LTE Release 13的MTC增強(qiáng)功能：eMTC

作為LTE版本13的一部分，LTE采取了對(duì)進(jìn)一步增強(qiáng)大規(guī)模MTC應(yīng)用支持的附加步驟，這是一種被稱為增強(qiáng)型MTC（eMTC： enhanced MTC）的活動(dòng)。這項(xiàng)活動(dòng)的主要目標(biāo)是：

進(jìn)一步降低設(shè)備成本，要求低于第12版UE類別0所實(shí)現(xiàn)的成本。

與Release 13之前的設(shè)備相比，擴(kuò)展了具有目標(biāo)的低速大量MTC設(shè)備的覆蓋范圍，使其能夠在增加至少15 dB的耦合損耗情況下也能運(yùn)行。

在高層次上，eMTC的主要新特征包括：

器件側(cè)的RF帶寬更窄，可進(jìn)一步降低器件復(fù)雜性和相應(yīng)的成本;

廣泛的重復(fù)下行鏈路和上行鏈路收發(fā)，實(shí)現(xiàn)低速率服務(wù)的擴(kuò)展覆蓋;

擴(kuò)展DRX。

1，NARROWeBAND操作

release-13 eMTC設(shè)備只需要通過與最小LTE載波帶寬相對(duì)應(yīng)的即時(shí)帶寬（即大約1.4 MHz）來支持傳輸和接收。

2，通過重復(fù)方式進(jìn)行覆蓋增強(qiáng)

3GPP eMTC活動(dòng)的第二個(gè)目標(biāo)是為低速率MTC應(yīng)用提供顯著的覆蓋擴(kuò)展。 eMTC設(shè)計(jì)的明確目標(biāo)是與Release 13之前的設(shè)備相比，能夠?qū)崿F(xiàn)與耦合損耗相差至少15 dB的操作。

圖4、跳頻操作

重要的是要明白，eMTC的目標(biāo)不是擴(kuò)大給定數(shù)據(jù)速率的覆蓋范圍。相反，通過降低數(shù)據(jù)速率來擴(kuò)展覆蓋范圍。

3，下行鏈路傳輸：PDSCH和MPDCCH

4，UPLINK傳輸：PUSCH和PUCCH

5，同步信號(hào)和BCH

6，系統(tǒng)信息塊

7，隨機(jī)訪問

8，擴(kuò)展DRX

總結(jié)

在今天和昨天的文章中我們介紹了蜂窩行業(yè)面臨的大量M2M應(yīng)用所帶來的挑戰(zhàn)以及M2M標(biāo)準(zhǔn)化解決方案的基礎(chǔ)。我們還提供了目前正在為有效支持M2M通信而被指定的解決方案的講解。我們特別探討了3GPP中M2M特定標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)的重要方面，以提供針對(duì)蜂窩使用優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)化解決方案。

對(duì)于未來，M2M標(biāo)準(zhǔn)將在短期內(nèi)繼續(xù)發(fā)展并繼續(xù)給行業(yè)帶來挑戰(zhàn)，其中多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可能針對(duì)M2M通信的某些特定屬性（例如，成本，覆蓋率，移動(dòng)性和安全性）來說可能是最佳的。從長遠(yuǎn)來看，M2M設(shè)備的長壽以及降低大規(guī)模部署成本的需求將推動(dòng)行業(yè)制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這也將需要與目前的生態(tài)系統(tǒng)共存。 M2M設(shè)備的壽命將特別要求將來可能在可預(yù)見的將來保持的通信網(wǎng)絡(luò)，并且在短期內(nèi)不會(huì)過時(shí)。單一的無線電接入解決方案需要作為單一的標(biāo)準(zhǔn)化解決方案開發(fā)，該無線電接入解決方案應(yīng)該具有高度適應(yīng)性，但是針對(duì)具有低復(fù)雜性和低功耗利用率的M2M應(yīng)用特別適用于特定的標(biāo)準(zhǔn)化解決方案。對(duì)于蜂窩運(yùn)營商來說，非常重要的是也應(yīng)該支持與當(dāng)前通信基礎(chǔ)架構(gòu)的良好共存。

我們觀察到一個(gè)有趣的轉(zhuǎn)變是，如果蜂窩MTC解決方案將符合工業(yè)控制應(yīng)用要求的條件，這將需要網(wǎng)絡(luò)幾乎零中斷，并且還支持幾毫秒的有保證的端到端延遲，而不是幾百毫秒的延遲。與后者相關(guān)的要求的是需要訪問過程進(jìn)行根本轉(zhuǎn)變，以確保適當(dāng)?shù)靥幚頁砣约按_保核心網(wǎng)絡(luò)不會(huì)由于服務(wù)網(wǎng)關(guān)（S-GW）和分組網(wǎng)關(guān)（P-GW）的特殊的分層設(shè)計(jì)形式而引起額外的延遲。為此，參考文獻(xiàn)（參考：http://www.ctr.kcl.ac.uk/seminars/slides/MASSIMO_CONDOLUCI.pdf）的作者提出了如圖5所示的修正架構(gòu)，它主張使用毫微微小區(qū)，即家庭eNB（HeNB）來降低擁塞，延遲和能量消耗，并以一個(gè)純粹的宏單元部署來進(jìn)行了說明。 HeNB-GW在回程中的強(qiáng)制使用確保不會(huì)在核心網(wǎng)中發(fā)生數(shù)據(jù)和信令擁塞，因?yàn)閿?shù)據(jù)和控制流量可以捆綁和限制。此外，它還提供其他M2M技術(shù)（如低功耗Wi-Fi）的直接接入，而無需經(jīng)由P-GW。

圖5、通過HeNB / HeNB-GW對(duì)超LTE MTC接入3GPP LTE-A核心的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

使用這個(gè)示例架構(gòu)提供的好處可以歸納如下：

HeNB-GW和MME之間的一個(gè)流控制傳輸協(xié)議（SCTP）關(guān)聯(lián)。在LTE-A中，在交換控制平面業(yè)務(wù)的兩個(gè)實(shí)體之間創(chuàng)建SCTP關(guān)聯(lián)。通過使用HeNB-GW，大量HeNB的存在并不意味著會(huì)發(fā)生MME擁塞。實(shí)際上，只有HeNB-GW向MME而不是每個(gè)單個(gè)HeNB發(fā)送SCTP消息。此外，由于HeNB的接通/斷開而導(dǎo)致的SCTP關(guān)聯(lián)設(shè)施和釋放的數(shù)量被最小化。

服務(wù)網(wǎng)關(guān)的可擴(kuò)展性。與直接HeNB連接相比，HeNB-GW和S-GW之間的GPRS信道協(xié)議（GTP）導(dǎo)致UDP和IP連接的數(shù)量大大降低。以這種方式，HeNB的數(shù)量可能增加，而不增加由S-GW管理的UDP / IP路徑和GTP回顯消息的數(shù)量。

分頁優(yōu)化?？梢栽贖eNB-GW內(nèi)實(shí)現(xiàn)用于向被管HeNB下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)化尋呼機(jī)制，以減少等待時(shí)間。

未來，3GPP可能會(huì)接受學(xué)術(shù)界和工業(yè)界提出的一些建議來進(jìn)一步優(yōu)化與MTC相關(guān)的協(xié)議。總體而言，市場將在未來幾年展示蜂窩MTC對(duì)最終用戶，即重工業(yè)和汽車行業(yè)等的有效價(jià)值主張。