NB-IoT终端低功耗技术的实现方式

　　NB-IoT终端低功耗可以从软件与硬件两方面实现。

　　1、硬件方面

　　硬件实现低功耗可通过提升集成度、器件性能优化、架构优化等几种方式。

　　（1）提升集成度

　　从芯片集成、射频前段器件集成和定位模块集成三方面提升集成度，减少通路插损（如集成式射频前端通路插损至少减少0.5dB～1dB），降低功耗。

　　（2）器件性能优化

　　通过推动高效率功放/高效率天线器件的研发，降低器件损耗。

　　（3）架构优化

　　架构优化主要指待机电源优化，待机时关闭芯片中无须工作的供电电源，关闭芯片内部不工作的子模块时钟。

　　2、软件方面

　　软件方面的优化重要包括物理层优化、新的节电特性、高层协议优化及操作系统优化。

　　（1）物理层优化通过简化物理层设计，降低实现复杂度，同时引入若干优化方法进行物理层优化，从而降低耗电。

　　1）NB-IoT是一种低速率通信技术，较3G/4G带宽小、采样率低，Modem功耗大幅降低；

　　2）上行Singleton部署方式下峰均比较4G低，可以提高PA效率，降低功耗。

　　3）下行采用tail- biting卷积码，可降低解码复杂度，从而降低功耗。

　　4）简化控制信道设计，减少终端控制信道盲检测，降低复杂度。

　　5）NB-IoT对移动性要求较低，降低耗电，现阶段不要求连接态测量及互操作，不要求异系统测量及互操作，减少了测量对象，从而降低功耗。

　　（2）新的节电特性

　　新的节电特性包括节电模式（Power Saving Mode，PSM）和扩展的非连续接收（Extended Discontinues Reception，e-DRX）两项技术。

　　LPWA应用的一个特点是低速率，且应用传输间隔一般都较大，终端99%的时间都处于空闲状态，因此可利用此业务特性使终端在空闲状态进入耗电量极低的睡眠状态，从而省电。

　　PSM的具体流程为终端在Attach/TAU/RAU过程中向网络申请Active Time，若申请有效，则终端在由连接态进入空闲态后开启ActiveTime定时器，超时后终端进入PSM状态，当需要上行数据传输或者周期性TAU时终端离开PSM。终端在PSM状态下不监听寻呼，网络保留终端注册信息，在PSM模式下终端可进行深度睡眠，从而节电。

　　目前终端DRX周期最长为2.56s，eDRX通过延长DRX周期（空闲态最大周期43min，连接态最大周期10.24s），进一步降低终端连接态和待机功耗。

　　（3）信令简化与数据传输优化

　　1）根据LPWA业务低速率、小数据量特征，对现有流程进行简化，减少信令/数据传输，降低功耗。

　　2）通过引入非IP数据（Non-IP）类型，该数据类型可不需要IP包头，通过减少IP包头，降低头开销及数据传输总长度，从而降低终端功耗。

　　3）通过使用控制面传输即数据夹带在信令消息中传输，加快传输速度，降低终端功耗。

　　4）通过保存UE的上下文，当需要进行数据传输时，快速恢复传输通道，减少信令交互，降低终端功耗。

　　5）短信传输不需要进行联合附着，通过简化终端附着难度，降低实现复杂度，降低终端功耗。

　　（4）操作系统简化

　　1）对操作系统裁剪或者重新设计轻量级操作系统。物联网终端功能需求少，可基于标准 Linux内核进行裁剪，删除不需要的功能和驱动，提高运行效率，减少内存占用或针对物联网应用特点重新设计轻量级操作系统。

　　2）采用单核处理器。物联网终端运算速度要求不高，单核处理器性能可以满足需求，处理器主频相对智能终端可以大幅降低。

　　3）采用单进程。物联网终端没有用户界面或者界面较简单，对多进程的需求不高，可以用单进程实现，不需要进程管理，减少实现复杂度，降低功耗。