本期我們在看節(jié)電特性之前, 先來看下普通終端和 NB 終端在節(jié)電方面的區(qū)別：
一.NB-IoT 節(jié)電背景
普通終端，為了節(jié)省功耗終端就可以使用 DRX 技術，在一個 DRX 周期，終端僅需監(jiān)控一個尋呼時刻（PO，paging opportunity，注意尋呼時刻實際上也是一段時間即 duration，只是比較小，可以是 ms 級別），終端只在尋呼時刻監(jiān)控尋呼指示信道，其他的時刻終端是不監(jiān)控尋呼指示信道的，這樣就節(jié)省了終端的功耗。由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡除了要考慮終端低功耗的要求，還要兼容業(yè)務及時性以便在一定周期內(nèi)響應終端業(yè)務，所以在傳統(tǒng)網(wǎng)絡中這個 DRX 周期為 20ms/640ms/1280ms/2560ms 等。對終端而言，DRX 周期長度越短，終端的待機功耗越大，下行可達性越好，被叫建立時間越短；DRX 周期長度越長，終端的待機功耗越小，下行可達性越差，被叫建立時間越長。
NB-IOT 終端，與普通終端相比較，在部分物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用中，移動性較低并且實時性要求較低的終端，頻繁地接收網(wǎng)絡側的尋呼會縮短其電池壽命、且增加網(wǎng)絡的信令負荷?；谏鲜鲈颍咎匦酝ㄟ^網(wǎng)元間 eDRX 信元的傳遞并計算出合理的尋呼時機來縮短 M2M 終端的監(jiān)控尋呼信道時長，達到減少網(wǎng)絡信令負荷，節(jié)省終端耗電量。
為了適應物聯(lián)網(wǎng)更低功耗、時延更不敏感的業(yè)務，標準在省電方面又提出 eDRX(extended Discontinuous Reception; 增強的非連續(xù)接收) 的技術，eDRX 特性是通過擴展現(xiàn)有 DRX 與尋呼機制使終端的 DRX 周期可以達到分鐘、小時（eDRX 周期為 10.24s ~ 10.24s*2^10，最大約為 2.912 小時）級別, 達到終端既省電又滿足一定時延的應用要求 (例如手環(huán)/跟蹤/街燈控制等交互式應用)，在省電和時延之間取得平衡。
普通終端節(jié)能功能與eDRX模式對比圖
如上圖所示，傳統(tǒng)網(wǎng)絡中使用的DRX技術節(jié)省功耗，其尋呼周期最大為秒級（最大尋呼周期2.56s）。如右上圖所示，為了適應物聯(lián)網(wǎng)更低功耗、時延不敏的業(yè)務，采用eDRX模式，尋呼周期可以達到分鐘、小時級別，達到終端即省電又滿足時延的應用要求。
對使用電池供電、實時性要求較低的M2M終端可開啟eDRX模式，如：智能抄表業(yè)務中的電表、智能工業(yè)中的傳感器、智能寵物健康中的頸環(huán)等。
二. 關鍵特性 1：空閑態(tài) eDRX：
3GPP 協(xié)議定義空閑態(tài) eDRX 功能，將尋呼周期從傳統(tǒng)的 2.56 秒擴展到最大 2.92 小時，減少空閑態(tài) UE 周期監(jiān)測尋呼信道的次數(shù)。相比傳統(tǒng)尋呼 DRX，UE 休眠周期更長，更節(jié)電。
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增益：
相比傳統(tǒng)尋呼 DRX，UE 休眠周期更長，更省電。
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場景：
適用于使用 LTE UE 進行 IoT 業(yè)務且對于UE有節(jié)能需求的場景，比如 Smart Meter、下水道監(jiān)測、老年人及兒童守護；
小區(qū)下有支持空閑態(tài) eDRX 能力的UE接入；
若UE需要節(jié)省功耗并且對被叫業(yè)務時延有一定要求，需要和核心網(wǎng)協(xié)商使用空閑態(tài) eDRX（Extend Discontinuous Reception）的方式間歇性接收尋呼消息，eDRX 協(xié)商和尋呼的信令交互流程如下圖所示。
上圖的信令大致解釋下：
1.eNodeB 在 MIB 和 SIB1 廣播 Hyper-SFN 超幀號（eDRX 周期的單位，長度為 10.24s，簡稱 H-SFN），UE 獲取超幀號。
2.UE 根據(jù)自身能力決定使用 DRX 還是 eDRX，當 UE 使用 eDRX 時，UE 在 Attach Request/TAU Request 中攜帶 eDRX 周期長度，發(fā)送給 MME。
3.若 MME 接受 UE 的 eDRX 請求，根據(jù)本地策略可給 UE 配置不同的 eDRX 周期和 PTW 尋呼時間窗口長度，在 Attach Accept/TAU Accept 中發(fā)送給 UE。如果 MME 拒絕 UE 的 eDRX 請求，UE 將使用傳統(tǒng)的 DRX 尋呼機制。
4.UE 和 MME 保存協(xié)商的 Extend DRX Parameters 作為尋呼周期。
5.當 MME 有尋呼消息下發(fā)時，MME 根據(jù)與 UE 協(xié)商的 eDRX 周期計算出 UE 接收尋呼的超幀 Hyper-SFN 和尋呼幀 PH。
6.在 UE 的尋呼幀時間到達之前，將尋呼消息下發(fā)給 eNodeB。
7.eNodeB 接收到尋呼消息后，根據(jù)消息中包含的 eDRX 周期計算出超幀 H-SFN 和尋呼幀 PH 的時間，根據(jù)基站配置的尋呼周期計算出 UE 接收尋呼的時間（尋呼機會 PO），然后在此時間將尋呼消息下發(fā)給 UE。 UE 使用和 eNodeB 相同的方法，計算出尋呼消息的下發(fā)時間，在此時間內(nèi)監(jiān)測并接收尋呼消息。
三. 關鍵特性 2：PSM：
IoT 終端設備尤其是智能抄表類業(yè)務，需長時間工作。由于大多 LPWA 類終端是電池供電且無人值守，所以終端節(jié)電成為一個重要訴求。
PSM (Power Saving Mode）：配合長 TAU 定時器，終端最長可進入 310 小時的深度睡眠。終端深度休眠期 間不接收下行數(shù)據(jù)，適合對下行業(yè)務時延無要求的場景。TAU 定時器超時喚醒，或終端主動發(fā)數(shù)據(jù)時喚醒。
PSM 狀態(tài)下只有平時工作 1% 的功耗。
問題 1：終端何時進入 PSM 狀態(tài)，以及在 PSM 狀態(tài)駐留的時長由核心網(wǎng)和終端協(xié)商？
如果設備支持 PSM，在附著或 TAU（Tracking Area Update）過程中，向網(wǎng)絡申請 T3324 激活定時器。當設備從連接狀態(tài)轉移到空閑后，定時器啟動，當定時器終止，設備進入 PSM 模式。
PSM 在 IDLE 態(tài)下再新增加一個新的狀態(tài) PSM，終端射頻關閉，核心網(wǎng)保留用戶上下文。
UE 想要開啟 PSM 模式需要在 ATTACH REQ 或者 TAU REQ 中攜帶 T3324 定時器和期望獲得的時長。若網(wǎng)絡側接受 UE 開啟 PSM 模式的請求，則在對應的 ATTACH ACP 或 TAU ACP 中攜帶 T3324 定時器和分配的時長，并且時長不為「deactivated」。
當 UE 進入 IDLE 態(tài)后，T3324 定時器啟動，T3324 定時器超時后 UE 進入 PSM 模式。
問題 2：在 PSM 狀態(tài)時，下行數(shù)據(jù)不可達，那下行數(shù)據(jù)如何到達終端？
DDN 到達 MME 后，MME 通知 SGW 緩存用戶下行數(shù)據(jù)并延遲觸發(fā)尋呼，看下下面的流程：
問題 3：UE 何時退出 PSM 狀態(tài)？
有兩種情況：
1.UE 主動發(fā)送 MO 數(shù)據(jù)
2.T3412 定時器超時（最大周期為 310 小時），主動發(fā)起 TAU
四. 關鍵特性 3：長周期 TAU 定時器
降低周期 TAU 次數(shù)，從而降低功耗，一般與 PSM 同時配置。
五. 關鍵特性 4：擴展尋呼
NB-IoT 終端大部分是低移動性終端。為了節(jié)省空口資源，減少 UE 耗電，優(yōu)先在用戶上次所在小區(qū)進行尋呼。如果尋呼失敗，然后再擴大尋呼范圍，保證尋呼成功率。
MME 根據(jù) eNB 推薦的小區(qū)范圍進行精準尋呼，減少 UE 接收的不必要消息。
擴展尋呼的流程如下圖所示：
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在UE釋放連接時，eNodeB 在 UE 上下文釋放完成消息中，將以下信息發(fā)送給 MME：
UE 當前所在小區(qū)和覆蓋等級信息。
推薦的小區(qū)列表和 eNodeB 列表，推薦的小區(qū)列表為當前小區(qū)的同頻鄰區(qū)，eNodeB 列表為推薦小區(qū)列表中小區(qū)對應的 eNodeB
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MME 保存 eNodeB 提供的信息。在下發(fā)尋呼時，可攜帶覆蓋等級信息和推薦小區(qū)列表給 eNodeB。
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接收到尋呼消息的 eNodeB，根據(jù)消息中攜帶的當前尋呼次數(shù)，計劃尋呼次數(shù)和小區(qū)覆蓋等級，確定尋呼策略。
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注：MME 需要開啟「精準尋呼」特性。
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擴展尋呼特性由兩個主要功能組成：
eNB 在 UE 上下文釋放消息中上報尋呼輔助信息
MME 的 paging 消息中攜帶尋呼輔助信息
eNB 在 UE 上下文釋放消息中上報尋呼輔助信息：攜帶當前小區(qū)的 ECGI 和覆蓋等級。
MME 的 paging 消息中攜帶尋呼輔助信息：
MME 尋呼策略（MME 側的尋呼策略可以配置，默認如下）：
1、上次接入的 eNB（attempt count 為 1）
2、推薦的 eNB 和小區(qū)（attempt count 為 2）
3、最近訪問的 TA（attempt count 為 3）
4、UE 的 TA LIST（attempt count 為 4）
總結：NB-IoT 節(jié)電的四個法寶：eDRX，PSM，長周期 TAU，擴展尋呼都是相輔相成的，而 eDRX 和 PSM 是根據(jù)終端的應用場景選擇使用。
