基于M5310-A的NB-IoT水表节电方案分享
节电方式类别
M5310-A节电方式主要分为三种模式：
①PSM（Power Saving Mode）模式；
②EDRX（Extended DRX）模式；
③关机模式。PSM模式下功耗约为3uA。
网络手段节电方式介绍
PSM模式原理：PSM即低功耗模式，是3GPP R12引入的技术，其原理是允许UE在空闲态一段时间后，关闭信号的收发和AS(接入层)相关功能，相当于部分关机，从而减少天线、射频、信令处理等的功耗消耗。
模组在与网络端建立连接或跟踪区更新（TAU）时，会在请求消息中申请进入PSM，网络端在应答消息中配置 T3324 定时器数值返给模组，并启动可达定时器。当 T3324 定时器超时后，模组进入 PSM。模组在针对紧急业务进行连网或进行公共数据网络初始化时，不能申请进入 PSM。当模组处于 PSM 模式时，将关闭大部分连网活动，包括停止搜寻小区消息、小区重选等。但是 T3412 定时器（与周期性 TAU 更新相关）仍然继续工作。进入 PSM 后，网络端将不能寻呼模组，直到下次模组启动连网程序或 TAU 时，才能发起寻呼。
模组有两种方式退出 PSM，一种是 DTE 主动发送上行数据，模组退出 PSM；另一种是当 T3412 定时器超时后，TAU 启动，模组退出 PSM。
图 1 PSM功耗参考流程图
eDRX模式原理
eDRX（增强型不连续接收）技术，是3GPP R13引入的技术。R13之前已经有DRX技术，eDRX是对原DRX技术的增强，支持更长周期的寻呼，减少了终端的 DRX 次数和频率，从而达到节电的目的。eDRX 可工作于空闲模式和连接模式。在连接模式下，eDRX 把接收间隔扩展至 10.24 秒；在空闲模式下，eDRX 将寻呼监测和 TAU 更新间隔扩展至超过 40 分钟。节电效果相比 PSM 要差些，但相对于 PSM，eDRX 提高了下行通信链路的可到达性，较为适合保持长连接等的应用。
图 2 EDRX功耗参考流程图
PSM与关机模式区别：PSM模式下模组仍在开机状态，关闭了大部分连网活动，AT指令仍然响应，模组VDD_EXT等引脚不掉电。
关机模式下，模组完全不工作，AT指令不响应，模组引脚全部掉电。
PSM和eDRX过程
关键状态收发数据、数据收发停止、进入idle、进入PSM态、tau过程、退出PSM态介绍，以M5310-A收发一次UDP数据为例，PSM T3324时间设置为8S，说明模组进入PSM的整个过程，如下图:
图 3 M5310-A进入PSM 流程图
TAU及EDRX由于模组侧没有明显指示，结合功耗图来进行说明，如下图：
图 4 TAU及EDRX过程说明图
参数设置
APN与PSM、eDRX之间的关系，PSM态与eDRX参数设置和查询方式，APN与PSM、eDRX参数设置与SIM卡开通时紧密相关，目前不允许开卡后通过终端修改T3412时间，统一模板如下图所示：
图 5 APN与PSM、EDRX模板
PSM设置命令：AT+CPSMS=1,,,”T3412”,”T3324”
查询命令：AT+CEREG=4,AT+CEREG?（以网络端查询结果判断是否生效）
EDRX常用设置命令：AT+CEDRXS=1,5,”EDRX value”
配置PTW命令：AT+NPTWEDRXS=1,5,“PTW”,”EDRX value”
查询命令：AT+CEDRXRDP
工作逻辑
运用PSM、eDRX方式实现水表节电方案介绍，运用关机方式实现节电方式介绍，综合方案节电方式介绍，目前水表节电方案结合水表应用特点：上传数据频率少，一周甚至一月上传一次，基本没有下行业务。建议使用PSM或者关机方式实现节电模式。
使用PSM模式有以下优点：从PSM退出后，若网络正常，可以直接发送数据，恢复时间大约为10S以内，使用功耗少。缺点为：若网络异常或波动，发送数据可能会失败，可靠性较差。
eDRX模式在水表应用场景中较少，可在开发初期设置远端配置功能，若水表后续使用中有下行业务需求，可从远端下发命令开启eDRX模式。
使用关机模式有以下优点：可靠性较高，发送完数据后关机，每次需发送数据初始化开机。缺点为：消耗时间长，模组开机入网功耗高。
综合方案节电方式，由于水表上传周期可能会按照需求有变化，比如从每周上传1次变为每月上传1次，上传频率较高情况下，可考虑使用PSM模式，上传频率较低情况下，可考虑使用关机模式。建议在开发初期设置远端配置功能，这样可按需调整上传策略以达到更好的省电效果。
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