Ambient IoT核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究

AmbientIoTIMT-2020(5G)推進(jìn)組目 錄第一章AmbientIoT應(yīng)用場(chǎng)景與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展 1AmbientIoT應(yīng)用場(chǎng)景 1拓?fù)湫螒B(tài) 4標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展 6第二章AmbientIoT關(guān)鍵技術(shù) 8概述 8DeviceID設(shè)計(jì)與Device管理 8DeviceID設(shè)計(jì) 8AmbientIoTDevice簽約管理 9AmbientIoT網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 10拓?fù)?的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 10拓?fù)?的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 13AmbientIoT業(yè)務(wù)與流程 16AmbientIoT業(yè)務(wù) 16AmbientIoT業(yè)務(wù)保障SLA 17AmbientIoT業(yè)務(wù)流程 17AmbientIoT安全 21第三章總結(jié)與展望 22縮略語(yǔ)簡(jiǎn)表 23參考文獻(xiàn) 24主要貢獻(xiàn)單位 25IMT-2020(5G)推進(jìn)組第一章 AmbientIoT應(yīng)用場(chǎng)景與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展AmbientIoT5G中的無(wú)源或環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)(Ambient1術(shù)，AmbientIoT終端能夠從環(huán)境采集能量、使用反向散射通信模式，再加上終端低成AmbientIoT在如物流、倉(cāng)儲(chǔ)、交通、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、智慧城市、智能家居等領(lǐng)域已經(jīng)或者未來(lái)會(huì)有廣泛的應(yīng)用。物流：AmbientIoT技術(shù)可以應(yīng)用在物流行業(yè)的全流程中，如貨物跟蹤與監(jiān)控，即AmbientIoT標(biāo)簽、GPS定位和傳感器等技術(shù)實(shí)時(shí)跟蹤貨物位AmbientIoTGPSIoTAmbientIoTAmbientIoT標(biāo)簽功耗低、體積小、成本低，適用于物流貨物的全流程、精細(xì)化管理。倉(cāng)儲(chǔ)：AmbientIoT技術(shù)應(yīng)用在倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)的多個(gè)方面，包括智能庫(kù)存管理，在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部署各種具有通信功能的傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并上報(bào)庫(kù)存數(shù)量、貨品狀態(tài)(溫度、濕度等)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)需求，自動(dòng)調(diào)節(jié)庫(kù)存水平，降低庫(kù)存成本，及時(shí)發(fā)現(xiàn)庫(kù)存異常并快速做出響應(yīng)。AmbientIoT可以助力自動(dòng)化入庫(kù)出庫(kù)，自動(dòng)識(shí)別倉(cāng)庫(kù)貨品，實(shí)現(xiàn)無(wú)AGVAmbientIoT技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)智能倉(cāng)儲(chǔ)貨架管理，在貨架上安裝重量傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)貨架載重情況，結(jié)合標(biāo)簽信息，優(yōu)化貨物擺放以提高倉(cāng)儲(chǔ)空間利用率。AmbientIoT標(biāo)簽1IMT-2020(5G)推進(jìn)組交通：對(duì)于交通行業(yè)，AmbientIoT技術(shù)可應(yīng)用于智能交通管理，如車(chē)載傳感器、信號(hào)燈控制等功能，提高城市道路的通行效率。AmbientIoT技術(shù)還可應(yīng)用于智能停車(chē)IoT傳感器和通信模AmbientIoT附著在電動(dòng)自行車(chē)電池模組上，監(jiān)控其溫、濕度狀態(tài)等。工業(yè)：AmbientIoT技術(shù)在工業(yè)制造中有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，可以幫助提升工廠的智AmbientIoT標(biāo)簽，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、產(chǎn)品質(zhì)量、能源AmbientIoT標(biāo)簽，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和AmbientIoTAmbientIoT標(biāo)簽進(jìn)行信息采集和傳送實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作，提高作業(yè)靈活性和效率；利用無(wú)人駕駛小車(chē)、AGV等實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)、搬運(yùn)等無(wú)人作業(yè),IoT標(biāo)簽監(jiān)AmbientIoT標(biāo)簽可支持多種傳感，且具備耐高/低溫、抗腐蝕能力；AmbientIoT標(biāo)簽因其免電源、免維護(hù)的特性，可部署在以上工廠特殊環(huán)境中，同時(shí)基于環(huán)境能量采集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)傳感器標(biāo)簽的自供能。農(nóng)業(yè)：AmbientIoT具有的低成本、低功耗、無(wú)需電源的特點(diǎn)，非常適合在農(nóng)業(yè)生適生長(zhǎng)的水準(zhǔn)。用于對(duì)農(nóng)畜產(chǎn)品安全生產(chǎn)監(jiān)控，AmbientIoT技術(shù)可以加強(qiáng)人們對(duì)農(nóng)畜2IMT-2020(5G)推進(jìn)組IoTIoTIoT智慧城市：AmbientIoT技術(shù)憑借其低成本、免維護(hù)的優(yōu)勢(shì)，在智慧城市的各個(gè)領(lǐng)斷分析、遠(yuǎn)程運(yùn)維等。對(duì)于智能路燈系統(tǒng)，AmbientIoT傳感器可以被安裝在路燈上,些傳感器無(wú)需外部電源供給，可以長(zhǎng)期工作。應(yīng)用于垃圾監(jiān)測(cè)和收運(yùn)優(yōu)化，IoT可以優(yōu)化垃圾收運(yùn)路線和提高效率。應(yīng)用于城市停車(chē)場(chǎng)的停車(chē)位監(jiān)測(cè)，AmbientIoT傳幫助駕駛員快速找到空余車(chē)位。應(yīng)用于城市家庭的水電氣表遠(yuǎn)程抄表，AmbientIoT技準(zhǔn)確性。應(yīng)用于城市環(huán)境監(jiān)測(cè)，AmbientIoT傳感器標(biāo)簽可以被部署在城市各個(gè)角落，監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量、噪音水平等環(huán)境指標(biāo)，為城市管理和規(guī)劃提供重要依據(jù)。智能家居：AmbientIoT技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用，能夠提高家居自動(dòng)化水平，同AmbientIoT,AmbientIoTAmbientIoTIoT標(biāo)簽附著在用戶需要定位的家庭物件上，可以實(shí)現(xiàn)非接觸式快速自動(dòng)識(shí)別與定位，便于家庭內(nèi)部使用。AmbientIoT技術(shù)除了在上述領(lǐng)域的應(yīng)用外，還可在如可穿戴設(shè)備、醫(yī)療健康、電3IMT-2020(5G)推進(jìn)組力、鐵路運(yùn)行、公共安全等諸多領(lǐng)域或行業(yè)使用。AmbientIoT的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，結(jié)合行業(yè)已有的基礎(chǔ)設(shè)施，能夠滿足這些領(lǐng)域的特定需求并助力它們更好地為人類(lèi)社會(huì)服務(wù)。根據(jù)AIoT設(shè)備與作為讀寫(xiě)器的基站或者UE的連接方式，3GPP定義了四種AIoT拓?fù)湫螒B(tài)（poloy。AIoT數(shù)據(jù)/信令的傳輸，箭頭方向(單向或雙向)表示傳輸?shù)姆较颉?AIoT設(shè)備直連圖1拓?fù)湫螒B(tài)1111AIoTAIoTAIoT設(shè)備傳送數(shù)據(jù)/AIoT設(shè)備接收數(shù)據(jù)/基站。2AIoT設(shè)備連接圖2拓?fù)湫螒B(tài)24IMT-2020(5G)推進(jìn)組222AIoT設(shè)備和基站之間的中AIoT功能的中繼(Relay)融合接入與回傳(IAB)節(jié)點(diǎn)、UE、轉(zhuǎn)發(fā)器(Repeater)AIoT設(shè)備之間的數(shù)據(jù)/信令。3AIoT設(shè)備連接33-143-23343-1接傳送數(shù)據(jù)/AIoT數(shù)據(jù)/3-2中，AIoT設(shè)備從基站接收數(shù)據(jù)/AIoT數(shù)據(jù)/信令到輔助節(jié)點(diǎn)，即上行輔助的方式。4：UEAIoT設(shè)備直連5IMT-2020(5G)推進(jìn)組圖5拓?fù)湫螒B(tài)4454UE其進(jìn)行雙向通訊。UEAIoT設(shè)備之間的通訊包括數(shù)據(jù)傳輸和信令交互。1AIoT2AIoT(IAB)UE(Repeater)，對(duì)于中間UEUEAIoT3有兩種類(lèi)AIoT設(shè)備的下行數(shù)據(jù)/信令需要由輔助節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)(AIoT設(shè)備到基站的上行數(shù)據(jù)/信令需要由輔助節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)(3AIoT設(shè)備間單向(下行或上行)需要由輔助節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的情形，輔助節(jié)點(diǎn)與基站之間Uu4RFIDAIoTUE如何與網(wǎng)絡(luò)連接及傳送數(shù)據(jù)并不做限定。3GPPRelease1912兩類(lèi)進(jìn)2UE讀寫(xiě)器的情形。3GPP從2022年Release18開(kāi)始啟動(dòng)對(duì)AmbientIoT的研究，主要涉及3GPPSA和RAN若干工作組的工作。3PPSAS1Rlse19的研究報(bào)告和規(guī)范工AmbientIoTTR22.840TS22.369SA2202312Release19AmbientIoT6IMT-2020(5G)推進(jìn)組AmbientIoTAmbientIoT的簽約、AmbientIoT服務(wù)等。目前已完成研究階段的大部分工作，相TR23.700-13SA3AmbientIoTDeviceAIoT業(yè)務(wù)操作安全等相關(guān)的研究。3GPPRANRelease18AmbientIoT進(jìn)行了初步研究，對(duì)滿足AmbientIoT用例的設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行了探討，相關(guān)輸出見(jiàn)TR38.848。在此基礎(chǔ)上，RAN1~RAN4AmbientIoTTR38.769RANAmbientIoT3GPPRANAmbientIoT的標(biāo)準(zhǔn)化工作。ITU2023ITU-TSG20聯(lián)的需求和用例進(jìn)行分析的工作，目前正在討論階段，相關(guān)輸出見(jiàn)[ITUSG20-TD1510YSTR.Ambient-IoT]。AMbientPower（AMP）IEEE802.11TIG/SG2022年802.11網(wǎng)絡(luò)中無(wú)源物聯(lián)通信的支持問(wèn)題；目前工作正在進(jìn)行中。國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)組織CCSA也在推進(jìn)AmbientIoT的研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作。前期已經(jīng)完成應(yīng)用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)需求。20244CCSATC5WG1235次會(huì)議上，經(jīng)討論同意5GC核心網(wǎng)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)，明確所需的架構(gòu)及網(wǎng)元增強(qiáng)功能，涉及無(wú)202642022TC10WG24012023TC10WG24227IMT-2020(5G)推進(jìn)組第二章 AmbientIoT關(guān)鍵技術(shù)概述AmbientIoT關(guān)鍵技術(shù)涉及核心網(wǎng)主要包括幾個(gè)方面：適用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備標(biāo)識(shí)(DeviceID)AmbientIoTAmbientIoT的業(yè)務(wù)(Inventory)(Command)AmbientIoT的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括在核心網(wǎng)需要增加或改造的網(wǎng)元，對(duì)基站(AIoTReader能力的RAN)AmbientIoTAmbientIoT安全方面，包括對(duì)設(shè)備和讀寫(xiě)器的認(rèn)證和授權(quán)，業(yè)務(wù)流程中的數(shù)據(jù)安全等。DeviceID設(shè)計(jì)與Device管理本章節(jié)介紹AIoT設(shè)備標(biāo)識(shí)DeviceID的設(shè)計(jì)，以及設(shè)備的簽約管理等方面的內(nèi)容。DeviceID設(shè)計(jì)oToT設(shè)備標(biāo)識(shí)（oTvieD，用AIoT設(shè)備并定位相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理服務(wù)器（例如新數(shù)據(jù)管理功能、5G核心網(wǎng)已MR、身份鑒權(quán)服務(wù)器（uthntitionSv（若執(zhí)行安全認(rèn)證。oT設(shè)備標(biāo)識(shí)包括兩部分信息（Pt1Pt2信息；其中，每一部分包含的信息列舉如下：Part1信息：D類(lèi)型（Dpe，包括：指示是否包含網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符的信息指示是否包含用于識(shí)別第三方的信息Part2EPC或其他格式網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符（MCCMC和DD包括網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符時(shí)。ID包括用于標(biāo)識(shí)第三方的信息時(shí)。Part2信息：8IMT-2020(5G)推進(jìn)組Part1AIoTEPC他格式。圖6：運(yùn)營(yíng)商分配的ID示例AIoT（若執(zhí)行安全認(rèn)證AIoT6所示。圖7：第三方分配的ID示例對(duì)于第三方企業(yè)分配的Part1信息，不需要網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符。第三方可能是證書(shū)持有者（dentilholdAIoT7所示。AIoT全局唯一的。AmbientIoTDeviceAmbientIoTDevice的簽約數(shù)據(jù)與普通5GAmbientIoTDevice的永久標(biāo)識(shí)和必要的安全參數(shù)。AmbientIoTDevice的永久標(biāo)識(shí)如果由運(yùn)營(yíng)商分配，則由運(yùn)營(yíng)商保存AmbientIoTDeviceAmbientIoTDeviceAmbientIoTDevice和普通終端的簽約數(shù)據(jù)。AmbientIoTDevice的永久標(biāo)識(shí)如果由第三方企業(yè)分配，可以由第三方企業(yè)管理AmbientIoTDevice的簽約數(shù)據(jù)，也可以由運(yùn)營(yíng)商保存。9IMT-2020(5G)推進(jìn)組AmbientIoTDeviceAmbientIoTDeviceAmbientIoTDevice隱私和避免越權(quán)執(zhí)行業(yè)務(wù)操作，提供了高安全管控。如果AmbientIoTDevice的簽約數(shù)據(jù)由第三方企業(yè)保管，AmbientIoTDevice數(shù)據(jù)安全保障由第三方企業(yè)負(fù)責(zé)。AmbientIoT1.2節(jié)所述的幾種拓?fù)湫螒B(tài)中，3GPP12進(jìn)行研究；并分別1AmbientIoT2AmbientIoT1按AIoTRAN讀寫(xiě)器的連接分為直連和非直連（AMF）2RRC控制面兩種方式。AmbientIoT1.2節(jié)新所述的其它構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)更多的變種。11mbintoT網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有兩種選項(xiàng)1OTRNOF（2）AIOTRANAMFAIOTF。下面具體介紹這兩種選項(xiàng)。1：AIOTRANAIOTF架構(gòu)選項(xiàng)1即AIOTRAN直連AIOTF方式，如圖8所示。圖8：AIOTRAN直連AIOTFAIOTF是新定義的核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)功能，它負(fù)責(zé)管理AmbientIoTDevice和執(zhí)行AmbientIoT業(yè)務(wù)。AIOTF的主要功能包括：10IMT-2020(5G)推進(jìn)組AFAmbientIoT業(yè)務(wù)請(qǐng)求AIOTRAN/BSreader（比如：根據(jù)服務(wù)區(qū)域）AFAIOTRAN/BSreaderAmbientIoTAIOTRAN/BSreaderAmbientIoTDeviceDeviceDevice數(shù)據(jù)AIOTF支持以下網(wǎng)絡(luò)接口：AIOTFAmbientIoTDeviceAIoTNAS，AIoTNAS協(xié)議用于AmbientIoTDevice上報(bào)Device的永久設(shè)備標(biāo)識(shí)和數(shù)據(jù)，并可以加密上報(bào)的內(nèi)容。AIOTF-AIOTRAN：AIOTFAIOTRAN/BSreaderAIOTRAN發(fā)送AmbientIoTAIOTRAN上報(bào)的AmbientIoT業(yè)務(wù)結(jié)果。AIOTF（之間采用服務(wù)化接口協(xié)議通信。AIOTRANBSreader，它的功能主要包括：AmbientIoT業(yè)務(wù)指令A(yù)mbientIoTAmbientIoTDevice通信AmbientIoTDeviceDevice標(biāo)識(shí)到核心網(wǎng)AmbientIoTDevice的功能主要包括：BSreader或者核心網(wǎng)下發(fā)的盤(pán)存或讀寫(xiě)指令Device標(biāo)識(shí)或者數(shù)據(jù)AmbientIoT安全能力1911IMT-2020(5G)推進(jìn)組圖9：架構(gòu)選項(xiàng)1協(xié)議棧2：AIOTRANAMFAIOTF架構(gòu)選項(xiàng)2即AIOTRAN通過(guò)AMF連接AIOTF方式，如圖10所示。圖10：AIOTRAN通過(guò)AMF連接AIOTF21的區(qū)別在于：AIOTFAIOTRAN之間的傳輸路徑不是AMF的路由轉(zhuǎn)發(fā)。AIOTRANAMFN2NG-AP協(xié)議。AIOTFAMF之間采用服務(wù)化接口協(xié)議通信。架構(gòu)選項(xiàng)2的協(xié)議棧如圖11所示。12IMT-2020(5G)推進(jìn)組圖11：架構(gòu)選項(xiàng)2協(xié)議棧2支持拓?fù)?的AmbientIoT網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有兩種選項(xiàng)：基于用戶面的選項(xiàng)，和基于RRC的選項(xiàng)。拓?fù)?中UE作為AIoTDevice的讀寫(xiě)器，對(duì)于UEreader的原則如下：注冊(cè)和授權(quán)方面：UEreaderAMFreader的能力。UE注冊(cè)過(guò)程中，AMFUEreader進(jìn)行授權(quán)，具體如下：AMFUDMUEUEreader。UEreader時(shí)，AMFUEreaderUEdr配置，可能包括：drDrdr的區(qū)域（可選reader的時(shí)間（可選。AMFAIoTFAMFUE列表。UDMUEreaderUEUEreaderdr的區(qū)域（可選rdr的時(shí)間（可選）等。UEreader選擇：UEreaderUEreader?；谟脩裘娴倪x項(xiàng)12所示，UEreaderUEUPFIPPDU會(huì)話作AIoTAIoTF13AIoTAPAIoT業(yè)務(wù)所需的交互過(guò)程和信息傳輸。1312：用戶面架構(gòu)圖13：用戶面架構(gòu)協(xié)議棧UP連接建立：UE配置：AIoTFFQDN，DNN/S-NSSAI信息。DNN和/URSPS-NSSAIPDU會(huì)話。UEreader選擇方面:14IMT-2020(5G)推進(jìn)組2.3.2節(jié)所述。AIoTFUEreader選擇。UEAFUEreaderID或目標(biāo)區(qū)域AIoTUEreader選擇。UEAIoTF的關(guān)聯(lián)：UEAIoTFUPUEAIoTF的關(guān)聯(lián)。UEUPUEAIoT業(yè)務(wù)操作請(qǐng)求。UERANUEreader分配資源。計(jì)費(fèi)信息收集：AIoTFUEreader的計(jì)費(fèi)信息收集（例如，UEreader的持續(xù)時(shí)間。RRC的選項(xiàng)UEreader和AIoTF之間的消息使用UE與AIoTRAN之間的RRCAIoTRANAMFNGAPAMFAIoTFSBI14所示。圖14：RRC選項(xiàng)的協(xié)議棧AMFAIoTF之間的互操作：AIoTFAMFRAN交互，AMFAIoTFAIoT服務(wù)操作接口。RANAMF之間的互操作RANAMFNGAPAIoT。UEreader選擇2.3.2節(jié)所述。1：AFUEreader列表，AIoTFRANreader列表。UEreader選擇并提供reader列表，RANreaderUEreader。15IMT-2020(5G)推進(jìn)組RANUEreader分配資源。計(jì)費(fèi)信息收集：UE或RANUEreader持續(xù)時(shí)間）并報(bào)告給AIoTF。AmbientIoT本章介紹根據(jù)業(yè)界需求所要支持的AmbientIoT業(yè)務(wù)，及其對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能要求；并給出AmbientIoT典型業(yè)務(wù)的相關(guān)流程。AmbientIoT業(yè)務(wù)AmbientIoT可支持室內(nèi)、室外多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景，按功能或應(yīng)用可分為如下四類(lèi)業(yè)務(wù)：AIoT設(shè)備響應(yīng)，上報(bào)與該物品關(guān)ID，同時(shí)可上報(bào)狀態(tài)、測(cè)量結(jié)果和位置等信息。期性上報(bào)、AIoT設(shè)備有能量時(shí)上報(bào)或由網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)的一次性上報(bào)。AIoT設(shè)備上報(bào)IDAIoTUEUEAIoT設(shè)備位置。控制指令：AIoT面向上述業(yè)務(wù)場(chǎng)景，5G網(wǎng)絡(luò)需支持的功能包括如下六個(gè)方面：通信：5GAIoT設(shè)備（組）5GUE間通信，支持可信或授AIoT設(shè)備（組）通信。定位：5GAIoT設(shè)備位置服務(wù)，如絕對(duì)位置或相對(duì)位置。管理：5GAIoT設(shè)備。信息收集和能力開(kāi)放：基于用戶許可、運(yùn)營(yíng)商策略和第三方請(qǐng)求，5G系統(tǒng)需支AIoT設(shè)備（組）5G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)或設(shè)備（組）信息向可信第ID、接收信息或發(fā)送測(cè)量值等。16IMT-2020(5G)推進(jìn)組計(jì)費(fèi)：5GAIoT設(shè)備或設(shè)備組為粒度收集計(jì)費(fèi)信息。安全與隱私：5GAIoT5G統(tǒng)的安全；5G系統(tǒng)需提供隱私信息（ID）約和運(yùn)營(yíng)商策略，5GUEAIoT設(shè)備或設(shè)備組通信。在標(biāo)準(zhǔn)上，3GPP首先規(guī)定的AmbientIoT業(yè)務(wù)操作包括：盤(pán)點(diǎn)(Inventory)、命令(Command)及具體的讀(Read)、寫(xiě)(Write)和去激活(Disable)等操作。AmbientIoT業(yè)務(wù)保障SLA第三方企業(yè)可以和運(yùn)營(yíng)商協(xié)商確定AmbientIoT業(yè)務(wù)的服務(wù)范圍。服務(wù)范圍可以包括以下信息：AmbientIoT業(yè)務(wù)位置區(qū)域AmbientIoT業(yè)務(wù)類(lèi)型（例如：盤(pán)存，讀數(shù)據(jù)，寫(xiě)數(shù)據(jù)，去激活設(shè)備）AmbientIoTAmbientIoT關(guān)鍵業(yè)務(wù)包括InventoryonlyCommandonly以及InventoryandCommand11AmbientIoT業(yè)務(wù)流程示例。1的業(yè)務(wù)流程以Inventoryonly為示例的業(yè)務(wù)流程如圖15所示。17IMT-2020(5G)推進(jìn)組圖15：Inventoryonly業(yè)務(wù)流程Inventoryonly業(yè)務(wù)流程具體步驟如下：1AFNEFAIoTServiceRequestnvntoyonl、設(shè)備信息、區(qū)域信息等參數(shù)。2、NEF對(duì)AF請(qǐng)求進(jìn)行授權(quán)，NEF確定執(zhí)行業(yè)務(wù)操作的AIoTF。3NEFAIoTFAIoTServiceRequest4、AIoTF確定執(zhí)行業(yè)務(wù)操作的AIoT-RAN。5、AIoTF向AIoT-RAN發(fā)送AIoTServiceRequest消息，該消息中包含業(yè)務(wù)操作指示、設(shè)備信息等參數(shù)。6、AIoT-RAN向AIoTDevice發(fā)送InitialTriggerMessage初始觸發(fā)消息，該消息中包含設(shè)備信息；該步驟由RAN定義。7、AIoTDevice發(fā)起RandomAccess隨機(jī)接入過(guò)程；該步驟由RAN側(cè)工作組定18IMT-2020(5G)推進(jìn)組義。8、AIoTDeviceAIoTFAIoTServiceResponse業(yè)務(wù)響應(yīng)InventoryonlyDeviceID。9、AIoTF對(duì)AIoTDevice進(jìn)行驗(yàn)證和/或認(rèn)證過(guò)程。10、AIoTF將AIoTDevice的DeviceID和區(qū)域信息Register注冊(cè)到UDM中。11-12、AIoTF通過(guò)NEF向AF發(fā)送AIoTServiceResponse消息。Commandonly業(yè)務(wù)流程在Inventoryonly基礎(chǔ)上，需進(jìn)一步考慮安全和NAS消息封裝等方面的因素。InventoryandCommand業(yè)務(wù)流程如圖16所示。圖16：InventoryandCommand業(yè)務(wù)流程圖InventoryandCommand業(yè)務(wù)流程具體步驟如下：1AFNEFAIoTServiceRequestnvntoyndCommn、設(shè)備信息、區(qū)域信息等參數(shù)。19IMT-2020(5G)推進(jìn)組2、NEF對(duì)AF請(qǐng)求進(jìn)行授權(quán)，NEF確定執(zhí)行業(yè)務(wù)操作的AIoTF。3、NEF向AIoTF發(fā)送AIoTServiceRequest消息，該消息中包含業(yè)務(wù)操作指示（nvntoyndCommn4、AIoTF。5、AIoTFAIoTServiceRequest消息，該消息中包含業(yè)務(wù)操作指示（nvntoyndCommn、設(shè)備信息等參數(shù)。6、AIoT-RAN向AIoTDevice發(fā)送InitialTriggerMessage初始觸發(fā)消息，該消息中包含設(shè)備信息；該步驟由RAN定義。7、AIoTDevice發(fā)起RandomAccess隨機(jī)接入過(guò)程；該步驟由RAN定義。8、AIoTDeviceAIoTFAIoTServiceResponse業(yè)務(wù)響應(yīng)DeviceID。9、AIoTF對(duì)AIoTDevice進(jìn)行驗(yàn)證和/或認(rèn)證過(guò)程。10、AIoTF將AIoTDevice的DeviceID和區(qū)域信息Register注冊(cè)到UDM中。11、AIoTF通過(guò)AIoT-RAN向AIoTDevice發(fā)送CommandRequest請(qǐng)求消息。12、AIoTDeviceAIoTFCommandResponse響應(yīng)消息，Command執(zhí)行結(jié)果。13-14、AIoTF通過(guò)NEF向AF發(fā)送AIoTServiceResponse業(yè)務(wù)響應(yīng)消息。2的業(yè)務(wù)流程21AIoTFUEreader的路徑。對(duì)于拓?fù)?的基于用戶面選項(xiàng)，AIoTF與UEreader之間的消息通過(guò)UE建立的與UPF之間的PDU會(huì)話用戶面路徑傳輸。2的基于RCIoF與Eadr之間的消息由MF和oTRN經(jīng)控制面路徑轉(zhuǎn)發(fā)。20AmbientIoT安全

IMT-2020(5G)推進(jìn)組AmbientIoT業(yè)務(wù)潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)包括仿冒攻擊、命令數(shù)據(jù)篡改、命令數(shù)據(jù)竊聽(tīng)等。例如，攻擊者仿冒受害者AmbientIoT設(shè)備，上報(bào)虛假結(jié)果，影響盤(pán)存結(jié)果。再如，攻擊者修改寫(xiě)指令中待寫(xiě)入AmbientIoT設(shè)備的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致AmbientIoT設(shè)備存儲(chǔ)被篡改的數(shù)據(jù)。本章針對(duì)這些安全風(fēng)險(xiǎn)，從運(yùn)營(yíng)商角度給出解決方案，包括對(duì)AmbientIoT設(shè)備的認(rèn)證，AmbientIoT業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全傳輸?shù)?；這些方案需要在標(biāo)準(zhǔn)化組織進(jìn)一步研究和討論，成為AmbientIoT規(guī)范系列中的重要組成部分。IoTAmbientIoT業(yè)務(wù)由核心網(wǎng)網(wǎng)元作為安全端點(diǎn)，核心網(wǎng)網(wǎng)元對(duì)設(shè)備進(jìn)行認(rèn)證，并建立設(shè)備和核心AmbientIoTReader間無(wú)需進(jìn)行安全保護(hù)。為實(shí)現(xiàn)上述功能，AmbientIoT設(shè)備預(yù)配置來(lái)自運(yùn)營(yíng)商的安全參數(shù)（如長(zhǎng)期密鑰。5A算法復(fù)雜度高（SNmbintoTAmbientIoTAmbientIoT設(shè)備發(fā)送挑戰(zhàn)值，AmbientIoT設(shè)備基于長(zhǎng)期密鑰和挑戰(zhàn)值計(jì)算認(rèn)證響應(yīng)，并通過(guò)上行AmbientIoT反之則認(rèn)證失敗。AmbientIoT設(shè)備認(rèn)證成功的情況下，在盤(pán)存業(yè)務(wù)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向服務(wù)請(qǐng)求方AmbientIoT設(shè)備信息；在命令業(yè)務(wù)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基于長(zhǎng)期密鑰計(jì)算會(huì)話密鑰，并對(duì)命令數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)密性和/或完整性保護(hù)，并將安全保護(hù)后的數(shù)據(jù)通過(guò)下行消息發(fā)送給AmbientIoT設(shè)備。對(duì)應(yīng)的，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基于長(zhǎng)期密鑰計(jì)算會(huì)話密鑰，并對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)AmbientIoT設(shè)備。AmbientIoT設(shè)備進(jìn)行解密或完整性校驗(yàn)，對(duì)待上報(bào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)密性和/對(duì)應(yīng)的，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密或完整性校驗(yàn)，獲得最終的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。21IMT-2020(5G)推進(jìn)組第三章 總結(jié)與展望AmbientIoTAmbientIoTAmbientIoTAmbientIoTIoT12AmbientIoT(