MTC功能增強(qiáng)

以下詳細(xì)介紹了3GPP一些關(guān)鍵的MTC功能的增強(qiáng)情況。

核心網(wǎng)和RAN的過載和擁塞控制

當(dāng)M2M設(shè)備已經(jīng)大量部署時(shí)，3GPP識(shí)別了網(wǎng)絡(luò)存在過載的可能的問題。 M2M設(shè)備可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)過載，因?yàn)樗鼈兺瑫r(shí)恢復(fù)觸發(fā)注冊(cè)以及其他導(dǎo)致信號(hào)增加和核心網(wǎng)絡(luò)過載的過程。具體地，在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，由于與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的MTC UE重新選擇同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)（可能漫游）轉(zhuǎn)移到尚未失敗的網(wǎng)絡(luò)，所以可能會(huì)發(fā)生信號(hào)突然出現(xiàn)的浪涌情況。

所選擇的網(wǎng)絡(luò)可以是漫游網(wǎng)絡(luò)，其沒有設(shè)計(jì)為為所有漫游MTC用戶提供更多的同時(shí)訪問。無論是否用于MTC即使來自大量UE的正常信令也可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)過載。為了執(zhí)行過載和擁塞控制，3GPP指定了特定的核心網(wǎng)絡(luò)和RAN過載和擁塞控制特性來保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)于機(jī)型通信網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)的研究項(xiàng)目研究了核心網(wǎng)絡(luò)的過載和擁塞控制。關(guān)于MTC的RAN改進(jìn)的研究項(xiàng)目于2009年第4季度開始。2010年5月開始關(guān)于機(jī)型通信系統(tǒng)改進(jìn)的Rel-11傘型研究項(xiàng)目。該WI研究項(xiàng)目還涉及UTRAN和E-UTRAN的RAN過載控制。

通過將MTC UE設(shè)備識(shí)別為“低訪問優(yōu)先級(jí)”指示符配置標(biāo)識(shí)這種延遲容忍的設(shè)備來執(zhí)行防止和控制這種信令浪涌場(chǎng)景的機(jī)制，并且這可以被網(wǎng)絡(luò)用于控制各種過程。在UTRAN或E-UTRAN中，當(dāng)核心網(wǎng)向RAN指示過載時(shí)，RAN（用于UTRAN的UTRAN和用于E-UTRAN的eNB）將拒絕來自這種UE的連接請(qǐng)求，擴(kuò)展的重新連接等待時(shí)間長(zhǎng)達(dá)30分鐘。然后，當(dāng)UE將在過載時(shí)經(jīng)受更長(zhǎng)的退避定時(shí)器時(shí)，這樣的UE可以被網(wǎng)絡(luò)識(shí)別，以在拒絕來自UE的接入請(qǐng)求之后發(fā)出信令激活“擴(kuò)展等待定時(shí)器”。這樣對(duì)于標(biāo)識(shí)為低訪問優(yōu)先級(jí)的那些UE，也可以禁止訪問網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于接入具有低訪問優(yōu)先級(jí)的網(wǎng)絡(luò)的UE，E-UTRAN中的MME可以拒絕RRC連接建立。還可以分配更長(zhǎng)的跟蹤區(qū)域更新以減少擁塞。

在GERAN中，BSS允許可配置的隱式拒絕時(shí)間長(zhǎng)達(dá)200秒，并且將配置為“低訪問優(yōu)先級(jí)”的設(shè)備將啟動(dòng)隱式拒絕定時(shí)器，以在定時(shí)器期間預(yù)留的時(shí)間短內(nèi)拒絕任何進(jìn)一步的訪問，允許網(wǎng)絡(luò)控制異常擁塞。 GERAN還通過將僅配置為擴(kuò)展訪問限制的設(shè)備排除在外，通過擴(kuò)展訪問控制限制的機(jī)制來支持對(duì)RAN過載控制。

低成本和覆蓋增強(qiáng)的LTE MTC UE

基于LTE的針對(duì)M2M應(yīng)用的LTE調(diào)制解調(diào)器的復(fù)雜度降低的低成本MTC UE的供應(yīng)研究于2011年9月開始。該研究確定了用于RF和基帶復(fù)雜度降低的各種技術(shù)。復(fù)雜度降低的研究針對(duì)不需要高數(shù)據(jù)速率和/或低延遲的MTC設(shè)備。利用降低復(fù)雜度的技術(shù)，觀察到會(huì)帶來覆蓋減少的一些負(fù)面影響，并且將研究擴(kuò)展到研究低成本MTC UE的覆蓋改進(jìn)技術(shù)。

作為研究的結(jié)論，與普通LTE用戶設(shè)備相比，3GPP開始規(guī)范工作，以規(guī)定具有降低的復(fù)雜度和改進(jìn)覆蓋的新LTE UE類別。技術(shù)詳情見3GPP技術(shù)報(bào)告36.888。考慮用于延遲容忍的MTC的復(fù)雜度降低的選項(xiàng)主要旨在降低設(shè)備的RF和基帶成本。減少?gòu)?fù)雜度的措施包括將數(shù)據(jù)的最大帶寬減少到3 MHz或5 MHz的較窄帶寬，將接收天線的數(shù)量減少到1，這也限制了對(duì)某些MIMO模式的支持，雙工操作，并降低設(shè)備支持的峰值數(shù)據(jù)速率降低至1 Mbps。通過重復(fù)和捆綁信息來實(shí)現(xiàn)延遲容忍MTC設(shè)備的覆蓋改進(jìn)。

其他增強(qiáng)

3GPP版本12協(xié)議在2015年初完成。3GPP第12版中的MTC增強(qiáng)功能將重點(diǎn)放在以前版本中未解決的以下改進(jìn)問題上。

為了解決針對(duì)MTC設(shè)備的集群的優(yōu)化，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)能夠向特定地理區(qū)域內(nèi)的一組MTC設(shè)備廣播消息時(shí)，考慮MTC組正在尋址，那么在MTC組上可以進(jìn)行訪問控制限制或QoS策略來設(shè)置數(shù)據(jù)速率的限制，并為該組的每個(gè)MTC設(shè)備設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間限制，直到該限制過期為止。

制定對(duì)漫游MTC設(shè)備的指導(dǎo)的增強(qiáng)，并且主要通過使用由UE提供的低訪問優(yōu)先級(jí)指示來執(zhí)行。 eNodeB引導(dǎo)被配置用于對(duì)特定MME的低訪問優(yōu)先級(jí)的UE提供接入。

對(duì)小數(shù)據(jù)和觸發(fā)的增強(qiáng)主要是為了實(shí)現(xiàn)少量數(shù)據(jù)的高效傳輸。對(duì)于處于RRC IDLE狀態(tài)的普通LTE UE，服務(wù)請(qǐng)求過程將用于數(shù)據(jù)傳輸。對(duì)于來自MTC設(shè)備的小數(shù)據(jù)也可能會(huì)導(dǎo)致顯著的開銷。如果用于將IP分組作為NAS信令傳輸而不是在RRC IDLE狀態(tài)下為UE建立RRC安全性，則預(yù)先建立的NAS安全性將導(dǎo)致用于傳送少量數(shù)據(jù)的更優(yōu)化的系統(tǒng)，這減少了信令開銷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用，并減少了重新分配的延遲。

事件監(jiān)控，事件的檢測(cè)和事件的報(bào)告是M2M系統(tǒng)的一個(gè)重要方面。 MTC UE的監(jiān)控事件的配置需要激活對(duì)事件的全部或一個(gè)子集的監(jiān)視。監(jiān)控增強(qiáng)功能可以檢測(cè)向服務(wù)能力服務(wù)器或應(yīng)用程序服務(wù)器報(bào)告的事件。

3GPP承認(rèn)需要解決UE的功耗問題，特別是針對(duì)由電池供電的設(shè)備。3GPP正在研究設(shè)想的用于在空閑模式下延伸DRX并且在連接模式下配置長(zhǎng)DRX周期的UE功耗優(yōu)化的解決方案。

3GPP版本13以及預(yù)計(jì)未來版本將能夠進(jìn)一步支持M2M服務(wù)和M2M設(shè)備的大量部署的高效交付。

LTE Release 12的MTC增強(qiáng)功能

1，數(shù)據(jù)速率能力和UE類別0（UE CATEGORY 0）

為了實(shí)現(xiàn)MTC應(yīng)用的低成本設(shè)備，3GPP LTE協(xié)議版本12引入了新的較低速率的UE類別。新的UE類別被標(biāo)記為類別0（零），符合具有更廣泛能力的較高數(shù)量的UE類別的典型關(guān)聯(lián)。

2，TYPE-B半雙工操作

為了進(jìn)一步降低復(fù)雜性/降低成本，LTE 12版引入了一種新的半雙工模式，即B類半雙工，特別針對(duì)類別0的設(shè)備。參見圖2，半雙工類型B允許在下行鏈路接收和上行鏈路傳輸之間通過指定設(shè)備在上行鏈路子幀之前以及上行鏈路子幀之后的第一個(gè)下行鏈路子幀不預(yù)期接收最后一個(gè)下行鏈路子幀來實(shí)現(xiàn)更大的空閑時(shí)間。

圖3、半雙工操作

3，具有單個(gè)接收天線的設(shè)備的可能性

為了進(jìn)一步降低針對(duì)大規(guī)模MTC應(yīng)用的設(shè)備的復(fù)雜性，對(duì)于UE類別0，這一要求被放寬了。相反，0類設(shè)備的性能要求使得它們可以在設(shè)備端使用單個(gè)接收天線。

4，省電模式

為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)始發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸，使用PSM（power-saving mode：節(jié)電模式）的設(shè)備必須定期重新連接到網(wǎng)絡(luò)，并保持一段時(shí)間的工作，以允許網(wǎng)絡(luò)對(duì)UE進(jìn)行尋呼嘗試。這樣的重新連接應(yīng)該是不頻繁的，以保持PSM的節(jié)能效益，這意味著PSM對(duì)于延遲不是至關(guān)重要的不頻繁地發(fā)起數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)來說是主要的工作模式。