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物联网设备的电池续航能力一直是业界关注的重点问题。作为物联网领域的新兴技术，NB-IoT凭借其超低功耗、超大连接等特点,为解决物联网设备电池续航问题提供了新的解决方案。NB-IoT标准中定义了三种不同的省电模式：DRX、eDRX和PSM。这三种模式各有特点,可以根据不同的应用场景进行灵活选择,从而打造出超长续航的物联网设备。
NB-IoT终端频繁地接收网络侧的寻呼会缩短其电池寿命且增加网络的信令负荷。为此NB-IoT网络提供了PSM(Power Saving Mode,省电模式)、DRX(Discontinuous Reception,不连续接收模式)和eDRX(Extended idle Mode DRX,扩展不连续接收模式)三种省电模式。
PSM模式下的终端设备在非业务期间进入深度休眠状态,不接收下行数据。只有当终端主动发送上行数据时,才能接收物联网平台缓存的下行数据。这种模式适合对下行数据无时延要求的业务,如抄表等。PSM模式下终端设备的功耗非常低,可以达到微安级别,从而实现"一节电池用5年"的超长续航。
DRX模式下的终端设备基本处于在线状态,物联网平台的下行数据随时可达终端设备。在每个DRX周期(例如1.28秒、2.56秒、5.12秒或者10.24秒)内,终端都会检测一次是否有下行业务到达。这种模式适用于对时延有高要求的业务,如路灯控制等。DRX模式下终端设备的待机功耗约为1mA左右。
eDRX模式是对DRX技术的一种扩展。在eDRX模式下,终端设备只有在设置的寻呼时间窗口内,才能接收物联网平台的下行数据,其余时间处于休眠状态。这种模式适用于对下行业务时延有较高要求,但又需要兼顾低功耗的业务,如远程关闭煤气等。eDRX模式下终端设备的待机功耗约为0.2mA。
在设计NB-IoT物联网产品时,选择何种省电模式是关键。这主要取决于是否需要随时随地找到设备。
DRX模式可以随时随地找到设备,适用于需要实时控制的场景,如共享单车锁、智能锁等。但这种模式下终端设备的功耗较高。
eDRX模式下需要花费几分钟至一两个小时才能找到设备,适用于隔一段时间查看状态就可以的场景,如货物物流监控等。这种模式下终端设备的功耗较DRX模式低。
PSM模式下可能需要一两天才能找到设备,适用于几乎不需要被控制,只需要隔几天上报数据的场景,如远程水表、煤气表等。这种模式下终端设备的功耗最低。
虽然NB-IoT的三种省电模式各有优劣,但实际应用中还可以通过额外的技术手段来提升用户体验。
对于eDRX模式下无法立即开锁的智能锁应用,可以预留一个按钮,用户按下后可以激活终端主动联网,从而实现快速开锁。这虽然需要用户多按一次按键,但可以大幅节省电量。
对于货物物流监控应用,可以在监控设备中加入加速度传感器。当货物发生移动时,可以自动切换到DRX模式提高数据传输实时性;当货物静止时,则切换回eDRX模式以节省电量。
对于智能井盖应用,平时可以采用PSM模式以节省电量,一旦检测到井盖被盗,则可以自动切换到DRX模式以便实时追踪。
总之,通过合理选择NB-IoT的三大省电模式,并结合其他技术手段,可以为物联网设备打造出超长续航的解决方案,满足不同应用场景的需求。
