核心期刊论文范文详谈M2M移动通信网络架构(3)

　　总之，需要对相关网元进行能力的增强和升级，可以改造现有相关网元，也可以设置M2M的专用网元叠加在现有H2H网络上来解决相应问题。

　　4 国际标准组织提出的M2M网络架构

　　国际标准组织如ITU、ETSI和3GPP等分别从不同角度提出了M2M的网络架构[4]。

　　根据ITU-T发布的定义，物联网体系架构主要可划分为三个层面：感知层、网络层和应用层。如图1所示，该架构基本达成业界共识，但是其体系架构过于抽象属于概念模型，在转化为技术实现的过程中还需要细化。

　　在ITU-T物联网体系架构的基础上，ETSI提出了一种可看作逻辑模型的M2M应用顶层架构[5]。如图2所示，ETSI把M2M体系架构划分为M2M设备及网关和M2M网络两个大域。M2M设备及网关域包括M2M设备、M2M网关和M2M局域网，可以基于现有的各类标准实现;M2M网络域则包括广域网和M2M应用系统。

　　相较于ITU的概念模型，ETSI的逻辑模型侧重于M2M服务能力层，通过对服务能力和接口的定义来实现屏蔽网络细节的M2M应用、M2M服务能力及网络三者之间的相互调用，可供在研究平台和网关设备功能及接口时参考。

　　在ETSI的体系架构基础上，3GPP也提出了一种支持MTC应用的通信架构。如图3所示，涉及到的实体包括MTC终端、承载网络、MTC服务器和MTC应用。其中，MTC服务器是MTC业务的管理平台;MTC应用负责业务逻辑的实现。承载M2M通信的移动网络包括GPRS、EPC以及短消息和IMS网络。

　　3GPP提出的MTC通信架构侧重于M2M网络层，对M2M网络中各通信网元的功能和接口进行了定义，其适用于研究MTC业务的管理平台以及M2M核心网络的功能和接口时参考。

　　以上标准组织虽然都提出了M2M的网络体系架构，但是有其局限性。ITU和ETSI的架构过于框架性，对于实际的网络部署没有较好的指导意义;3GPP虽然对于网络网元功能增强有一定的研究，但是由于目前部署的H2H网络大多处于R7或R8版本，而MTC网络体系的研究是在R10以上版本的网络基础上进行的。因此，在现有网络中按照标准来部署MTC网络还为时尚早，需要研究一种网络架构既具有在现有网络基础上投资和部署的可行性，又能满足现阶段MTC业务应用的需求。

　　5 3G网络阶段的M2M网络架构

　　在现有的3G网络阶段，为解决发展M2M业务面临的网络运营和网络资源问题，运营商可以通过采用物理上隔离的网络来单独承载机器通信业务，在初期可以通过核心网中专设的网元实现业务的隔离，在后期演进也可以延伸到采用专用的接入网实现物联网业务的接入隔离。此外，物联网管理平台也是物联网解决方案中必不可少的组成部分。物联网管理平台与物联网独立网元配合，在物联网业务发展的初期阶段主要实现物联网独立码号集中管理和物联网业务有效管控等功能。随着物联网的发展，平台的功能也会逐步支撑更多资源管控与更多的业务流程，并开放更多资源及能力。可以根据M2M业务的特性，实现基于位置、时间段、接入类型的QoS控制和相应的计费策略;还可以根据用户的属性及行为进行相应的分组，实行基于群组的流量统计、事件分发和策略执行等，这体现在核心网中PCRF/SPR/M2MSP的功能实现。综上所述，在3G发展阶段，M2M网络架构的特征具体体现在以下四个方面：

　　(1)在无线接入侧对Wi-Fi、2G、3G、无线传感网络等多种方式的整合，实现移动通信网络对行业应用领域的广覆盖，构建面向行业的M2M移动网络。

　　(2)在核心侧构建M2M专用的HLR、GGSN、SMSC等网元，实现对M2M等物联网业务的集中运维和管理，并能够实现与“现网”的有效隔离，有利于网络的安全、稳定、扩容及升级。

　　(3)在核心网中部署M2M专用的PCRF等策略控制网元，利用M2M业务的业务特性和用户属性，实现对网络资源的高效利用和对业务服务的精细支撑。

　　(4)在核心网中搭建M2M业务支撑平台，实现对业务和终端的统一管理。

　　在物联网业务发展的初期阶段，考虑针对物联网网络通信需求，进行最小成本隔离：只新建核心网的关键节点，实现网络支撑隔离。对于业务系统，需要单独建设物联网平台，实现业务承载隔离;对于接入网络，则公用，不考虑单独建设。如图4所示，是一种在现网上叠加专用M2M核心网络的架构。在该方案中，与现网共用无线和SGSN，新建物联网专用的GGSN/DPI，通过APN选路将物联网数据路由到处理物联网数据的GGSN，新建物联网专用的PCRF+SPR，完成对物联网业务的流量、安全、QoS控制，新建物联网专用的HLR进行物联网设备签约信息、标识及安全管理。

　　3G阶段的M2M网络架构如图5所示。

　　其中，主要网元的功能如下：

　　HLR：由于现网的HLR都是支持H2H的HLR，支持的能力和M2M的支持能力还是有所不同。HLR也有自己特殊的一些需求，包括：需要支持群组签约数据能力;支持终端监控(如位置监控、IMEI监控等)能力，支持某个时间段接入控制，支持扩展ID到MSISDN、IMSI的映射能力，支持终端特征签约(如终端的低优先级、是否为PS only等)，供SGSN控制UE的行为;HLR要支持多profile的签约，降低终端漫游时的资费，支持一卡多号和一号多卡的M2M业务。

转载请注明来自：http://www.uuqikan.com/tongxinlw/8576.html