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)、保護帶或獨立載波等三種部署方式，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)共存。可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本、實現(xiàn)平滑升級。

2、NBIOT的特點和目標

（1）超強覆蓋：相對GPRS來說，增加20db的信號增益。

（2）超低功耗：對于終端功耗的目標是：基于AA（5000mAh）電池，使用壽命可超過10年。

（3）超大連接：一個扇區(qū)能夠支持數(shù)萬個連接，支持低延時敏感度、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用的。

二、NB-IoT要點概括

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、對比GPRS，減少了一些信令，尋呼周期加長，增加PSM狀態(tài)，降低功耗(用實時性換取續(xù)航)；

3、終端數(shù)據(jù)通過運營商基站接入核心網(wǎng)，匯入運營商的物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)，經(jīng)IoT平臺與用戶的平臺進行數(shù)據(jù)交互

三、NB-IoT的工作狀態(tài)

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

三種工作狀態(tài)如下：

Connected(連接態(tài))：

模塊注冊入網(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)交互超過一段時間后會進入Idle模式，時間可配置。

Idle(空閑態(tài))：

可收發(fā)數(shù)據(jù)，且接收下行數(shù)據(jù)會進入Connected狀態(tài)，無數(shù)據(jù)交互超過一段時會進入PSM模式，時間可配置。

PSM(節(jié)能模式)：

此模式下終端關(guān)閉收發(fā)信號機，不監(jiān)聽無線側(cè)的尋呼，因此雖然依舊注冊在網(wǎng)絡(luò)，但信令不可達，無法收到下行數(shù)據(jù)，功率很小。

持續(xù)時間由核心網(wǎng)配置(T3412)，有上行數(shù)據(jù)需要傳輸或TAU周期結(jié)束時會進入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間段打開接收機進入激活態(tài)，用以接收下行數(shù)據(jù)，而在剩余時間段關(guān)閉接收機進入休眠態(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，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周期時長確定后：

?激活期越長，則業(yè)務(wù)處理越及時，但接收機在同一個周期內(nèi)工作時間長，UE耗電量越大。

?激活期越短，則UE越省電，但接收機在同一個周期內(nèi)保持關(guān)閉的時間越長，業(yè)務(wù)時延越長。

2、eDRX模式

為了節(jié)省終端功耗，同時滿足一定下行業(yè)務(wù)時延的要求，3GPP引入了擴展DRX的概念（extended DRX，eDRX）。

（1）在每個eDRX周期內(nèi)，有一個尋呼時間窗口（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周期長度、PTW窗口長度可配置，UE和運營商之間進行協(xié)商，以運營商下發(fā)給UE的值為準。

（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)原理非常簡單，在PSM該狀態(tài)下，終端射頻關(guān)閉，相當于關(guān)機狀態(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 終端主動發(fā)送上行數(shù)據(jù)（MO Data）時可接收IoT平臺緩存的下行數(shù)據(jù)。

（1）終端何時進入PSM狀態(tài)，以及在PSM狀態(tài)駐留的時長由核心網(wǎng)和終端協(xié)商。

（2）進入PSM模式，雖然UE不再進行接收尋呼消息，看起來設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)失聯(lián)，但設(shè)備仍然注冊在網(wǎng)絡(luò)中，這樣當UE從休眠喚醒后就不需重新注冊網(wǎng)絡(luò)就可以進行數(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)運行商配置給NB物聯(lián)卡，周期性的喚醒。

（4）PSM自動喚醒與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，則會馬上重新進行PSM狀態(tài)。如有有其他task要執(zhí)行，則會執(zhí)行task，在執(zhí)行完task之后，如果還未到周期自動喚醒，則會繼續(xù)馬上重新進入PSM模式。

B．如果是周期到了自動喚醒，則會維持Active time后再重新進入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，對于MT2625進入PSM狀態(tài)時，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間則進入deep sleep，若PSM周期為十幾個小時比較長的時間則進入deeper sleep。其他NB芯片筆者還沒驗證過。

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。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，將推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用