物聯網與移動核心網融合的網絡架構研究

當前，互聯網和移動核心網的融合，已經成為了一種新的趨勢，如何讓互聯網與移動核心網的融合變得更加的便捷，更加的富有質量，是我們需要重點分析的一個課題，這也是為什么要將網絡架構構建的更好的原因。

1 移動通信網與物聯網簡述

物聯網是最近幾年剛興起的一個概念，從狹義上來講，就是物與物之間的相互連接，通過各種技術的應用實現物體智能化的識別與管理。廣義上來講，物聯網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，將各種事物聯系在一起，放在一個智能化的網絡之中，實現世界的大互聯。要想實現這個美好的愿景，就必須借助于移動通信網絡，將移動通信網絡應用到物聯網之中，將移動通信網絡與物聯網相融合，實現未來世界的大聯通。

隨著移動通信技術的迅速發展，其用戶群體不斷增長，移動通信不僅實現清晰的話音功能，加之方便人們攜帶，其方便的網絡化功能也受到用戶的喜愛，正成為人們生活和工作不可缺少的一部分。隨著移動通信網網絡化的發展，移動網絡帶寬的增加，不僅可以為物聯網應用提供的網絡支撐更強大，也使得物聯網普及的廣度和深度拓展到一個新的層面，更好的促進了物聯網運用和發展。

2 物聯網的演進方式

從目前物聯網的業務要求來看，物聯網終端沒有必要新建接入網絡，通過引入新技術并與現有通信網絡融合來實現接入是優選方案。

2.1 引入新技術

2.1.1 引入分布式HLR

現有網絡HLR主要采用集中式的結構，從容量和擴展方面均很難滿足物聯網的存儲需求。分布式HLR則把實現信令接入和業務處理功能的前端設備（FE）和實現用戶數據庫存儲功能的后端設備（BE）分開部署，具有用戶容量靈活、分層架構清晰、設備可用性和可靠性高、擴展靈活等特點。

2.1.2 引入3GDirectTunnel技術

3GDirectTunnel（DT）通過將控制和承載分離，在RNC和GGS N之間建立直連用戶面隧道，用戶面流量繞過SGSN直接在RNC和GGSN進行傳輸，可以降低SGSN的用戶面流量壓力。3GDT技術應用后，控制面信令仍然由SGSN完成，同時由SGSN決定何時建立直連隧道以及對隧道進行更新等操作。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，從而實現RNC和GGSN的用戶面互通。3GDT技術的應用，使得G GSN和SGSN可以分別主要致力于流量管理和信令管理，充分利用網絡資源，提高網絡效率，滿足物聯網流量規模龐大的需求。

2.2 物聯網與現有網絡融合

2.2.12 G/3G網絡和物聯網融合組網

物聯網要求和2G/3G網絡相融合。移動的各種增值業務以及互聯網的各種業務都可以在3G網絡上實現，3G網絡是物聯網的合適載體。由于物聯網只承載在PS域中，BSC通過Gb口接至SGSN，連接至物聯網。由于BSC和GGSN沒有直接通信的通道，BSC的信號需要通過SGSN轉接。物聯網對2G的CS域核心網沒有影響。

融合的關鍵在于引入新型硬件架構的大容量GGSN設備，在提供傳統數據接入功能的同時，還需要提高設備性能、引入安全控制能力、支持QoS協商及業務分析能力；而為了滿足物聯網廣泛的業務需求，GGSN還應具備與第三方網絡及ASP的互聯功能等。專用M2M設備可直接接入GGSN，避免經與其他業務網元協商后再接入的方式，簡化接入流程，減少業務延遲；并平滑升級支持IPv6，具備完善的負荷緩沖和控制機制，滿足海量M2M終端的接入需求。同時要對HSS有改造需求，HSS應具備注冊物聯網用戶信息，包括時間信息、地址信息、管理信息等，并具備可以激活物聯網設備的SIM卡功能等。

2.2.2 IMS網絡和物聯網融合組網

IP多媒體系統（IMS）是3GPP定義的3G核心網向全IP網絡演進的網絡架構，是在分組域之上疊加的由業務控制設備、用戶數據庫、網絡互通設備等組成的通信系統，用以提供IP多媒體業務。

IMS支持開放的網絡架構及靈活的業務提供能力，為實現業務創新提供了更好的基礎。IMS架構提供了一個抽象的、無冗余的、安全的、開放的、可擴展能力強的業務平臺，確保物聯網新業務應用的快速開發定制及新業務網絡重復建設代價的最小化。對于豐富多樣的物聯網行業應用而言，IMS系統采用標準的開放接口，能夠有效提高產品兼容能力，促進物聯網產業發展；同時能夠快速提供各種物聯網業務應用，更利于業務融合，實現開放的業務提供模式。此外，IMS體系由于終端與核心側采用基于IP承載的SIP協議，I P技術與承載媒體無關的特性使得IMS體系可以支持各類接入方式，IMS體系架構可以支持移動性管理并且具有一定的服務質量（QoS）保障機制。IMS這些特點使其對物聯網能較好地兼容。物聯網與I MS的融合采用以下三個步驟：

控制融合：用現有的IMS網絡接入M2M網絡，作為M2M控制網實現對M2M業務的控制。

業務融合：M2M應用作為IMS應用的一部分為IMS用戶及應用提供更豐富信息，IMS用戶及應用擴展至更多場景。

完全融合：將M2M應用和IMS應用合并，用相同的應用服務器處理，并借助現有的IP承載網實現IMS網絡和物聯網的融合。

IMS網絡和物聯網直接提供接口，用于業務信息和控制信息的傳輸，物聯網可以通過2種方式接入GGSN。物聯網和GGSN有直接接口，而且物聯網也可以通過IMS網絡和GGSN相連接。

3 結束語

綜上所述，物聯網與移動核心網的融合的網絡架構是非常關鍵的，讓物聯網與核心的網絡進行融合，是確保移動核心網融合的過程中，能夠運用互聯網的優勢，也確保網絡架構能夠符合兩者之間的需求。

[1]張明會，孟印.物聯網關鍵技術融合體系[J].物流科技.2016（02）.47.