備注：因原帖不能更新了，所以《【吳老司撩通信】老司機(jī)解讀NB-IOT系列》的前四章，請(qǐng)各位移步至鏈接：
http://gg1fic3.cn/bbs/thread-666801-1-1.html#84
1 【吳老司撩通信】老司機(jī)解讀NB-IOT-5.NB-IOT小功耗之太極拳
2 導(dǎo)語
上一篇老司機(jī)談到了NB的節(jié)電技術(shù)之前戲，即LTE中的DRX技術(shù)，本篇來詳細(xì)扯一扯NB的節(jié)電技術(shù)，為節(jié)能環(huán)保做點(diǎn)貢獻(xiàn)（實(shí)際情況是階梯電價(jià)了，傷不起！你懂滴）。
3 正文總起
太極拳由張三豐所創(chuàng)。 太極拳這套拳術(shù)的訣竅是“虛靈頂勁、涵胸拔背、松腰垂臀、沉肩墜肘”十六個(gè)字，純以意行，最忌用力。形神合一，是這路拳法的要旨。
下面我們要談的NB的節(jié)電技術(shù)，正應(yīng)了太極拳中的虛靈頂勁，最忌用力了。
那么NB中對(duì)于終端功耗的目標(biāo)是什么呢？答案是：基于AA（5000mAh）電池，使用壽命可超過10年。各位用發(fā)瘋手機(jī)自帶充電寶的的小同學(xué)（愛瘋7P電池容量為2900mAh），看到這個(gè)結(jié)論，你的狗眼有木有被亮瞎？
下面吳老師將重點(diǎn)介紹NB中主要用到的兩種節(jié)電技術(shù)，分別是PSM和eDRX。正因?yàn)榍懊嬉呀?jīng)將前戲部分部分做足，咱們今天可以直入主題。
4 PSM(Power Saving Mode)
PSM的技術(shù)原理非常簡(jiǎn)單，即在IDLE態(tài)下再新增加一個(gè)新的狀態(tài)PSM（idle的子狀態(tài)），在該狀態(tài)下，終端射頻關(guān)閉（吳老司的理解是能關(guān)的都關(guān)，進(jìn)入冬眠狀態(tài)了，而以前的DRX狀態(tài)是淺睡狀態(tài)），相當(dāng)于關(guān)機(jī)狀態(tài)（但是核心網(wǎng)側(cè)還保留用戶上下文，用戶進(jìn)入空閑態(tài)/連接態(tài)時(shí)無需再附著/PDN建立）。此功能在3GPP的Release 12被引入，相關(guān)協(xié)議規(guī)范在24.301-5.3.11 Power saving mode and 23.682-4.5.4 UE Power Saving Mode.
在PSM狀態(tài)時(shí)，下行不可達(dá)，DDN到達(dá)MME后，MME通知SGW緩存用戶下行數(shù)據(jù)并延遲觸發(fā)尋呼；上行有數(shù)據(jù)/信令需要發(fā)送時(shí)，觸發(fā)終端進(jìn)入連接態(tài)。
終端何時(shí)進(jìn)入PSM狀態(tài)，以及在PSM狀態(tài)駐留的時(shí)長(zhǎng)由核心網(wǎng)和終端協(xié)商。如果設(shè)備支持PSM（Power Saving Mode），在附著或TAU（Tracking Area Update）過程中，向網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)一個(gè)激活定時(shí)器值。當(dāng)設(shè)備從連接狀態(tài)轉(zhuǎn)移到空閑后，該定時(shí)器開始運(yùn)行。當(dāng)定時(shí)器終止，設(shè)備進(jìn)入省電模式。（PS：這里實(shí)際上是兩個(gè)定時(shí)器起作用，分別為T3324和T3412，想詳聽的請(qǐng)到601來下，僅限美女）。
進(jìn)入省電模式后設(shè)備不再接收尋呼消息，看起來設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)失聯(lián)，但設(shè)備仍然注冊(cè)在網(wǎng)絡(luò)中。UE進(jìn)入PSM模式后，只有在UE需要發(fā)送MO數(shù)據(jù)，或者周期TAU/RAU定時(shí)器超時(shí)后需要執(zhí)行周期TAU/RAU時(shí)，才會(huì)退出PSM模式，TAU最大周期為310小時(shí)。
這里引用華為的一些數(shù)據(jù)來說明PSM模式下的省電效果，從中可見PSM模式下耗電量與普通的空閑態(tài)下的耗電量的1/200，省電效果完勝（終于明白什么是睡美人了吧？）。
PSM的優(yōu)點(diǎn)是可進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間睡眠，缺點(diǎn)是對(duì)MT（被叫）業(yè)務(wù)響應(yīng)不及時(shí)，主要應(yīng)用于表類等對(duì)下行實(shí)時(shí)性要求不高的業(yè)務(wù)。實(shí)際上，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通信需求和手機(jī)是不同的，也正因如此，才可以設(shè)計(jì)PSM模式。物聯(lián)網(wǎng)通常只會(huì)做上行發(fā)送數(shù)據(jù)包，而且是否發(fā)送數(shù)據(jù)包是由它自身來決定，不需要隨時(shí)standby的等待其他終端的呼叫，而手機(jī)無時(shí)不刻的不在等待網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的呼叫請(qǐng)求。如果按照2G/3G/4G的方式去設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)的通信，那么意味著物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備的行為也如同手機(jī)一樣，會(huì)浪費(fèi)大量的功耗在監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)可能發(fā)起的請(qǐng)求上，無法做到低功耗。
基于NB-IoT技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)終端在發(fā)送數(shù)據(jù)包后，立刻進(jìn)入一種休眠狀態(tài)，不再進(jìn)行任何通信活動(dòng)，等到它有上報(bào)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求的時(shí)刻，它會(huì)喚醒它自己，隨后發(fā)送數(shù)據(jù)，然后又進(jìn)入睡眠狀態(tài)。按照物聯(lián)網(wǎng)終端的行為習(xí)慣，將會(huì)達(dá)到99%的時(shí)間在休眠狀態(tài)，使得功耗會(huì)非常低。
5 eDRX(Extended DRX)
在DRX部分，吳老師已經(jīng)談到，DRX狀態(tài)被分為空閑態(tài)和連接態(tài)兩種，依次類推eDRX也可以分為空閑態(tài)eDRX和連接態(tài)的eDRX。不過在PSM中已經(jīng)解釋，IOT終端大部分呆在空閑態(tài)，所以咱們這里主要講解空閑態(tài)eDRX的實(shí)現(xiàn)原理。
eDRX作為Rel-13中新增的功能，主要思想即為支持更長(zhǎng)周期的尋呼監(jiān)聽，從而達(dá)到節(jié)電目的。傳統(tǒng)的2.56s的尋呼間隔對(duì)IOT終端的電量消耗較大，而在下行數(shù)據(jù)發(fā)送頻率小時(shí)，通過核心網(wǎng)和終端的協(xié)商配合，終端跳過大部分的尋呼監(jiān)聽，從而達(dá)到省電的目的。終端和核心網(wǎng)通過attach和TAU流程來協(xié)商eDRX的長(zhǎng)度（up to 2.92h）。
引用華為的數(shù)據(jù)進(jìn)行說明：
可見eDRX耗電是DRX的1/16，省電效果也是非常可觀的（這說明早睡晚起對(duì)皮膚好總是有科學(xué)根據(jù)的）。
必須要說明的是：雖然在節(jié)電效果與PSM相比要差些，但是相對(duì)于PSM，大幅度提升了下行通信鏈路的可到達(dá)性。
6 PSM和eDRX的關(guān)系
第一，PSM和eDRX都是屬于3GPP協(xié)議中的技術(shù)，且對(duì)NB-IOT和eMTC都是適用的，如下所示：
第二，我們?cè)谧鐾ㄐ沤鉀Q方案的時(shí)候，一個(gè)基本原理是“沒有免費(fèi)的午餐”，總體資源一定的前提下，任何性能提升都是有代價(jià)的。從上面的分析不管是PSM還是eDRX，都可以看成是把深度睡眠時(shí)間的占比提升以降低功耗，實(shí)際上犧牲了實(shí)時(shí)性要求。相比較而言，eDRX的省電效果差些，但是實(shí)時(shí)性好些。這也就是為什么在有了PSM后還仍需要eDRX功能，因?yàn)楦饔兴L(zhǎng)，又各有縮短，他們正好可以用來適配不同的場(chǎng)景，比如eDRX可能更適合于寵物追蹤，而PSM更適用于智能抄表業(yè)務(wù)。
第三，尤其需要指出的是，NB-IoT目標(biāo)是對(duì)于典型的低速率、低頻次業(yè)務(wù)模型，等容量電池壽命可達(dá)10年以上。對(duì)于這個(gè)十年的使用壽命，它的假設(shè)條件如下：根據(jù)TR45.820的仿真數(shù)據(jù)，在PSM和eDRX均部署的情況下，如果終端每天發(fā)送一次200byte報(bào)文，5瓦時(shí)電池壽命可達(dá)12.8年。這也就是說終端工作在最慵懶的狀態(tài)下，每天僅僅發(fā)送一次200 byte的報(bào)文，這幾乎是不工作的狀態(tài)，所以這也是極端場(chǎng)景。對(duì)于電池壽命的計(jì)算是個(gè)技術(shù)活，以后咱們?cè)賳为?dú)成篇扯個(gè)五毛錢的。
第四，CMCC目前的策略是PSM為必選項(xiàng)，目前現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)中主要開的也是PSM技術(shù)。
好了，本篇主要介紹了PSM和eDRX技術(shù)，下篇吳老司給大家聊聊NB的低成本。
1 【吳老司撩通信】老司機(jī)解讀NB-IOT-6.NB-IOT低成本之葵花寶典part1
2 導(dǎo)語
親，新年好！咱們又見面啦。上幾篇中，吳老司已經(jīng)扯完了NB的強(qiáng)覆蓋和小功耗技術(shù)特點(diǎn)，接下來將分幾個(gè)篇章來詳細(xì)扯一扯NB是通過哪些手段來降低成本的，本篇主要談到雙工方式對(duì)成本的影響。
3 正文總起
親，新年好！咱們又見面啦。謝謝大家2016年對(duì)吳老司的關(guān)注和支持�。ê孟癫艓滋彀桑康抢献孀诓皇钦f了嘛，一日不見如隔三秋呀）祝大家新年新氣象哦！
上幾篇中，吳老司已經(jīng)扯完了NB的強(qiáng)覆蓋和小功耗技術(shù)特點(diǎn)，接下來將分幾個(gè)篇章扯一扯NB通過哪些手段來降低成本的。
咱們先從葵花寶典撩起。
葵花寶典【先訣】：欲練神功，引刀自宮。若不自宮，功起熱生�？▽毜涞奈涔杈褪且粋�(gè)字：快。令狐沖獨(dú)孤九劍的精髓就是對(duì)手在出招的瞬間發(fā)現(xiàn)破綻，攻擊破綻，從而逼得對(duì)手只得回防，根本無法出招，才能做到“只進(jìn)攻，不防守”的境界。但對(duì)戰(zhàn)東方不敗時(shí)，由于他速度極快，即使發(fā)現(xiàn)破綻，出手的瞬間東方不敗下一招都使完了，破綻根本抓不著。--摘自百度
話說NB-IoT出山之前，物聯(lián)網(wǎng)的江湖上已經(jīng)有Sigfox、LoRa、ZigBee等諸多江湖成名高手，其產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟，商業(yè)化應(yīng)用較早。此外，這些高手的看家功夫基本都有一招叫做成本低廉，比如藍(lán)牙、Thread、ZigBee三種標(biāo)準(zhǔn)的芯片價(jià)格在2美元左右，僅支持其中一種標(biāo)準(zhǔn)的芯片價(jià)格還不到1美元。正因如此，NB-IOT在下山之前就暗暗苦練葵花寶典，一次一次自宮加自殘，終于練成了神功（目標(biāo)為成本低到1美元），才使得NB-IOT在后續(xù)行走江湖時(shí)，唯快不破（便于大規(guī)模應(yīng)用，市場(chǎng)推廣容易），從此有了縱橫江湖的實(shí)力。
今天吳老司跟大家八卦下，NB-IOT為了達(dá)到低成本目的，是如何揮刀自宮的。本集主要講述NB采用FDD半雙工模式，大幅降低了器件復(fù)雜度。
提到雙工方式，大家估計(jì)都笑了，這多簡(jiǎn)單的事啊，地球人都知道啊，包郵只要98啊。
不過吳老司還是得提醒你，也許沒有你想的那么簡(jiǎn)單，畢竟這不是在做選擇題考試。
就雙工問題，吳老司來幫你翻翻老黃歷，炒炒這盤夾生飯，請(qǐng)看招：
3.1 雙工方式在通信系統(tǒng)中處于什么樣的地位？
雙工是一切通信系統(tǒng)的最最底層的設(shè)計(jì)，也是通信系統(tǒng)最核心的標(biāo)簽。例如在LTE系統(tǒng)中，常見的雙工方式就是TDD(Time Division Duplex)和FDD(Frequency Division Duplex)兩種，正因雙工方式的不同也就形成了TD-LTE和FDD-LTE兩種在咱們國家都采用了的4G技術(shù)。
3.2 雙工的作用是什么？
這個(gè)大家可以度娘出很多答案，吳老司的理解是：怎么區(qū)分上下行。不同于廣播電視僅有單向通信，咱們移動(dòng)通信系統(tǒng)是雙向進(jìn)行的，即既有下行數(shù)據(jù)接收，也有上行數(shù)據(jù)發(fā)送。雙工方式就是選擇用什么樣的方式來區(qū)分上、下行。比如最常見的區(qū)分方式示意圖如下：
PS：誰的青春沒有一個(gè)NOKIA？請(qǐng)?jiān)试S吳老司向經(jīng)典致敬的誠意。
3.3 雙工方式怎么分類？
是FDD和TDD。恭喜你，你都會(huì)搶答了！
好，那么吳老司再問你，NB-IOT支持的是FDD半雙工模式。那么什么叫做FDD半雙工，這是個(gè)什么梗？？？（有沒有崩潰的感覺？防不勝防啊，全TM套路）
據(jù)前所述，在蜂窩通信系統(tǒng)中，根據(jù)發(fā)送信號(hào)雙工方式不同，可以分為TDD和FDD兩種雙工方式。實(shí)際上，其中FDD雙工方式可進(jìn)一步分為全雙工FDD(Full-Duplex FDD)和半雙工FDD（Half-Duplex FDD, HD-FDD）。
對(duì)全雙工和半雙工方式做進(jìn)一步說明：
l 全雙工（Full Duplex）是指在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)也能夠接收數(shù)據(jù)，兩者同步進(jìn)行，這好像我們平時(shí)打電話一樣，說話的同時(shí)也能夠聽到對(duì)方的聲音。目前的網(wǎng)卡一般都支持全雙工。
l 半雙工（Half Duplex），所謂半雙工就是指一個(gè)時(shí)間段內(nèi)只有一個(gè)動(dòng)作發(fā)生，舉個(gè)簡(jiǎn)單例子，一條窄窄的馬路，同時(shí)只能有一輛車通過，當(dāng)目前有兩量車對(duì)開，這種情況下就只能一輛先過，等到頭后另一輛再開，這個(gè)例子就形象的說明了半雙工的原理。早期的對(duì)講機(jī)、以及早期集線器等設(shè)備都是基于半雙工的產(chǎn)品。全雙工可以得到更高的數(shù)據(jù)傳輸速度。
3.4 半雙工怎么節(jié)約成本？
NB-IOT基于成本考慮，對(duì)FDD-LTE的全雙工方式進(jìn)行閹割，僅支持半雙工。帶來的好處當(dāng)然是終端實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，影響是終端無法同時(shí)收發(fā)上下行，無法同時(shí)接收公共信息與用戶信息。工作示意圖如下圖所示：
l 上行傳輸和下行傳輸在不同的載波頻段上進(jìn)行；
l 基站/終端在不同的時(shí)間進(jìn)行信道的發(fā)送/接收或者接收/發(fā)送 ；
l H-FDD與F-FDD的差別在于終端不允許同時(shí)進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送與接收，終端相對(duì)全雙工FDD終端可以簡(jiǎn)化，只保留一套收發(fā)信機(jī)即可，從而節(jié)省雙工器的成本；
l 老司機(jī)還告訴小同學(xué)們一個(gè)秘密：早期的GSM手機(jī)的工作原理與此相同！趕快去翻老黃歷去吧！吳老司就不做大篇幅介紹，只提供一個(gè)經(jīng)典的GSM手機(jī)工作原理圖供參考：
3.5 NB支持TDD嗎？
這個(gè)問題，就算留個(gè)課后作業(yè)，各位小同學(xué)自己思考解答，下期解答，下課！
關(guān)注樓主