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MTC功能增强 - 3GPP对物联网IoT中的MTC的标准化介绍

2017年06月14日 14:01 万物云联网 作者:佚名 用户评论(0

MTC功能增强

以下详细介绍了3GPP一些关键的MTC功能的增强情况。

核心网和RAN的过载和拥塞控制

当M2M设备已经大量部署时,3GPP识别了网络存在过载的可能的问题。 M2M设备可能会导致信号过载,因为它们同时恢复触发注册以及其他导致信号增加和核心网络过载的过程。具体地,在网络故障时,由于与网络相关联的MTC UE重新选择同时将网络(可能漫游)转移到尚未失败的网络,所以可能会发生信号突然出现的浪涌情况。

所选择的网络可以是漫游网络,其没有设计为为所有漫游MTC用户提供更多的同时访问。无论是否用于MTC即使来自大量UE的正常信令也可能导致网络过载。为了执行过载和拥塞控制,3GPP指定了特定的核心网络和RAN过载和拥塞控制特性来保护网络。

关于机型通信网络改进的研究项目研究了核心网络的过载和拥塞控制。关于MTC的RAN改进的研究项目于2009年第4季度开始。2010年5月开始关于机型通信系统改进的Rel-11伞型研究项目。该WI研究项目还涉及UTRAN和E-UTRAN的RAN过载控制。

通过将MTC UE设备识别为“低访问优先级”指示符配置标识这种延迟容忍的设备来执行防止和控制这种信令浪涌场景的机制,并且这可以被网络用于控制各种过程。在UTRAN或E-UTRAN中,当核心网向RAN指示过载时,RAN(用于UTRAN的UTRAN和用于E-UTRAN的eNB)将拒绝来自这种UE的连接请求,扩展的重新连接等待时间长达30分钟。然后,当UE将在过载时经受更长的退避定时器时,这样的UE可以被网络识别,以在拒绝来自UE的接入请求之后发出信令激活“扩展等待定时器”。这样对于标识为低访问优先级的那些UE,也可以禁止访问网络。对于接入具有低访问优先级的网络的UE,E-UTRAN中的MME可以拒绝RRC连接建立。还可以分配更长的跟踪区域更新以减少拥塞。

在GERAN中,BSS允许可配置的隐式拒绝时间长达200秒,并且将配置为“低访问优先级”的设备将启动隐式拒绝定时器,以在定时器期间预留的时间短内拒绝任何进一步的访问,允许网络控制异常拥塞。 GERAN还通过将仅配置为扩展访问限制的设备排除在外,通过扩展访问控制限制的机制来支持对RAN过载控制。

低成本和覆盖增强的LTE MTC UE

基于LTE的针对M2M应用的LTE调制解调器的复杂度降低的低成本MTC UE的供应研究于2011年9月开始。该研究确定了用于RF和基带复杂度降低的各种技术。复杂度降低的研究针对不需要高数据速率和/或低延迟的MTC设备。利用降低复杂度的技术,观察到会带来覆盖减少的一些负面影响,并且将研究扩展到研究低成本MTC UE的覆盖改进技术。

作为研究的结论,与普通LTE用户设备相比,3GPP开始规范工作,以规定具有降低的复杂度和改进覆盖的新LTE UE类别。技术详情见3GPP技术报告36.888。考虑用于延迟容忍的MTC的复杂度降低的选项主要旨在降低设备的RF和基带成本。减少复杂度的措施包括将数据的最大带宽减少到3 MHz或5 MHz的较窄带宽,将接收天线的数量减少到1,这也限制了对某些MIMO模式的支持,双工操作,并降低设备支持的峰值数据速率降低至1 Mbps。通过重复和捆绑信息来实现延迟容忍MTC设备的覆盖改进。

其他增强

3GPP版本12协议在2015年初完成。3GPP第12版中的MTC增强功能将重点放在以前版本中未解决的以下改进问题上。

为了解决针对MTC设备的集群的优化,当网络能够向特定地理区域内的一组MTC设备广播消息时,考虑MTC组正在寻址,那么在MTC组上可以进行访问控制限制或QoS策略来设置数据速率的限制,并为该组的每个MTC设备设置数据传输的时间限制,直到该限制过期为止。

制定对漫游MTC设备的指导的增强,并且主要通过使用由UE提供的低访问优先级指示来执行。 eNodeB引导被配置用于对特定MME的低访问优先级的UE提供接入。

对小数据和触发的增强主要是为了实现少量数据的高效传输。对于处于RRC IDLE状态的普通LTE UE,服务请求过程将用于数据传输。对于来自MTC设备的小数据也可能会导致显著的开销。如果用于将IP分组作为NAS信令传输而不是在RRC IDLE状态下为UE建立RRC安全性,则预先建立的NAS安全性将导致用于传送少量数据的更优化的系统,这减少了信令开销,实现了对网络资源的有效利用,并减少了重新分配的延迟。

事件监控,事件的检测和事件的报告是M2M系统的一个重要方面。 MTC UE的监控事件的配置需要激活对事件的全部或一个子集的监视。监控增强功能可以检测向服务能力服务器或应用程序服务器报告的事件。

3GPP承认需要解决UE的功耗问题,特别是针对由电池供电的设备。3GPP正在研究设想的用于在空闲模式下延伸DRX并且在连接模式下配置长DRX周期的UE功耗优化的解决方案。

3GPP版本13以及预计未来版本将能够进一步支持M2M服务和M2M设备的大量部署的高效交付。

LTE Release 12的MTC增强功能

1,数据速率能力和UE类别0(UE CATEGORY 0)

为了实现MTC应用的低成本设备,3GPP LTE协议版本12引入了新的较低速率的UE类别。新的UE类别被标记为类别0(零),符合具有更广泛能力的较高数量的UE类别的典型关联。

2,TYPE-B半双工操作

为了进一步降低复杂性/降低成本,LTE 12版引入了一种新的半双工模式,即B类半双工,特别针对类别0的设备。参见图2,半双工类型B允许在下行链路接收和上行链路传输之间通过指定设备在上行链路子帧之前以及上行链路子帧之后的第一个下行链路子帧不预期接收最后一个下行链路子帧来实现更大的空闲时间。

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图3、半双工操作

3,具有单个接收天线的设备的可能性

为了进一步降低针对大规模MTC应用的设备的复杂性,对于UE类别0,这一要求被放宽了。相反,0类设备的性能要求使得它们可以在设备端使用单个接收天线。

4,省电模式

为了实现网络始发的数据传输,使用PSM(power-saving mode:节电模式)的设备必须定期重新连接到网络,并保持一段时间的工作,以允许网络对UE进行寻呼尝试。这样的重新连接应该是不频繁的,以保持PSM的节能效益,这意味着PSM对于延迟不是至关重要的不频繁地发起数据业务的网络来说是主要的工作模式。

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( 发表人:方泓翔 )

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