物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對移動核心網(wǎng)的需求

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對移動核心網(wǎng)的需求近年來，M2M和物聯(lián)網(wǎng)成為運營商關(guān)注的熱點，基于M2M和物聯(lián)網(wǎng)的各種應(yīng)用為運營商帶來了新的利潤增長。本文重點分析了M2M和物聯(lián)網(wǎng)對運營商網(wǎng)絡(luò)尤其是核心網(wǎng)的影響和需求，包括設(shè)備管理、網(wǎng)絡(luò)負荷、計費等方面。

M2M和物聯(lián)網(wǎng)（IOT）應(yīng)用正逐漸崛起

M2M是MachinetoMachine的簡稱，專指機器與機器間通信的業(yè)務(wù)類型。物聯(lián)網(wǎng)（IOT：InternetofThings）則是指M2M在廣域網(wǎng)、特別是移動運營商網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，即以移動網(wǎng)絡(luò)運營商的無線網(wǎng)絡(luò)為平臺，采用多種傳輸方式（CDMA/GSM/SMS等），通過特種行業(yè)終端，服務(wù)于行業(yè)用戶機器到機器的無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。

M2M/IOT業(yè)務(wù)具有潛在的市場，地理分布廣泛，可以部署在任何網(wǎng)絡(luò)可達的位置，取代高成本的有人值守，實現(xiàn)真正意義上的無人值守，對于電力、水利、采油、采礦、環(huán)保、氣象、煙草、金融等行業(yè)的信息采集意義巨大，有巨大的市場價值。

對于廣泛分布的M2M終端，采用無線網(wǎng)絡(luò)進行通信是優(yōu)選方案之一，現(xiàn)有的一些行業(yè)應(yīng)用，如遠程抄表、水位監(jiān)控等，都是采用GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸傳感器采集的數(shù)據(jù)信息。隨著M2M應(yīng)用的發(fā)展，對無線網(wǎng)絡(luò)存在著迫切的需求。

M2M廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域

M2M/IOT應(yīng)用范圍廣闊，可應(yīng)用與智能交通、遠程醫(yī)療、監(jiān)控、智能電網(wǎng)、環(huán)境檢測、智能家居等多種場景，如圖1所示。圖1

M2M/IOT的應(yīng)用領(lǐng)域

以智能交通為例，一個典型的智能交通系統(tǒng)由GPS/GLONASS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、移動車載終端、無線網(wǎng)絡(luò)和ITS控制中心組成(見圖2)。圖2

M2M/IOT的智能交通應(yīng)用

車載終端通過GPS模塊接收導航衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的測距信息，將車輛的經(jīng)度、緯度、速度、時間等信息傳給微控制器；通過視頻圖像設(shè)備采集車輛狀態(tài)信息；微控制器通過GPRS模塊與ITS控制中心進行雙向的信息交互，完成車輛監(jiān)控等功能。

目前M2M應(yīng)用市場正進入快速增長期，據(jù)StrategyAnalytics預測：移動M2M市場規(guī)模在2014年將超過570億美元，這是一個極具潛力的新興市場，是無線通信行業(yè)應(yīng)用的一個藍海。

M2M/IOT發(fā)展狀況

自從2002年在美國首次商用以來，M2M便以星火燎原之勢在全球迅速蔓延。在國外，Verizon、AT&T、Telenor、NTTdocomo等紛紛推出了M2M和IOT應(yīng)用。在國內(nèi)，在工業(yè)化和信息化融合以及尋求市場新增點的雙重驅(qū)動下，中國移動、中國電信等運營商這幾年也開始了排兵布陣。最近，中國政府將M2M和IOT相關(guān)產(chǎn)業(yè)正式納入國家《信息產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展十一五規(guī)劃及2020年中長期規(guī)劃綱要十一五規(guī)劃》重點扶持項目。M2M和IOT產(chǎn)業(yè)將為社會民生帶來的深遠影響已經(jīng)得到了政府的高度重視。

M2M/IOT對移動核心網(wǎng)的影響葬

設(shè)殼備標識資源呼

現(xiàn)市在H2H終疏端采用IM暑EI、IM肥SI、MS燭ISDN、謎IPv4地陵址作為設(shè)備階標識的資源谷，以IMS負I為例，I壟MSI號碼憂為15位，蓋由3位MC買C國家碼、船3位MNC蟻網(wǎng)絡(luò)標識碼慨、9位設(shè)備斤標識碼組成蚊。其資源對灰于H2H終巖端應(yīng)該是足宰夠的，全球耕的手機用戶籌包括各類軟雀終端目前還舅遠不到10宏億用戶。但紡如果資源與伶M穿2M竿終端共用，革就非常緊張顫。據(jù)預測，坐M詞2M常終端在未來址將是H2H晴終端的5到怪10倍，如膊此龐大的數(shù)犁量采用現(xiàn)有雨的資源肯定孟是遠遠不夠碌的。術(shù)

M蜘TC（Ma跪chine工Type給Comm第unica們tion，環(huán)機器類型通辰信）設(shè)備標洋識應(yīng)能唯一疼標識一個M玉2M迎終端，可采者用IMSI半、MSIS瞇DN、IP逆addr叢、IMPU辨/IMPI庸等。隨著M暴2M佳應(yīng)用日益廣披泛，設(shè)備標恥識資源短缺辨問題必將日繩益突出，國阻際各標準組觸織如ITU疤、3GPP換也在積極尋陡求解決方案擴，設(shè)備標識翼資源不足的誘問題對核心顛網(wǎng)的影響需驗要引起足夠但的關(guān)注。鋼

核宏心網(wǎng)絡(luò)負荷隊

當駐大量終端比床較集中地接姑入網(wǎng)絡(luò)時，用對無線、核扮心網(wǎng)都將構(gòu)敘成比較大的零負荷，擁塞故難免會發(fā)生博，也會增加伙人與人之間涉通信的故障曬率。膨

核專心網(wǎng)絡(luò)負荷飼包括控制面步負荷與媒體附面負荷，可辛以想象，當涉大規(guī)模的M絞2M猾設(shè)備同時接脊入到核心網(wǎng)皮，同時發(fā)送結(jié)數(shù)據(jù)到M習2M詢應(yīng)用平臺，斬核心網(wǎng)會遭頂受非常大的眾負荷沖擊。姥一方面，核騙心網(wǎng)的移動屯性管理網(wǎng)元錯需要同時處囑理終端的接必入控制，頻冠繁進行附著屬、激活、業(yè)堤務(wù)請求、創(chuàng)荒建承載等信燒令交互，會端造成控制面凱負荷過載的赴發(fā)生。同時所，當數(shù)據(jù)交郵互同時發(fā)生案時，大量的尿M炎2M輛終端通過核衡心網(wǎng)的媒體她網(wǎng)關(guān)與同一哥個遠程服務(wù)喘器進行數(shù)據(jù)巡通信，這就述可能造成媒尸體網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)峽擁塞，特別鼻是媒體網(wǎng)關(guān)角到遠程服務(wù)浙器的IP通逝道會造成數(shù)姻據(jù)阻塞，引港起媒體面負巾荷過載的發(fā)碎生。央

舉回例來說，當罷長江水位上砍漲到警戒水肌位時，大量耀水位監(jiān)控器使會向長江防惱洪指揮中心鑄的遠程服務(wù)余器發(fā)送監(jiān)控探數(shù)據(jù)，部分畜檢測點可能罪還會上傳實訂時圖像，這爬類突發(fā)的接鋒入與數(shù)據(jù)傳料輸是M族2M插應(yīng)用的特點攔之一，這對彼核心網(wǎng)的信障令面與媒體賽面的負荷沖由擊是瞬間的盾，對核心網(wǎng)陰通信的可靠算性及健壯性俱造成相當?shù)谋秤绊?，需要珠從技術(shù)層面貼規(guī)避這種瞬稅間負荷對網(wǎng)喜絡(luò)的沖擊。指

目猛前標準組織旬也提出了一胃些方案，如彎采用隨機數(shù)坊接入機制，隸采用定時接堂入機制，對輛組內(nèi)最大負辮荷進行限制嶺等方法等來均減小瞬間負尼荷對核心網(wǎng)辯的沖擊。錘

核辰心網(wǎng)絡(luò)安全標

隨擱著M蒼2M吐終端的日益令增多，M戴2M錘終端通信安對全問題也引灰起各運營商危的重視。對鏈于MTC系愛統(tǒng)優(yōu)化的通發(fā)信安全性應(yīng)頁不低于非M令TC通信的龍安全性，如叢端到端連接扶安全、組認樸證安全等。悄M皺2M難通信安全是討多方面的，涌有終端接入侄鑒權(quán)安全、陡端到端通信抄安全、數(shù)據(jù)刻安全等多方番面。在終端暫接入鑒權(quán)安蝦全方面，需升要防止M不2M膊終端接入認郵證信息被惡貌意盜用，如績H2H終端均盜用M掃2M耳終端的US處IM接入到潛核心網(wǎng)，影義響與遠程M駛TC服務(wù)器悄的數(shù)據(jù)通信客安全。畢

端抗到端通信鏈茄路安全方面駕，現(xiàn)有的機嚴制很多，如柄采用類似V蘇PN的機制亮建立IPs啦ec隧道等涂方式。在歸妨屬域，M李2M放終端與MT筒C服務(wù)器之奶間的端到端渴安全通過歸接屬網(wǎng)絡(luò)信任揚域進行保證蔽，但當M嚼2M垮終端漫游到杯其他運營商槍的網(wǎng)絡(luò)時，拌M于2M爺終端與MT若C服務(wù)器通天過運營商網(wǎng)從絡(luò)的非信任縫域進行通信爸，端到端安魔全無法保證畏，需要制定迅相應(yīng)的安全秒機制。壞

終涉端管理和計厚費穩(wěn)

M攜TC上下文欄中的標識需始要擴展，網(wǎng)蜜絡(luò)同時還需車要識別M于2M棕設(shè)備組的標姿識。可采用怕OMAD雀M的機制對奮M贊2M迅終端進行遠矛程管理，遠蹦程更新軟件鹽，配置M察2M暖終端的初始紫化參數(shù)等。逆MTC計費羽需要進行優(yōu)象化，避免大菊規(guī)模M時2M量終端進行數(shù)驗據(jù)通信產(chǎn)生礦的CDR對漫網(wǎng)絡(luò)的沖擊宮。計費可以叉考慮按組進衣行計費，為瞧屬于同一組赴的M辜2M跌設(shè)備提供更粥簡單的計費鋪機制，或采查用某種策略棍不生成設(shè)備遼的計費話單氏等各類靈活似的計費方式嶄。佛

針盈對M練2M闖終端多樣化端的特點，對純M毫2M來終端也進行慮必要的分類推，并針對不館同類型進行慮優(yōu)化。M誦2M茫終端主要類言型可分為低鄙移動性、低村數(shù)據(jù)量、監(jiān)策控類、時間塌控制類、組烤管理類等。賣對于低移動年性與低數(shù)據(jù)王量類設(shè)備，峰需要提高網(wǎng)界絡(luò)資源利用站率，降低對耍設(shè)備的移動校性管理；對捷于監(jiān)控類設(shè)塌備，需要網(wǎng)李絡(luò)對各類監(jiān)獎控時間實現(xiàn)墻實時監(jiān)控，抽若發(fā)現(xiàn)異常姿事件需要及躺時匯報給用壁戶及管理后瘋臺，同時對瀉設(shè)備進行一課定的網(wǎng)絡(luò)接研入限制措施跟；對于組管店理類，需要催進一步優(yōu)化運組計費、組言管理、組策縣略等組優(yōu)化軋方案。動

其描他影響搜

M扔2M探不同的應(yīng)用永對核心網(wǎng)都汽有特定的需致求，如在測篩量監(jiān)控的應(yīng)篩用中，需要洽對測量設(shè)備呈進行實時控碑制，在現(xiàn)有唉網(wǎng)絡(luò)中因I跌Pv4地址蚊限制原因，氧采用NAT或進行內(nèi)外網(wǎng)旨地址轉(zhuǎn)換，圓將導致實時迅控制的時間孟延遲問題。瞇

一味些M牌2M芒應(yīng)用中，M跑2M趣終端可能安褲裝在無人值歉守的區(qū)域，襲如森林防火爹、水位監(jiān)控倒、空氣質(zhì)量姓檢測類終端逆，網(wǎng)絡(luò)需要窄為這類終端傻提供防盜檢砍測，一旦發(fā)各現(xiàn)終端異常評移動，網(wǎng)絡(luò)啦需要對這類乒終端進行必填要的限制，趙并及時通知秀到遠程服務(wù)晝器及用戶進棉行異常處理驢。邀

對肺于一個高可汪用性的場景睬，如動物監(jiān)尚控，兒童走單失監(jiān)控、煤艱氣監(jiān)控、樓盾宇監(jiān)控等，意需要終端是茫低耗能設(shè)備鈔，對核心網(wǎng)猛而言，可能軟需要提供低閱耗電移動性唐控制策略，鍋如延長Pa靜ging、陣TAU時間霧等措施，保拍證M數(shù)2M述終端的電池科使用時間持釀久。悟

其饒他場景還有猾很多，如核把心網(wǎng)需要提驚供對特定區(qū)瀉域的尋呼等害。瘦

中族興通訊端到溪端的物聯(lián)網(wǎng)癢解決方案易

中獨興通訊目前去可以提供包圈括核心網(wǎng)、喪M賊2M刑終端和M安2M閥業(yè)務(wù)平臺的曉端到端的物煎聯(lián)網(wǎng)解決方默案，如圖3羨所示，帶有幻M鏈2M姐模組的各種冤M偶2M畏終端接收無蜜線傳感網(wǎng)絡(luò)華信息，通過小移動分組核姥心網(wǎng)傳遞到遲統(tǒng)一的M殿2M源業(yè)務(wù)平臺，坦M稿2M搶業(yè)務(wù)平臺再握向不同的用滑戶提供具體局的應(yīng)用。所撓有M命2M寸終端和M慮2M艷業(yè)務(wù)平臺采動用標準的M容2M鋒通信協(xié)議和恐設(shè)備管理協(xié)寧議。另外，首中興通訊移雄動核心