基于窄带物联网的省电方法及系统与流程

基于窄带物联网的省电方法及系统
【技术领域】
1.本发明涉及技术领域，尤其涉及一种基于窄带物联网的省电方法及系统。


背景技术：

2.在通信技术行业里，终端功耗一直是技术人员的重点研究对象,特别是随着通信技术的不断发展与应用范围的不断扩大，对通信设备的能耗要求越来越苛刻。窄带物联网(nb-iot，narrow bandwith internet of thing)作为蜂窝系统中一种新无线接入技术，使得很多之前难以连接到网络的终端产品现在都可以通过加装窄带物联网模组连接到网络，窄带物联网的众多优点也吸引着过去使用全球移动通信系统(gsm，global system for mobile communications)网络的物联网终端逐步转向窄带物联网网络。
3.窄带物联网对终端能耗有着更加苛刻要求，它本身具有低功耗、低成本、广覆盖、大连接的技术优点。目前窄带物联网系统中使用到的节能技术通常有三种：不连续接收(drx，discontinuous reception)，扩展不连续接收(edrx，extended drx)，省电模式(psm，powersaving mode)。其中，不连续接收使终端可以周期性的交替处于睡眠状态和工作状态。扩展不连续接收是第三代合作伙伴计划(3gpp，3rd generation partnership project)协议在r13中新增的功能，可以使终端跳过大部分的寻呼监听，已达到省电的目的。省电模式是r12引入的特性，可以使终端在一个较长的周期内关闭接收机，以达到最高级别的省电效果。一般情况下不连续接收与扩展不连续接收分别与省电模式结合使用，而不连续接收与扩展不连续接收则不会同时应用。
4.扩展不连续接收作为不连续接收的改进模式，通过在扩展不连续接收周期内设置一个寻呼时间窗口(ptw，paging time window)，使终端只在寻呼时间窗口的窗口期交互数据或监听信道，超出寻呼时间窗口的时间外则不再交互或监听，这样就可以跳过大部分的交互数据或信道监听时间，以达到省电的目的。但是在一个扩展不连续接收周期内寻呼时间窗口时间外的状态称之为假睡模式(fpsm，fake power saving mode),此时终端因为接收机能元器件仍会消耗较大一部分电量，如图1所示，由图中可以看出在假睡模式的状态下终端耗电量是明显高于省电模式的状态时的耗电量，并未达到最优的节电状态。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于窄带物联网的省电方法及系统，用以解决现有技术中由于终端在寻呼时间窗口外存在假睡状态而无法更好地节能的技术问题。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种基于窄带物联网的省电方法，所述方法包括：
7.获取终端的省电模式和假睡模式，记录省电耗能信息和假睡耗能信息；
8.测量终端进入省电模式的第一功耗信息，以及终端离开省电模式时的第二功耗信息；
9.根据省电耗能信息、假睡耗能信息、第一功耗信息和第二功耗信息确定终端处于省电模式的时长信息。
10.在一种优选的实施方案中，测量终端进入省电模式的第一功耗信息，以及终端离开省电模式时的第二功耗信息的步骤中，包括以下步骤：
11.假设终端的寻呼时间窗口序列，记录相邻两个寻呼时间窗口中，前一个寻呼时间窗口的结束时刻，以及后一个寻呼时间窗口的开始时刻；
12.测量终端在结束时刻时进入省电模式的第一功耗信息，以及终端在开始时刻时被激活的第二功耗信息。
13.在一种优选的实施方案中，根据省电耗能信息、假睡耗能信息、第一功耗信息和第二功耗信息确定终端处于省电模式的时长信息的步骤中，包括以下步骤：
14.计算结束时刻和开始时刻之间的时间间隔；
15.根据第一功耗信息、第二功耗信息和省电耗能信息和时间间隔，获得终端处于省电模式下的第一总功耗的第一表达式；
16.根据假睡耗能信息和时间间隔，获得终端处于假睡模式下的第二总功耗的第二表达式；
17.通过第一表达式和第二表达式，计算当第一总功耗小于或等于第二总功耗时，时间间隔的取值范围；
18.根据所述取值范围确定终端处于省电模式的时长信息。
19.在一种优选的实施方案中，获取终端的省电模式和假睡模式，记录省电耗能信息和假睡耗能信息的步骤中，所述省电耗能信息为终端在省电模式下单位时间内的省电耗能，所述假睡耗能信息为终端在假睡模式下单位时间内的假睡耗能。
20.在一种优选的实施方案中，终端包括激活态和空闲态，当终端处于激活态时，寻呼时间窗口序列包括多个收发数据周期，当终端处于空闲态时，寻呼时间窗口序列包括多个寻呼周期；
21.单个收发数据周期和单个寻呼周期均包含一个寻呼时间窗口和一个时间间隔，所述寻呼时间窗口采用扩展不连续接收模式，所述时间间隔采用省电模式。
22.第二方面，本发明实施例提供了一种基于窄带物联网的省电系统，所述系统包括：
23.采集模块，用于获取终端的省电模式和假睡模式，记录省电耗能信息和假睡耗能信息；
24.测量模块，用于测量终端进入省电模式的第一功耗信息，以及终端离开省电模式时的第二功耗信息；
25.处理模块，用于根据省电耗能信息、假睡耗能信息、第一功耗信息和第二功耗信息确定终端处于省电模式的时长信息。
26.第三方面，本发明实施例提供了一种终端设备，包括：存储器和处理器：
27.所述存储器，用于存储计算机程序；
28.所述处理器，用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使所述终端设备执行如第一方面所述的方法。
29.第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，包括程序或指令，当所述程序或指令在计算机上运行时，如第一方面所述的方法被执行。
30.与现有技术相比，本技术方案至少具有如下有益效果：
31.本发明实施例所公开的基于窄带物联网的省电方法及系统，将扩展不连续接收模
式和省电模式相结合，通过计算使得终端能够主动判断进入省电模式的时刻和时长，达到更好地节电性能。
【附图说明】
32.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
33.图1是现有技术中基于窄带物联网的终端分别处于省电模式和假睡模式时的耗能对比图；
34.图2是本发明实施例1所提供的基于窄带物联网的省电方法的步骤流程图；
35.图3是本发明实施例1所提供的基于窄带物联网的省电方法中，step200的步骤流程图；
36.图4是本发明实施例1所提供的基于窄带物联网的省电方法中，step300的步骤流程图；
37.图5是本发明实施例1所提供的基于窄带物联网的省电方法中，终端处于省电模式和假睡模式时的耗能对比图；
38.图6是本发明实施例2所提供的基于窄带物联网的省电系统的模块示意图。
39.附图标记：
40.1-采集模块；2-测量模块；3-处理模块。
【具体实施方式】
41.为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
42.应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
43.实施例1
44.本发明实施例1提出了一种基于窄带物联网的省电方法，将扩展不连续接收模式的省电特点和省电模式的省电特点相结合，使终端既可以跳过大部分的寻呼监听，又能够在两个寻呼监听的寻呼时间窗口之间的较长的周期内关闭接收机，进入省电模式，从而达到更好地省电效果。
45.如图2所示，该省电方法包括：
46.step100：获取终端的省电模式和假睡模式，记录省电耗能信息和假睡耗能信息。
47.step200：测量终端进入省电模式的第一功耗信息，以及终端离开省电模式时的第二功耗信息。
48.step300：根据省电耗能信息、假睡耗能信息、第一功耗信息和第二功耗信息确定终端处于省电模式的时长信息。
49.该省电方法在步骤step100中，将省电耗能信息和假睡耗能信息存储在终端的存储器中，再使用测量仪器通过步骤step200测量终端进入省电模式时所消耗能量的第一功
耗信息以及终端被唤醒离开省电模式时的第二功耗信息，并将第一功耗信息和第二功耗信息均存储在终端的存储器中，最后使用终端的处理器通过步骤step300根据存储器中存储的省电耗能信息、假睡耗能信息、第一功耗信息和第二功耗信息，计算出终端在两个寻呼时间窗口之间应当处于省电模式的时长信息，并将该时长信息存储到存储器中，使得终端在寻呼时间窗口外不进行数据交互或信道监听时能够进入省电模式，从而达到更好的节电状态。
50.在本实施例1的省电方法的步骤step100中，省电耗能信息为终端在省电模式下单位时间内的省电耗能m1，假睡耗能信息为终端在假睡模式下单位时间内的假睡耗能m2。采集单位时间内的省电耗能m1和假睡耗能m2，便于计算终端在省电模式下的时长信息。
51.如图3所示，在本实施例1的省电方法中，步骤step200“测量终端进入省电模式的第一功耗信息，以及终端离开省电模式时的第二功耗信息”包括以下步骤：
52.步骤step201：假设终端的寻呼时间窗口序列，记录相邻两个寻呼时间窗口中，前一个寻呼时间窗口的结束时刻，以及后一个寻呼时间窗口的开始时刻。
53.步骤step202：测量终端在结束时刻时进入省电模式的第一功耗信息，以及终端在开始时刻时被激活的第二功耗信息。
54.在步骤step200中，先通过步骤step201假设一个相互之间具有时间间隔δt、由多个寻呼时间窗口组成的寻呼时间窗口序列，在相邻两个寻呼时间窗口之间的时间间隔δt中，本实施例1的省电方法将现有技术中的终端所处的假睡模式改进成使终端在该时间间隔δt中处于省电模式，通过使用测量仪器测量省电模式开始时(即前一个寻呼时间窗口的结束时刻)，终端进入省电模式所消耗的第一功耗f1作为第一功耗信息，和省电模式结束时(即后一个寻呼时间窗口的开始时刻)，终端被唤醒离开省电模式所消耗的第二功耗f2作为第二功耗信息。由于在确定终端处于省电模式的时长信息之前，开发者并不知晓终端应当在省电模式下持续多久才能够达到更好的节电状态，因此通过先假定一个寻呼时间窗口序列，并测量在该假定的寻呼时间窗口序列中，终端进入省电模式的第一耗能w1和离开省电模式的第二耗能w2，以此来计算在该假定的寻呼时间窗口序列中，终端处于通过步骤step300计算后得出的时长信息的省电模式下的耗能是否超过了原本终端处于同样时长信息的假睡模式下的耗能，并以该结果作为是否达到更好的节电状态的依据。
55.如图4所示，在本实施例1的省电方法中，步骤step300“根据省电耗能信息、假睡耗能信息、第一功耗信息和第二功耗信息确定终端处于省电模式的时长信息”包括以下步骤：
56.步骤step301：计算结束时刻和开始时刻之间的时间间隔。
57.步骤step302：根据第一功耗信息、第二功耗信息和省电耗能信息和时间间隔，获得终端处于省电模式下的第一总功耗的第一表达式。
58.步骤step303：根据假睡耗能信息和时间间隔，获得终端处于假睡模式下的第二总功耗的第二表达式。
59.步骤step304：通过第一表达式和第二表达式，计算当第一总功耗小于或等于第二总功耗时，时间间隔的取值范围。
60.步骤step305：根据取值范围确定终端处于省电模式的时长信息。
61.在本实施例1的省电方法中，先通过步骤step100中终端的省电模式和假睡模式得到省电耗能m1和假睡耗能m2，再通过步骤step200中先假定寻呼时间窗口序列再测量终端
进入和离开省电模式时耗能的方法得到第一功耗f1和第二功耗f2，最后通过步骤step300将时长信息计算出来。在步骤step300中，先通过步骤step301将步骤step201中得到的前一个寻呼时间窗口的结束时刻和后一个寻呼时间窗口的开始时刻进行计算，得到时间间隔δt，再通过步骤step302将步骤step100中得到的省电耗能m1、步骤step202中得到的第一功耗f1和第二功耗f2以及步骤step301中得到的时间间隔δt进行计算，得到终端处于省电模式下的第一总功耗f1的第一表达式：f1＝w1 w2 m1δt，再通过步骤step303将步骤step100中得到的假睡耗能m2以及步骤step301中得到的时间间隔δt进行计算，得到终端处于假睡模式下的第二总功耗f2的第二表达式：f2＝m2δt，通过步骤step304比较第一表达式和第二表达式的大小关系，从而计算当第一总功耗f1小于或等于第二总功耗f2时，即f1≤f2，时间间隔δt的取值范围，根据第一表达式和第二表达式可知，时间间隔δt的取值范围为通过步骤step305根据该取值范围确定并设置时长信息，以使终端在工作时，在两个寻呼时间窗口之间的省电模式能够起到更好的节能效果。
62.在本实施例1的省电方法中，终端包括激活态和空闲态，当终端处于激活态时，寻呼时间窗口序列包括多个收发数据周期，当终端处于空闲态时，寻呼时间窗口序列包括多个寻呼周期；单个收发数据周期和单个寻呼周期均包含一个寻呼时间窗口和一个时间间隔，寻呼时间窗口采用扩展不连续接收模式，时间间隔采用省电模式。
63.具体来说，如图5所示，当终端在激活态时，假设在一个寻呼时间窗口序列中，前一个寻呼时间窗口的结束时刻为t1，后一个寻呼时间窗口的开始时刻为t2，在t1时刻终端主动触发进入省电模式时，其第一功耗f1为w1，在t2时刻终端被唤醒离开省电模式时，其第二功耗f2为w2，在终端进入省电模式下单位时间内的省电耗能为am1，则终端在t1到t2时刻内的第一总功耗f1为：w1 w2 am1
×
(t2-t1)。在激活态下，终端在激活态假睡状态(afpsm，active fpsm)下单位时间内的假睡耗能为am2，则终端在激活态假睡状态下的第二总功耗f2为：am2
×
(t2-t1)。当w1 w2 am1
×
(t2-t1)-am2
×
(t2-t1)≤0时，则终端在t1时刻启动省电模式，并在t2时刻结束省电模式。
64.同理，当终端在空闲态时，假设在一个寻呼时间窗口序列中，前一个寻呼时间窗口的结束时刻为t3，后一个寻呼时间窗口的开始时刻为t4，在t3时刻终端主动触发进入省电模式时，其第一功耗f1为w3，在t4时刻终端被唤醒启动监听寻呼时，其第二功耗f2为w4，在终端进入省电模式下单位时间内的省电耗能为im1，则终端在t3到t4时刻内的第一总功耗f1为：w3 w4 im1
×
(t4-t3)。在空闲态下，终端在空闲态假睡状态(ifpsm，idle fpsm)下单位时间内的假睡功耗为im2，则终端在空闲态假睡状态下的第二总功耗f2为：im2
×
(t4-t3)。当w3 w4 im1
×
(t4-t3)-im2
×
(t4-t3)≤0时，则终端在t3时刻启动省电模式，并在t4时刻结束省电模式并开始监听寻呼消息。
65.实施例2
66.如图6所示，在本发明实施例2公开了一种基于窄带物联网的省电系统，该系统包括采集模块1、测量模块2和处理模块3。
67.其中，采集模块1用于获取终端的省电模式和假睡模式，记录省电耗能信息和假睡耗能信息；测量模块2用于测量终端进入省电模式的第一功耗信息，以及终端离开省电模式时的第二功耗信息；处理模块3用于根据省电耗能信息、假睡耗能信息、第一功耗信息和第
二功耗信息确定终端处于省电模式的时长信息。
68.该省电系统中，采集模块1采集省电耗能信息和假睡耗能信息并存储在终端的存储器中，测量模块2测量终端进入省电模式时所消耗能量的第一功耗信息以及终端被唤醒离开省电模式时的第二功耗信息，并将第一功耗信息和第二功耗信息均存储在终端的存储器中，最后处理模块3根据存储器中存储的省电耗能信息、假睡耗能信息、第一功耗信息和第二功耗信息，计算出终端在两个寻呼时间窗口之间应当处于省电模式的时长信息，并将该时长信息存储到存储器中，使得终端在寻呼时间窗口外不进行数据交互或信道监听时能够进入省电模式，从而达到更好的节电状态。
69.实施例3
70.本发明实施例3提供了一种终端设备，包括：存储器和处理器：
71.存储器，用于存储计算机程序；
72.处理器，用于执行存储器中存储的计算机程序，以使终端设备执行如实施例1的方法。
73.实施例4
74.本发明实施例4提供了一种计算机可读存储介质，包括程序或指令，当程序或指令在计算机上运行时，如实施例1的方法被执行。
75.本发明实施例所公开的基于窄带物联网的省电方法及系统，将扩展不连续接收模式和省电模式相结合，通过计算使得终端能够主动判断进入省电模式的时刻和时长，达到更好地节电性能。
76.在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机指令时，全部或部分地产生按照本技术实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，高密度数字视频光盘(digital video disc，dvd))、或者半导体介质(例如，固态硬盘(solid state disk，ssd))等。
77.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。