1、概念
窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NarrowBandInternetofThings,NB-IoT),NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò),只消耗大約180KHz的帶寬,使用License頻段,可采取帶內(nèi)、保護(hù)帶或獨(dú)立載波等三種部署方式,與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)共存??芍苯硬渴鹩贕SM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò),以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。
2、NBIOT的特點(diǎn)和目標(biāo)
(1)超強(qiáng)覆蓋:相對(duì)GPRS來(lái)說(shuō),增加20db的信號(hào)增益。
(2)超低功耗:對(duì)于終端功耗的目標(biāo)是:基于AA(5000mAh)電池,使用壽命可超過(guò)10年。
(3)超大連接:一個(gè)扇區(qū)能夠支持?jǐn)?shù)萬(wàn)個(gè)連接,支持低延時(shí)敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
(4)超低成本:NB-IoT無(wú)需重新建網(wǎng),射頻和天線基本上都是復(fù)用的。
二、NBIOT的省電技術(shù)
1、DRX模式
DRX(DiscontinuousReception)即非連續(xù)接收,是指終端僅在必要的時(shí)間段打開(kāi)接收機(jī)進(jìn)入激活態(tài),用以接收下行數(shù)據(jù),而在剩余時(shí)間段關(guān)閉接收機(jī)進(jìn)入休眠態(tài),停止接收下行數(shù)據(jù)的一種節(jié)省終端電力消耗的工作模式。
(1)在激活期,UE將打開(kāi)接收機(jī),尋呼信道,判斷是否有有下行業(yè)務(wù)。
(2)NB-IoT的DRX周期取值范圍為:1.28s,2.56s,5.12s或者10.24s。
(3)DRX周期時(shí)長(zhǎng)確定后:
?激活期越長(zhǎng),則業(yè)務(wù)處理越及時(shí),但接收機(jī)在同一個(gè)周期內(nèi)工作時(shí)間長(zhǎng),UE耗電量越大。
?激活期越短,則UE越省電,但接收機(jī)在同一個(gè)周期內(nèi)保持關(guān)閉的時(shí)間越長(zhǎng),業(yè)務(wù)時(shí)延越長(zhǎng)。
2、eDRX模式
為了節(jié)省終端功耗,同時(shí)滿足一定下行業(yè)務(wù)時(shí)延的要求,3GPP引入了擴(kuò)展DRX的概念(extendedDRX,eDRX)。
(1)在每個(gè)eDRX周期內(nèi),有一個(gè)尋呼時(shí)間窗口(PagingTimeWindow,PTW),UE只在PTW內(nèi)按DRX周期監(jiān)聽(tīng)尋呼信道,以便接收下行業(yè)務(wù),PTW外的時(shí)間處于睡眠態(tài),不監(jiān)聽(tīng)尋呼信道,不能接收下行業(yè)務(wù)。
(2)eDRX周期長(zhǎng)度、PTW窗口長(zhǎng)度可配置,UE和運(yùn)營(yíng)商之間進(jìn)行協(xié)商,以運(yùn)營(yíng)商下發(fā)給UE的值為準(zhǔn)。
(3)eDRX周期的具體配置可查看3GPPTS24.008:
(4)尋呼窗口時(shí)間表:
3、PSM模式
PSM(PowerSavingMode)的技術(shù)原理非常簡(jiǎn)單,在PSM該狀態(tài)下,終端射頻關(guān)閉,相當(dāng)于關(guān)機(jī)狀態(tài),終端非業(yè)務(wù)期間深度休眠,不接收下行數(shù)據(jù),只有終端主動(dòng)發(fā)送上行數(shù)據(jù)(MOData)時(shí)可接收IoT平臺(tái)緩存的下行數(shù)據(jù)。
(1)終端何時(shí)進(jìn)入PSM狀態(tài),以及在PSM狀態(tài)駐留的時(shí)長(zhǎng)由核心網(wǎng)和終端協(xié)商。
(2)進(jìn)入PSM模式,雖然UE不再進(jìn)行接收尋呼消息,看起來(lái)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)失聯(lián),但設(shè)備仍然注冊(cè)在網(wǎng)絡(luò)中,這樣當(dāng)UE從休眠喚醒后就不需重新注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。
(3)PSM想喚醒可通過(guò)外部喚醒或者周期自身喚醒,外部喚醒常用的是RTC中斷喚醒(如:MT2625采用外部RTC喚醒),周期喚醒的周期是核心網(wǎng)運(yùn)行商配置給NB物聯(lián)卡,周期性的喚醒。
(4)PSM自動(dòng)喚醒與RTC_ENIT外部喚醒區(qū)別:
A.在PSM狀態(tài)下,通過(guò)RTC_EINT喚醒后,如果系統(tǒng)沒(méi)有其他task,則會(huì)馬上重新進(jìn)行PSM狀態(tài)。如果有其他task要執(zhí)行,則會(huì)執(zhí)行task,在執(zhí)行完task之后,如果還未到周期自動(dòng)喚醒,則會(huì)繼續(xù)馬上重新進(jìn)入PSM模式。
B.如果是周期到了自動(dòng)喚醒,則會(huì)維持Activetime后再重新進(jìn)入PSM狀態(tài)。而ActiveTime可繼續(xù)業(yè)務(wù)的上行和下行。
(5)這里提一下MT2625,對(duì)于MT2625進(jìn)入PSM狀態(tài)時(shí),NB可能處于deepsleep或者deepersleep,若PSM周期為幾十分鐘比較短的時(shí)間則進(jìn)入deepsleep,若PSM周期為十幾個(gè)小時(shí)比較長(zhǎng)的時(shí)間則進(jìn)入deepersleep。其他NB芯片還沒(méi)驗(yàn)證過(guò)。
三、NBIOT的工作狀態(tài)
1、Connected(連接態(tài)):
模塊注冊(cè)入網(wǎng)后處于該狀態(tài),可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù),無(wú)數(shù)據(jù)交互超過(guò)一段時(shí)間后會(huì)進(jìn)入Idle模式,時(shí)間可配置。
2、Idle(空閑態(tài)):
可收發(fā)數(shù)據(jù),且接收下行數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)入Connected狀態(tài),無(wú)數(shù)據(jù)交互超過(guò)一段時(shí)會(huì)進(jìn)入PSM模式,時(shí)間可配置。
3、PSM(節(jié)能模式):
此模式下終端關(guān)閉收發(fā)信號(hào)機(jī),不監(jiān)聽(tīng)無(wú)線側(cè)的尋呼,因此雖然依舊注冊(cè)在網(wǎng)絡(luò),但信令不可達(dá),無(wú)法收到下行數(shù)據(jù),功率很小。持續(xù)時(shí)間由核心網(wǎng)配置(T3412),有上行數(shù)據(jù)需要傳輸或TAU周期結(jié)束時(shí)會(huì)進(jìn)入Connected態(tài)。
4、NB-IoT三種工作狀態(tài)一般情況的轉(zhuǎn)換過(guò)程可以總結(jié)如下:
(1)終端發(fā)送數(shù)據(jù)完畢處于Connected態(tài),啟動(dòng)“不活動(dòng)計(jì)時(shí)器”,默認(rèn)20秒,可配置范圍為1s~3600s;
(2)“不活動(dòng)計(jì)時(shí)器”超時(shí),終端進(jìn)入Idle態(tài),啟動(dòng)及或定時(shí)器(Active-Timer【T3324】),超時(shí)時(shí)間配置范圍為2秒~186分鐘;
(3)Active-Timer超時(shí),終端進(jìn)入PSM狀態(tài),TAU周期結(jié)束時(shí)進(jìn)入Connected態(tài),TAU周期【T3412】配置范圍為54分鐘~310小時(shí)。
(4)TAU周期指的是從Idle開(kāi)始到PSM模式結(jié)束。
NBIOT的應(yīng)用場(chǎng)景
1.公共事業(yè):智能水表、智能水務(wù)、智能氣表、智能熱表。
2.智慧城市:智能停車(chē)、智能路燈、智能垃圾桶、智能窖井蓋。
3.消費(fèi)電子:獨(dú)立可穿戴設(shè)備、智能自行車(chē)、慢病管理系統(tǒng)、老人小孩管理。
4.設(shè)備管理:設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、白色家電管理、大型公共基礎(chǔ)設(shè)施、管道管廊安全監(jiān)控。
5.智能建筑:環(huán)境報(bào)警系統(tǒng)、中央空調(diào)監(jiān)管、電梯物聯(lián)網(wǎng)、人防空間覆蓋。
6.指揮物流:冷鏈物流、集裝箱跟蹤、固定資產(chǎn)跟蹤、金融資產(chǎn)跟蹤。
7.農(nóng)業(yè)與環(huán)境:農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、畜牧業(yè)養(yǎng)殖、空氣實(shí)時(shí)監(jiān)控、水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)控。
8.其他應(yīng)用:移動(dòng)支付、智慧社區(qū)、智能家居、文物保護(hù)。
責(zé)任編輯人:CC
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