NB-IoT和eMTC低功耗技术的左膀右臂：PSM和eDRX

### NB-IoT与eMTC中的低功耗关键技术：PSM与eDRX #### 一、引言 随着物联网技术的飞速发展，低功耗广域网（LPWA）技术因其覆盖广、成本低、易于部署等特点受到广泛关注。其中，NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）和eMTC（Enhanced Machine Type Communication）作为3GPP标准化组织定义的两种主要LPWA技术，在低功耗方面表现突出，这主要得益于它们采用了PSM（Power Saving Mode）和eDRX（Extended Discontinuous Reception）这两种关键节能技术。 #### 二、PSM（Power Saving Mode）详解 ##### 2.1 技术背景及原理 PSM技术是3GPP R12引入的一项关键技术，用于大幅降低终端设备的功耗。在PSM模式下，终端可以在空闲状态下关闭信号收发以及接入层相关的功能，相当于进入了一种“休眠”状态，这样可以极大地减少天线、射频电路和信令处理等组件的能耗。在PSM模式下，终端将不再接收网络侧的任何寻呼消息，这意味着在此期间终端对网络来说是不可达的，无法接收数据、短信或电话等服务。 ##### 2.2 PSM模式的触发机制 终端何时进入PSM模式取决于两个关键定时器：TAU周期请求定时器（T3412）和Active Timer（T3324）。 - **TAU周期请求定时器（T3412）**：该定时器由网络侧在ATTACH和TAU（Tracking Area Update）消息中指定，默认值为54分钟，最大可达310小时。当TAU周期请求定时器超时后，终端会重新进行位置更新，并可能重新进入PSM模式。 - **Active Timer（T3324）**：在终端处理完数据业务并进入空闲状态后，会启动Active Timer。一旦Active Timer超时，终端就会自动进入PSM模式。Active Timer的取值范围为0至255秒。 通过这两个定时器的巧妙设计，PSM模式能够在保证一定程度的业务可用性的同时实现深度节电。 #### 三、eDRX（Extended Discontinuous Reception）详解 ##### 3.1 技术背景及原理 eDRX技术是在3GPP R13中引入的，旨在进一步优化终端的能耗管理。eDRX是一种非连续接收技术，它允许终端在较长的时间间隔内只监听一次网络的寻呼消息，从而显著降低能耗。相比于传统的DRX（Discontinuous Reception）技术，eDRX支持更长的寻呼周期，例如20秒、40秒、80秒等，最长可达40分钟。 ##### 3.2 eDRX的工作原理 在eDRX模式下，终端会在一个很长的周期内（如20秒、40秒、80秒等）仅在特定时间点短暂地激活接收器来监听网络的寻呼消息。如果在这段时间内没有收到寻呼消息，则终端将继续处于休眠状态直到下一个监听时间点。这种机制有效地减少了终端的唤醒次数，从而降低了能耗。 ##### 3.3 eDRX的配置 eDRX的寻呼周期同样是由网络侧在ATTACH和TAU消息中指定的，终端也可以在这些过程中向网络侧提出建议值。为了满足不同应用场景的需求，网络可以根据具体情况灵活调整eDRX的寻呼周期，以平衡能耗和响应时间。 #### 四、PSM与eDRX的选择与应用 尽管PSM和eDRX都能显著提高终端的电池寿命，但在实际应用中还需要考虑具体的应用场景和技术需求。 - 对于那些对实时性要求不高，但需要长时间运行的应用，比如环境监测、智能抄表等，可以优先选择使用PSM技术。 - 而对于需要定期或不定期监控的应用，如远程定位、电话呼叫等，由于这类应用通常需要较短的响应时间，因此更适合采用eDRX技术，并将eDRX的寻呼周期设置得相对短一些（如20秒），以保证较好的实时性。 终端设备可以通过ATTACH和TAU过程向网络侧请求启用PSM或eDRX功能，但最终是否启用以及具体的参数配置仍需由网络侧决定。 PSM和eDRX是NB-IoT和eMTC技术中实现低功耗的关键技术手段，它们通过不同的机制有效延长了终端设备的电池使用寿命，为低功耗广域网技术的发展提供了强有力的支持。