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物聯網設備的電池續(xù)航能力一直是業(yè)界關注的重點問題。作為物聯網領域的新興技術，NB-IoT憑借其超低功耗、超大連接等特點,為解決物聯網設備電池續(xù)航問題提供了新的解決方案。NB-IoT標準中定義了三種不同的省電模式：DRX、eDRX和PSM。這三種模式各有特點,可以根據不同的應用場景進行靈活選擇,從而打造出超長續(xù)航的物聯網設備。
NB-IoT終端頻繁地接收網絡側的尋呼會縮短其電池壽命且增加網絡的信令負荷。為此NB-IoT網絡提供了PSM(Power Saving Mode,省電模式)、DRX(Discontinuous Reception,不連續(xù)接收模式)和eDRX(Extended idle Mode DRX,擴展不連續(xù)接收模式)三種省電模式。
PSM模式下的終端設備在非業(yè)務期間進入深度休眠狀態(tài),不接收下行數據。只有當終端主動發(fā)送上行數據時,才能接收物聯網平臺緩存的下行數據。這種模式適合對下行數據無時延要求的業(yè)務,如抄表等。PSM模式下終端設備的功耗非常低,可以達到微安級別,從而實現"一節(jié)電池用5年"的超長續(xù)航。
DRX模式下的終端設備基本處于在線狀態(tài),物聯網平臺的下行數據隨時可達終端設備。在每個DRX周期(例如1.28秒、2.56秒、5.12秒或者10.24秒)內,終端都會檢測一次是否有下行業(yè)務到達。這種模式適用于對時延有高要求的業(yè)務,如路燈控制等。DRX模式下終端設備的待機功耗約為1mA左右。
eDRX模式是對DRX技術的一種擴展。在eDRX模式下,終端設備只有在設置的尋呼時間窗口內,才能接收物聯網平臺的下行數據,其余時間處于休眠狀態(tài)。這種模式適用于對下行業(yè)務時延有較高要求,但又需要兼顧低功耗的業(yè)務,如遠程關閉煤氣等。eDRX模式下終端設備的待機功耗約為0.2mA。
在設計NB-IoT物聯網產品時,選擇何種省電模式是關鍵。這主要取決于是否需要隨時隨地找到設備。
DRX模式可以隨時隨地找到設備,適用于需要實時控制的場景,如共享單車鎖、智能鎖等。但這種模式下終端設備的功耗較高。
eDRX模式下需要花費幾分鐘至一兩個小時才能找到設備,適用于隔一段時間查看狀態(tài)就可以的場景,如貨物物流監(jiān)控等。這種模式下終端設備的功耗較DRX模式低。
PSM模式下可能需要一兩天才能找到設備,適用于幾乎不需要被控制,只需要隔幾天上報數據的場景,如遠程水表、煤氣表等。這種模式下終端設備的功耗最低。
雖然NB-IoT的三種省電模式各有優(yōu)劣,但實際應用中還可以通過額外的技術手段來提升用戶體驗。
對于eDRX模式下無法立即開鎖的智能鎖應用,可以預留一個按鈕,用戶按下后可以激活終端主動聯網,從而實現快速開鎖。這雖然需要用戶多按一次按鍵,但可以大幅節(jié)省電量。
對于貨物物流監(jiān)控應用,可以在監(jiān)控設備中加入加速度傳感器。當貨物發(fā)生移動時,可以自動切換到DRX模式提高數據傳輸實時性;當貨物靜止時,則切換回eDRX模式以節(jié)省電量。
對于智能井蓋應用,平時可以采用PSM模式以節(jié)省電量,一旦檢測到井蓋被盜,則可以自動切換到DRX模式以便實時追蹤。
總之,通過合理選擇NB-IoT的三大省電模式,并結合其他技術手段,可以為物聯網設備打造出超長續(xù)航的解決方案,滿足不同應用場景的需求。
