1、硬件方面
硬件實(shí)現(xiàn)低功耗可通過(guò)提升集成度、器件性能優(yōu)化、架構(gòu)優(yōu)化等幾種方式。
(1)提升集成度
從芯片集成、射頻前段器件集成和定位模塊集成三方面提升集成度,減少通路插損(如集成式射頻前端通路插損至少減少0.5dB~1dB),降低功耗。
(2)器件性能優(yōu)化
通過(guò)推動(dòng)高效率功放/高效率天線器件的研發(fā),降低器件損耗。
(3)架構(gòu)優(yōu)化
架構(gòu)優(yōu)化主要指待機(jī)電源優(yōu)化,待機(jī)時(shí)關(guān)閉芯片中無(wú)須工作的供電電源,關(guān)閉芯片內(nèi)部不工作的子模塊時(shí)鐘。
2、軟件方面
軟件方面的優(yōu)化重要包括物理層優(yōu)化、新的節(jié)電特性、高層協(xié)議優(yōu)化及操作系統(tǒng)優(yōu)化。
(1)物理層優(yōu)化通過(guò)簡(jiǎn)化物理層設(shè)計(jì),降低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度,同時(shí)引入若干優(yōu)化方法進(jìn)行物理層優(yōu)化,從而降低耗電。
1)NB-IoT是一種低速率通信技術(shù),較3G/4G帶寬小、采樣率低,Modem功耗大幅降低;
2)上行Singleton部署方式下峰均比較4G低,可以提高PA效率,降低功耗。
3)下行采用tail- biting卷積碼,可降低解碼復(fù)雜度,從而降低功耗。
4)簡(jiǎn)化控制信道設(shè)計(jì),減少終端控制信道盲檢測(cè),降低復(fù)雜度。
5)NB-IoT對(duì)移動(dòng)性要求較低,降低耗電,現(xiàn)階段不要求連接態(tài)測(cè)量及互操作,不要求異系統(tǒng)測(cè)量及互操作,減少了測(cè)量對(duì)象,從而降低功耗。
(2)新的節(jié)電特性
新的節(jié)電特性包括節(jié)電模式(Power Saving Mode,PSM)和擴(kuò)展的非連續(xù)接收(Extended Discontinues Reception,e-DRX)兩項(xiàng)技術(shù)。
LPWA應(yīng)用的一個(gè)特點(diǎn)是低速率,且應(yīng)用傳輸間隔一般都較大,終端99%的時(shí)間都處于空閑狀態(tài),因此可利用此業(yè)務(wù)特性使終端在空閑狀態(tài)進(jìn)入耗電量極低的睡眠狀態(tài),從而省電。
PSM的具體流程為終端在Attach/TAU/RAU過(guò)程中向網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)Active Time,若申請(qǐng)有效,則終端在由連接態(tài)進(jìn)入空閑態(tài)后開啟ActiveTime定時(shí)器,超時(shí)后終端進(jìn)入PSM狀態(tài),當(dāng)需要上行數(shù)據(jù)傳輸或者周期性TAU時(shí)終端離開PSM。終端在PSM狀態(tài)下不監(jiān)聽尋呼,網(wǎng)絡(luò)保留終端注冊(cè)信息,在PSM模式下終端可進(jìn)行深度睡眠,從而節(jié)電。
目前終端DRX周期最長(zhǎng)為2.56s,eDRX通過(guò)延長(zhǎng)DRX周期(空閑態(tài)最大周期43min,連接態(tài)最大周期10.24s),進(jìn)一步降低終端連接態(tài)和待機(jī)功耗。
(3)信令簡(jiǎn)化與數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化
1)根據(jù)LPWA業(yè)務(wù)低速率、小數(shù)據(jù)量特征,對(duì)現(xiàn)有流程進(jìn)行簡(jiǎn)化,減少信令/數(shù)據(jù)傳輸,降低功耗。
2)通過(guò)引入非IP數(shù)據(jù)(Non-IP)類型,該數(shù)據(jù)類型可不需要IP包頭,通過(guò)減少IP包頭,降低頭開銷及數(shù)據(jù)傳輸總長(zhǎng)度,從而降低終端功耗。
3)通過(guò)使用控制面?zhèn)鬏敿磾?shù)據(jù)夾帶在信令消息中傳輸,加快傳輸速度,降低終端功耗。
4)通過(guò)保存UE的上下文,當(dāng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí),快速恢復(fù)傳輸通道,減少信令交互,降低終端功耗。
5)短信傳輸不需要進(jìn)行聯(lián)合附著,通過(guò)簡(jiǎn)化終端附著難度,降低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度,降低終端功耗。
(4)操作系統(tǒng)簡(jiǎn)化
1)對(duì)操作系統(tǒng)裁剪或者重新設(shè)計(jì)輕量級(jí)操作系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)終端功能需求少,可基于標(biāo)準(zhǔn) Linux內(nèi)核進(jìn)行裁剪,刪除不需要的功能和驅(qū)動(dòng),提高運(yùn)行效率,減少內(nèi)存占用或針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用特點(diǎn)重新設(shè)計(jì)輕量級(jí)操作系統(tǒng)。
2)采用單核處理器。物聯(lián)網(wǎng)終端運(yùn)算速度要求不高,單核處理器性能可以滿足需求,處理器主頻相對(duì)智能終端可以大幅降低。
3)采用單進(jìn)程。物聯(lián)網(wǎng)終端沒(méi)有用戶界面或者界面較簡(jiǎn)單,對(duì)多進(jìn)程的需求不高,可以用單進(jìn)程實(shí)現(xiàn),不需要進(jìn)程管理,減少實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度,降低功耗。