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【安信可NB模组/开发板】NB模组——工作模式、IDLE及PSM模式详解_安信可 nb-iot
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NB系列模组
EC系列模组是安信可开发的NB-IoT模组。其中NB部分采用的主芯片方案为EC616S。该芯片具备超高集成度的NB-IoT SoC、支持超低功耗、完全支持3GPP Rel14 NB-IoT标准，是一款超高性价比的NB-IoT芯片。
它具有以下特点：
-
集成射频收发机，PA，射频滤波器，天线开关以及电源管理。
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各种无线环境下优异的通信性能和稳定性。
-
各种模式下（PSM, DRX, eDRX, 连接态）优异的功耗表现
-
特有的MCU模式，提供更低的工作电流以及更短的唤醒时间。
NB模组工作流程
NB模组的基本工作流程为：上电后进行初始化，而后进入Connected（工作态、连接态），此模式下数据可以进行交互，功耗最高，持续大概10~20S后进入IDLE（空闲态、轻休眠态），分为两种方式，DRX和eDRX，此时功耗会有所降低，最后进入PSM（节能态、深睡态），此模式不接受数据下发，功耗最低。
NB-IoT 支持三种省电模式：
DRX（Discontinuous Reception，不连续接收模式）
eDRX（Extended DRX，扩展不连续接收模式）
PSM (Power Saving Mode，省电模式)
一、PSM模式
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IDLE（空闲态、轻休眠态）持续一段时间后，会进入到PSM（节能态、深睡态）。此时UE终端的PA(射频部分)停止工作，终端AS(接入层)停止部分相关功能，以减少射频、信令处理等部分功耗消耗，从而达到低功耗的目的。
由于UE终端射频部分停止工作，接收不到任何寻呼及调度，对于网络侧来说，UE终端此时处于不可达的状态，数据、短信均无法到达终端。但此时，终端在网络中还是标记为注册状（Registered），因此，从PSM唤醒后，无需重新建立PDN连接，可以直接发送数据。
PSM模式下工作流程
在Connected之后会进入IDLE（空闲态、轻休眠态），先不管IDLE的方式，直接了解两个概念，T3324和T3412，这是由TAU定时器决定的时间，可以更改和配置，简单的理解为，IDLE（空闲态、轻休眠态）的持续时间为T3324，进入IDLE（空闲态、轻休眠态）和PSM（节能态、深睡态）的总时长为T3412时间。
总结：
T3323=IDLE(空闲态、轻休眠态）的持续时长
T3412=IDLE(空闲态、轻休眠态)+PSM（节能态、深睡态）总时长
进入PSM模式的AT指令
| AT指令 | 效果 |
|---|---|
| AT+CEREG? | 查看注网是否成功，成功通常返回+CEREG: 0,1 |
| AT+CPSMS=1,”00100010” | 打开 PSM 功能,时间参数见 AT 手册 |
| AT+CEDRXS=0 | 关闭 EDRX 模式 |
| AT+ECRST | 复位重启 |
| AT+CEREG? | 查看注网是否成功，成功通常返回+CEREG: 0,1 |
| AT+ECSTATUS | 查看是否有EmmMode:"PSM"字段，看到PSM说明成功进入PSM模式 |
| AT+ECPMUCFG=1,4 | 确保芯片在休眠时处于最低功耗状态 |
二、IDLE下的DRX模式
DRX（Discontinuous Reception）即非连续接收，是指终端仅在必要的时间段打开接收机进入激活态，用以接收下行数据，而在剩余时间段关闭接收机进入休眠态，停止接收下行数据的一种节省终端电力消耗的工作模式。
DRX 是一种节省终端功耗的工作模式，其基本原理是让模块周期性地进入休眠模式；休眠期间，模块将不监听 PDCCH、关闭收发单元，以降低其功耗。
DRX模式的工作流程
DRX 作用于IDLE中，通过在 IDLE态中周期性监听寻呼的方式来降低模块功耗。DRX 参数由网络决定，模块无法修改也无法建议网络修改。
进入DRX模式的AT指令（不设置eDRX的IDLE）
| AT指令 | 效果 |
|---|---|
| AT+CEREG? | 查看注网是否成功，成功通常返回+CEREG: 0,1 |
| AT+CPSMS=0 | 关闭 PSM 模式 |
| AT+CEDRXS=0 | 关闭 EDRX 模式 |
| AT+ECRST | 复位重启 |
| AT+CEREG? | 查看注网是否成功，成功通常返回+CEREG: 0,1 |
| AT+ECSTATUS | 查看是否有EmmMode:"IDLE"字段，看到IDLE说明成功进入IDLE模式 |
| AT+ECPMUCFG=1,4 | 确保芯片在休眠时处于最低功耗状态 |
三、IDLE下的eDRX模式
扩展不连续接收（eDRX：Extended idle mode DRX）即扩展非连续接收，基本的原理是将 IDLE 态分成寻呼期和休眠期：在寻呼期，模块的工作模式和 LTE 的 DRX 一致；在休眠期，模块不监听下行寻呼。相比 DRX，eDRX 可支持更长的寻呼周期，以达到进一步降低功耗的目的。eDRX目的与 DRX 相同，均是通过让模块周期性进入休眠状态以达到降低功耗的目的。
eDRX的工作流程
eDRX 模式下，模块只在 PTW 内按 DRX 周期监听下行寻呼、接收下行业务（打开接收机）；如果在休眠期有数据发给模块，模块并不能及时接收，只能等到当前 eDRX 周期完毕后再次进入 PTW 监听寻呼。因此，eDRX 模式下，模块功耗的降低以实时性为“代价”，实际应用时需要根据业务模型，确定合适的 eDRX 周期和 PTW 值，以达到功耗与实时性的平衡。
进入eDRX模式的AT指令
| AT指令 | 效果 |
|---|---|
| AT+CEREG? | 查看注网是否成功，成功通常返回+CEREG: 0,1 |
| AT+CEDRXS=1,5,”0011” | 打开 ERDRX 功能，时间参数见 AT 手册 |
| AT+CPSMS=0 | 关闭 PSM 模式 |
| AT+ECRST | 复位重启 |
| AT+CEREG? | 查看注网是否成功，成功通常返回+CEREG: 0,1 |
| AT+ECSTATUS | 查看是否有EmmMode:"IDLE"字段，看到PTWMs和EDRXPeriodMs 时间与预期设置一致，说明网络已处于 EDRX 模式。 |
| AT+ECPMUCFG=1,4 | 确保芯片在休眠时处于最低功耗状态 |
四、安信可NB模组资料
AT手册：NB-IOT系列模组AT指令集
安信可NB模组页面：NB-IOT模组系列
功耗测试表
EC-01G整机功耗测试:
| 序号 | 模式 | 最小值 | 平均值 | 最大值 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Connect_Tx_23dBm_1Tone(Band3 Channel 1575 1842.5MHz) | 120 | 240 | mA | |
| 2 | Connect_Tx_23dBm_1Tone(Band5 Channel 2525 881.5MHz) | 110 | 240 | mA | |
| 3 | Connect_Tx_23dBm_1Tone(Band8 Channel 2625 942.5MHz) | 120 | 240 | mA | |
| 4 | Connect_Rx_Band3 | 120 | 240 | mA | |
| 5 | Connect_Rx_Band5 | 120 | 240 | mA | |
| 6 | Connect_Rx_Band8 | 120 | 240 | mA | |
| 7 | DRX(2.56s | 120 | 240 | mA | |
| 8 | PSM | 120 | 240 | mA |
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