原标题：如何启用NB-IoT和Cat-M的省电模式并评估预期能耗

NB-IoT（窄带物联网）和Cat-M（LTE-M）是专为低功耗广域网（LPWAN）设计的蜂窝技术，其核心优势在于超低功耗和长续航。省电模式（Power Saving Mode, PSM）和扩展不连续接收（eDRX）是两种关键技术，可显著延长设备电池寿命。以下是启用方法和能耗评估指南：

一、省电模式的核心技术

1. PSM（Power Saving Mode）

• 原理：设备完成数据传输后进入深度睡眠状态，关闭射频和部分基带功能，仅保留RTC（实时时钟）计时。需预设活跃时间（TAU，Tracking Area Update）和休眠周期（PSM Timer）。

• 适用场景：传感器数据定期上报（如每日1次），设备可休眠数小时至数年。

2. eDRX（Extended Discontinuous Reception）

• 原理：设备周期性唤醒监听寻呼消息，而非持续监听。通过延长寻呼时间窗口（PTW）和不连续接收周期（eDRX周期）降低功耗。

• 适用场景：需要低延迟响应的场景（如报警器），休眠周期通常为秒至小时级。

二、启用省电模式的步骤

1. 硬件与模块配置

• 选择支持PSM/eDRX的模块：如Quectel BC95（NB-IoT）、BG96（Cat-M），或移远通信EC2x系列。

• 硬件连接：确保模块通过UART/USB与MCU通信，并正确配置电源管理引脚（如PWRKEY、RESET）。

2. AT命令配置

以下为典型AT命令示例（以Quectel模块为例）：

• 参数说明：

• TAU：设备主动上报数据后，保持活跃的时间（如1小时）。

• PSM Timer：设备进入休眠的时长（如24小时）。

• eDRX周期：寻呼监听间隔（如5.12秒）。

3. 网络侧配置

• 运营商支持：需确保网络（如中国移动、Vodafone）支持PSM/eDRX，并配置正确的核心网参数（如T3324、T3412定时器）。

• SIM卡设置：部分运营商需通过SIM卡配置文件（如EF_EPSLOCI）启用省电功能。

三、预期能耗评估方法

1. 理论计算模型

• 公式：

平均电流（mA）=TAU+PSM周期活跃时间电流×TAU+休眠电流×PSM周期

• 示例：

• 活跃电流：50mA（持续10秒）

• 休眠电流：5μA（持续23小时59分50秒）

• 平均电流：

24×360050×10+0.005×(24×3600−10)≈0.015mA

• 电池寿命（假设2000mAh）：

0.0152000≈13.3年

2. 实际测试工具

• 电流监测设备：使用Keysight N6705C或TI的INA226模块测量实时电流。

• 测试步骤：

1. 配置PSM/eDRX参数。

2. 记录设备在不同状态（活跃、休眠）的电流。

3. 持续监测至少一个完整周期（TAU + PSM周期）。

3. 关键影响因素

• 数据传输频率：频繁上报数据会缩短休眠时间，增加功耗。

• 信号强度：弱信号下模块需增加发射功率（如+23dBm），功耗可能翻倍。

• 温度：低温环境（如-20℃）可能导致电池容量下降，影响续航。

四、优化建议

1. 动态调整PSM/eDRX参数：根据业务需求（如上报间隔、响应延迟）平衡功耗与实时性。

2. 优化数据包大小：减少每次传输的数据量（如压缩、分包），降低射频工作时间。

3. 选择低功耗模块：如Nordic nRF9160（集成NB-IoT/Cat-M和MCU），静态电流可低至1μA。

五、典型场景能耗对比

通过合理配置PSM和eDRX，并结合实际测试验证，可显著延长NB-IoT/Cat-M设备的电池寿命，满足物联网应用对超长续航的需求。