M2M通信.薛建彬译.6

1、M2M技术基础第六章 公共移动网络中的M2M优化1为何要进行优化？越来越多的M2M应用需求的出现，以及越来越多的M2M设备接入网络传统的面向H2H的网络不能为M2M的应用提供很好的服务移动网络更合适于M2M应用26.1 基于通信网络的M2MM2M通信方案移动或固定网络M2M应用的数据连接3M2M通信路径46.1.1 M2M通信方案5M2M通信方案方案一：设备通过通信网络与服务器相连接。当涉及多个设备连接时，通常采用M2M网关方案方案二：设备与设备相连接。66.1.2 移动或固定网络如今的M2M重点是移动通行网络对于不同未知设备，连接到一个固定网络费用很可能是很昂贵的对于安装在私人住所或办公室的

2、M2M设备，其M2M应用所有者和网络订阅者不相同，这种情况下，M2M应用者不希望依赖于固定网络订阅者，如下图所示78移动网络的劣势：M2M设备是固定的，而移动信号未覆盖或位于不好的覆盖的，此M2M设备将可能永远无法传输数据。解决方法是用一个漫游的SIM卡。9M2M应用数据的连接不同的M2M应用具有不同的通信需求，列出特定M2M应用的特征是不可能也是不实用的，可以列出区分表征不同M2M应用的特征，如数据容量QoS需求时间敏感性通信方向活动模式：何时建立和拆除数据连接101112136.2 M2M的网络优化降低成本：为提供M2M数据通信降低网络运营商的成本增值服务：可以使网络运营商提供M2M特定的

3、增值服务触发优化：为初始化网络的M2M运营程序提供改进方案过载和拥塞控制：确保M2M应用的高负荷不会造成网络中断命名和寻址：为M2M设备提供足够的标识符和地址146.2.1 3GPP机器类通信网络改进标准化3GPP版本11扩展的访问限制无线资源控制中的低访问优先级指示无线资源控制中的扩展等待时间下行链路数据通知请求的节流基于APN的拥塞控制一般核心网络移动性管理控制防止PLMN重选的过载的优化3GPP 版本 12触发优化和触发架构寻址优化和依附于电话号码的移动156.2.2 降低成本 对于运营商，利用M2M应用的具体性质进一步降低成本是可能的将M2M数据通信与其他的数据通信区分开调查成本动因和

4、网络的成本组成16对于M2M订阅，可以用基于组的订阅通过不转载每个订阅的服务配置数据来节省用户数据库的存储以降低成本通过结合组中的所有订阅的收费数据，可以帮助降低相关的收费成本基于组的流量监督基于组的触发17如何降低成本设备不进行发送时，降低其网络资源分组交换核心网络广泛使用同时连接的数据和同时连接的用户作为计费参数。这意味着网络运营商将在保持连接的M2M设备的网络中投资更多避免或降低网络信令对初始设备的信令（如位置更新和连接请求等）收费当设备没有数据需要时尽量保持离线降低用户数据中的峰值峰值时间避免低优先级的M2M通信建立M2M的独立网络为M2M通信建立一个完全不同的接入和核心网络186.2

5、.3 M2M的增值服务 对不希望支付正常数据连接费用的M2M应用所有者提供一个较低的价格，提供增值服务则需要收取额外费用增值服务包括QoS和优先级分化收费和订阅管理设备管理连接监控欺诈控制安全连接19不同业务类型的QoS参数206.3.5 编号、标识及寻址现有编号、标识和寻址是否可以应付M2M的预期增长E.164编号其他标识符：IMSI、IMEI等IP地址21M2M通信中，大多数通信时不需要电话号码的，然而仍然有些地方需要：计费中：用于采集和传输计费数据的收费数据记录（CDR）需要包含数据号码设置中：一个设备要订阅设置，需要电话号码激活订阅移动设备和移动通信中SIM卡的管理：需要电话号码进行定

6、位22E.164编号E.164 是国际电信联盟定义的国际公共电话码号方案，同时定义了具体的码号的格式E.164定义了最大15数字，完整号码有国际呼叫前缀。E.164号码是MSISDN号码，它是主叫用户为呼叫移动通信网中用户所需拨号的号码。其格式为：CC+NDC+SN，也可以表示为：国家代码+N1N2N3+H0H1H2H3ABCD（CC=国家码，中国为86；NDC=国内目的码；SN=用户号码）MSISDN（全称：Mobile Subscriber International ISDN/PSTN number）是指主叫用户为呼叫GSMPLMN中的一个移动用户所需拨的号码，作用同于固定网PSTN号码

7、；是在公共电话网交换网络编号计划中，唯一能识别移动用户的号码。23问题：编码的短缺解决方法：在现有的M2M通信编号计划内定义新的编号范围，如定义较长的M2M通信电话号码在运营商之间重新使用一个E.164编号范围找到E.164编码的替代品不再使用电话号码（MSISDN），仅依赖IMSI和IP寻址进行通信新的标识符，如全域名（FQDN）FQDN：(Fully Qualified Domain Name)完全合格域名/全称域名，是指主机名加上全路径，全路径中列出了序列中所有域成员。全域名可以从逻辑上准确地表示出主机在什么地方，也可以说全域名是主机名的一种完全表示形式。从全域名中包含的信息可以看出主机

8、在域名树中的位置。24其他标识符IMSI被用于在移动网络中识别一个特定的订阅IMSI共有15位，其结构如下：MCC+MNC+MSIN25其他标识符MCC（Mobile Country Code，移动国家码）：MCC的资源由国际电信联盟（ITU）在全世界范围内统一分配和管理，唯一识别移动用户所属的国家，共3位，中国为460。MNC（Mobile Network Code，移动网络号码）：用于识别移动用户所归属的移动通信网，23位。在同一个国家内，如果有多个PLMN（Public Land Mobile Network，公共陆地移动网，一般某个国家的一个运营商对应一个PLMN），可以通过MNC来进

9、行区别，即每一个PLMN都要分配唯一的MNC。中国移动系统使用00、02、07，中国联通GSM系统使用01、06，中国电信CDMA系统使用03、05、电信4G使用11，中国铁通系统使用20。26其他标识符MSIN（Mobile Subscriber Identification Number，移动用户识别号码）：用以识别某一移动通信网中的移动用户。共有10位，其结构如下：EF+M0M1M2M3+ABCD其中，EF由运营商分配；M0M1M2M3和MDN（Mobile Directory Number，移动用户号码簿号码）中的H0H1H2H3可存在对应关系；ABCD：四位，自由分配。27IMEI被

10、用于识别个人的移动设备IMEI（International Mobile Equipment Identity）是移动设备国际身份码的缩写，移动装备国际辨识码，是由15位数字组成的电子串号，它与每台手机一一对应，而且该码是全世界唯一的。每一部手机在组装完成后都将被赋予一个全球唯一的一组号码，这个号码从生产到交付使用都将被制造生产的厂商所记录。手机用户可以在手机中查到自己手机的IMEI码。在手机上的拨号模式下，输入*#06#，便可以查看本机的IMEI码。28IMEI其组成为：1）前6位数（TAC，Type Approval Code）是“型号核准号码”，一般代表机型。2）接着的2位数（FAC，F

11、inal Assembly Code）是“最后装配号”，一般代表产地。3）之后的6位数（SNR，Serial Number，出厂序号）是“串号”，一般代表生产顺序号。4）最后1位数（SP）通常是“0”，为检验码，备用。29IMEI码具有唯一性，贴在手机背面的标志上，并且读写于手机内存中。它也是该手机在厂家的“档案”和“身份证号”。如：SUMSUNG的一台GT-I9308手机的IMEI是：355065 05 331100 1/01。其中，355065是TAC，05是FAC，331100是SNR，1是SP，01是软件版本号。30IMSI与IMEI的区别IMSI不同于手机设备的标识IMEI（Inte

12、rnational Mobile Equipment Identity，国际移动设备标识）：IMEI是与手机绑定的。IMSI是与SIM（Subscriber Identity Module，用户识别模块）或者USIM（Universal Subscriber Identity Module，全球用户身份模块）31ICCID码用于识别个人UICCICCID：Integrate circuit card identity 集成电路卡识别码（固化在手机SIM卡中） ICCID为IC卡的唯一识别号码，共有20位数字组成，其编码格式为：XXXXXX 0MFSS YYGXX XXXXX。分别介绍如下： 前

13、六位运营商代码：中国移动的为：898600；898602 ，中国联通的为：898601，中国电信89860332中国移动、联通 、电信编码格式中国移动编码格式89860 0MFSS YYGXX XXXXP中国联通编码格式89860 1YYMH AAAXX XXXXP中国电信编码格式89860 3MYYH HHXXX XXXXX33以中国移动为例：898600MFSSYYGXXXXXXP89： 国际编号8986： 国家编号，86：中国00： 运营商编号，00：中国移动M： 号段，对应用户号码前3位0：159 1：158 2：1503：151 4-9：134-139 A：157B：188 C：15

14、2 D：147 E：187F： 用户号码第4位34以中国移动为例：898600MFSSYYGXXXXXXPSS： 省编号北京01 天津02 河北03 山西04 内蒙古05 辽宁06 吉林07黑龙江08 上海09 江苏10 浙江11 安徽12 福建13 江西14山东15 河南16 湖北17 湖南18 广东19 广西20 海南21四川22 贵州23 云南24 西藏25 陕西26 甘肃27 青海28宁夏29 新疆30 重庆31YY： 编制ICCID时年号的后两位35以中国移动为例：898600MFSSYYGXXXXXXPG： SIM卡供应商代码0：雅斯拓 1：GEMPLUS 2：武汉天喻 3：江西捷

15、德 4：珠海东信和平 5：大唐微电子通 6：航天九州通 7：北京握奇 8：东方英卡 9：北京华虹 A ：上海柯斯XX： 用户识别码P： 校验位36IP地址使用IPv6地址的M2M通信方案（理想情况）37使用私有和公有IPv4地址的M2M通信方案网络地址和端口转换38使用私有IPv4地址的M2M通信方案IP VPN396.2.5 触发优化大多M2M应用需要初始化设备和网络的通信。一般情况下由设备发起与服务器之间的数据连接。当服务器或网络方面需要主动建立连接时，需要通知设备来发起建立连接，这个过成被称为触发。触发的方法 建立到M2M设备的一个CS呼叫使用SMS消息40触发机制使用移动终止的SMS触

16、发使用IMS信息触发使用小区广播触发通过HSS和非接入层信令触发通过网络请求和PDP环境建立触发416.2.6 过载和拥塞控制发生原因M2M应用在精确的同步时间间隔上生成重复的数据传输外部事件引发的大量设备同时请求连接大量传感器同时被触发M2M应用或服务器故障：如未发送收到数据的确认信息基站故障，导致此基站覆盖的M2M设备同时漫游到另外基站4243解决方法配置低接入优先级移动设备的网络控制通过核心网络移动性管理拥塞控制在空闲模式中，M2M设备收到的下行低优先级业务量的选择性节能特定应用的拥塞控制防止来自网络重选的过载优化扩展的接入限制44过载和拥塞控制机制特定应用程序拥塞控制机制-使用专用的A

17、PN或M2M组标识符连接被拒绝时，M2M设备不应该立即在同一网络或其他网络发出相同的请求对于跨国或跨网络移动设备，在大量设备移动时其服务网络故障，这些移动设备会全部去连接其他无故障服务网络，这也需要机制来防止网络故障的多米诺效应45配置低接入优先级移动设备的网络控制在数据连接时，发送低优先级的信号给各网络节点，由网络节点来决定是否进行数据连接当连接被拒绝时，对于被拒绝网络，设置等待计时器来延迟下次请求。4647通用核心网络移动性管理拥塞控制当一般性过载发生的情况下，核心网络节点，如MME或SGSN会拒绝来自移动设备的移动性管理信令请求（如连接，跟踪区域更新或路由器更新请求），并提供一个回退计时器。同样在CS域服务中也可采取此过程，如一个MSC/VLR也可以执行拥塞控制为避免大量移动设备同时启动延递的请求，应选择不同的回退计时器值48空闲模式下，M2M设备收到的下行低优先级业务量的选择性节流49特定应用的拥塞限制这是一种保护机制，为了避免和处理一个特定APN相关的信令拥塞分组数据网络GW或MME/SGSN可以检