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TechnicalFeature 技术特写

与LTE M1等级同步推出了名为NB-
IoT的新标准。该标准的需求模式包括
Power Consumption Active Idle I-DRX (< 2.56 s) TAU Tx Active 极低功耗、极低成本、楼宇内增强型接
PSM Mode
收效果和利用极小数据流量支持大量
设备。NB-IoT的带宽仅180kHz，可采
用未用LTE带内资源块、相邻LTE载波
（保护频带）之间的空闲频谱或独立频
T3324 Send Data 谱（例如未用GSM载波中的独立频谱）
T3412 {6 min; 12 min; ….} 进行部署。借助NB-IoT，3GPP创建了
一种全新的蜂窝空中接口。该接口完全
符合典型机器通信的要求。表1简要列
Power Consumption Active Idle Mode Tx Active 出了符合不同IoT应用需求的不同LTE终
端等级。
其它特点，例如，降低功耗等，也
I-eDRX
I-eDRX
I-eDRX
I-eDRX
已经实现。借助eDRX扩展了连接模式
或空闲模式中的时隙；调制解调器可以
{5.12 s; 10.24 s; 20.48 s…: 2621.44 s} Send Data 进入接收模式以接收呼叫信息和系统状
态信息。DRX定时器决定该操作的出现
图2：PSM和扩展eDRX。 频率。目前，空闲DRX定时器的最短时
间间隔为2.56秒。对于预期每15分钟才
级，该设备才可以建立（至该网络的） PSM适用于仅向网络发送少量数据的传 接收一次数据且延时要求较宽松的设备
连接。网络会发送一种位图，即扩展访 感器网络。该模式不适用于要求传感器 来说，该频度已经够高了。
问限制（eab）位图，并通过该位图识别 给出快速响应或者实时性高的应用。使 PSM和eDRX间的主要差别在于允
允许接入的等级。Rel.10和11中引入的 用了PSM的应用，必须容许这种行为特 许设备驻留在某种掉电模式的时间长度
这些流程可以确保IoT应用的运行可靠性 性，且其设计过程必须考虑空闲模式和 和至接收模式的切换流程。采用PSM模
和稳定性，以及蜂窝网络中当前和今后 节电模式最优定时器值的选择。 式的设备，必须先进入Active模式，以
的设备不会对移动宽带服务产生危害性 LTE等级0的引入，其最初意图是 接收数据，再在空闲模式驻留一段特定
影响。 显著减小IoT市场中LTE调制解调器的 长度的时间。采用eDRX的设备可以驻
成本。为此，通过将所支持的数据传输 留在空闲模式；无需任何信令，即可快
低成本、低功耗设备 率下调至1Mbps减小调制解调器的复杂 速进入接收模式。
对于用来解决低数据流量、低功耗 性。这将处理器和存储器容量等方面的 例如，某个设备可能期望收到来
和低成本等需求的IoT设备来说，目前仍 需求降低至最小程度。制造商还可以弃 自服务器的、频度极小的自发性消息
缺乏优化解决方案。该委员会在Rel.12 用全双工模式（即同时接收和发送）和 （例如每天一条），但应用要求在不超
中开始关注这些问题。人们很快会明 多天线设计。其结果是，这类设备不需 过10分钟的时间内给出应答。如果该设
白，对于各种应用，这类问题的解决不 要双工滤波器。LTE等级0是Rel.13中引 备采用PSM，则它必须至少以10分钟的
存在单一的简单解决方案。例如集装箱 入的LTE M1等级的一个过渡性阶段。借 间隔时间执行离开PSM模式、完成一
跟踪、垃圾箱管理、智能电表、农用传 助M1等级，推出了其它更多成本削减 次TAU，在空闲模式驻留一段短时间等
感器以及运动和人身健康跟踪器等应用 措施，尤其是减小上行和下行链路的带 操作。然而，若使用eDRX，该设备仅
的需求呈现出极大的差异性。因此， 宽、减小数据传输率和发射功率等。 需每10分钟进入接收模式一次：这种方
Rel.12集中关注功耗更小的经济型调制
解调器。定义了省电模式（PSM，对于 表1 适用于不同IoT应用需求的LTE等级
采用电池供电的设备来说，尤其重要） LTE等级1 LTE等级0 LTE等级M1 LTE等级NB1
和新的LTE设备等级0，其复杂性只有
带内LTE
LTE 1类调制解调器的一半。其原则是牺 部署 带内LTE 带内LTE 带内LTE 防护频带LTE
牲某些功能，以减小硬件复杂性，从而 独立频带
实现低成本设计和高能效运行。
该PSM流程在数据链路中断后或周 下行链路(DL) OFDMA (15kHz) OFDMA (15kHz) OFDMA (15kHz) OFDMA (15kHz)
期跟踪区更新（TAU）过程结束后启动
上行链路(UL) SC-FDMA (15kHz) SC-FDMA (15kHz) SC-FDMA (15kHz) 单音(15/3.75kHz)
（见图2）。设备会先进入空闲模式；
此后，周期性地切换到接收模式，以接 下行链路：10Mbps 下行链路：1Mbps 下行链路：1Mbps 下行链路：250kbps
峰值传输率
收消息（不连续接收）。因此，通过寻 上行链路：5Mbps 上行链路：1Mbps 上行链路：1Mbps 上行链路：20kbps (单音)
呼操作仍然可以访问该设备。定时器 UE 20MHz 20MHz 1.4MHz 200kHz
接收器带宽
T3324超时后，将进入省电模式。进入 全双工 全/半双工 全/半双工 半双工
该模式后，设备应该保持在网络注册状 双工模式 FDD/TDD FDD/TDD FDD/TDD FDD
态而始终处于消息发送就绪状态。
UE发送功率 23dBm 23dBm 23或20dBm 23或20dBm
但是，接收器实际上被关机，故通
过寻呼操作不能访问到该设备。因此， 节电 PSM,eDRX PSM,eDRX PSM,eDRX

42 Microwave Journal China 微波杂志 Jan/Feb 2017