解讀LPWAN技術(shù),窄帶LPWA的低功耗如何實(shí)現(xiàn)?
發(fā)布時(shí)間:2017-08-07 責(zé)任編輯:susan
【導(dǎo)讀】下一代 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的毋容置疑是低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)的天下,NB-IoT與eMTC同屬低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù),兩者在技術(shù)上互有優(yōu)劣。NB-IoT的主要優(yōu)勢(shì)是成本更低、覆蓋更廣、小區(qū)容量預(yù)計(jì)也更大,eMTC的主要優(yōu)勢(shì)則是速率更高、可移動(dòng)性更好、可支持語(yǔ)音。
兩者的共同點(diǎn)和核心可以從LPWAN這個(gè)單詞即可得出,那就是低功耗,因?yàn)橐韵碌腖PWAN各類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景的功耗要求都非??量獭?/div>
NB-IOT應(yīng)用場(chǎng)景
當(dāng)然我們只知道低功耗是NB-IoT、eMTC這兩種窄帶LPWA技術(shù)的核心特點(diǎn)之一,那么他們是怎么做到低功耗的呢?
PSM、eDRX可以說(shuō)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引入的技術(shù),其原理是允許UE在進(jìn)入空閑態(tài)一段時(shí)間后,關(guān)閉信號(hào)的收發(fā)和AS(接入層)相關(guān)功能,相當(dāng)于部分關(guān)機(jī),從而減少天線、射頻、信令處理等的功耗消耗。借圖:
PSM即低功耗模式
UE在PSM期間,不接收任何網(wǎng)絡(luò)尋呼,對(duì)于網(wǎng)絡(luò)側(cè)來(lái)說(shuō),UE此時(shí)是不可達(dá)的,數(shù)據(jù)、短信、電話(huà)均進(jìn)不來(lái)。只有當(dāng)TAU周期請(qǐng)求定時(shí)器(T3412)超時(shí),或者UE有MO業(yè)務(wù)要處理而主動(dòng)退出時(shí),UE才會(huì)退出PSM模式、進(jìn)入空閑態(tài),進(jìn)而進(jìn)入連接態(tài)處理上下行業(yè)務(wù)。
TAU周期請(qǐng)求定時(shí)器(T3412)由網(wǎng)絡(luò)側(cè)在ATTCH和TAU消息中指定,3GPP協(xié)議規(guī)定默認(rèn)為54min,最大可達(dá)310H。那么UE處理完數(shù)據(jù)之后,什么時(shí)候進(jìn)入PSM模式呢?這是由另一個(gè)定時(shí)器Activer Timer(T3324,0-255秒)決定的。UE處理完成數(shù)據(jù)之后,RRC連接會(huì)被釋放、進(jìn)入空閑態(tài),與此同時(shí)啟動(dòng)Active Timer,此Timer超時(shí)后,UE即進(jìn)入上述PSM模式。轉(zhuǎn)換狀態(tài)如下(借圖):
模式切換狀態(tài)機(jī)
2. eDRX(Extended DiscontinuousReception)
eDRX即非連續(xù)接收,是3GPP R13引入的新技術(shù)。R13之前已經(jīng)有DRX技術(shù),從字面上即可看出,eDRX是對(duì)原DRX技術(shù)的增強(qiáng):支持的尋呼周期可以更長(zhǎng),從而達(dá)到節(jié)電目的。繼續(xù)借圖:
eDRX
eDRX的尋呼周期由網(wǎng)絡(luò)側(cè)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(dá)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(guò)長(zhǎng)時(shí)間的“罷工”來(lái)?yè)Q取的,付出了實(shí)時(shí)性的代價(jià)。對(duì)于有遠(yuǎn)程不定期監(jiān)控(如遠(yuǎn)程定位,電話(huà)呼入,配置管理等)需求且實(shí)時(shí)性要求很高的場(chǎng)景,不適合開(kāi)啟PSM功能;如果允許一定的時(shí)延,最好采用eDRX技術(shù)、并將eDRX尋呼周期設(shè)的盡量短些(根據(jù)可接受的時(shí)延要求,最短為20s,…)。UE可在ATTACH和TAU中請(qǐng)求開(kāi)啟PSM或(和)eDRX,但最終開(kāi)啟哪一種或兩種均開(kāi)啟、以及周期是多少均由網(wǎng)絡(luò)側(cè)決定。
附上NB-IOT幾個(gè)關(guān)鍵特征
1、海量連接
指能實(shí)現(xiàn)比GSM高20db的覆蓋增益,放大了倍數(shù),信號(hào)參透力強(qiáng)。
2、設(shè)備不需要持續(xù)連接,功耗低
從這個(gè)角度來(lái)說(shuō),NB-IOT確實(shí)是為設(shè)備聯(lián)網(wǎng)而設(shè)計(jì)的,設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn):
①小包數(shù)據(jù),或低頻或高頻;
②對(duì)時(shí)延不敏感;
③網(wǎng)絡(luò)可靠性要求高;
④非長(zhǎng)連接。
如果采用以往蜂窩網(wǎng)比如GPRS方式,沿用到物聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)域,從主網(wǎng)或安全性來(lái)說(shuō),也是比較差的。
所以說(shuō), NB-IOT來(lái)了,才叫物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代來(lái)臨了。
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