1.1 終端的工作模式

1.1.1 LTE終端的工作模式

在開始講解LTE終端的工作模式前，我們先來回答一個問題，什么是待機狀態？

待機狀態是終端的一種工作模式，類似人的睡眠狀態。在規范和參考書中，待機狀態稱為Idle Mode，所以也有翻譯為空閑狀態的。

當然，大家不能簡單從字面去理解待機狀態，認為空閑就是終端什么都不用做的意思。終端的待機狀態可不是這樣，還是有相當多的任務需要終端來完成的，其中最重要的工作是保持對網絡的感知，也就相當于睡覺的時候，我們還能感覺到周邊環境的變化，比如溫度的高低、空間的明暗，并且還能對刺激作出反應。

當然，待機狀態的最大特點是終端的任務比較少，還沒有建立與網絡的業務連接，基本不占用網絡的資源，也就是待機狀態開銷小、省資源。

正是由于待機狀態開銷小，網絡才有可能支持成千上萬的終端，終端才能續航一天甚至更長的時間。

那么除了待機狀態，LTE終端還有哪些工作模式呢？LTE終端的工作模式如圖1.1所示。

從圖1.1不難看出，LTE的終端除了待機狀態，還有關機狀態和聯機狀態。接下來我們就簡單介紹一下LTE終端的各種工作模式。

1.1.2 LTE終端工作模式的差別

圖1.1中的關機狀態就是終端關閉電源，不再感知周邊的環境。但是與大家理解有差別的是，關機后終端并沒有完全斷電，還有一部分模塊以極低的功耗工作著。這可以與動物的冬眠相類比，冬眠后動物的新陳代謝速率極低，但是并沒有停止。

前面我們把終端的待機狀態比作人的睡眠狀態。我們都知道，正常人有兩種狀態：清醒狀態與睡眠狀態。如果人的睡眠狀態可以看成終端的待機狀態，那么人的清醒狀態就可以類比為終端的另外一種工作模式——聯機狀態。

只有在聯機狀態，終端才能與移動通信網絡建立業務連接，才能實現移動通信系統的終極任務：讓人們在任何時間、任何地點實現溝通。因此，可以說終端就是為了聯機狀態而生，有了聯機狀態，終端才有存在價值。

當然，兩種狀態下終端還是有明顯差別的。處在聯機狀態的終端需要消耗大量的資源，無論是終端自身還是網絡側的開銷都很大，這也是終端為什么不能一直停留在聯機狀態的原因。就像人一樣，一直不睡覺是不可想象的。

為了方便大家的理解，圖1.2展示了LTE終端功耗隨狀態變化的情況。從圖1.2可以看出，關機、待機和聯機三種工作模式下終端功耗有著巨大的差別。另外，我們還可以看到，在待機狀態下，終端還細分為休眠和喚醒兩種子狀態，周期性地出現。

當然，圖1.2只是一個示意圖，而且也只是從終端功耗這個側面進行比較，但是從中我們已經發現了LTE終端工作模式的巨大差別。學完第2章后，我們就可以仔細對比LTE終端的各種工作模式，屆時大家將會有更深刻的印象。

1.1.3 LTE終端工作模式從何而來

最后，我們來講一個擴展內容，就是LTE終端的工作模式從何而來呢？

在《LTE教程：原理與實現》（第2版）一書中，我們介紹了LTE技術的歷史淵源：LTE技術從WCDMA技術發展而來，而WCDMA技術又是從GSM技術發展而來的， GSM、WCDMA和LTE技術分別是第2代、第3代和第4代移動通信技術的代表。

從《LTE教程：結構與實施》（第2版）一書中我們看到，LTE技術繼承了WCDMA技術的很多特點，那么問題就來了，LTE 終端的工作模式是從 WCDMA 技術中繼承過來的嗎？

答案：不是！圖1.3給出了WCDMA終端的工作模式。可以看到，WCDMA終端的工作模式比LTE終端的工作模式復雜得多，最復雜的就是聯機狀態，還細分為4種子狀態。

當然，WCDMA 終端這樣設計，也是有 WCDMA 系統的一些考量的：這是因為WCDMA終端需要同時支持電路交換（CS）和分組交換（PS），采用更多的工作模式可以讓終端更靈活。

但是這也帶來了一個極大的副作用：終端的工作模式越多，可想而知，終端和網絡設備的設計就會變得越復雜。即使終端能設計出來，甚至制造出來，可是當 WCDMA網絡真正實施的時候，我們發現網絡也不會支持全部的工作模式。

因此，到了LTE系統，就放棄了WCDMA終端這樣瑣碎的工作模式設計了。

接下來的問題是，LTE終端這樣的工作模式是LTE系統的獨創嗎？

當然不是。其實我們翻看GSM的規范，就會發現LTE終端的工作模式完全復制了GSM終端的工作模式，這也是技術發展歷史上非常典型的“隔代遺傳”現象。

為什么LTE終端能復制GSM終端的工作模式呢？很重要的一個原因是LTE終端只支持分組交換，就像GSM終端只支持電路交換一樣。所以，LTE終端的工作模式才可以簡化，沒有必要采用WCDMA終端那么多種工作模式。

技術的螺旋式發展，真的可以從GSM、WCDMA和LTE終端工作模式的發展變遷上看到。