[探究M2M移动通信网络架构]移动通信网络架构
M2M通信协议综述

起始
结束
报文头(定长)(必选)
报文体(变长)(可选)
图2.3 WMMP协议报文结构图
(1) 报文头 报文头是每个WMMP报文必要的公共部分,它描述了每个WMMP报文的最 基本信息,其长度固定;而且其格式固定,依次为报文总长度、报文命令代码、 报文流水号、报文协议版本、报文安全标识、保留字、终端序列号等字段。 在通用M2M终端设备与M2M平台间协议的基础上通过扩展TLV的方式来定 义某一类机器间的通信语义。 TLV是带格式的的数字或不定长字符串或字节数组, 它被用来动态扩展消息交互中的数据及参数,TLV的结构如图所示。
选择TCP协议作为传输方式。
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4、WMMP协议的安全机制
WMMP协议的完整的安全交互流程如下所示: 1.M2M终端接收上、下行接入密码和基础密钥短信后,应立即发起首次登 录M2M平台流程。若超时未登录,则M2M平台认为该终端接收密钥失败,将自 动消除该终端的注册信息,等待该终端再次重新发起新注册流程。 2. 当需要对M2M终端与M2M平台之间的数据交互进行加密时, 由M2M终端 在登录报文中向M2M平台请求会话密钥。 3.M2M终端成功接收到会话密钥之后,通信双方可根据其业务需要决定是 否对其发送的报文进行加密, 但一次报文交互的请求报文与应答报文是否加密必 须一致。若加密,则本次报文交互的请求与应答都必须加密处理;反之,则都是 明文发送。但由于某些应答报文中不携带实际意义的数据,仅是报文头,因此针 对这些应答报文无须加密。为区分报文是否加密,必须在报文头的加密标识位上 进行标识。 WMMP协议的安全机制主要是在应用协议层解决SIM卡与终端被非法使用 和M2M终端与M2M平台的数据交互安全问题,同时尽可能的不依赖于具体的通 信方式。 由于M2M终端使用环境的安全性无法得到保证, 以及其它通信方式存在一定 的安全风险,因此,WMMP协议的安全机制中所涉及的所有密码、密钥如无特 别的声明,都是具有生命周期的,必须定期或不定期更新,并且必须由M2M平 台通过下发给M2M终端。此外,在WMMP协议的安全机制中,根据M2M终端的 处理能力和承载业务的需要,可由M2M平台为其设置不同的安全机制级别,默 认情况不使用M2M终端与SIM卡的双向安全认证机制和数据加密机制, 仅对基于 GPRS方式采用接入安全验证。 (1) M2M终端与SIM卡的双向安全认证机制 只有M2M终端拥有正确的PIN1码才能启用合法的SIM卡,从而通过SIM卡接 入到M2M业务系统;与之对应,只有对应的SIM卡才能启动合法M2M终端,从 而通过M2M终端使用M2M业务系统。 (2)终端与平台的数据交互安全 采用报文内容加密的方式, 通过对内容体中的数据进行加密, 以实现M2M终 端与M2M平台之间交互报文来源的身份验证并保证报文的完整性,从而保证报 文内容在传输过程中的安全性。
移动通信系统的组成

移动通信系统的组成移动通信系统的组成⒈引言本章主要介绍移动通信系统的背景和目的。
⒉移动通信系统的基本概念本章主要介绍移动通信系统的基本概念,包括移动网络、基站、用户终端等。
⒊移动通信系统的网络架构本章主要介绍移动通信系统的网络架构,包括核心网和无线接入网。
⑴核心网⒊⑴移动交换中心(MSC)⒊⑵移动服务控制器(MSC)⒊⑶位置寻呼寄存器(HLR)⒊⑷用户数据库(UD)⒊⑸信令网关(SGW)⑵无线接入网⒊⑴基站子系统(BSS)⒊⑵基站控制器(BSC)⒊⑶基站(BS)⒊⑷天线系统⒋移动通信系统的基本原理本章主要介绍移动通信系统的基本原理,包括调制解调、信道编码解码、信道分配等。
⑴调制解调⒋⑴模拟调制解调⒋⑵数字调制解调⑵信道编码解码⒋⑴前向纠错编码⒋⑵混合自动重传请求(HARQ)编码⑶信道分配⒋⑴静态信道分配⒋⑵动态信道分配⒌移动通信系统的无线接口协议本章主要介绍移动通信系统的无线接口协议,包括GSM、CDMA、LTE等。
⑴ GSM⒌⑴ GSM无线接口协议⑵ CDMA⒌⑴ CDMA无线接口协议⑶ LTE⒌⑴ LTE无线接口协议⒍移动通信系统的业务支持本章主要介绍移动通信系统的业务支持,包括语音通信、数据通信、增值业务等。
⑴语音通信⒍⑴呼叫建立与释放⒍⑵语音编码解码⑵数据通信⒍⑴数据传输⒍⑵数据压缩与解压缩⑶增值业务⒍⑴短信服务⒍⑵彩铃服务⒎本文档涉及附件本文档涉及的附件如下:●附件1:移动通信系统网络架构图●附件2:移动通信系统无线接口协议表格⒏本文所涉及的法律名词及注释本文所涉及的法律名词及注释如下:●移动交换中心(MSC):移动通信网络中的交换设备,负责处理呼叫和信令的传递。
●位置寻呼寄存器(HLR):移动通信网络中的数据库,负责存储用户信息和转接呼叫。
●基站控制器(BSC):基站子系统中的控制设备,负责管理和控制基站的运行。
●GMS:全球移动通信系统,是一种数字移动方式系统标准。
●CDMA:码分多址技术,用于无线通信系统中的信号分割和重组。
移动通信网络规划:5G系统架构

移动通信网络规划:5G系统架构在当今数字化飞速发展的时代,移动通信已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
从最初的简单语音通话到如今的高清视频通话、虚拟现实体验,移动通信技术的每一次进步都给我们的生活带来了巨大的改变。
而 5G 作为新一代移动通信技术,其系统架构更是具有划时代的意义。
5G 系统架构的设计目标是为了满足日益增长的多样化业务需求,包括超高的数据传输速率、超低的延迟、海量的设备连接等。
为了实现这些目标,5G 系统架构进行了一系列的创新和优化。
5G 系统架构主要由三个部分组成:核心网、无线接入网和终端。
核心网是 5G 系统的“大脑”,负责对整个网络进行管理和控制。
与以往的核心网相比,5G 核心网采用了基于服务的架构(SBA),将网络功能拆分成多个独立的服务模块,通过服务化接口进行通信。
这种架构具有更高的灵活性和可扩展性,能够快速适应新的业务需求和技术发展。
例如,当需要增加新的网络功能时,只需添加相应的服务模块,而无需对整个核心网进行大规模的改造。
无线接入网是连接终端和核心网的桥梁,负责将终端的数据传输到核心网,并将核心网的数据下发到终端。
5G 无线接入网采用了全新的技术,如大规模多输入多输出(Massive MIMO)、毫米波通信等。
大规模 MIMO 技术通过在基站端配置大量的天线,实现了空间复用,大大提高了频谱效率和数据传输速率。
毫米波通信则利用了高频段的频谱资源,提供了更宽的带宽,进一步提升了数据传输速率。
此外,5G无线接入网还引入了网络切片技术,能够根据不同的业务需求为用户提供定制化的网络服务。
终端是用户与 5G 网络进行交互的设备,如手机、平板电脑、物联网设备等。
5G 终端不仅需要支持更高的数据传输速率和更低的延迟,还需要具备更强的计算能力和续航能力。
为了满足这些需求,5G 终端采用了先进的芯片技术和节能技术。
在 5G 系统架构中,还有一个关键的技术是边缘计算。
边缘计算将计算和存储资源下沉到网络边缘,靠近终端用户,从而减少数据传输的延迟和带宽消耗。
移动通信网络体系架构

移动通信网络体系架构作者:朱湘琳来源:《移动通信》2013年第13期【摘要】介绍了目前移动通信网络的2G和3G融合网络架构、3GPP标准演进过程,以及4G LTE网络架构,分析了LTE语音解决方案,重点论述了移动通信网络发展演进方向:统一核心网和统一无线接入网,最后提出了军用移动通信网络发展方向:支持多种接入且集成度很高的网络融合设备和MVNO。
【关键词】融合网络架构统一核心网统一无线接入网中图分类号:TN929.5 文献标识码:A 文章编号:1006-1010(2013)-13-0047-051 前言移动通信发展已经经历了第一代模拟移动通信和第二代数字移动通信2G时代,目前正处于第三代移动通信3G应用阶段,第四代移动通信4G正处于规模试验和试商用阶段。
2G中典型的有GSM和CDMA,3G中有WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000以及WiMAX,4G则以LTE为代表。
多种接入制式将长期并存发展,造成了移动通信网络架构及设备管理的复杂性。
统一核心网和统一无线接入网的推出,可以在快速建网的同时降低建网成本,并实现设备管理的高效运作。
2 2G和3G融合网络架构目前,移动通信网处于2G和3G共同组网、融合发展阶段。
图1为2G和3G融合网络架构,网络系统架构依次分为用户终端、无线接入网、核心网和互通网络。
统一核心网能够兼容2G和3G无线接入网。
核心网分为电路域(CS)和分组域(PS),电路域实现语音视频通话和短信业务,分组域实现数据类如网页浏览、上传下载等业务。
电路域网元主要有MSC/VLR和GMSC,分组域主要有SGSN和GGSN,HLR和短信服务器(SMS)为电路域和分组域共用。
2G无线接入网BSS(基站系统)包括BSC(基站控制器)和BTS(基站收发信台),BSC通过A接口与电路域核心网相连,通过Gb接口与分组域核心网相连;3G无线接入网UTRAN(UMTS陆地无线接入网)包括RNC(无线网络控制器)和Node B(基站),RNC 通过Iu-CS接口与电路域核心网相连,通过Iu-PS接口与分组域核心网相连。
5G移动通信网络架构与关键技术要点探讨

5G移动通信网络架构与关键技术要点探讨摘要:现在人们在生活和工作上已经完全离不开手机,因此,运用好5G移动通信网络技术是十分关键的,之前移动网络通信还经历过2G、3G以及目前还在持续的4G阶段,人们对移动通信网络技术的需求逐渐随着网络技术的发展快速性进行提高,未来满足人们更大的需求以及随着信息时代的发展,移动通信逐渐推出5G移动通信网络,其特点是更快速、更稳定,并能够有效的增加覆盖网络区域性,使移动信息传输的速度更快。
关键词:5G移动通信;网络架构;关键技术;要点1 5G移动通信网络架构1.1网络部署场景5G网络在场景部署方面,基本与现有4G网络相同。
在应用中也主要围绕室内和室外模块开展。
5G将以统一的空口技术框架,沿着低频和高频的新空口及4G演进,依托其多样化的技术形式而应用于不同的场景。
根据以往业务发生的流量计特点,室内场所的流量应用是其最集中的部分,占到MBB业务的近八成。
在部署网络时需要考虑到严苛的室内覆盖和容量问题。
例如,针对一些小型的热点区域,可以通过在室外设置微基站,以其作为主要信号源来覆盖5G网络至室内。
至于大型室内建筑,运营商则可以采用DAS系统对建筑物进行室内场景的覆盖。
当然,DAS目前并不完全支持5G主流频段。
当DAS受限时,则可以采用HetNet网络来解决DAS管控难、定位难的问题。
针对室外的场景部署,需要更多地考虑到网络的覆盖问题及数据传输问题,因为这些室外场景区域往往集中在密集的居民小区、建筑高且密集的楼宇、人口流动量大的商业场所等。
所以对于这些室外场景的部署,可通过分布式基站、MIMO天线技术等多样性的方式来实现。
当然,在对于MIMO天线技术、SmallCell的应用中,可以考虑利用蜂窝系统作为实现一定网络部署的辅助技术。
此类覆盖方案可有效保证室外网络的覆盖率及实现5G数据传输速度的最大化。
1.2接入网从目前接入网应用形式来看,主要包括三种形式:其一,对现有的接入技术做多网多制式融合;其二,构建网络基站,并以此分配虚拟资源;其三,关于信息边缘的缓存与传递。
移动网络架构简介PPT课件

三、3G网络架构
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四、LTE网络架构
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EPC E-UTRAN
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五、基站设备与直放站设备
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TD网RRU+智能天线
3G(TD-SCDMA网)
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BBU+RRU应用于室分系统
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直放站简介
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直放站简介
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GRRU(光纤拉远)解决方案
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MDAS解决方案
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超宽带分布系统解决方案
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基站设备与直放站设备的区别
信号提取 传输方式 信道容量
RRU
光纤直放站
从基站取出基 从基站取出射
带信号频信号ຫໍສະໝຸດ 数字化传输 数字、模拟传输
取自基站新增 与基站共享所
载频板的容量 有载频板容量
远端工作 远端射频调制、远端还原射频、
放大输出
放大输出
扰码产生 产生新扰码 不产生新扰码
扩容差异 每增加一个载 不可扩容 频则要增加一 个RRU
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两种新技术---Femto(飞蜂窝基站)
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两种新技术---有源天线
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一、移动通信发展演进 二、2G网络架构 三、3G网络架构 四、LTE网络架构 五、基站设备与直放站设备
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一、移动通信发展演进
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二、2G网络架构
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GMSC:网关MSC,或网关局,实现本网与其他网络的互通。 VMSC:拜访MSC,或端局,实现话务接入和漫游用户位置更新。 TMSC:汇接MSC,用于汇接端局(VMSC)之间的话务。
中国移动无线机器通信协议—M2M平台与应用系统接口分册V1.0.0

中国移动通信企业标准QB-D-101-2008中国移动无线机器通信协议——M2M平台与应用系统接口分册W i r e l e s s M a c h i n e-t o-M a c h i n e P r o t o c o lI n t e r f a c e S p e c i f i c a t i o n f o r M2M S e r v i c eP l a t f o r m a n d A p p l i c a t i o n P l a t f o r m P a r t版本号:1.0.02009-1-21发布2009-1-21实施中国移动通信集团公司发布目录1. 范围 (1)2. 规范性引用文件 (1)3. 术语、定义和缩略语 (1)4. M2M系统概述 (2)4.1. M2M系统结构 (2)4.1.1. M2M系统结构图 (2)4.1.2. 网元功能描述 (2)4.2. M2M应用模式 (3)4.2.1. 管理流-业务流并行模式 (4)4.2.2. 管理流-业务流分离模式 (5)5. WMMP协议概述 (6)6. M2M平台与应用系统接口协议 (8)6.1. 基本协议 (8)6.2. 接口描述 (8)6.3. 消息格式 (8)6.4. 消息安全性 (9)6.4.1. 数据安全 (9)6.4.2. 网络安全 (10)7. M2M平台与应用系统接口描述 (11)7.1. M2M平台提供给应用系统的接口(应用系统->M2M平台) (11)7.1.1. 应用对终端下行消息接口 (11)7.1.2. 应用对M2M平台下行消息接口 (24)7.2. 应用系统提供给M2M平台的接口(M2M平台->M2M应用系统) (35)7.2.1. 终端对应用上行消息接口 (35)7.2.2. M2M平台对应用的上行消息接口 (56)7.3. WMMP协议应用扩展功能 (60)8. 编制历史 (60)附录A 终端序列号的定义 (61)附录B TLV说明 (62)(1) TAG配置参数相关内容 (63)(2) 软件下载升级相关内容: (65)(3) 终端统计相关内容: (66)(4) 终端监控相关内容:注册信息、终端状态、终端告警等。
移动通信_精品文档

电池
电池容量和快充技术影响续航 能力和充电速度。
05 移动通信应用场 景与趋势
5G应用场景分析
01
增强移动宽带(eMBB)
提供超高数据传输速率和低时延,满足高清视频、VR/AR等大流量应用
需求。
02
海量机器类通信(mMTC)
支持大规模物联网设备连接,实现智能家居、智慧城市等物联网应用场
景。
03
高可靠低时延通信(uRLLC)
车联网与智能交通系统
车联网(V2X)
实现车与车、车与路、车与人之间的信息交互,提升交通安 全和效率。
智能交通系统(ITS)
通过移动通信技术实现交通信号的优化控制、智能导航、紧 急救援等智能化交通服务。
未来移动通信技术展望
6G技术研究
探索更高频段、更高速率、更低时延的无线通信技术,为未来数 字社会提供基础设施。
采用干扰抵消、干扰对齐 等方法来降低或消除干扰 信号对有用信号的影响。
04 移动通信终端设 备
手机发展历程及现状
第一代模拟手机
采用模拟信号传输,通话质量差,安全性低 。
第三代多媒体手机
支持多媒体业务,如彩信、彩铃、视频通话 等。
第二代数字手机
采用数字信号传输,提高了通话质量和安全 性,实现了短信功能。
第四代智能手机
具备强大的计算能力和丰富的应用生态,成 为移动互联网的重要入口。
智能手机操作系统比较
Android系统
01
由Google开发,基于Linux内核,开放源代码,可定制性强,
应用生态丰富。
iOS系统
02
由Apple开发,闭源且只能在Apple设备上使用,操作流畅,应
用质量高。
Windows Phone系统
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《[探究M2M移动通信网络架构]移动通信网络架构》摘要:随着M2M业务的快速发展,基于移动通信网络的MTC正日益成为一种主要的移动通信方式,但是传统移动通信网络毕竟是面向人人通信(H2H,Hu-man to human)业务设计的,适应H2H的业务需求,却不能满足M2M业务需求,从对现网架构的影响来说,M2M业务可以分为两类:A类是现有网络不能满足需要网络优化的业务,这类业务需要过载控制功能来避免网络过载,以及针对客户的业务需求提供差别化的服务;B类是对于现有网络影响较小的业务,这类业务是对时效性要求不高的MTC业务,而且这些业务和现在的移动网络业务有类似的需求,M2M业务的多样性、差异化,网络的多种接入方式,M2M终端的海量性、差异化,以及M2M业务表现出来的传统电信业务所不具有的各种特点,都对现网架构和网元设备产生了很大影响,其直接后果是现网的核心网元如HLR/PCRF/GGSN的能力已经不能满足M2M业务所带来的信令、流量冲击和业务控制需求物物通信(M2M,Machine to Machine)是一种涉及一个或多个实体的不需要人为干预的数据通信,也称为机器类型通信(MTC,Machine-Type Communication)。
随着M2M业务的快速发展,基于移动通信网络的MTC正日益成为一种主要的移动通信方式,但是传统移动通信网络毕竟是面向人人通信(H2H,Hu-man to human)业务设计的,适应H2H的业务需求,却不能满足M2M业务需求。
具体来说,MTC和传统人人通信的不同之处包括以下方面[1]:(1)基于MTC通信的应用场景比H2H通信的场景丰富很多,而且具有差异性。
根据功能特性划分大致可归纳为位置感知和共享、环境信息感知、远程控制与执行、数据收集发布、视频监控、近场通信等。
这些应用的差异化一方面表现为功能上的多样性;另一方面也体现在应用特征以及对网络的需求上的差异化。
(2)数据通信为主,包括小流量数据包、视频流等。
(3)要求MTC通信成本比H2H更低。
由于M2M业务是在H2H业务之后发展起来的,最小化成本是M2M业务生存的重要考虑。
不同的应用因其重要性不同,对通信的要求也是不同的,需要结合事件发生的可能性和需要付出的通信等综合成本来考虑进行成本的最小化。
(4)M2M终端数目巨大,需要更灵活和有策略的终端管理。
潜在的海量M2M终端接入通信网络,而且M2M终端无论是从传输特性、QoS要求和移动性,还是从终端的分布密度方面,都与H2H终端有很大不同。
(5)以小数据量传输为主。
如果继续使用传统移动通信系统来进行MTC通信,其系统的效率、成本和适用性都无法达到最优。
因此,在考虑M2M业务特征的同时减少对H2H业务的影响,从而设计MTC专用的通信系统,是当前物物通信不断发展背景下的一个重要课题。
网络架构的设计,需要以网络所承载的具体业务为出发点[2]。
也就是说,M2M网络架构的设计需要充分分析M2M业务特征和需求,结合终端上下行数据量、频度、QoS需求等方面的业务特征,将物联网应用分为如下五类。
其中,对各类应用的部分需求和特征进行了分析,包括移动性、群组通信、鉴权以及按计划周期性处理等,不同场景间有较大差异。
(1)监控报警类:传感器本地监测数据,当发生不符合预期的数据变化时通过网络通知应用层进行报警。
平均数据传输速率:低,仅在某些触发条件下发送少量上行数据流量。
尖峰数据传输速率:不同场景间有较大差异,与应用需求确定的传输的数据内容有关。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据持续性:低,仅在发生预置的事件时存在短暂的或者持续时间较短的数据传输。
与人交互性:低,通常由系统根据预置处理方式自动处理。
对连接性的需求:需要监控连接性以防破坏或无效。
终端移动性:因无下行流量需求,所以无移动性需求。
举例:输血车血液环境监测;井盖监控;移动资产跟踪。
(2)数据收集类平均数据传输速率上行流量:中,数据量较大,持续的数据上报或者周期性数据上报;下行流量:低,更多的是用于修改上报规则等。
尖峰数据传输速率:不同场景间有较大差异,与应用需求确定的传输的数据内容有关。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据持续性:取决于数据传输间隔和传输方式的选择。
[]与人交互性:低,通常由系统根据预置处理方式自动处理。
对连接性的需求:需要监控连接性以防破坏或无效。
终端移动性:因偶尔有下行数据,所以需要优化的移动性管理。
举例:气象信息监测;火灾现场数据收集;路况信息收集。
(3)信息推送类平均数据传输速率上行流量:通常较低,主要用于提供应用所需的过滤或输入条件(如位置信息);下行流量:通常较大,主要用于传递所推送的信息(如广告、视频媒体等),持续的、基于交互等外界条件出发的或者周期性的数据推送。
尖峰数据传输速率:具有明显的尖峰数据特征,在条件触发后下发匹配的信息。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据持续性:通常具有较长时间的持续性。
与人交互性:高,通常用户会做出反馈,系统根据反馈对推送的信息进行调整。
对连接性的需求:较强,需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性:两极分化。
部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例:智能博物馆等。
(4)视频监控类平均数据传输速率上行流量:高,主要用于传递所监控的多媒体数据;下行流量:低,主要用于传递控制和调节命令等。
尖峰数据传输速率:无明显的尖峰数据特征,数据传输通常维持一个相对稳定的传输速率。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同时刻有不同的要求。
如在正常情况下要求适中,但一旦发生某些预置的事件则需要较高的可靠性传递。
数据持续性:通常具有长时间的持续性。
与人交互性:低,用户偶尔会对视频监控过程进行干预。
对连接性的需求:较强,需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性:两极分化。
部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例:家庭安防中的视频监控等。
(5)远程控制执行器类平均数据传输速率上行流量:通常较低,主要用于提供应用所需的过滤或输入条件(如预置事件的发生);下行流量:取决于控制对象和控制命令的复杂程度。
尖峰数据传输速率:通常具有明显的尖峰数据特征。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:要求较高,因涉及到控制过程是否能够正常实现。
数据持续性:通常具有长时间的持续性。
与人交互性:高,通常是对人操作指令的具体反映。
对连接性的需求:较强,需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性:两极分化。
部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例:工业自动化等。
从对现网架构的影响来说,M2M业务可以分为两类:A类是现有网络不能满足需要网络优化的业务,这类业务需要过载控制功能来避免网络过载,以及针对客户的业务需求提供差别化的服务;B类是对于现有网络影响较小的业务,这类业务是对时效性要求不高的MTC业务,而且这些业务和现在的移动网络业务有类似的需求。
从整体来说,M2M业务中大部分是A类业务,以下分析的是A类业务对现网架构的影响[3]。
M2M业务的多样性、差异化,网络的多种接入方式,M2M终端的海量性、差异化,以及M2M业务表现出来的传统电信业务所不具有的各种特点,都对现网架构和网元设备产生了很大影响,其直接后果是现网的核心网元如HLR/PCRF/GGSN的能力已经不能满足M2M业务所带来的信令、流量冲击和业务控制需求,主要体现在以下方面:(1)由于物联网业务的特殊性,可能会产生瞬时大量的信令,会对无线网络的关键信令控制设备(STP/HLR/PCRF)造成影响而导致全网的瘫痪。
因此,一方面要大规模提高相关信令控制设备的容量或设备的信令处理能力;另一方面需要进行差异化、分优先级的接入控制;此外,关键信令控制和处理设备要具备一定的设备过载保护机制以及高容灾、高流控能力,避免关键网元的过载,从而有效提升整网的可靠性。
(2)由于物联网业务的特殊性,其接入方式的多样性,涉及行业及用户和设备的多样性、海量性,因此需要对用户数据管理HLR网元进行相应增强,包括其数据库的可扩展性和灵活性,除了标准的用户签约信息,还有设备序列号、设备驱动程序信息、位置信息和配额信息等运营商、M2M客户私有字段等;对多种接入类型的支持,可对由不同接入类型(2G/3G/LTE)接入网络的设备进行鉴权;对用户标识和寻址的灵活动态支持,支持一卡多号或一号多卡;支持对终端设备基本状态的查询,能通过网络侧下发终端苏醒请求,发现设备被盗时能够立刻锁死等。
(3)由于物联网业务的特殊性及多样性、群组性,因此有必要对业务进行区分,包括业务分类分级、QoS分级、用户分组、设备分组,从而进行流量管理和业务管理,根据忙闲时、地理位置等各种特性采取不同的接入和传输处理策略等。
此外,在现网PCC架构中叠加物联网策略控制,因其特殊性,PCRF(Policy and Charging Rules Function,策略与计费规则功能)进行策略控制时需先判断是个人用户还是物联网用户,而且物联网数据的瞬时爆发性会影响现网PCC架构,所以有必要设置专用的物联网M2M PCRF。
总之,需要对相关网元进行能力的增强和升级,可以改造现有相关网元,也可以设置M2M的专用网元叠加在现有H2H网络上来解决相应问题。
国际标准组织如ITU、ETSI和3GPP等分别从不同角度提出了M2M的网络架构[4]。
根据ITU-T发布的定义,物联网体系架构主要可划分为三个层面:感知层、网络层和应用层。
如图1所示,该架构基本达成业界共识,但是其体系架构过于抽象属于概念模型,在转化为技术实现的过程中还需要细化。
在ITU-T物联网体系架构的基础上,ETSI提出了一种可看作逻辑模型的M2M应用顶层架构[5]。
如图2所示,ETSI把M2M体系架构划分为M2M设备及网关和M2M网络两个大域。
M2M设备及网关域包括M2M设备、M2M网关和M2M局域网,可以基于现有的各类标准实现;M2M网络域则包括广域网和M2M应用系统。
相较于ITU的概念模型,ETSI的逻辑模型侧重于M2M服务能力层,通过对服务能力和接口的定义来实现屏蔽网络细节的M2M应用、M2M服务能力及网络三者之间的相互调用,可供在研究平台和网关设备功能及接口时参考。