Page 39 - 网络电信2018年10月刊上

解 决 方 案

物联网低功耗技术研究与实践

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刘峰 ，张宏伟 2
1. 民航电信开发有限责任公司 ；
2. 中兴通讯股份有限公司西安研发中心

摘 要：通过分析NB-IoT低功耗节电技术PSM，DRX，eDRX的原理，并根据真实产品的测试数
据说明了各技术的优点和缺陷。结合真实的测试数据阐述了NB-IoT产品应用场景的特征，并将
应用场景与节电技术相结合，讲述了节电技术的具体应用策略。
关键词：NB-IoT；PSM；eDRX；DRX；低功耗

引言 （7）大容量：窄带、低占空比业务模型、小数据包传输优
得益于移动通信技术的发展，当前的网络科技已从人与人 化；
的联接，发展到人与物、物与物的连接，迈向万物互联阶段。 （8）低速度：控制面优化、小数据包通过NAS传输，减少
物联网世界存在海量的传感类、控制类连接需求，且这些需求 窗口指令 ；
具有共同的特征要求，即强覆盖、小功耗、低成本、大连接、 （9）低功耗：PSM（Power Saving Mode，PSM），eDRX
低速率。现有3G/4G技术从成本、功耗等方面来看均无法满足需 （Extended DRX，eDRX），长TAU，空口传输优化，减少测量。
求；目前2G虽然已在承担部分对功耗要求相对不高的业务，但 在NB-IoT五大特性中，用户提出最多的要求是低功耗，如
明显还有大量需求无法得到满足，且非长期发展的优选方案。 智能抄表、环境监测终端等。用户希望安装一次可长时间使用
由此形成了基于FDD LTE技术的NB-IoT（Narrow Band Internet （使用时间超10年），无需更换电池。因此NB-IoT的功耗也是
of Things，NB-IoT）技术标准。 我们必须考虑的要素之一。

一、NB-IoT关键技术及特性 二、NB-IoT产品节电技术
NB-IoT技术基于FDD-LTE技术，对物理层等进行了改造，具 对于NB-IoT产品而言，功耗可分为物联网控制器或传感器
有如下特性 ： 功耗，无线传输模块（NB-IoT模块）功耗。控制器或传感器工
（1）窄带180kHz，终端单天线（不支持双流），半双 作时（控制或收集数据）的平均电流约10mA，休眠时电流为微
工； 安级。NB-IoT模块功耗如下：
（2）下行与LTE相同，OFDMA、子载波间隔15Hz ； （1）附着或TAU功耗：模块从上电到与基站成功联网过程
（3）上行SC-FDMA，含Single-tone和Multi-tone两种配 中的功耗。该过程与网络环境关联较大，如信号强度、NPRACH
置； 功率控制策略等 ；
（4）物理层信道重新设计； （2）RRC-Connection功耗：UE与eNodeB进行信令交互，UE
（5）强覆盖：功率谱密度提升+重复传输 ； 的基带、射频单元都处于激活状态，平均电流较大，目前市场
（6）低成本：窄带、单天线、半双工、协议栈简化 ； 上的芯片根据网络配置的不同，其平均电流在10～50mA之间 ；

58 网络电信 二零一八年十月