NB-IoT物联网数据传输功耗优化解析

功耗优化和终端设备上每一个器件的选择、每一个模块的设计都有千丝万缕的关系，因此对于业务传输功耗的优化，上到操作系统下到硬件设备都有影响，功耗优化是一个逐点积累的过程。

1.通信协议优化

在协议栈层面，NB-IoT根据业务特征和网络特性，通过简化接入层的鉴权加密过程，减少了NAS及RRC层协议栈信令/数据交互，达到降低功耗的目标。表9.1对比了相同通信过程，LTE和NB-IoT的信令数量，可以看出，NB-IoT空中接口信令数明显减少。值得注意的是，虽然简化了接入层鉴权加密过程，但在非接入层仍然有严格的鉴权加密过程保障数据传输的可靠性。

表9.1 信令/数据传输优化效果对比

在物理层方面，NB-IoT简化物理层设计，降低实现复杂度，同时引入了若干优化方法，以降低耗电。NB-IoT较3G/4G带宽小、采样率低，Modem功耗大幅降低；同时在Single-tone模式下上行峰均比较4G低，可以提高PA效率，降低功耗；下行传输方面采用tail-biting（咬尾）卷积码，降低解码复杂度；同时简化控制信道设计，减少终端控制信道盲检测，降低复杂度。(www.xing528.com)

2.RRC链路快速释放功能

如图9.4所示为NB-IoT终端的业务传输电流变化过程，从图中可以看出，由于无线通信层无法预知应用层是否有数据需要发送，为了防止重复拆除和建立无线链路带来的冗余信令负荷，在终端完成业务传输后，无线通信链路会保持一段时间再释放。该段时间内虽然没有业务交互，但由于终端仍处于无线链路连接状态，耗电比待机状态高。

图9.4 业务传输电流图

针对以上问题，可以通过3GPP定义的NAS RAI功能，终端应用层在完成业务传输后通知无线通信层，终端通过NAS信令告知网络该数据为最后一个数据包，网络可及时释放无线通信链路，不用额外等待无线链路释放定时器超时再释放，减少单次业务传输耗电。