- 3GPP对物联网IoT中的MTC的标准化介绍

LTE Release 13的MTC增强功能：eMTC

作为LTE版本13的一部分，LTE采取了对进一步增强大规模MTC应用支持的附加步骤，这是一种被称为增强型MTC（eMTC： enhanced MTC）的活动。这项活动的主要目标是：

进一步降低设备成本，要求低于第12版UE类别0所实现的成本。

与Release 13之前的设备相比，扩展了具有目标的低速大量MTC设备的覆盖范围，使其能够在增加至少15 dB的耦合损耗情况下也能运行。

在高层次上，eMTC的主要新特征包括：

器件侧的RF带宽更窄，可进一步降低器件复杂性和相应的成本;

广泛的重复下行链路和上行链路收发，实现低速率服务的扩展覆盖;

扩展DRX。

1，NARROWeBAND操作

release-13 eMTC设备只需要通过与最小LTE载波带宽相对应的即时带宽（即大约1.4 MHz）来支持传输和接收。

2，通过重复方式进行覆盖增强

3GPP eMTC活动的第二个目标是为低速率MTC应用提供显著的覆盖扩展。 eMTC设计的明确目标是与Release 13之前的设备相比，能够实现与耦合损耗相差至少15 dB的操作。

图4、跳频操作

重要的是要明白，eMTC的目标不是扩大给定数据速率的覆盖范围。相反，通过降低数据速率来扩展覆盖范围。

3，下行链路传输：PDSCH和MPDCCH

4，UPLINK传输：PUSCH和PUCCH

5，同步信号和BCH

6，系统信息块

7，随机访问

8，扩展DRX

总结

在今天和昨天的文章中我们介绍了蜂窝行业面临的大量M2M应用所带来的挑战以及M2M标准化解决方案的基础。我们还提供了目前正在为有效支持M2M通信而被指定的解决方案的讲解。我们特别探讨了3GPP中M2M特定标准化活动的重要方面，以提供针对蜂窝使用优化的标准化解决方案。

对于未来，M2M标准将在短期内继续发展并继续给行业带来挑战，其中多个标准可能针对M2M通信的某些特定属性（例如，成本，覆盖率，移动性和安全性）来说可能是最佳的。从长远来看，M2M设备的长寿以及降低大规模部署成本的需求将推动行业制定统一的标准，这也将需要与目前的生态系统共存。 M2M设备的寿命将特别要求将来可能在可预见的将来保持的通信网络，并且在短期内不会过时。单一的无线电接入解决方案需要作为单一的标准化解决方案开发，该无线电接入解决方案应该具有高度适应性，但是针对具有低复杂性和低功耗利用率的M2M应用特别适用于特定的标准化解决方案。对于蜂窝运营商来说，非常重要的是也应该支持与当前通信基础架构的良好共存。

我们观察到一个有趣的转变是，如果蜂窝MTC解决方案将符合工业控制应用要求的条件，这将需要网络几乎零中断，并且还支持几毫秒的有保证的端到端延迟，而不是几百毫秒的延迟。与后者相关的要求的是需要访问过程进行根本转变，以确保适当地处理拥塞以及确保核心网络不会由于服务网关（S-GW）和分组网关（P-GW）的特殊的分层设计形式而引起额外的延迟。为此，参考文献（参考：http://www.ctr.kcl.ac.uk/seminars/slides/MASSIMO_CONDOLUCI.pdf）的作者提出了如图5所示的修正架构，它主张使用毫微微小区，即家庭eNB（HeNB）来降低拥塞，延迟和能量消耗，并以一个纯粹的宏单元部署来进行了说明。 HeNB-GW在回程中的强制使用确保不会在核心网中发生数据和信令拥塞，因为数据和控制流量可以捆绑和限制。此外，它还提供其他M2M技术（如低功耗Wi-Fi）的直接接入，而无需经由P-GW。

图5、通过HeNB / HeNB-GW对超LTE MTC接入3GPP LTE-A核心的增强网络架构

使用这个示例架构提供的好处可以归纳如下：

HeNB-GW和MME之间的一个流控制传输协议（SCTP）关联。在LTE-A中，在交换控制平面业务的两个实体之间创建SCTP关联。通过使用HeNB-GW，大量HeNB的存在并不意味着会发生MME拥塞。实际上，只有HeNB-GW向MME而不是每个单个HeNB发送SCTP消息。此外，由于HeNB的接通/断开而导致的SCTP关联设施和释放的数量被最小化。

服务网关的可扩展性。与直接HeNB连接相比，HeNB-GW和S-GW之间的GPRS信道协议（GTP）导致UDP和IP连接的数量大大降低。以这种方式，HeNB的数量可能增加，而不增加由S-GW管理的UDP / IP路径和GTP回显消息的数量。

分页优化。可以在HeNB-GW内实现用于向被管HeNB下行链路数据传输的优化寻呼机制，以减少等待时间。

未来，3GPP可能会接受学术界和工业界提出的一些建议来进一步优化与MTC相关的协议。总体而言，市场将在未来几年展示蜂窝MTC对最终用户，即重工业和汽车行业等的有效价值主张。