NB-IoT的PSM(Power Saving Mode,省电模式)是3GPP R12中引入的一种独立状态。当支持PSM功能的UE终端在空闲态持续一段时间后,会进入PSM状态。此时,UE终端的射频部分(PA)停止工作,终端的接入层(AS)也会停止部分相关功能,以减少射频、信令处理等部分的功耗消耗,从而实现低功耗。
在PSM状态下,终端在网络中仍然被标记为注册状态,因此从PSM唤醒后,无需重新建立PDN连接,可以直接发送数据。然而,由于射频部分停止工作,终端在PSM状态下无法接收任何寻呼及调度,因此数据、短信均无法到达终端。为了解决这个问题,当NB-IoT设备需要从PSM状态接收下行数据时,服务网关会缓存并延迟这些数据,直到设备从PSM状态唤醒并再次进入连接状态。
NB-IoT的PSM模式有何特点?
PSM模式的主要优点是可以进行长时间休眠,从而显著降低功耗。尽管在PSM模式下,设备对终端接收(Mobile Terminated,MT)业务的响应可能不及时,但这对于远程抄表等对下行实时性要求不高的业务来说是可接受的。因此,PSM模式被广泛应用于远程抄表等场景。
在NB-IoT系统中,物联网终端在发送数据包之后,会立刻进入PSM状态,不再进行任何通信活动。当需要上报数据时,终端会唤醒自己,发送数据后再次进入休眠状态。这种工作机制使得NB-IoT设备能够在保证数据传输的同时,最大限度地降低功耗,非常适合于远程抄表等需要长时间待机并偶尔进行数据传输的应用。
在PSM中,UE不接收任何网络寻呼。在网络端,此时UE无法访问,数据、文本消息和调用无法访问。
在PSM模式下,终端处于睡眠模式,该模式几乎处于关闭状态,可以节省电力。
在PSM设备中,终端不再监视寻呼,但终端仍在网络上注册,因此发送数据时不需要重新连接或建立PDN连接。
连接状态:进行数据收发
空闲状态:启动T3324,释放RRC,空闲状态,监视寻呼
PSM:T3324超时,启动T3412,不监听寻呼
实际上,因为物联网设备和手机的通信要求不同,所以可以设计成PSM模式。许多物联网应用发送上行链路分组,而UE确定是否发送分组。虽然不需要随时等待来自网络的呼叫,但是手机必须等待来自网络的呼叫请求。
如果基于2G、3G、4G设计物理网络的通信方法,则意味着物理网络的设备行为也与移动电话相同,浪费大量的电力消耗来监视物理网络。请求网络可以随时启动,随之而来的问题就是,无法实现低功耗。
NB-IoT设备可以通过两种方式从PSM状态唤醒:一是设备主动发送上行数据;二是TAU定时器超时。TAU定时器用于确定NB-IoT设备需要多久上报一次状态,类似于心跳机制。
PSM模式的优点在于它允许设备进行长时间的睡眠,从而显著降低功耗。然而,缺点也很明显,即设备在PSM状态下无法立即接收核心网的下行数据,因此实时性较差。因此,PSM模式主要适用于对下行数据实时性要求不高的应用,如远程抄表等。