Gestion de l’alimentation haut débit mobile (MBB) pour les plateformes de secours modernes

Un appareil haut débit mobile (MBB) fournit à un ordinateur mobile une connexion de données sans fil à un service cellulaire. Un appareil MBB prend en charge une ou plusieurs technologies de radio cellulaire, telles que GSM, 3G, CDMA ou LTE. Les appareils MBB dans les plateformes de secours modernes sont tous requis pour fournir le même ensemble de fonctionnalités de gestion de l’alimentation et pour implémenter la même configuration matérielle générale, quelles que soient les technologies cellulaires spécifiques prises en charge.

L’appareil MBB est censé utiliser le bus USB (Universal Serial Bus) pour se connecter à la plateforme de secours moderne, et utiliser les logiciels fournis par Microsoft pour toutes les opérations de connectivité et de gestion de l’alimentation. Windows inclut un pilote de classe haut débit mobile de boîte de réception, qui fournit une interface standardisée pour le transfert de données haut débit mobile, la gestion des connexions et la gestion de l’alimentation pour les radios MBB. Les conseils suivants se concentrent sur la gestion de l’alimentation pour les appareils MBB intégrés à l’intérieur du châssis d’ordinateur mobile. Les appareils MBB qui se connectent à un port USB externe ne sont pas abordés.

Pendant la veille moderne (lorsque l’écran est éteint), l’appareil MBB est censé être dans un état de faible consommation. La quantité d’énergie consommée par l’appareil MBB dans cet état de faible consommation dépend de l’approvisionnement de l’appareil MBB sur le réseau cellulaire ou non. Si l’appareil MBB est configuré et que la radio de l’appareil est actuellement activée par l’utilisateur pour une connexion de données, l’appareil doit être en mode veille connecté à faible consommation dans lequel la fonction USB de l’appareil est dans l’état d’alimentation D2 (suspendre). Toutefois, si l’appareil MBB n’a pas été configuré sur le réseau ou si l’utilisateur a désactivé la radio pour une connexion de données, l’appareil doit être en mode de radio-arrêt de faible consommation. En mode radio-arrêt, l’appareil MBB n’a qu’une alimentation suffisante pour répondre aux commandes de l’hôte via l’interface USB.

L’implémentation de la gestion de l’alimentation des appareils MBB pour une plateforme de secours moderne est basée sur les éléments suivants :

• État d’alimentation radio contrôlée par l’utilisateur de l’appareil MBB.
• Le bus USB suspend et reprend les transitions.

L’appareil MBB doit être en mesure de passer à l’état D2 basse consommation (suspension) une fois que la radio MBB est désactivée et que l’interface de bus USB passe à l’état de suspension. Toutes les transitions d’alimentation de veille et de veille doivent être signalées via le bus USB. Il n’existe aucune prise en charge de la signalisation GPIO hors bande pour initier des transitions d’alimentation de l’appareil MBB ou pour interrompre le processeur main sur le silicium Système sur puce (SoC) ou cœur.

Si la radio de l’appareil MBB est actuellement activée par l’utilisateur pour une connexion de données, l’appareil doit être en mesure d’utiliser la signalisation de reprise USB en bande pour sortir le soC ou le silicium principal de la veille moderne. Le soC ou le silicium à cœur doit être en mesure de sortir de son état d’alimentation le plus faible en réponse à la signalisation de reprise USB in-band à partir de l’appareil MBB.

Modes de gestion de l’alimentation

L’appareil MBB est censé prendre en charge cinq modes de gestion de l’alimentation. Ces modes sont une combinaison d’états approvisionnés, de connectivité et d’alimentation radio. Une transition d’un mode à un autre est communiquée à l’appareil directement via le bus USB via les commandes des transitions d’état du pilote de classe haut débit mobile ou usb. Les transitions entre les modes de gestion de l’alimentation ne doivent pas utiliser la signalisation GPIO externe.

Les cinq modes de gestion de l’alimentation sont les suivants :

Actif

La radio transmet activement des données ou est activement connectée au réseau cellulaire.

Veille connectée

La radio est approvisionnée sur le réseau et un compte d’utilisateur est activé. La plateforme est en veille moderne. L’appareil MBB attend que les données du réseau sortent du soC, ainsi que les événements du soC. Moyenne entre les modes 2G, 3G, LTE et différents modes DRX.

Radio-off

La radio est approvisionnée sur le réseau, mais Windows ou l’utilisateur a désactivé la radio dans l’appareil MBB.

Aucun abonnement

L’utilisateur n’a pas d’abonnement actif.

Aucune carte SIM

L’appareil n’a pas de carte SIM.

Le tableau suivant compare les cinq modes de gestion de l’alimentation.

Note   En mode sans abonnement et sans SIM, un appareil MBB peut être à l’état d’alimentation D2 ou D3, selon que l’appareil prend en charge D3 ou non.

La consommation électrique de l’appareil MBB dans chacun des modes d’alimentation indiqués dans le tableau précédent varie en fonction de l’implémentation radio, du type de réseau et de la distance du point d’accès cellulaire. Contactez le fabricant de la radio pour plus d’informations sur la consommation d’énergie spécifique à l’appareil dans chaque mode de gestion de l’alimentation indiqué dans le tableau précédent.

Mécanismes de gestion de l’alimentation logicielle

Les deux principaux mécanismes de gestion de l’alimentation logicielle pour l’appareil MBB sont l’état d’alimentation radio et l’état d’alimentation de la fonction USB.

État de l’alimentation radio

Le pilote de classe haut débit Windows Mobile envoie un message MBIM_CID_RADIO_STATE à l’appareil MBB avec une commande pour activer ou désactiver l’état d’alimentation radio selon la préférence de l’utilisateur. Lorsque l’utilisateur désactive la radio, le pilote de la classe haut débit mobile envoie le message MBIM_CID_RADIO_STATE avec une commande MBIMRadioOff.

Suspension sélective USB

Le pilote de classe haut débit Windows Mobile est un pilote miniport NDIS (Network Driver Interface Specification) Windows. Le pilote de classe haut débit mobile et NDIS collaborent pour gérer la puissance de l’appareil MBB. Windows transfère la fonction USB du périphérique MBB à l’état de suspension USB (ou, selon la terminologie Windows, suspension sélective) lorsque l’appareil MBB doit être en mode basse consommation. La transition vers l’état de suspension USB est indépendante de l’état d’alimentation radio.

Windows passe l’appareil MBB en mode veille connectée (état de suspension USB (D2) lorsque le système entre en veille moderne et que l’appareil est approvisionné sur le réseau. Pendant le mode veille connectée, la radio est allumée et le périphérique MBB est censé générer la signalisation de reprise de l’éveil USB et revenir à l’état D0 lorsque la radio reçoit de nouvelles données du réseau qui correspondent aux modèles de veille programmés ou lorsque d’autres événements de veille activés se produisent. La consommation d’énergie en mode veille connectée varie selon la technologie cellulaire et la distance à partir du point d’accès cellulaire.

Windows passe la radio en mode de radio-arrêt (état d’interruption USB (D2) lorsque le système entre en veille moderne et que l’appareil est approvisionné sur le réseau, mais que l’utilisateur a défini l’état d’alimentation de la radio sur désactivé. En mode radio-off, l’appareil MBB ne devrait pas consommer plus de cinq milliwatts en moyenne. Le diagramme de blocs suivant montre le chemin de contrôle permettant de lancer la transition du périphérique MBB vers l’état de suspension USB.

Si l’appareil MBB n’a pas été provisionné sur le réseau par l’utilisateur, Windows effectue la transition de l’appareil vers le mode sans abonnement (état D2 ou D3) lorsque la plateforme passe en mode de secours moderne. Lorsque l’appareil est en mode sans abonnement, son état d’alimentation radio est toujours désactivé. Lorsque l’appareil MBB est en mode sans abonnement pendant la veille moderne, la consommation d’énergie de l’appareil MBB est censée être équivalente à celle du mode de radio-arrêt. Toutefois, l’appareil MBB doit rester physiquement activé sur le bus USB pendant toute la durée pendant laquelle l’appareil est en mode sans abonnement.

À tout moment, que la plateforme soit en veille moderne ou non, l’alimentation ne doit pas être supprimée de la partie de la fonction USB de l’appareil MBB. Dans le cas contraire, lorsque l’alimentation est retirée, l’appareil tombe du bus USB et l’appareil est signalé comme étant supprimé par surprise.

Note   Sur les plateformes de secours modernes, il n’existe aucune prise en charge de l’exécution du pilote tiers ou du microprogramme ACPI pour gérer les transitions de l’appareil MBB entre les modes de gestion de l’alimentation décrits précédemment. Toute la gestion de l’alimentation de l’appareil doit être effectuée en bande via le bus USB.

Le microprogramme ACPI et le pilote tiers sont pris en charge pour les capteurs à débit d’absorption spécifique (SAR), qui modifient la puissance de l’émetteur radio MBB en réaction à la proximité de l’antenne MBB avec l’utilisateur.

Configurations d'alimentation matérielles prises en charge

Pour répondre aux exigences de gestion de l’alimentation d’une plateforme de secours moderne, une seule configuration matérielle est prise en charge : l’appareil MBB doit utiliser usb pour se connecter à la plateforme. En outre, l’appareil MBB connecté à USB doit :

• Signalez qu’il est auto-alimenté et compatible avec la veille à distance dans le descripteur de configuration USB pour l’appareil.
• Être attaché à un rail d’alimentation du système qui sera sous tension à tout moment, que la plateforme soit ou non en veille moderne.

Étant donné qu’il n’existe aucune prise en charge de l’exécution de pilotes tiers ou de microprogramme ACPI pour la gestion de l’alimentation des périphériques MBB, il ne doit pas y avoir de lignes GPIO connectées de l’appareil MBB au SoC pour être utilisées par le système d’exploitation ou le logiciel pilote tiers. Toute la gestion de l’alimentation de l’appareil MBB doit être communiquée en bande via le bus USB.

Réinitialisation du module MBB

L’appareil MBB doit subir une réinitialisation lorsque la plateforme entre dans l’état d’alimentation du système ACPI S5 (arrêt). Cette exigence existe afin que l’utilisateur puisse indirectement réinitialiser l’appareil MBB s’il n’est pas réactif en sélectionnant Redémarrer dans le menu Windows Power. En outre, cette exigence garantit que l’appareil MBB peut être réinitialisé pour détecter une carte SIM nouvellement insérée ou supprimée.

L’intégrateur système doit s’assurer que le système réinitialise l’appareil MBB à l’aide de l’une des méthodes suivantes :

• Réinitialiser dans le microprogramme UEFI : le microprogramme UEFI système peut réinitialiser l’appareil MBB au démarrage du système. Notez que Windows exige que les plateformes qui disposent d’un stockage non rotationnel (à état solide) effectuent un test auto-test d’alimentation (POST) dans les deux secondes. La réinitialisation de l’appareil MBB ne doit pas entraîner un dépassement de ce délai.
• Supprimer l’alimentation avec une rampe d’alimentation commutable : l’intégrateur de système peut concevoir le routage de l’alimentation de la plateforme pour supprimer l’alimentation de l’appareil MBB lorsque la plateforme entre dans l’état S5. La suppression de l’alimentation de l’appareil est effectuée à l’aide d’un commutateur d’alimentation contrôlé par GPIO ou en plaçant l’appareil MBB sur une barre d’alimentation désactivée par le circuit intégré de gestion de l’alimentation du système (PMIC) lorsque la plateforme passe à l’état S5.

Problèmes de veille

Un appareil MBB qui est à l’état de suspension USB doit être en mesure de réveiller le SoC à l’aide de la signalisation de reprise USB. Le SoC doit être en mesure de se réveiller de son état d’inactivité le plus bas lors de la détection d’un signal de reprise conforme à la spécification USB à partir d’un périphérique USB attaché.

Un appareil MBB connecté à USB qui se trouve à l’intérieur du châssis de l’ordinateur est généralement auto-alimenté. Autrement dit, l’appareil tire son alimentation d’un rail d’alimentation système au lieu du contrôleur hôte USB auquel il est attaché. La raison de cette exigence est que certains appareils MBB (en fonction de la technologie cellulaire) nécessitent plus que le courant de suspension alloué par la spécification USB pour rester connecté au réseau pendant le mode veille connectée.

Test et validation

Le fournisseur d’appareils MBB, l’intégrateur système et le concepteur de SoC doivent tester la gestion de l’alimentation USB de l’appareil MBB et vérifier qu’elle fonctionne correctement. Plus précisément, l’appareil MBB doit passer à l’état d’alimentation D2 (suspension USB) de l’appareil et rester dans cet état pendant la veille moderne lorsque l’appareil ne transmet pas ou ne reçoit pas activement de données. En outre, vérifiez que l’appareil MBB peut utiliser la signalisation de reprise USB in-band pour réveiller le SoC de son état d’inactivité le plus profond lorsque les données sont transmises à l’appareil MBB via le réseau cellulaire.

Liste de contrôle de gestion de l’alimentation

Les intégrateurs de systèmes, les fournisseurs d’appareils MBB et les concepteurs de SoC doivent examiner la liste de contrôle ci-dessous pour s’assurer que leur conception de gestion de l’alimentation système est compatible avec Windows 8 et Windows 8.1.

• Sélectionnez un appareil MBB qui implémente la prise en charge du pilote de classe haut débit Mobile Windows et du modèle d’interface haut débit mobile (MBIM).

• Windows inclut tous les logiciels intégrés nécessaires pour énumérer, décrire, communiquer avec et gérer l’appareil MBB. Aucun logiciel supplémentaire n’est requis ou pris en charge.

  Vérifiez que votre appareil MBB ne nécessite pas de logiciels de pilotes ou de microprogrammes supplémentaires sur le SoC pour la gestion de l’alimentation.

• Le matériel de l’appareil MBB doit :

  • Signalez les fonctionnalités auto-alimentées et de veille à distance dans le descripteur USB de l’appareil.
  • Être capable d’utiliser la signalisation de reprise USB in-band pour réveiller le SoC lorsque les données du réseau cellulaire sont prêtes à être traitées.
  • Aucune ligne GPIO n’est nécessaire entre l’appareil MBB et le SoC pour générer la signalisation de veille ou entrer en mode basse consommation.
  • Ne génèrent pas de veilles usb in-band fallacieuses. L’appareil MBB ne doit réveiller le SoC que lorsque des modèles de correspondance de données programmés arrivent pour le SoC ou lorsque d’autres événements de veille activés se produisent.

• L’appareil MBB doit être réinitialisé lorsque la plateforme entre dans l’état d’alimentation du système S5 (arrêt). L’intégrateur système doit :

  • Réinitialisez le module MBB dans le microprogramme de démarrage UEFI du système pendant la POST. Notez que Windows nécessite une plateforme de secours moderne pour effectuer l’opération POST dans les deux secondes.
  • Placez le module MBB sur une barre d’alimentation qui est désactivée lorsque la plateforme est à l’état S5. Le rail peut être désactivé par un commutateur contrôlé par GPIO ou par le système PMIC.

• Le SoC utilisé dans la conception de la plateforme doit être capable de détecter un signal de reprise USB et de se réveiller à partir de son état d’alimentation le plus faible.

• Les intégrateurs de système doivent vérifier que la consommation d’énergie de l’appareil MBB dans les modes radio-arrêt et sans abonnement répond aux exigences décrites précédemment.