LTE Release 13的MTC增強功能：eMTC

作為LTE版本13的一部分，LTE采取了對進一步增強大規(guī)模MTC應用支持的附加步驟，這是一種被稱為增強型MTC（eMTC： enhanced MTC）的活動。這項活動的主要目標是：

進一步降低設備成本，要求低于第12版UE類別0所實現(xiàn)的成本。

與Release 13之前的設備相比，擴展了具有目標的低速大量MTC設備的覆蓋范圍，使其能夠在增加至少15 dB的耦合損耗情況下也能運行。

在高層次上，eMTC的主要新特征包括：

器件側的RF帶寬更窄，可進一步降低器件復雜性和相應的成本;

廣泛的重復下行鏈路和上行鏈路收發(fā)，實現(xiàn)低速率服務的擴展覆蓋;

擴展DRX。

1，NARROWeBAND操作

release-13 eMTC設備只需要通過與最小LTE載波帶寬相對應的即時帶寬（即大約1.4 MHz）來支持傳輸和接收。

2，通過重復方式進行覆蓋增強

3GPP eMTC活動的第二個目標是為低速率MTC應用提供顯著的覆蓋擴展。 eMTC設計的明確目標是與Release 13之前的設備相比，能夠實現(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的目標不是擴大給定數(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，同步信號和BCH

6，系統(tǒng)信息塊

7，隨機訪問

8，擴展DRX

總結

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應用所帶來的挑戰(zhàn)以及M2M標準化解決方案的基礎。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特定標準化活動的重要方面，以提供針對蜂窩使用優(yōu)化的標準化解決方案。

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

我們觀察到一個有趣的轉變是，如果蜂窩MTC解決方案將符合工業(yè)控制應用要求的條件，這將需要網(wǎng)絡幾乎零中斷，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。與后者相關的要求的是需要訪問過程進行根本轉變，以確保適當?shù)靥幚頁砣约按_保核心網(wǎng)絡不會由于服務網(wǎng)關（S-GW）和分組網(wǎng)關（P-GW）的特殊的分層設計形式而引起額外的延遲。為此，參考文獻（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，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，并以一個純粹的宏單元部署來進行了說明。 HeNB-GW在回程中的強制使用確保不會在核心網(wǎng)中發(fā)生數(shù)據(jù)和信令擁塞，因為數(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（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對超LTE MTC接入3GPP LTE-A核心的增強網(wǎng)絡架構

使用這個示例架構提供的好處可以歸納如下：

HeNB-GW和MME之間的一個流控制傳輸協(xié)議（SCTP）關聯(lián)。在LTE-A中，在交換控制平面業(yè)務的兩個實體之間創(chuàng)建SCTP關聯(lián)。通過使用HeNB-GW，大量HeNB的存在并不意味著會發(fā)生MME擁塞。實際上，只有HeNB-GW向MME而不是每個單個HeNB發(fā)送SCTP消息。此外，由于HeNB的接通/斷開而導致的SCTP關聯(lián)設施和釋放的數(shù)量被最小化。

服務網(wǎng)關的可擴展性。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)化尋呼機制，以減少等待時間。

未來，3GPP可能會接受學術界和工業(yè)界提出的一些建議來進一步優(yōu)化與MTC相關的協(xié)議?？傮w而言，市場將在未來幾年展示蜂窩MTC對最終用戶，即重工業(yè)和汽車行業(yè)等的有效價值主張。