物联网发展对移动核心网的需求

1、.：.；物联网开展对挪动中心网的需求近年来，M2M和物联网成为运营商关注的热点，基于M2M和物联网的各种运用为运营商带来了新的利润增长。本文重点分析了M2M和物联网对运营商网络尤其是中心网的影响和需求，包括设备管理、网络负荷、计费等方面。 M2M和物联网IOT运用正逐渐崛起 M2M是Machine to Machine的简称，专指机器与机器间通讯的业务类型。物联网IOT：Internet of Things那么是指M2M在广域网、特别是挪动运营商网络中的运用，即以挪动网络运营商的无线网络为平台，采用多种传输方式CDMA/GSM/SMS等，经过特种行业终端，效力于行业用户机器到机器的无线数据传输

2、业务。 M2M/IOT业务具有潜在的市场，地理分布广泛，可以部署在任何网络可达的位置，取代高本钱的有人值守，实现真正意义上的无人值守，对于电力、水利、采油、采矿、环保、气候、烟草、金融等行业的信息采集意义宏大，有宏大的市场价值。 对于广泛分布的M2M终端，采用无线网络进展通讯是优选方案之一，现有的一些行业运用，如远程抄表、水位监控等，都是采用GPRS网络传输传感器采集的数据信息。随着M2M运用的开展，对无线网络存在着迫切的需求。 M2M宽广的运用领域 M2M/IOT运用范围宽广，可运用与智能交通、远程医疗、监控、智能电网、环境检测、智能家居等多种场景，如图1所示。图1 M2M/IOT的运用领域

3、 以智能交通为例，一个典型的智能交通系统由GPS/GLONASS卫星定位系统、挪动车载终端、无线网络和ITS控制中心组成(见图2)。图2 M2M/IOT的智能交通运用 车载终端经过GPS模块接纳导航卫星网络的测距信息，将车辆的经度、纬度、速度、时间等信息传给微控制器；经过视频图像设备采集车辆形状信息；微控制器经过GPRS模块与ITS控制中心进展双向的信息交互，完成车辆监控等功能。 目前M2M运用市场正进入快速增长期，据Strategy Analytics预测：挪动M2M市场规模在2021年将超越570亿美圆，这是一个极具潜力的新兴市场，是无线通讯行业运用的一个蓝海。 M2M/IOT开展情况 自

4、从2002年在美国初次商用以来，M2M便以星火燎原之势在全球迅速蔓延。在国外，Verizon、AT&T、Telenor、NTT docomo等纷纷推出了M2M和IOT运用。在国内，在工业化和信息化交融以及寻求市场新增点的双重驱动下，中国挪动、中国电信等运营商这几年也开场了排兵布阵。最近，中国政府将M2M和IOT相关产业正式纳入国家重点扶持工程。M2M和IOT产业将为社会民生带来的深远影响曾经得到了政府的高度注重。 M2M/IOT对挪动中心网的影响 设备标识资源 如今H2H终端采用IMEI、IMSI、MSISDN、IPv4地址作为设备标识的资源，以IMSI为例，IMSI号码为15位，由3位MCC

5、国家码、3位MNC网络标识码、9位设备标识码组成。其资源对于H2H终端应该是足够的，全球的手机用户包括各类软终端目前还远不到10亿用户。但假设资源与M2M终端共用，就非常紧张。据预测，M2M终端在未来将是H2H终端的5到10倍，如此庞大的数量采用现有的资源一定是远远不够的。 MTCMachine Type Communication，机器类型通讯设备标识应能独一标识一个M2M终端，可采用IMSI、MSISDN、IP addr、IMPU/IMPI等。随着M2M运用日益广泛，设备标识资源短缺问题必将日益突出，国际各规范组织如ITU、3GPP也在积极寻求处理方案，设备标识资源缺乏的问题对中心网的影响

6、需求引起足够的关注。 中心网络负荷 当大量终端比较集中地接入网络时，对无线、中心网都将构成比较大的负荷，拥塞难免会发生，也会添加人与人之间通讯的缺点率。 中心网络负荷包括控制面负荷与媒面子负荷，可以想象，当大规模的M2M设备同时接入到中心网，同时发送数据到M2M运用平台，中心网会蒙受非常大的负荷冲击。一方面，中心网的挪动性管理网元需求同时处置终端的接入控制，频繁进展附着、激活、业务恳求、创建承载等信令交互，会呵斥控制面负荷过载的发生。同时，当数据交互同时发生时，大量的M2M终端经过中心网的媒体网关与同一个远程效力器进展数据通讯，这就能够呵斥媒体网关数据拥塞，特别是媒体网关到远程效力器的IP通道

7、会呵斥数据阻塞，引起媒面子负荷过载的发生。 举例来说，当长江水位上涨到警戒水位时，大量水位监控器会向长江防洪指挥中心的远程效力器发送监控数据，部分检测点能够还会上传实时图像，这类突发的接入与数据传输是M2M运用的特点之一，这对中心网的信令面与媒面子的负荷冲击是瞬间的，对中心网通讯的可靠性及强壮性呵斥相当的影响，需求从技术层面躲避这种瞬间负荷对网络的冲击。 目前规范组织也提出了一些方案，如采用随机数接入机制，采用定时接入机制，对组内最大负荷进展限制等方法等来减小瞬间负荷对中心网的冲击。 中心网络平安 随着M2M终端的日益增多，M2M终端通讯平安问题也引起各运营商的注重。对于MTC系统优化的通讯平

8、安性应不低于非MTC通讯的平安性，如端到端衔接平安、组认证平安等。M2M通讯平安是多方面的，有终端接入鉴权平安、端到端通讯平安、数据平安等多方面。在终端接入鉴权平安方面，需求防止M2M终端接入认证信息被恶意盗用，如H2H终端盗用M2M终端的USIM接入到中心网，影响与远程MTC效力器的数据通讯平安。 端到端通讯链路平安方面，现有的机制很多，如采用类似VPN的机制建立IPsec隧道等方式。在归属域，M2M终端与MTC效力器之间的端到端平安经过归属网络信任域进展保证，但当M2M终端遨游到其他运营商的网络时，M2M终端与MTC效力器经过运营商网络的非信任域进展通讯，端到端平安无法保证，需求制定相应的

9、平安机制。 终端管理和计费 MTC上下文中的标识需求扩展，网络同时还需求识别M2M设备组的标识。可采用OMA DM的机制对M2M终端进展远程管理，远程更新软件，配置M2M终端的初始化参数等。MTC计费需求进展优化，防止大规模M2M终端进展数据通讯产生的CDR对网络的冲击。计费可以思索按组进展计费，为属于同一组的M2M设备提供更简单的计费机制，或采用某种战略不生成设备的计费话单等各类灵敏的计费方式。 针对M2M终端多样化的特点，对M2M终端也进展必要的分类，并针对不同类型进展优化。M2M终端主要类型可分为低挪动性、低数据量、监控类、时间控制类、组管理类等。对于低挪动性与低数据量类设备，需求提高网

10、络资源利用率，降低对设备的挪动性管理；对于监控类设备，需求网络对各类监控时间实现实时监控，假设发现异常事件需求及时汇报给用户及管理后台，同时对设备进展一定的网络接入限制措施；对于组管理类，需求进一步优化组计费、组管理、组战略等组优化方案。 其他影响 M2M不同的运用对中心网都有特定的需求，如在丈量监控的运用中，需求对丈量设备进展实时控制，在现有网络中因IPv4地址限制缘由，采用NAT进展内外网地址转换，将导致实时控制的时间延迟问题。 一些M2M运用中，M2M终端能够安装在无人值守的区域，如森林防火、水位监控、空气质量检测类终端，网络需求为这类终端提供防盗检测，一旦发现终端异常挪动，网络需求对这

11、类终端进展必要的限制，并及时通知到远程效力器及用户进展异常处置。 对于一个高可用性的场景，如动物监控，儿童走失监控、煤气监控、楼宇监控等，需求终端是低耗能设备，对中心网而言，能够需求提供低耗电挪动性控制战略，如延伸Paging、TAU时间等措施，保证M2M终端的电池运用时间耐久。 其他场景还有很多，如中心网需求提供对特定区域的寻呼等。 中兴通讯端到端的物联网处理方案 中兴通讯目前可以提供包括中心网、M2M终端和M2M业务平台的端到端的物联网处理方案，如图3所示，带有M2M模组的各种M2M终端接纳无线传感网络信息，经过挪动分组中心网传送到一致的M2M业务平台，M2M业务平台再向不同的用户提供详细的运用。一切M2M终端和M2M业务平台采用规范的M2M通讯协议和设备管理协议。另外，中