新式待机平台的移动宽带 (MBB) 电源管理

移动宽带 (MBB) 设备提供一台移动计算机，其中包含到移动电话服务的无线数据连接。 MBB 设备支持一个或多个手机网络无线电技术，例如 GSM、3G、CDMA 或 LTE。 新式待机平台中的 MBB 设备都需要提供一组相同的电源管理功能并实现相同的常规硬件配置，不管支持哪种特定的手机网络技术。

MBB 设备预期使用通用串行总线 (USB) 连接到新式待机平台，并使用 Microsoft 提供的软件进行所有连接和电源管理操作。 Windows 自带一个移动宽带类驱动程序，它为 MBB 无线电的移动宽带数据传输、连接管理和电源管理提供标准化接口。 以下指导重点介绍移动计算机机箱内部集成的 MBB 设备的电源管理。 本文不会讨论连接到外部 USB 端口的 MBB 设备。

在新式待机期间（屏幕关闭时），MBB 设备预期处于低功耗状态。 MBB 设备在这种低功耗状态下消耗的电量取决于用户是否在手机网络上预配了 MBB 设备。 如果预配了 MBB 设备，并且用户在该设备中启用了无线电以进行数据连接，则该设备应处于低功耗 connected-sleep 模式，在此模式下，设备的 USB 功能将处于 D2（暂停）设备电源状态。 但是，如果未在网络上预配 MBB 设备或用户已禁用无线电进行数据连接，则该设备应处于低功率 radio-off 模式。 在 radio-off 模式下，MBB 设备只会运用足够的电源来通过 USB 接口响应主机命令。

新式待机平台的 MBB 设备电源管理是基于以下因素实现的：

• MBB 设备的用户控制无线电电源状态。
• USB 总线暂停和恢复转换。

MBB 设备必须能够在 MBB 无线电关闭且 USB 总线接口进入暂停状态后进入低功耗 D2（暂停）状态。 所有睡眠和唤醒电源转换信号必须通过 USB 总线发出。 不支持通过带外 GPIO 信令来启动 MBB 设备电源转换或者中断系统级芯片 (SoC) 或核心芯片上的主处理器。

如果用户当前启用了 MBB 设备中的无线电以进行数据连接，则设备必须能够使用带内 USB 恢复信令将 SoC 或核心芯片从新式待机状态中唤醒。 SoC 或核心芯片必须能够从其最低功耗状态唤醒，以响应来自 MBB 设备的带内 USB 恢复信令。

电源管理模式

MBB 设备预期支持五种电源管理模式。 这些模式是预配置、连接和无线电电源状态的组合。 一种模式到另一种模式的转换将通过来自移动宽带类驱动程序或 USB 设备状态转换的命令使用 USB 总线直接传达给设备。 电源管理模式之间的转换不得使用外部 GPIO 信令。

五种电源管理模式是：

活动

无线电正在主动传输数据或主动连接到手机网络。

Connected-sleep

已在网络上预配无线电，并已启用用户帐户。 平台处于新式待机状态。 MBB 设备正在等待来自网络的数据以唤醒 SoC，同时在等待来自 SoC 的事件。 在 2G、3G、LTE 和各种 DRX 模式之间取平均值。

Radio-off

已在网络上预配无线电，但 Windows 或用户已在 MBB 设备中关闭无线电。

No-subscription

用户没有有效订阅。

No-SIM

设备没有 SIM 卡。

下表比较了这五种电源管理模式。

注意：   在 no-subscription 模式和 no-SIM 模式下，MBB 设备可以处于 D2 或 D3 设备电源状态，具体取决于设备是否支持 D3。

上表中显示的处于每种电源模式的 MBB 设备功耗因无线电实施方案、网络类型以及与手机网络接入点的距离而异。 有关上表中显示的处于每种电源管理模式的设备特定功耗的信息，请与无线电制造商联系。

软件电源管理机制

MBB 设备的两种主要软件电源管理机制是无线电电源状态和 USB 功能电源状态。

无线电电源状态

Windows 移动宽带类驱动程序将向 MBB 设备发送一条 MBIM_CID_RADIO_STATE 消息，其中包含一个根据用户偏好打开或关闭无线电电源状态的命令。 当用户禁用无线电时，移动宽带类驱动程序将使用 MBIMRadioOff 命令发送 MBIM_CID_RADIO_STATE 消息。

USB 选择性暂停

Windows 移动宽带类驱动程序是一个 Windows 网络驱动程序接口规范 (NDIS) 微型端口驱动程序。 移动宽带类驱动程序和 NDIS 协作管理 MBB 设备的电源。 当 MBB 设备应处于低功耗模式时，Windows 会将 MBB 设备的 USB 功能转换为 USB 暂停（在 Windows 术语中称作“选择性暂停”）状态。 转换为 USB 暂停状态的行为与无线电电源状态无关。

当系统进入新式待机状态并且网络上预配了设备时，Windows 会将 MBB 设备转换为 connected-sleep 模式（USB 暂停 (D2) 状态）。 在 connected-sleep 模式下，无线电处于打开状态；当无线电从网络接收到与设定的唤醒模式匹配的新数据，或者发生其他已启用唤醒事件时，MBB 设备预期会生成 USB 恢复唤醒信令并恢复 D0 状态。 connected-sleep 模式下的功耗会因手机网络技术以及与手机网络接入点的距离而异。

当系统进入新式待机状态并且网络上预配了设备，但用户已将无线电电源状态设置为关闭时，Windows 会将无线电转换为 radio-off 模式（USB 暂停 (D2) 状态）。 在 radio-off 模式下，MBB 设备的功耗预期平均不超过 5 毫瓦。 以下框图显示了用于启动将 MBB 设备转换为 USB 暂停状态的操作的控制路径。

如果用户未在网络上预配 MBB 设备，Windows 将在平台进入新式待机状态时，将设备转换为 no-subscription 模式（D2 或 D3 状态）。 当设备处于 no-subscription 模式时，其无线电电源状态始终为关闭。 当 MBB 设备在新式待机期间处于 no-subscription 模式时，MBB 设备的功耗预期与 radio-off 模式的功耗相当。 但是，在设备处于 no-subscription 模式的整个期间，MBB 设备仍必须在 USB 总线上保持物理启用状态。

在任何时间 — 无论平台是否处于新式待机状态 — 都不得从 MBB 设备的 USB 功能部分中断电。 否则，在断电后，设备将从 USB 总线脱离，导致将设备报告为已意外移除。

注意：   在新式待机平台上，不支持执行第三方驱动程序或 ACPI 固件来管理 MBB 设备在上述电源管理模式之间的转换。 设备的所有电源管理必须通过 USB 总线在带内完成。

比吸收率 (SAR) 传感器支持第三方驱动程序和 ACPI 固件，这些传感器根据 MBB 天线与用户的接近程度来改变 MBB 无线电发射器功率。

支持的硬件电源配置

仅支持通过一种硬件配置来满足新式待机平台的电源管理要求 — MBB设备必须使用 USB 连接到平台。 此外，USB 连接的 MBB 设备必须：

• 在设备的 USB 配置描述符中报告它由自身供电且支持远程唤醒。
• 已连接到系统电源轨，无论平台是否处于新式待机状态，该电源轨都始终通电。

由于 MBB 设备电源管理不支持执行第三方驱动程序或 ACPI 固件，因此不能有 GPIO 线路从 MBB 设备连接到 SoC 供操作系统或第三方驱动程序软件使用。 MBB 设备的所有电源管理信号必须通过 USB 总线在带内传达。

MBB 模块重置

当平台进入 ACPI S5（关闭）系统电源状态时，MBB 设备必须进行重置。 存在此要求的原因是使用户能够通过从 Windows“电源”菜单中选择“重启”来间接重置 MBB 设备（如果无响应）。 此外，此项要求确保可以重置 MBB 设备以检测新插入或移除的 SIM 卡。

系统集成商应确保系统使用以下方法之一重置 MBB 设备：

• 在 UEFI 固件中重置：系统 UEFI 固件可以在系统启动时重置 MBB 设备。 请注意，Windows 要求搭载非旋转式（固态）存储的平台在两秒内完成开机自检 (POST)。 重置 MBB 设备不得导致超过此时间。
• 通过开关式电源轨断电：系统集成商可以设计平台电源布线，以便在平台进入 S5 状态后从 MBB 设备断电。 通过使用 GPIO 控制的电源开关，或者将 MBB 设备定位在平台进入 S5 状态后由系统电源管理 IC (PMIC) 禁用的电源轨上，即可从设备断电。

唤醒问题

处于 USB 暂停状态的 MBB 设备必须能够使用 USB 恢复信令唤醒 SoC。 在检测到来自连接的 USB 设备的 USB 合规“从暂停状态恢复”信号时，SoC 必须能够从其最低运行时空闲状态唤醒。

位于计算机机箱内部通过 USB 连接的 MBB 设备通常由自身供电。 也就是说，该设备从系统电源轨取电，而不是从它所连接的 USB 主机控制器取电。 提出此要求的原因在于，某些 MBB 设备（取决于手机网络技术）需要超过 USB 规范分配的暂停电流，才能在 connected-sleep 模式下与网络保持连接。

测试和验证

MBB 设备供应商、系统集成商和 SoC 设计人员应测试 MBB 设备的 USB 电源管理，并验证其是否正常运行。 具体而言，MBB 设备应转换为 D2（USB 暂停）设备电源状态，并在新式待机期间，在设备未主动传输或接收数据时保持此状态。 此外，在将数据通过手机网络传输到 MBB 设备时，验证 MBB 设备是否能够使用带内 USB 恢复信令将 SoC 从其最深空闲状态唤醒。

电源管理核对列表

系统集成商、MBB 设备供应商和 SoC 设计人员应查看以下核对列表，以确保其系统电源管理设计与 Windows 8 和 Windows 8.1 兼容。

• 选择可实现对 Windows 移动宽带类驱动程序和移动宽带接口模型 (MBIM) 的支持的 MBB 设备。

• Windows 包含用于枚举、描述 MBB 设备以及与其通信和对其进行电源管理的所有内置软件。 无需安装或支持其他软件。

  验证 MBB 设备是否不需要通过 SoC 上的其他驱动程序软件或固件支持来进行电源管理。

• MBB 设备硬件必须：

  • 在设备的 USB 描述符中报告自我供电和远程唤醒功能。
  • 当来自手机网络的数据可供处理时，能够使用带内 USB 恢复信令唤醒 SoC。
  • MBB 设备与 SoC 之间无需任何 GPIO 线路即可生成唤醒信令或进入低功耗模式。
  • 不会生成虚假的 USB 带内唤醒。 仅当与设定的模式匹配的数据进入 SoC 或者发生其他已启用唤醒事件时，MBB 设备才必须唤醒 SoC。

• 当平台进入 S5（关闭）系统电源状态时，MBB 设备必须重置。 系统集成商必须：

  • 在 POST 期间重置系统 UEFI 启动固件中的 MBB 模块。 请注意，Windows 需有新式待机平台才能在两秒内完成 POST。
  • 将 MBB 模块定位在当平台处于 S5 状态时关闭的电源轨上。 可以通过 GPIO 控制的开关或系统 PMIC 关闭电源轨。

• 在平台设计中使用的 SoC 必须能够检测 USB 恢复信号并从其最低功耗状态唤醒。

• 系统集成商应验证 MBB 设备在 radio-off 和 no-subscription 模式下的功耗是否满足上述要求。