MTC功能增強

以下詳細介紹了3GPP一些關鍵的MTC功能的增強情況。

核心網(wǎng)和RAN的過載和擁塞控制

當M2M設備已經(jīng)大量部署時，3GPP識別了網(wǎng)絡存在過載的可能的問題。 M2M設備可能會導致信號過載，因為它們同時恢復觸發(fā)注冊以及其他導致信號增加和核心網(wǎng)絡過載的過程。具體地，在網(wǎng)絡故障時，由于與網(wǎng)絡相關聯(lián)的MTC UE重新選擇同時將網(wǎng)絡（可能漫游）轉移到尚未失敗的網(wǎng)絡，所以可能會發(fā)生信號突然出現(xiàn)的浪涌情況。

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

關于機型通信網(wǎng)絡改進的研究項目研究了核心網(wǎng)絡的過載和擁塞控制。關于MTC的RAN改進的研究項目于2009年第4季度開始。2010年5月開始關于機型通信系統(tǒng)改進的Rel-11傘型研究項目。該WI研究項目還涉及UTRAN和E-UTRAN的RAN過載控制。

通過將MTC UE設備識別為“低訪問優(yōu)先級”指示符配置標識這種延遲容忍的設備來執(zhí)行防止和控制這種信令浪涌場景的機制，并且這可以被網(wǎng)絡用于控制各種過程。在UTRAN或E-UTRAN中，當核心網(wǎng)向RAN指示過載時，RAN（用于UTRAN的UTRAN和用于E-UTRAN的eNB）將拒絕來自這種UE的連接請求，擴展的重新連接等待時間長達30分鐘。然后，當UE將在過載時經(jīng)受更長的退避定時器時，這樣的UE可以被網(wǎng)絡識別，以在拒絕來自UE的接入請求之后發(fā)出信令激活“擴展等待定時器”。這樣對于標識為低訪問優(yōu)先級的那些UE，也可以禁止訪問網(wǎng)絡。對于接入具有低訪問優(yōu)先級的網(wǎng)絡的UE，E-UTRAN中的MME可以拒絕RRC連接建立。還可以分配更長的跟蹤區(qū)域更新以減少擁塞。

在GERAN中，BSS允許可配置的隱式拒絕時間長達200秒，并且將配置為“低訪問優(yōu)先級”的設備將啟動隱式拒絕定時器，以在定時器期間預留的時間短內拒絕任何進一步的訪問，允許網(wǎng)絡控制異常擁塞。 GERAN還通過將僅配置為擴展訪問限制的設備排除在外，通過擴展訪問控制限制的機制來支持對RAN過載控制。

低成本和覆蓋增強的LTE MTC UE

基于LTE的針對M2M應用的LTE調制解調器的復雜度降低的低成本MTC UE的供應研究于2011年9月開始。該研究確定了用于RF和基帶復雜度降低的各種技術。復雜度降低的研究針對不需要高數(shù)據(jù)速率和/或低延遲的MTC設備。利用降低復雜度的技術，觀察到會帶來覆蓋減少的一些負面影響，并且將研究擴展到研究低成本MTC UE的覆蓋改進技術。

作為研究的結論，與普通LTE用戶設備相比，3GPP開始規(guī)范工作，以規(guī)定具有降低的復雜度和改進覆蓋的新LTE UE類別。技術詳情見3GPP技術報告36.888?？紤]用于延遲容忍的MTC的復雜度降低的選項主要旨在降低設備的RF和基帶成本。減少復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，這也限制了對某些MIMO模式的支持，雙工操作，并降低設備支持的峰值數(shù)據(jù)速率降低至1 Mbps。通過重復和捆綁信息來實現(xiàn)延遲容忍MTC設備的覆蓋改進。

其他增強

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

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

制定對漫游MTC設備的指導的增強，并且主要通過使用由UE提供的低訪問優(yōu)先級指示來執(zhí)行。 eNodeB引導被配置用于對特定MME的低訪問優(yōu)先級的UE提供接入。

對小數(shù)據(jù)和觸發(fā)的增強主要是為了實現(xiàn)少量數(shù)據(jù)的高效傳輸。對于處于RRC IDLE狀態(tài)的普通LTE UE，服務請求過程將用于數(shù)據(jù)傳輸。對于來自MTC設備的小數(shù)據(jù)也可能會導致顯著的開銷。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，則預先建立的NAS安全性將導致用于傳送少量數(shù)據(jù)的更優(yōu)化的系統(tǒng)，這減少了信令開銷，實現(xiàn)了對網(wǎng)絡資源的有效利用，并減少了重新分配的延遲。

事件監(jiān)控，事件的檢測和事件的報告是M2M系統(tǒng)的一個重要方面。 MTC UE的監(jiān)控事件的配置需要激活對事件的全部或一個子集的監(jiān)視。監(jiān)控增強功能可以檢測向服務能力服務器或應用程序服務器報告的事件。

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

3GPP版本13以及預計未來版本將能夠進一步支持M2M服務和M2M設備的大量部署的高效交付。

LTE Release 12的MTC增強功能

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

為了實現(xiàn)MTC應用的低成本設備，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類別的典型關聯(lián)。

2，TYPE-B半雙工操作

為了進一步降低復雜性/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，特別針對類別0的設備。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備在上行鏈路子幀之前以及上行鏈路子幀之后的第一個下行鏈路子幀不預期接收最后一個下行鏈路子幀來實現(xiàn)更大的空閑時間。

圖3、半雙工操作

3，具有單個接收天線的設備的可能性

為了進一步降低針對大規(guī)模MTC應用的設備的復雜性，對于UE類別0，這一要求被放寬了。相反，0類設備的性能要求使得它們可以在設備端使用單個接收天線。

4，省電模式

為了實現(xiàn)網(wǎng)絡始發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸，使用PSM（power-saving mode：節(jié)電模式）的設備必須定期重新連接到網(wǎng)絡，并保持一段時間的工作，以允許網(wǎng)絡對UE進行尋呼嘗試。這樣的重新連接應該是不頻繁的，以保持PSM的節(jié)能效益，這意味著PSM對于延遲不是至關重要的不頻繁地發(fā)起數(shù)據(jù)業(yè)務的網(wǎng)絡來說是主要的工作模式。