揭秘中移物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT模組DRX、eDRX、PSM（上）

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的其中一個發(fā)展趨勢就是以NB-IoT技術(shù)為代表的LPWAN（低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)），此應用場景中終端以電池供電為主，且往往產(chǎn)品生命周期內(nèi)難以更換電池，因此要求設備具有超低功耗，甚至提出一塊電池要能滿足終端工作10年，為了達到節(jié)電的目的，便出現(xiàn)了DRX（Discontinuous Reception，即非連續(xù)接收）、eDRX（Extended DRX，即增強型非連續(xù)接收）和PSM（power saving mode，即節(jié)電模式）三種省電方式。

圖1 模組狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

一般，終端需要與網(wǎng)絡側(cè)進行數(shù)據(jù)交互時就切換到激活態(tài)（RRC-connected態(tài)）；沒有數(shù)據(jù)交互到一定時間就切換到空閑態(tài)（RRC-IDLE態(tài)），IDLE態(tài)時終端不會發(fā)送數(shù)據(jù)，但為了能快速響應網(wǎng)絡側(cè)，終端會偵聽網(wǎng)絡側(cè)的信息，當①解析到網(wǎng)絡側(cè)召喚自己②模組有向網(wǎng)絡側(cè)傳輸數(shù)據(jù)的需求時，終端就從RRC-IDLE轉(zhuǎn)為RRC-Connected態(tài)。不同的狀態(tài)模組的功耗也是不一樣的。

模組處于激活態(tài)時最耗電，對于一些數(shù)據(jù)實時性要求不高的物聯(lián)網(wǎng)應用場景，可以通過間斷收發(fā)送數(shù)據(jù)的方式達到節(jié)電的目的。

模組處于IDLE態(tài)時，主要以接收并解析網(wǎng)絡側(cè)各種信道發(fā)出的信息，不進行數(shù)據(jù)發(fā)送，相對于激活態(tài)功耗要低的多；在對響應速度不敏感的物聯(lián)網(wǎng)應用場景中，可以通過降低響應速度，間斷接收消息達到節(jié)電的目的。

Connected態(tài)下的間斷接收業(yè)務數(shù)據(jù)和IDLE態(tài)下間斷接收PDCCH上的尋呼消息的技術(shù)就是DRX和eDRX。

把模組除必要時鐘以外的功能都關(guān)閉，可以最大限度的降低模組的功耗，這就是NB-IoT加入的新狀態(tài)——PSM。

圖3 中移物聯(lián)網(wǎng)NB-IOT模組節(jié)電模式示意圖

如圖3所示，DRX、eDRX和PSM三種方式，以犧牲對應用場景不重要的響應速度和傳輸數(shù)據(jù)時間來降低很關(guān)鍵的耗電量，很劃算的買賣。

加入PSM狀態(tài)后，終端狀態(tài)的轉(zhuǎn)換圖將變成圖4所示。

圖4 加入PSM后模組狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖

DRX和eDRX作為無線鏈路層提高能耗效率的一種重要方法，基本原理是讓終端設備周期性地進入休眠模式，在休眠期間終端不監(jiān)聽物理下行控制信道的信息，關(guān)閉收發(fā)單元，此時的電量消耗非常低，以此達到節(jié)電的目的。

如圖3中所示，DRX一個周期內(nèi)有兩種狀態(tài)①工作狀態(tài)②休眠狀態(tài)。核心網(wǎng)通過配置發(fā)送給模組的drx-Config中的定時器來控制，DRX模式下工作狀態(tài)持續(xù)時間、休眠狀態(tài)持續(xù)時間。DRX的尋呼周期可配置成0.64s、1.28s、2.56s、5.12s四種時間。

eDRX是擴展型的DRX，通過配置eDRX-Config控制尋呼周期、PTW等時間，在DRX的基礎eDRX對對尋呼周期進行了擴展，在Connected態(tài)下將尋呼周期擴展到最大10.24s，而在IDLE下擴展到了40min。

PSM是獨立于IDLE、Connected的又一狀態(tài)，模組進入IDLE后，啟動定時器T3324和T3412，T3324超時后即進入PSM態(tài)，T3412超時后即進行TAU操作。

表1 模組各狀態(tài)下的典型功耗對比（3.6v）

下節(jié)課將詳細介紹PSM態(tài)的工作流程、進入方式、有關(guān)參數(shù)設置，以及各模組操作eDRX和PSM的AT指令，敬請期待。