NB-IoT的低功耗特性原理解说

什么是NB-IoT

NB-IoT的中文名叫窄带蜂窝物联网(Narrow Band Internet of Things)，NB-IoT网络是基于4G网络演进过来的，所以它在上行和下行的复用技术上还是沿用了4G的OFDMA和SC-FDMA。NB-IoT有三大特性：速率低，成本低，功耗低。

NB-IoT的特性

它的带宽只有180KHz，它仅相当于是4G保护带宽的宽度，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。所以它的速率也非常的低。NB-IoT在部署时可以通过独立部署，4G保护带部署，4G频带内部署等三种方式，以达到成本降低的目的。

NB-IoT特性之功耗低

今天我会着重介绍NB-IoT的功耗低特性。

NB-IoT的几种模式

NB-IoT为了场景需要，设计了两种独特的模式：

1. eDRX(Extended DRX，扩展不连续接收模式)
2. PSM(Power Saving Mode，省电模式)。

DRX模式

在阐述eDRX模式前，我们需要先了解DRX(Discontinuous Reception，不连续接收模式)模式，DRX这种方式，是广泛应用在手机里的一种寻呼方式。有比如有人想要给你打电话，以什么样的方式你的手机才能保证一定能监听到这个寻呼的信息呢？相当于就需要手机每时每刻都在等着被寻呼，就像是在上课的时候聚精会神的同学，一直等着老师点名叫他回答问题。对于手机来讲，如果每时每刻都要等着被寻呼的话，是非常耗电的。所以，研发人员就研究出了DRX，不连续接收（DiscontinuousReception）的这样一种方法。

由于DRX周期短（ 1.28s，2.56s，5.12s 或者10.24s，由运营商网络侧设置决定），可认为下行业务随时可达，时延小。手机可以每隔一个很短的间隔监听寻呼。而这也是我们在拨打电话时，通常都会等几秒才会听到铃声的一个原因之一。

DRX适用于对时延有高要求的业务，且功耗相对较高，终端设备一般采用供电方式。

eDRX模式

对于物联网设备来讲，DRX这个模式仍然不能满足物联网设备所需要的低功耗，因为DRX模式是广泛使用在手机上的模式。但是手机的耗电情况同样也是比较高的。所以基于DRX这种模式，研究人员经过不断改良就研究出了eDRX模式。

eDRX在DRX的基础上，设计了一个PTW寻呼时间窗口，在每个窗口时间内，物联网设备会寻呼三次，每次寻呼的间隔还是跟之前的DRX周期一样。但是每三次寻呼后，它会进入较长时间的休眠，也就是eDRX周期，这个时间最长可以达到2.92h。但是具体的时长，运营商会根据物联网设备和所需数据的实际情况进行设置，所以说在这一方面也可以体现出该模式的灵活性。

PSM模式

eDRX的这种模式对于有些物联网设备来说功耗仍然不够低，所以就有另一种模式，叫做PSM（PowerSavingMode，省电模式）。简单来说就是把休眠的周期延的更长了，休眠态最长可以被延长到310小时，差不多就是13天左右。

虽然PSM模式所能达到的休眠时间非常长，但是也是会有一些缺点：在PSM模式下，应用层的业务平台如果给终端下达指令的话，终端是不会接收到这些指令的，这些指令会暂时被保存在物联网平台里，等待终端被唤醒后再被发送出去。也就是说当设备进入PSM模式的休眠态时，平台层所下发的指令无法将设备唤醒，只有当设备到时间之后自己将自己唤醒了之后，平台侧得知该设备已经上线，才能将命令下发。

终端非业务期间深度休眠，不接收下行数据，只有终端主动发送上行数据（MO Data）时可接收IoT平台缓存的下行数据 ，适合对下行数据无时延要求的业务；终端设备功耗低，采取电池供电方式，如水电气抄表业务。

eDRX和PSM不同的模式对应的就是物联网中的不同场景需求，开发者需要根据不同的应用场景灵活地去选择不同的低功耗模式。

以上部分资料参考简书和OSCHINA资料汇总而成。