近幾年來，物聯網這一概念越來越火爆。為了給物聯網產業提供優良的網絡支持，中國移動已在全國346個城市啟動NB-IOT（Narrow Band Internet of Things，窄帶物聯網）網絡建設。截至2017年底，中國移動已經在重點城市對NB-IOT網絡進行商用。2017年已成為物聯網商用元年，期待越來越豐富、新穎的物聯網終端產品在中國移動NB-IOT網絡上實現商用。

NB-IOT具有低功耗、低成本、廣覆蓋、大連接的技術優點，很多之前難以連接到網絡的終端產品現在都可以通過加裝NB-IOT模組連接到網絡。NB-IOT的眾多優點也吸引著過去使用GSM網絡的物聯網終端逐步轉向NB-IOT網絡。

在NB-IOT眾多優勢中，“低功耗”是最引人注意的一個，那么NB-IOT到底是如何做到相較于其他網絡系統更省電的呢？

現在，我們就來具體了解一下NB-IOT系統中使用到的三種省電技術：DRX，eDRX，PSM。

省電技術之一：

DRX

DRX（Discontinuous Reception，不連續接收）在以往的網絡系統中就有使用，在NB-IOT網絡系統中又有所改進。DRX分為“空閑態”和“連接態”兩種應用場景，本文只介紹與NB-IOT待機省電相關的“空閑態”DRX。

DRX提供了一種方式，使終端可以周期性的交替處于睡眠狀態和工作狀態。

睡眠狀態：終端關閉接收機，不能收到網絡的任何通知。

工作狀態：終端從睡眠狀態被喚醒去監聽尋呼消息。

工作狀態的時間一般是遠小于睡眠狀態的，更多的時間讓終端在睡眠中保存體力，也就達到了省電的目的。這樣做雖然會產生一定的下行數據延時，但DRX的周期相對還是很短的，并不會對用戶體驗帶來明顯影響。

DRX的兩個關鍵參數

兩個參數都在Sib2消息帶給終端。

1. defaultPagingCycle， 表示默認尋呼周期，即為T值，取值為{ 128, 256, 512, 1024}，單位： 無線幀（radio frame）。在終端附著或跟蹤區更新消息中也可能會攜帶一個DRX尋呼周期參數，終端最終使用的DRX尋呼周期為兩者比較的較小值。

2. nB，表示尋呼密度，取值為{4T，2T，T，T/2，T/4，T/8，T/16，T/32，T/64，T/128，T/256，T/512，T/1024}，其中T表示每個無線幀有一個子幀用于尋呼，T/32表示每32個無線幀 有一個子幀用于尋呼，2T表示每個無線幀有兩個子幀用于尋呼。

nB的取值也可以表征尋呼組的數量，如T值取128，nB值取T，則相當于將所有用戶分成128個尋呼組。如T值取64，nB值取T/4，則分為16個尋呼組，尋呼組越多每組中的用戶數就越少。

DRX是如何工作的呢？

我們先來認識一下這幾個詞：

PO（Paging Occasion，尋呼時刻）可能包含尋呼消息的子幀（1ms）。

PF（Paging Frame，尋呼幀）可能包含尋呼時刻的無線幀（10ms）

Pagingcycle（尋呼周期），一個周期內有一個需要終端監聽的尋呼時刻。

“空閑態”不連續接收要求終端在需要接收尋呼消息時（尋呼周期到達自己的尋呼時刻），才會去監聽尋呼信道（P-RNTI加擾的NPDCCH子幀），解出尋呼消息。相對應的，網絡側也不需要在每個下行子幀都去發送尋呼消息，只需為某一終端在特定的尋呼時刻下發即可。

如下圖所示，網絡只可能在時刻1、2、3、4下發尋呼消息，終端A只在自己的尋呼時刻1、3去監聽尋呼消息，終端B只在自己的尋呼時刻即2、4去監聽尋呼消息。

計算PF，PO

NB-IOT終端通過系統消息中得到的T，nB值，結合終端自己的IMSI可以計算出需要監聽的尋呼時刻。

兩個公式

公式中用到的相關參數

PF：滿足公式1的SFN即為尋呼幀PF

PO：根據公式2計算得到的i_s，和響應的Ns值，通過查表可以確定PO位置

PO所在位置查找表

省電技術之二：

eDRX

eDRX(extended DRX，擴展不連續接收)是3gpp在R13中新增的功能。eDRX是在DRX模式的基礎上進行擴展和增強，通過核心網和終端之間的協商配合，使終端可以有更長的時間處于睡眠狀態，跳過大部分的尋呼監聽，已達到省電的目的。

eDRX的兩個關鍵參數：

1. eDRX周期，取值為{hf2，hf4，hf6，hf8，hf10，hf12，hf14，hf16，hf32，hf64，hf128，hf256，hf512，hf1024}，單位hf為超幀，1超幀=1024個SFN（系統幀）的時間，即10.24s。所以eDRX周期可取的時間范圍為{20.48s~2.92h}。

2. PTW（Paging Time Window）尋呼時間窗，取值為{s1，s2，s3，s4，s5，s6，s7，s8，s9，s10，s11，s12，s13，s14，s15，s16}，單位s=2.56s。所以PTW可取值的范圍為{2.56s~40.96s}。

eDRX周期長度和PTW窗口長度由終端和網絡之間協商決定，終端可以通過Attach request/TAU request消息將一組eDRX參數發送給網絡以告知網絡本終端可以支持eDRX和期望的eDRX參數配置，最終使用的eDRX參數由網絡配置決定，網絡可以參考終端上報的eDRX請求參數、APN 和IMSI為不同的終端配置不同的值，在Attach accept/TAU accept消息中攜帶給終端。這種方式更方便的讓不同應用場景下的NB-IOT終端可以使用不同的eDRX參數配置。

eDRX是如何工作的呢？

在每個eDRX周期內，有一個PTW（Paging Time Window，尋呼時間窗口），終端只能在PTW內按DRX周期監聽尋呼信道，以便接收下行業務，PTW外的時間處于睡眠態，不監聽尋呼信道，也就不能接收下行業務。此時如果有需要下發給終端的下行數據包，網絡會進行緩存（對每個終端只能緩存一條），當再次進入PTW時間窗時，網絡會尋呼終端，觸發終端建立空口連接，然后再轉發數據包給終端。

NB-IOT省電技術暫時為大家介紹到這里，PSM技術以及NB-IOT實際業務耗電情況會在“下篇”中來介紹。

以上內容來源：中國移動終端實驗室

目前，中國移動已構建了NB-IoT端到端的產業測試評估體系，從無線/核心網、終端/用戶卡、SDK/開放平臺、典型業務、測試儀表等多方面入手，推進M-IoT產業健康發展。

在2017年的公開場合，中國移動曾透露了一組關于功耗優化的案例數據：將原本一天耗電量48mAh的NB-IoT業務通過休眠電流、連接釋放、參數配置等方面進行重點優化，使得耗電量降至一天7.75mAh，終端續航時長由0.6年提升至3.5年。

comobs認為，NB-IoT的功耗優化和規模商用是一個長期過程，以物為中心的連接更需要注重根據場景的差異化需求進行配置與優化，這些方面與以人為中心的設計理念（芯片、終端、網絡、業務）完全不同。

因此，業界經常會誤讀，大多觀點認為，NB-IoT提供的是為了滿足偽需求而存在的技術。同時，商業模式與技術本身并不相干，現階段，NB-IoT的商用進展與案例，并不代表NB-IoT最終、真實的價值。