4、PSM（省电模式）深度解析：进入条件、唤醒流程、实际功耗数据。
PSM，全称 Power Saving Mode，中文叫省电模式。很多刚接触蜂窝模组的朋友，容易把它和休眠搞混。我刚开始做项目时也犯过这个错——以为模组睡了就是 PSM 了。其实差远了。
PSM 是 3GPP 在 R12 和 R13 里引入的“大招”。它的核心思路是：让模组在空闲时彻底“断网”，但保留注册信息。说白了，就是模组跟基站说：“我先关机睡会儿，有事你叫我。”基站记住了它的位置，等有数据下来，再把它唤醒。
这跟普通休眠最大的区别在哪？普通休眠时，模组还得定时醒来跟基站“报平安”（TAU，Tracking Area Update）。PSM 呢？它连这个都省了。你想想看，如果设备一天只上报一次数据，中间十几个小时都在做无谓的 TAU，那得多浪费电。
PSM 的核心价值： 在保持网络可达性的前提下，将模组的活动时间压缩到极致。实测下来，PSM 状态下的平均电流可以做到 3µA 以下，比休眠模式低一到两个数量级。
4.1 进入 PSM 的条件
不是你想进就能进的。模组要进入 PSM，得满足三个硬性条件：
- 网络支持： 基站得支持 PSM 特性。有些老旧的 4G 基站或者 Cat.1 网络，可能就没开这个功能。我遇到过几次，模组配置了 PSM，但死活进不去，一查日志，网络侧返回的 PSM 参数是空的。
- 模组配置： 你得在 AT 指令里把 PSM 使能，并且设置好两个关键定时器——T3324 和 T3412。这个后面细说。
- 无活动连接： 模组当前不能有正在进行的业务，比如正在发数据、正在做 TAU。必须处于空闲态。
满足这三个条件后，模组会在一次 TAU 或 Attach 流程中，跟基站协商 PSM 参数。协商成功，基站会给模组分配一个“活动时间”（Active Time，对应 T3324），和一个“周期性 TAU 时间”（对应 T3412）。
我个人习惯： 在调试 PSM 时，先用 AT+CPSMS? 查询当前配置，再用 AT+CEREG? 看网络注册状态。如果返回的 PSM 参数是 0，说明网络没给，得换个地方或者联系运营商。
4.2 两个关键定时器：T3324 和 T3412
这两个定时器是 PSM 的灵魂。搞懂了它们，你就搞懂了 PSM 的整个行为。
| 定时器 | 3GPP 编号 | 作用 | 典型值 |
|---|---|---|---|
| 活动时间 | T3324 | 模组从空闲态进入 PSM 前的等待时间。在这段时间内，模组仍可接收网络下发的寻呼。 | 0 ~ 6 分钟（常用 2 分钟） |
| 周期性 TAU | T3412 | 模组在 PSM 状态下，最长能“睡”多久。到期必须醒来做一次 TAU，否则网络会认为它失联了。 | 54 分钟 ~ 413 天（常用 24 小时） |
流程是这样的：模组进入空闲态 → 启动 T3324（活动时间）→ 期间可被寻呼 → T3324 超时 → 模组进入 PSM（深度睡眠）→ 启动 T3412（周期性 TAU）→ T3412 超时 → 模组醒来做 TAU → 重新进入空闲态，循环。
嗯，这里要注意：T3324 设得太短，模组很快就睡了，但如果有下行数据，网络来不及下发寻呼，数据就丢了。T3412 设得太长，虽然省电，但网络侧可能因为长时间没收到 TAU，把模组标记为“隐式分离”，导致下行数据无法送达。
我曾经踩过的坑： 在一个水表项目中，我把 T3412 设成了 413 天（最大值）。结果设备在井下待了两个月后，平台下发指令完全没反应。一查，网络侧早就把设备踢下线了。后来我改成了 24 小时，既省电又可靠。
4.3 唤醒流程：从 PSM 到正常工作
模组在 PSM 状态下，射频和大部分内部电路都断电了。要唤醒它，只有两种方式：
- 内部唤醒： T3412 超时，或者应用 MCU 通过 UART/GPIO 触发模组。
- 外部唤醒： 模组本身无法被网络直接唤醒（因为射频关了）。网络侧如果有下行数据，只能等模组下次 TAU 或发数据时，再捎带下来。
唤醒后的流程很固定：
- 上电启动： 模组内部电源管理单元（PMU）开始工作，给基带和射频供电。
- 网络同步： 模组重新搜索并同步到之前注册的小区。这个过程很快，因为 PSM 期间模组保存了小区信息。
- TAU 流程： 模组发起 Tracking Area Update，告诉网络“我醒了”。网络侧更新状态，并可能下发缓存的数据。
- 正常业务： TAU 完成后，模组进入空闲态或连接态，可以收发数据。
整个唤醒过程，从触发到可以发数据，我实测过大概需要 1~3 秒。具体取决于网络信号强度和小区负载。
4.4 实际功耗数据
光说理论没用，咱们看数据。下面是我在实验室用 NB-IoT 模组（BC95）和 Cat.M 模组（BG96）实测的功耗对比。测试条件：信号强度 -85dBm，室温 25°C。
| 模式 | BC95 (NB-IoT) | BG96 (Cat.M) | 说明 |
|---|---|---|---|
| 连接态（发数据） | ~220 mA | ~350 mA | 峰值电流，持续约 1~2 秒 |
| 空闲态（DRX） | ~1.5 mA | ~2.5 mA | 模组还在监听寻呼 |
| PSM 状态 | 2.8 µA | 3.5 µA | 深度睡眠，几乎不耗电 |
| PSM + 外部唤醒 | 3.1 µA | 3.8 µA | 保留 GPIO 唤醒功能 |
看到没？PSM 的电流比空闲态低了三个数量级。如果一个设备每天只发一次数据，每次耗时 2 秒，其余时间都在 PSM 里，那么平均电流可以做到：
(220mA × 2s + 2.8µA × 86398s) / 86400s ≈ 7.6 µA
用一节 2400mAh 的锂电池，理论续航可以达到 2400mAh / 7.6µA ≈ 315789 小时 ≈ 36 年。当然，这是理想情况，实际还要考虑电池自放电、温度影响、TAU 消耗等。但 PSM 的省电效果，确实非常惊人。
避坑指南： 我建议你在做功耗评估时，不要只看 PSM 的静态电流。一定要把 TAU 的消耗算进去。比如 T3412 设成 24 小时，每次 TAU 消耗约 5mAh，那么平均下来每天要多加 0.2mAh 的消耗。对于电池容量小的设备，这个比例不小。
4.5 PSM 状态机与核心流程
下面这张图，是我自己画的 PSM 状态机。它把整个生命周期串起来了。你对照着看，会清晰很多。
从图里能看出来，PSM 并不是一个“永久睡眠”的状态。它是有周期的。每次 TAU 醒来，模组会短暂进入空闲态，然后根据 T3324 的设置，决定是立刻再睡，还是等一会儿。
我个人建议，对于大多数物联网应用，T3324 设成 2 分钟，T3412 设成 24 小时，是一个比较平衡的配置。既能保证下行数据的及时性，又能把功耗压到最低。
好了，PSM 的核心内容就这些。你只要记住三个数字：3µA（静态电流）、2 分钟（活动时间）、24 小时（TAU 周期），就能应付大部分场景了。