NB-IoT模组实时性与功耗设置

1.eDRX模式概述

1.1 eDRX模式

  • eDRX模式作为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2.56秒寻呼间隔对UE的电量消耗较大,而下行数据发送频率小时,通过核心网和用户终端的协商配合,用户终端跳过大部分的寻呼监听,从而达到省电的目的。
  • eDRX模式的节电效果比PSM模式要差一些,但是相对于PSM模式,大幅度提升了下行通信链路的可到达性。
  • eDRX周期如图1.1所示,用户可通过查阅相关AT指令(+NPTWEDRXS)进行eDRX周期设置。

1.2 PTW窗口

  • 在每个eDRX周期内,有一个寻呼时间窗口(Paging Time Window,PTW ),UE只能在PTW内按DRX周期监听寻呼信道,以便接收下行业务,PTW外的时间处于睡眠态,不监听寻呼信道,不能接收下行业务。
  • PTW周期如图1.1所示,用户可通过查阅相关AT指令(+NPTWEDRXS)进行PTW周期设置。

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注:用户终端和核心网通过附着和TAU过程来协商eDRX的长度。

2.模组固件版本查询

固件版本:V100R100C10B657SP2
可通过指令 AT+CGMR 来查询当前的固件版本号,如图2.1所示。
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注:固件版本V100R100C10B657SP1不支持(+NPTWEDRX)指令,需要升级到V100R100C10B657SP2

3.初始化参数设置

① AT+NRB 软重启设备
② AT+CMEE=1 开启错误提示
③ AT+CSCON=1 开启基站连接通知
④ AT+CEREG=1 开启注网通知
⑤ AT+CGPADDR 查询核心网分配的IP地址
⑥ AT+CPSMS=0 关闭PSM模式
⑦ AT+CPSMS? 查询PSM设置

以上指令是用于设置eDRX周期之前需要发送的指令,其中②③④指令用于设置模组返回通知,便于我们观察模组的工作状态。模组上电默认是eDRX模式已经打开(默认参数: PTW ”0111”,eDRX ”0101”),而PSM模式的开关与否和用户上一次的设置有关,为了准确的观察到eDRX模式的现象,我们需要将PSM模式设置为关闭状态,所以我们在第⑤条指令成功查询到核心网分配IP地址后,通过第⑥条指令将PSM模式设置为关闭状态,通过第⑦条指令来确认PSM模式是否关闭(如图3.1所示,+CPSMS第一个参数返回0即为关闭)。

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4.eDRX周期设置指令

4.1 指令设置格式

AT+NPTWEDRXS=[(mode),[,(AcT-type)[,(Requested_Paging_time_window)[,(Requested_eDRX_value)]]]]

例:AT+NPTWEDRXS=1,5,1110,0101 //设定eDRX参数

AT+NPTWEDRXS? //读取参数当前设定值
+NPTWEDRXS:5,”1110”,”0101”
OK

AT+NPTWEDRXS=? //列出各参数可设定值范围
+NPTWEDRXS:(0,1,2,3),(5),(“0000”-“1111”),(“0000”-“1111”)
OK
描述
设置命令控制 UE PTW和eDRX参数的设置。该命令控制UE是否希望应用PTW和eDRX,以及每个指定类型的接入所请求的PTW和eDRX值。
Defined values
(mode): 表明禁用或启用UE中的eDRX。
0 禁用请求的PTW和eDRX
1 使能请求的PTW和eDRX
2 使能请求的PTW和eDRX和使能非请求的结果代码
+CEDRXP:[,[,[,]]]
3 禁用eDRX并丢弃eDRX的所有参数,如果可用,重置为制造商特定的默认值。

(Act-type): 表明接入技术的类型。
访问技术不使用eDRX,此参数值仅用于未经请求的结果代码。
0 EC-GSM-IoT(A/Gb 模式)
1 GSM(A/Gb 模式)
2 UTRAN(Iu 模式)
3 E-UTRAN(WB-S1 模式)
4 E-UTRAN(NB-S1 模式)

(Requested_Paging_time_window):字符串类型;半字节4位数据格式。请求的PTW周期值。PTW参考扩展的DRX参数信息单元8位字节的高四位(例,“0111” 中对应参数为20,48s)对于其它编码和取值范围,参见4.1小节中表4-2 寻呼窗口时间数据表。

(Requested_eDRX_value):字符串类型;半字节4位数据格式。请求的eDRX周期值。eDRX参考扩展的DRX参数信息单元8位字节的低四位(例,“0101” 中对应参数为81,92s)。对于其它编码和取值范围,参见4.1小节中表4-1 eDRX值数据参数表。

(NW-provided_eDRX_value):字符串类型;半字节4位数据格式。可提供的eDRX周期值。eDRX参考扩展的DRX参数信息单元8位字节的低四位(例,“0101” 中对应参数为81,92s)。对于其它编码和取值范围,参见4.1小节中表4-1 eDRX值数据参数表。

(Paing_time_window):字符串类型;半字节4位数据格式。可提供的PTW周期值。PTW参考扩展的DRX参数信息单元8位字节的高四位(例,“0111” 中对应参数为20,48s)对于其它编码和取值范围,参见4.1小节中表4-2 寻呼窗口时间数据表。

注:当设置(mode)为0且没有参数(Requested_Paging_time_window)或(Requested_eDRX_value)时,其参数将会设置成默认的无效值0x00。

4.2 eDRX参数设置列表

表4-1 eDRX值数据参数表
这里写图片描述

表4-2寻呼窗口时间数据表
这里写图片描述

5.eDRX周期设置

5.1 eDRX(20.48s)设置

  • 通过第3小节的初始化参数设置,我们可以通过发送以下指令来设置eDRX的周期值。这里我们配置PTW周期为“0011”,即10,24 s。eDRX参数为“0010”,即20,48 s。指令操作如图5-1所示,对应功耗波形图如图5-2所示。

NB-IoT模组实时性与功耗设置_第4张图片

5.2 eDRX(40.96s)设置

  • 通过第3小节的初始化参数设置,我们可以通过发送以下指令来设置eDRX的周期值。这里我们配置PTW周期为“0011”,即10,24 s。eDRX参数为“0011”,即40,96 s。指令操作如图5-3所示,对应功耗波形图如图5-4所示。

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6. PTW周期设置

6.1 PTW(5.12s)设置

通过第3小节的初始化参数设置,我们可以通过发送以下指令来设置PTW的周期值。这里我们配置eDRX周期为“0010”,即20,48 s。PTW参数为“0001”,即5,12s。指令操作如图5-1所示,对应功耗波形图如图5-2所示。

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说明:从图5-2可以看出,在每个eDRX周期内,有一个5.12秒的寻呼时间窗口,UE只在PTW内按DRX周期(寻呼尖峰之间的时间间隔为2.56秒)监听寻呼信道,以便接收下行业务,PTW外的时间处于睡眠态,不监听寻呼信道,不能接收下行业务。

7.不同PTW周期下功耗情况

以下数据在eDRX周期为20.48秒下测得。
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