一、什么是NBIOT？

1、概念

窄帶物聯(lián)網(wǎng)（Narrow Band Internet of Things, 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來說，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10年。

（3）超大連接：一個(gè)扇區(qū)能夠支持?jǐn)?shù)萬個(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無需重新建網(wǎng)，射頻和天線基本上都是復(fù)用的。

二、NB-IoT要點(diǎn)概括

1、為解決傳統(tǒng)2G/3G/4G(GPRS)網(wǎng)絡(luò)不能滿足物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備低功耗、低成本的問題；

2、對(duì)比GPRS，減少了一些信令，尋呼周期加長(zhǎng)，增加PSM狀態(tài)，降低功耗(用實(shí)時(shí)性換取續(xù)航)；

3、終端數(shù)據(jù)通過運(yùn)營(yíng)商基站接入核心網(wǎng)，匯入運(yùn)營(yíng)商的物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)，經(jīng)IoT平臺(tái)與用戶的平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互

三、NB-IoT的工作狀態(tài)

NB-IoT在默認(rèn)狀態(tài)下，存在三種工作狀態(tài)，三種狀態(tài)會(huì)根據(jù)不同的配置參數(shù)進(jìn)行切換，筆者認(rèn)為這三種狀態(tài)較深刻地影響了NB-IoT的特性，如其對(duì)比傳統(tǒng)GPRS的低功耗特性，均可以從中獲得解釋，同時(shí)在后續(xù)對(duì)NB-IoT的使用和相關(guān)程序的設(shè)計(jì)時(shí)，也需要根據(jù)開發(fā)的需求與產(chǎn)品特性對(duì)這三種工作狀態(tài)進(jìn)行合適的定制。

三種工作狀態(tài)如下：

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)，無數(shù)據(jù)交互超過一段時(shí)間后會(huì)進(jìn)入Idle模式，時(shí)間可配置。

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)，無數(shù)據(jù)交互超過一段時(shí)會(huì)進(jìn)入PSM模式，時(shí)間可配置。

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)聽無線側(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)。

四、NBIOT的省電技術(shù)

1、DRX模式

DRX（Discontinuous Reception）即非連續(xù)接收，是指終端僅在必要的時(shí)間段打開接收機(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（extended DRX，eDRX）。

（1）在每個(gè)eDRX周期內(nèi)，有一個(gè)尋呼時(shí)間窗口（Paging Time Window，PTW），UE只在PTW內(nèi)按DRX周期監(jiān)聽尋呼信道，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3GPP TS 24.008：

3、PSM模式

PSM(Power Saving Mode) 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)（MO Data）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RTC_EINT喚醒后，如果系統(tǒng)沒有其他task，則會(huì)馬上重新進(jìn)行PSM狀態(tài)。如有有其他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Active time后再重新進(jìn)入PSM狀態(tài)。而Active Time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deep sleep或者deeper sleep，若PSM周期為幾十分鐘比較短的時(shí)間則進(jìn)入deep sleep，若PSM周期為十幾個(gè)小時(shí)比較長(zhǎng)的時(shí)間則進(jìn)入deeper sleep。其他NB芯片筆者還沒驗(yàn)證過。

NB-IoT是一種基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具有超低功耗、超大連接、超低成本的特點(diǎn)。其工作狀態(tài)包括連接態(tài)、空閑態(tài)和節(jié)能模式，通過DRX、eDRX和PSM等省電技術(shù)實(shí)現(xiàn)低功耗。NB-IoT為物聯(lián)網(wǎng)提供了高效率、低能耗的通信解決方案，將推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用