物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池續(xù)航能力一直是業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)問題。作為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的新興技術(shù)，NB-IoT憑借其超低功耗、超大連接等特點(diǎn),為解決物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備電池續(xù)航問題提供了新的解決方案。NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn),可以根據(jù)不同的應(yīng)用場景進(jìn)行靈活選擇,從而打造出超長續(xù)航的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

NB-IoT三大省電模式介紹

NB-IoT終端頻繁地接收網(wǎng)絡(luò)側(cè)的尋呼會縮短其電池壽命且增加網(wǎng)絡(luò)的信令負(fù)荷。為此NB-IoT網(wǎng)絡(luò)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(kuò)展不連續(xù)接收模式)三種省電模式。

PSM模式

PSM模式下的終端設(shè)備在非業(yè)務(wù)期間進(jìn)入深度休眠狀態(tài),不接收下行數(shù)據(jù)。只有當(dāng)終端主動發(fā)送上行數(shù)據(jù)時,才能接收物聯(lián)網(wǎng)平臺緩存的下行數(shù)據(jù)。這種模式適合對下行數(shù)據(jù)無時延要求的業(yè)務(wù),如抄表等。PSM模式下終端設(shè)備的功耗非常低,可以達(dá)到微安級別,從而實(shí)現(xiàn)"一節(jié)電池用5年"的超長續(xù)航。

DRX模式

DRX模式下的終端設(shè)備基本處于在線狀態(tài),物聯(lián)網(wǎng)平臺的下行數(shù)據(jù)隨時可達(dá)終端設(shè)備。在每個DRX周期(例如1.28秒、2.56秒、5.12秒或者10.24秒)內(nèi),終端都會檢測一次是否有下行業(yè)務(wù)到達(dá)。這種模式適用于對時延有高要求的業(yè)務(wù),如路燈控制等。DRX模式下終端設(shè)備的待機(jī)功耗約為1mA左右。

eDRX模式

eDRX模式是對DRX技術(shù)的一種擴(kuò)展。在eDRX模式下,終端設(shè)備只有在設(shè)置的尋呼時間窗口內(nèi),才能接收物聯(lián)網(wǎng)平臺的下行數(shù)據(jù),其余時間處于休眠狀態(tài)。這種模式適用于對下行業(yè)務(wù)時延有較高要求,但又需要兼顧低功耗的業(yè)務(wù),如遠(yuǎn)程關(guān)閉煤氣等。eDRX模式下終端設(shè)備的待機(jī)功耗約為0.2mA。

三種模式的選擇策略

在設(shè)計NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品時,選擇何種省電模式是關(guān)鍵。這主要取決于是否需要隨時隨地找到設(shè)備。

DRX模式可以隨時隨地找到設(shè)備,適用于需要實(shí)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(shè)備的功耗較高。

eDRX模式下需要花費(fèi)幾分鐘至一兩個小時才能找到設(shè)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(shè)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(shè)備,適用于幾乎不需要被控制,只需要隔幾天上報數(shù)據(jù)的場景,如遠(yuǎn)程水表、煤氣表等。這種模式下終端設(shè)備的功耗最低。

結(jié)合其他技術(shù)手段提升用戶體驗(yàn)

雖然NB-IoT的三種省電模式各有優(yōu)劣,但實(shí)際應(yīng)用中還可以通過額外的技術(shù)手段來提升用戶體驗(yàn)。

對于eDRX模式下無法立即開鎖的智能鎖應(yīng)用,可以預(yù)留一個按鈕,用戶按下后可以激活終端主動聯(lián)網(wǎng),從而實(shí)現(xiàn)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(yīng)用,可以在監(jiān)控設(shè)備中加入加速度傳感器。當(dāng)貨物發(fā)生移動時,可以自動切換到DRX模式提高數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時性;當(dāng)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(yīng)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(shí)時追蹤。

總之,通過合理選擇NB-IoT的三大省電模式,并結(jié)合其他技術(shù)手段,可以為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備打造出超長續(xù)航的解決方案,滿足不同應(yīng)用場景的需求。