呼,對于網絡側來說,UE此時是不可達的,資料、短信、電話均進不來。隻有當TAU周期請求定時器(T3412)逾時,或者UE有MO業務要處理而主動退出時,UE才會退出PSM模式、進入空閑态,進而進入連接配接态處理上下行業務。

TAU周期請求定時器(T3412)由網絡側在ATTCH和TAU消息中指定,3GPP協定規定預設為54min,最大可達310H。那麼UE處理完資料之後,什麼時候進入PSM模式呢?這是由另一個定時器Activer Timer(T3324,0-255秒)決定的。UE處理完成資料之後,RRC連接配接會被釋放、進入空閑态,與此同時啟動Active Timer,此Timer逾時後,UE即進入上述PSM模式。轉換狀态如下(借圖):

NB-IoT與eMTC低功耗技術是如何實作的

模式切換狀态機

2. eDRX(Extended DiscontinuousReception)

eDRX即非連續接收,是3GPP R13引入的新技術。R13之前已經有DRX技術,從字面上即可看出,eDRX是對原DRX技術的增強:支援的尋呼周期可以更長,進而達到節電目的。繼續借圖:

NB-IoT與eMTC低功耗技術是如何實作的

eDRX

eDRX的尋呼周期由網絡側在ATTACH和TAU消息中指定(UE可以指定建議值),可為20s,40s,80s,…最大可達40min。相比以往1.28s/2.56s等DRX尋呼周期配置,eDRX耗電量顯然低很多。

PSM和eDRX雖然讓終端耗電量大大降低,但都是通過長時間的“罷工”來換取的,付出了實時性的代價。對于有遠端不定期監控(如遠端定位,電話呼入,配置管理等)需求且實時性要求很高的場景,不适合開啟PSM功能;如果允許一定的時延,最好采用eDRX技術、并将eDRX尋呼周期設的盡量短些(根據可接受的時延要求,最短為20s,…)。UE可在ATTACH和TAU中請求開啟PSM或(和)eDRX,但最終開啟哪一種或兩種均開啟、以及周期是多少均由網絡側決定。

附上NB-IOT幾個關鍵特征

1、海量連接配接

指能實作比GSM高20db的覆寫增益,放大了倍數,信号參透力強。

2、裝置不需要持續連接配接,功耗低

從這個角度來說,NB-IOT确實是為裝置聯網而設計的,裝置聯網的特點:

①小包資料,或低頻或高頻;

②對時延不敏感;

③網絡可靠性要求高;

④非長連接配接。

如果采用以往蜂窩網比如GPRS方式,沿用到物聯網的領域,從主網或安全性來說,也是比較差的。

是以說, NB-IOT來了,才叫物聯網時代來臨了。

原文出處:物聯網智庫

<a href="http://www.iot101.com/dghgyw/2017-07-31/13460.html" target="_blank">原文連結</a>

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