物聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)核心網(wǎng)融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究

當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)核心網(wǎng)的融合，已經(jīng)成為了一種新的趨勢(shì)，如何讓互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)核心網(wǎng)的融合變得更加的便捷，更加的富有質(zhì)量，是我們需要重點(diǎn)分析的一個(gè)課題，這也是為什么要將網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)構(gòu)建的更好的原因。

1 移動(dòng)通信網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)述

物聯(lián)網(wǎng)是最近幾年剛興起的一個(gè)概念，從狹義上來(lái)講，就是物與物之間的相互連接，通過(guò)各種技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)物體智能化的識(shí)別與管理。廣義上來(lái)講，物聯(lián)網(wǎng)不僅限于物與物之間的連接，還包括物品與人、人與人之間的連接，將各種事物聯(lián)系在一起，放在一個(gè)智能化的網(wǎng)絡(luò)之中，實(shí)現(xiàn)世界的大互聯(lián)。要想實(shí)現(xiàn)這個(gè)美好的愿景，就必須借助于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，將移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)之中，將移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)相融合，實(shí)現(xiàn)未來(lái)世界的大聯(lián)通。

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，其用戶群體不斷增長(zhǎng)，移動(dòng)通信不僅實(shí)現(xiàn)清晰的話音功能，加之方便人們攜帶，其方便的網(wǎng)絡(luò)化功能也受到用戶的喜愛(ài)，正成為人們生活和工作不可缺少的一部分。隨著移動(dòng)通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的增加，不僅可以為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供的網(wǎng)絡(luò)支撐更強(qiáng)大，也使得物聯(lián)網(wǎng)普及的廣度和深度拓展到一個(gè)新的層面，更好的促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用和發(fā)展。

2 物聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)方式

從目前物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)要求來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)終端沒(méi)有必要新建接入網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)引入新技術(shù)并與現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)融合來(lái)實(shí)現(xiàn)接入是優(yōu)選方案。

2.1 引入新技術(shù)

2.1.1 引入分布式HLR

現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)HLR主要采用集中式的結(jié)構(gòu)，從容量和擴(kuò)展方面均很難滿足物聯(lián)網(wǎng)的存儲(chǔ)需求。分布式HLR則把實(shí)現(xiàn)信令接入和業(yè)務(wù)處理功能的前端設(shè)備（FE）和實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)功能的后端設(shè)備（BE）分開(kāi)部署，具有用戶容量靈活、分層架構(gòu)清晰、設(shè)備可用性和可靠性高、擴(kuò)展靈活等特點(diǎn)。

2.1.2 引入3GDirectTunnel技術(shù)

3GDirectTunnel（DT）通過(guò)將控制和承載分離，在RNC和GGS N之間建立直連用戶面隧道，用戶面流量繞過(guò)SGSN直接在RNC和GGSN進(jìn)行傳輸，可以降低SGSN的用戶面流量壓力。3GDT技術(shù)應(yīng)用后，控制面信令仍然由SGSN完成，同時(shí)由SGSN決定何時(shí)建立直連隧道以及對(duì)隧道進(jìn)行更新等操作。SGSN向RAN提供GGSN的TEID和用戶面地址，向GGSN提供RAN的TEID和用戶面地址，從而實(shí)現(xiàn)RNC和GGSN的用戶面互通。3GDT技術(shù)的應(yīng)用，使得G GSN和SGSN可以分別主要致力于流量管理和信令管理，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，提高網(wǎng)絡(luò)效率，滿足物聯(lián)網(wǎng)流量規(guī)模龐大的需求。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)融合

2.2.12 G/3G網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)融合組網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)要求和2G/3G網(wǎng)絡(luò)相融合。移動(dòng)的各種增值業(yè)務(wù)以及互聯(lián)網(wǎng)的各種業(yè)務(wù)都可以在3G網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)，3G網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)的合適載體。由于物聯(lián)網(wǎng)只承載在PS域中，BSC通過(guò)Gb口接至SGSN，連接至物聯(lián)網(wǎng)。由于BSC和GGSN沒(méi)有直接通信的通道，BSC的信號(hào)需要通過(guò)SGSN轉(zhuǎn)接。物聯(lián)網(wǎng)對(duì)2G的CS域核心網(wǎng)沒(méi)有影響。

融合的關(guān)鍵在于引入新型硬件架構(gòu)的大容量GGSN設(shè)備，在提供傳統(tǒng)數(shù)據(jù)接入功能的同時(shí)，還需要提高設(shè)備性能、引入安全控制能力、支持QoS協(xié)商及業(yè)務(wù)分析能力；而為了滿足物聯(lián)網(wǎng)廣泛的業(yè)務(wù)需求，GGSN還應(yīng)具備與第三方網(wǎng)絡(luò)及ASP的互聯(lián)功能等。專用M2M設(shè)備可直接接入GGSN，避免經(jīng)與其他業(yè)務(wù)網(wǎng)元協(xié)商后再接入的方式，簡(jiǎn)化接入流程，減少業(yè)務(wù)延遲；并平滑升級(jí)支持IPv6，具備完善的負(fù)荷緩沖和控制機(jī)制，滿足海量M2M終端的接入需求。同時(shí)要對(duì)HSS有改造需求，HSS應(yīng)具備注冊(cè)物聯(lián)網(wǎng)用戶信息，包括時(shí)間信息、地址信息、管理信息等，并具備可以激活物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的SIM卡功能等。

2.2.2 IMS網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)融合組網(wǎng)

IP多媒體系統(tǒng)（IMS）是3GPP定義的3G核心網(wǎng)向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，是在分組域之上疊加的由業(yè)務(wù)控制設(shè)備、用戶數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)互通設(shè)備等組成的通信系統(tǒng)，用以提供IP多媒體業(yè)務(wù)。

IMS支持開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及靈活的業(yè)務(wù)提供能力，為實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新提供了更好的基礎(chǔ)。IMS架構(gòu)提供了一個(gè)抽象的、無(wú)冗余的、安全的、開(kāi)放的、可擴(kuò)展能力強(qiáng)的業(yè)務(wù)平臺(tái)，確保物聯(lián)網(wǎng)新業(yè)務(wù)應(yīng)用的快速開(kāi)發(fā)定制及新業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)重復(fù)建設(shè)代價(jià)的最小化。對(duì)于豐富多樣的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用而言，IMS系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放接口，能夠有效提高產(chǎn)品兼容能力，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展；同時(shí)能夠快速提供各種物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用，更利于業(yè)務(wù)融合，實(shí)現(xiàn)開(kāi)放的業(yè)務(wù)提供模式。此外，IMS體系由于終端與核心側(cè)采用基于IP承載的SIP協(xié)議，I P技術(shù)與承載媒體無(wú)關(guān)的特性使得IMS體系可以支持各類接入方式，IMS體系架構(gòu)可以支持移動(dòng)性管理并且具有一定的服務(wù)質(zhì)量（QoS）保障機(jī)制。IMS這些特點(diǎn)使其對(duì)物聯(lián)網(wǎng)能較好地兼容。物聯(lián)網(wǎng)與I MS的融合采用以下三個(gè)步驟：

控制融合：用現(xiàn)有的IMS網(wǎng)絡(luò)接入M2M網(wǎng)絡(luò)，作為M2M控制網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)M2M業(yè)務(wù)的控制。

業(yè)務(wù)融合：M2M應(yīng)用作為IMS應(yīng)用的一部分為IMS用戶及應(yīng)用提供更豐富信息，IMS用戶及應(yīng)用擴(kuò)展至更多場(chǎng)景。

完全融合：將M2M應(yīng)用和IMS應(yīng)用合并，用相同的應(yīng)用服務(wù)器處理，并借助現(xiàn)有的IP承載網(wǎng)實(shí)現(xiàn)IMS網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)的融合。

IMS網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)直接提供接口，用于業(yè)務(wù)信息和控制信息的傳輸，物聯(lián)網(wǎng)可以通過(guò)2種方式接入GGSN。物聯(lián)網(wǎng)和GGSN有直接接口，而且物聯(lián)網(wǎng)也可以通過(guò)IMS網(wǎng)絡(luò)和GGSN相連接。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)核心網(wǎng)的融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是非常關(guān)鍵的，讓物聯(lián)網(wǎng)與核心的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，是確保移動(dòng)核心網(wǎng)融合的過(guò)程中，能夠運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，也確保網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能夠符合兩者之間的需求。

[1]張明會(huì)，孟印.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)融合體系[J].物流科技.2016（02）.47.