在万物互联的时代浪潮中，低功耗广域网络（LPWAN）技术扮演着至关重要的角色，NB-IoT（窄带物联网）以其深覆盖、大连接、低功耗的特性，成为了智能水表、智能停车、资产追踪等海量物联网场景的首选技术，而“低功耗”这一核心优势，正是 NB-IoT 能够在电池供电设备领域大放异彩的关键所在，本文将深入剖析 NB-IoT 的节电特性,揭示其如何实现长达数年乃至十年的电池续航。
节电的两大基石：PSM 与 eDRX
NB-IoT 的节电能力并非源于单一技术，而是通过两种核心工作模式的精妙配合实现的，即 PSM（Power Saving Mode，节电模式）和 eDRX（Extended Discontinuous Reception，扩展非连续接收）。
PSM（Power Saving Mode）：深度睡眠的“冬眠”模式
PSM 是 NB-IoT 终端极致省电的“王牌”，当终端完成数据通信后，它可以进入 PSM 状态，在此状态下，终端的射频单元和大部分协议栈功能会完全关闭，仅保留一小部分用于计时和唤醒，其功耗可降至微安（µA）级别。
进入 PSM 状态的终端，对于网络而言是“不可达”的，网络无法主动向其发送下行数据或信令，终端会按照事先约定好的周期（TAU，Tracking Area Update 周期）自动“苏醒”，短暂地连接网络，进行位置更新并检查是否有下行数据，处理完毕后再次进入 PSM 状态，这种“通信即连接，无事即深睡”的模式，极大地减少了终端的无效活动，是实现超长待机的根本保障，就好比一只冬眠的熊，在整个冬天里几乎不消耗能量,只在春天到来时才苏醒活动。
eDRX（Extended Discontinuous Reception）：浅度睡眠的“打盹”模式
如果说 PSM 是深度“冬眠”，eDRX 就是一种更为灵活的“打盹”模式，在传统的移动通信中，终端需要不间断地监听网络是否有寻呼消息，这会持续消耗电量，eDRX 则将这种监听行为变得非连续。
终端与网络协商一个 eDRX 周期，10.24 秒、1 小时甚至更长，终端只在每个 eDRX 周期的特定“寻呼时间窗口”内唤醒接收机，监听网络的寻呼消息，其余时间则保持休眠，相较于 PSM，处于 eDRX 状态的终端在寻呼窗口内是可达的，网络可以主动联系它，因此实时性更好，相较于不使用 eDRX 的传统空闲模式，其功耗又大幅降低，eDRX 为那些需要一定实时性但又不必时刻在线的应用提供了完美的平衡点。
三种工作状态的协同与切换
NB-IoT 终端的节电策略,本质上是在三种不同功耗状态间的智能切换与管理：
- 连接状态： 终端正在进行上下行数据传输，此时功耗最高（毫安级别）。
- 空闲状态： 终端已附着网络，但无数据传输，在此状态下，可以启动 eDRX 进行周期性监听,功耗较低。
- PSM 状态： 终端进入深度睡眠，功耗最低,网络不可达。
一个典型的工作流程是：终端从 PSM 状态唤醒，进入连接状态发送数据，完成后释放连接进入空闲状态，在空闲状态停留一段时间（由 Active Timer 控制）后，若没有新的通信需求，则进入 PSM 状态，开始新一轮的深度睡眠周期，这种协同工作机制,确保了终端在绝大多数时间里都处于最低功耗状态。
参数配置的艺术：平衡功耗与实时性
NB-IoT 节电特性的强大，不仅在于技术本身，更在于其参数配置的灵活性，开发者可以根据具体应用场景的需求，在功耗和实时性之间做出最佳权衡，核心配置参数包括 TAU 定时器和 eDRX 周期。
| 场景分类 | PSM 配置 (TAU 周期) | eDRX 配置 | 特点 | 典型应用 |
|---|---|---|---|---|
| 极低功耗、非实时 | 极长（如数天至数周） | 不启用或极长周期 | 功耗最低，延迟极高 | 智能水表、燃气表、农业传感器 |
| 中等功耗、准实时 | 中等（如数小时至一天） | 中等周期（如数十分钟） | 功耗与延迟均衡 | 智能停车、共享单车、资产追踪 |
| 较高功耗、较实时 | 较短（如数小时）或不启用 | 较短周期（如数分钟） | 功耗较高，延迟较低 | 智能门锁、可穿戴健康设备、老人监护 |
通过上表可以看出，针对不同业务需求，精细化的参数配置是实现 NB-IoT 价值最大化的关键，对于每月只需上报一次数据的智能水表，可以将 TAU 周期设置为一个月，最大化节电效果；而对于需要及时响应开锁指令的智能门锁，则需要缩短 eDRX 周期，甚至不启用 PSM,以保证用户体验。
NB-IoT 的节电特性是一套由 PSM 和 eDRX 为核心，辅以灵活参数配置的完整解决方案，它通过让设备在“深度睡眠”和“浅度打盹”之间智能切换，从根本上解决了物联网终端的能耗瓶颈，为构建真正意义上的大规模、长生命周期物联网应用铺平了道路。
相关问答 (FAQs)
Q1：PSM 和 eDRX 可以同时使用吗？它们有什么本质区别？
A1： 是的，PSM 和 eDRX 可以同时使用，一个典型的流程是：终端从连接态进入空闲态后，首先会启动 eDRX 进行一段时间的周期性监听，当空闲定时器超时后，再进入 PSM 状态进行深度睡眠，它们的本质区别在于可达性：在 eDRX 的寻呼窗口内，终端是可达的，网络可以主动下发数据；而在 PSM 状态下，终端是完全不可达的，网络无法联系它，必须等待终端自己周期性唤醒，eDRX 平衡了实时性与功耗，而 PSM 则追求极致的功耗。
Q2：是不是只要开启了 PSM 和 eDRX，NB-IoT 设备就一定非常省电？
A2： 不一定，开启 PSM 和 eDRX 是实现省电的必要条件，但并非充分条件，最终的功耗表现还受到多种因素影响，数据包大小（数据越大，发送时间越长，越耗电）、发送频率（发送越频繁，越耗电）、网络信号质量（信号差会导致终端增大发射功率或频繁重传，急剧消耗电量）以及模块本身的硬件性能等，要实现真正的超长待机，除了合理配置节电参数，还需要对应用层数据协议、网络覆盖优化等进行综合设计。
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