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本文主要介绍灵龙芯NB-IOT通信模组的低功耗能力，下文中涉及到的知识除AT指令外，基本通用于任何NB模组。
服务器
介绍
NB-IoT 支持三种省电模式：PSM (Power Saving Mode，省电模式)、DRX（Discontinuous Reception，不连续接收模式），eDRX（Extended DRX，扩展不连续接收模式）。
NB 中采用了 PSM(power saving mode)和 eDRX(extended Discontinuous Reception)来节省功耗。在 PSM 模式下，终端无需接收 paging 以检测是否有下行服务，而 eDRX 模式相对于 DRX，具备更长的寻呼检测周期，所以可能致使更长的时间延时，对于数据的实时性有影响。
PSM 和 eDRX 是否使用取决于终端和网络的能力及配置，在能力方面，终端不支持的能力网络必不会配置，而终端支持的能力在网络不一样状况下，配置亦能够不一样。
网络
关于PSM
PSM技术在3GPP R12中引入的一种独立的状态，支持PSM的UE终端在空闲态持续一段时间后，会进入到PSM状态；此时UE终端的PA(射频部分)中止工做，终端AS(接入层)中止部分相关功能，以减小射频、信令处理等部分功耗消耗，从而达到低功耗的目的。
因为UE终端射频部分中止工做，接收不到任何寻呼及调度，对于网络侧来讲，UE终端此时处于不可达的状态，数据、短信均没法到达终端。但此时，终端在网络中仍是标记为注册状态（Registered）；所以，从PSM唤醒后，无需从新创建PDN链接，能够直接发送数据。
测试
上图的绿色部分即为UE的PSM状态，能够看到UE在IDLE态持续一段时间后，若是没有再次进入Active态，就会直接进入PSM状态，这段等待时间即为T3324定时器时长。
经过上图还能够看出，一个完整的TAU周期为IDLE+PSM时间之和，一个TAU周期的时长定义为T3412定时器时长。
T3412为TAU(Tracking Area Update)时间，而T3324为在IDLE模式下进入PSM的定时器。
在某些特定APN下，UE能够经过3GPP协议规定的标准指令AT+CPSMS对T3412及T3324定时器进行修改。
优化
关于eDRX
eDRX即加强型非连续接收，是3GPP R13中引入的一种状态，在此以前已经有DRX技术存在。经过字面意思便可知道，eDRX是对DRX技术的一种扩展。
eDRX是DRX的加强，支持更长的寻呼周期，减小接收单元没必要要的启动，以达到节省功耗的目的。PTW(Paging Time Window)窗口期是eDRX的一个状态，在PTW窗口内能够接收寻呼，一旦PTW窗口过去，设备就进入eDRX，而且直到下一个周期性的PTW窗口才能接收寻呼。
spa
上图粉红色部分即为IDLE时间窗，灰色柱状即为寻呼时间窗，在寻呼时间窗内，终端会监听网络侧下发的寻呼消息，并做出响应。
为了进一步下降监听寻呼带来的功耗，NB-IoT引入了eDRX技术，在一次PTW后，进入沉默状态，等待eDRX周期完毕后再次进入PTW监听寻呼。
经过这种技术，终端在IDLE下间歇性监听寻呼，下降了功耗；能够看到当寻呼落在PTW时间窗以外时，终端依旧不能响应寻呼，须要等待网络侧缓存的寻呼再次下发落到PTW时间窗内，便可成功响应。
pwa
三种模式区别
DRX：可以随时随地找到设备。
eDRX：须要花几分钟甚至一两个小时才能找到设备。
PSM：可能要一两天才能找到设备。
3d
PSM
PSM唤醒
PSM唤醒条件
- T3412定时器超时
- WakeUp引脚拉低
blog
PSM相关指令
| AT指令 | 功能描述 |
|---|---|
| AT+CPSMS | PSM参数设置 |
| AT+ECPMUCFG | PMU单元使能(必要) |
| AT+ECPCFG=“sleepWaitTime”, time | 唤醒UE后,模组保活时间,单位ms(time) |
| AT+ECPSMR | PSM状态URC |
| 部分发送数据的AT指令 | 大部分发送数据的AT指令都携带RAI Flag，在发送数据时，可携带此flag，用以释放RRC以快速进入PSM |
*在Socket、OneNET_LWM2M、CTWing_LWM2M等协议与平台数据交互的指令中均带有RAI Flag标志
*若需使用PSM，则必须设置AT+ECPMUCFG使能PMU与模组唤醒后的保活时间。
教程
这里再也不对AT指令详细说明，有意者可联系做者索取(肝不动了画表格)。。。
(主要是对上述几个AT指令的详细说明)。
PSM特性
AT+CPSMS指令能够用来设置PSM的相关参数，其中Requested_Periodic-RAU和Requested_GPRS-READY-timer无需设置，Requested_Periodic-TAU表明3412定时器，Requested_Active-Time表明3324定时器。都是以8位二进制数来表示，其中高三位为Unit，低五位为value，换算方法以下：Requested_Periodic-RAU
| Unit | 基数 | 可表示的最小值 | 可表示的最大值 |
|---|---|---|---|
| 0 | 10min | 2400 | 18600 |
| 1 | 1h | 21600 | 11160 |
| 2 | 10h | 14400 | 1116000 |
| 3 | 2sec | 2 | 62 |
| 4 | 30sec | 90 | 930 |
| 5 | 1min | 690 | 1860 |
| 6 | 320h | 1150000 | 35712000 |
*例：00111000计算方法以下
Unit=1(001), value=24(11000),时间即为24h（1*24）。
| Unit | 基数 | 可表示的最小值 | 可表示的最大值 |
|---|---|---|---|
| 0 | 2sec | 2 | 62 |
| 1 | 1min | 120 | 1860 |
| 2 | 6min | 2160 | 11160 |
说明
1. 当模组退出PSM模式后，若是没有其余指令操做，模组会在计时AT+ECPCFG=“slpWaitTime”,time设置的time时间后再次进入PSM。此过程能够被AT能够被AT指令打断，每次敲击AT会重新计时time时间，计时结束后，若无其余不可进入PSM的状态，则模组从新进入PSM模式。
2. 目前T3324和T3412实际值为运营商下发的值，使用AT+CPSMS命令手动配置的T3324和T3412参数可能没法在实际状况中生效。
3. 只经过AT+CPSMS指令开启PSM可依进入PSM模式，但可能没法真正下降功耗，必须经过AT+ECPMUCFG指定PMU等级，根据不一样的PMU等级其进入PSM的功耗也不一样。
4. 开启PSM后，建议经过AT+ECPCFG=“slpWaitTime”,time来设置模组唤醒后的保活时间,不然可能会发生唤醒模组后来不及发送数据再次进入PSM的状况。
5. 在设置PMU等级时，高于SLEEP1(含)的睡眠深度仅支持Pad Wakeup，若将模组Pad Wakeup与串口相连，则须要发送两次AT指令，第一次为唤醒模组，第二次为真正可发出的数据(也可不断的发送AT，等待模组返回OK，继而发送业务数据)。
eDRX
eDRX简介
eDRX模式
eDRX模式做为Rel-13中新增的功能，主要目的是支持更长周期的寻呼监听，从而达到省电的目的。传统的2.56s寻呼时间间隔对UE的电量消耗过大，而下行数据发送频率较小时，经过核心网和用户的协商配合，用户终端跳过大部分的寻呼监听，从而达到省电的目击。
eDRX模式的节电效果比PSM模式要差一点，可是相对于PSM模式，大幅提高了下行通讯链路的可达性。
eDRX周期如上图所示，用户可经过查阅相关AT指令(AT+CEDRXS)进行eDRX周期设置。
PTW
在每一个eDRX周期内，都有一个寻呼时间窗口(Paging Time Window,PTW),UE只能在PTW内按照DRX周期监听寻呼信道，以便接收下行业务，PTW外的时间处于睡眠状态，不监听寻呼信道，不能接收下行业务。
eDRX配置相关指令
以下命令能够设置不一样的 eDRX 参数，以实现不一样应用场景下的多样应用需求。| AT指令 | 功能描述 |
|---|---|
| AT+CEDRXS | eDRX参数设置 |
| AT+CEDRXRDP | 读取动态eDRX参数 |
| AT+ECPTWEDRXS | PTW和eDRX参数设置 |
| AT+ECPMUCFG | PMU单元使能(必要) |
| AT+ECPCFG=“sleepWaitTime”, time | 唤醒UE后,模组保活时间,单位ms(time) |
这里再也不对AT指令详细说明，有意者可联系做者索取(肝不动了画表格)。。。
(主要是对上述几个AT指令的详细说明)。
应用示例
PSM模式
开启/关闭PSM模式
| AT指令 | 指令响应 | 事件描述 |
|---|---|---|
| AT+ECPSMR=1 | OK | 开启PSM事件上报 |
| AT+ECPMUCFG=1,4 | OK | 使能PMU为Hibernate等级 |
| AT+ECPCFG=“sleepWaitTime”,5000 | OK | 设置UE唤醒保活时间为5s |
| AT+CEREG=4 | OK | |
| AT+CEREG? | +CEREG: 4,1,“4644”,“046AC853”,9,“00000001”, “00111000” OK |
|
| AT+CPSMS=1,“00111000”, “00100001” |
OK +CEREG: 4,1,“3a59”,“0a14ff60”,9,“00011110”,“00111000” +ECPSMR: 1 |
开启PSM模式,并设置T3412_ext和T3324定时器 |
| AT+CEREG=0 | OK | |
| AT+ECPMUCFG=0 | OK | 失能PMU |
| AT+CPSMS=0 | OK +ECPSMR: 0 |
关闭PSM |
PSM和UDP测试示例
| AT指令 | 指令响应 | 事件描述 |
|---|---|---|
| AT+ECPSMR=1 | OK | 开启PSM事件上报 |
| AT+ECPMUCFG=1,4 | OK | 使能PMU为Hibernate等级 |
| AT+ECPCFG=“sleepWaitTime”,5000 | OK | 设置UE唤醒保活时间为5s |
| AT+CPSMS=1,“00111000”, “00100001” |
OK | 开启PSM模式,并设置T3412_ext和T3324定时器 |
| AT+SKTCREATE=1,2,17 | +SKTCREATE: 1 OK |
建立Socket |
| AT+SKTCONNECT=1,“ip”,port | OK | 绑定UDP服务器 |
| AT+SKTSEND=1,6,303132333435 | OK | 发送数据到UDP服务器 |
| +SKTRECV: 1,3 “313233” | 从UDP服务器接收数据 | |
| +ECPSMR: 1 | 若是数据传输完毕,UE将自动进行PSM模式 |
PSM和UDP测试示例(RAI Flag)
| AT指令 | 指令响应 | 事件描述 |
|---|---|---|
| AT+ECPSMR=1 | OK | 开启PSM事件上报 |
| AT+ECPMUCFG=1,4 | OK | 使能PMU为Hibernate等级 |
| AT+ECPCFG=“sleepWaitTime”,5000 | OK | 设置UE唤醒保活时间为5s |
| AT+CPSMS=1,“00111000”, “00100001” |
OK | 开启PSM模式,并设置T3412_ext和T3324定时器 |
| AT+SKTCREATE=1,2,17 | +SKTCREATE: 1 OK |
建立Socket |
| AT+SKTCONNECT=1,“ip”,port | OK | 绑定UDP服务器 |
| (17:31:19.532) AT+SKTSEND=1,6,303132333435，1 |
OK (17:31:23.816) +ECPSMR: 1 |
发送数据到UDP服务器 若是数据传输完毕,UE将自动进入PSM模式 能够看出,携带RAI Flag后UE能够很是快速 的进入PSM模式 |
eDRX模式
使能eDRX模式时,需打开PMU电源管理单元及sleepwaitTime，下面再也不叙述。
开启eDRX模式
| AT指令 | 指令响应 | 事件描述 |
|---|---|---|
| AT+COPS? | +COPS: 0,2,“46000”,9 OK |
查询网络信息，运营商及网络制式 |
| AT+CEDRXS=? | +CEDRX: (0,1,2,3),(5),(“0010”-“1111”) OK |
查询eDRX参数范围 |
| AT+CEDRXS=1，5 | OK | 开启eDRX模式，配置自动保存 |
| AT+CEDRXRDP | +CEDRXRDP: 5,“0010”,“0010”,“0011” OK |
若是eDRX支持： 第一个0010为UE请求的eDRX周期 第二个0010为网络下发的eDRX周期 第三个0011为网络下发的PTW周期 |
| AT+CEDRXRDP | +CEDRXRDP:0 OK |
若是不支持eDRX模式，返回0 |
设置eDRX周期为指定值
| AT指令 | 指令响应 | 事件描述 |
|---|---|---|
| AT+CEDRXS=1，5,“0011” | OK | 开启eDRX模式，eDRX周期为40.96s |
| AT+CEDRXRDP | +CEDRXRDP: 5,“0011”,“0011”,“0011” OK |
若是eDRX支持： 第一个0010为UE请求的eDRX周期 第二个0010为网络下发的eDRX周期 第三个0011为网络下发的PTW周期 |
设置eDRX周期为20.48s,PTW为10.24s
| AT指令 | 指令响应 | 事件描述 |
|---|---|---|
| AT+ECPTWEDRXS=1，5,0011,0010 | OK | |
| AT+CEDRXRDP | +CEDRXRDP: 5,“0010”,“0010”,“0011” OK |
若是eDRX支持： 第一个0010为UE请求的eDRX周期 第二个0010为网络下发的eDRX周期 第三个0011为网络下发的PTW周期 |
关闭eDRX模式
| AT指令 | 指令响应 | 事件描述 |
|---|---|---|
| AT+CEDRXS=0 | OK | 关闭eDRX模式 |
| AT+CEDRXRDP | CEDRXRDP: 0 OK |
关闭eDRX模式 |
结语
首次更新的内容很少，算是练手吧！后面会逐步更新出模组与云平台通讯方面的教程，顺带也会加入平台侧操做。对NB-IOT有兴趣的小伙伴可在下方留言或私聊博主，共同进步！！！