NB-iot網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)詳解

一、NB-iot網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

整個(gè)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為五個(gè)部分：終端，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，核心網(wǎng)絡(luò)（EPC），IoT支持平臺(tái)和應(yīng)用服務(wù)器。

二、NB-iot網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡(jiǎn)介

1.終端

主要通過(guò)空中接口連接到基站。終端方面主要包括工業(yè)終端和NB-IoT模塊。工業(yè)應(yīng)用環(huán)境更加復(fù)雜，工業(yè)終端也有所不同，除了芯片，模塊，傳感器接口，NB-IoT模塊等，還包括無(wú)線(xiàn)傳輸接口，軟SIM設(shè)備，傳感器接口等。

2.無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)側(cè)

包含兩種分組網(wǎng)絡(luò)方法，一種是單運(yùn)行（單無(wú)線(xiàn)電接入網(wǎng)絡(luò)），其中包括2G/3G/4G和NB-IoT無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。另一個(gè)是建立NB-IoT。它主要負(fù)責(zé)空中接口連接處理，小區(qū)管理等相關(guān)功能。它通過(guò)S1-lite接口連接到IoT核心網(wǎng)絡(luò)，并將未連接的層數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)到上層元處理。

3.核心網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)組件包括兩種分組網(wǎng)絡(luò)方法，一種是集成演進(jìn)分組核心網(wǎng)絡(luò)（EvolvedPacketC）數(shù)據(jù)傳輸方法，即2G/3G/4G核心網(wǎng)絡(luò)。核心網(wǎng)絡(luò)通過(guò)IoTEPC網(wǎng)絡(luò)元素以及GSM，UITRAN和LTE公共EPC支持NB-IoT和eMTC用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)。

4.物聯(lián)網(wǎng)支持平臺(tái)

歸屬位置寄存器（HLR），定位控制和計(jì)費(fèi)規(guī)則功能單元（pcrf）

5.應(yīng)用服務(wù)器

IoT數(shù)據(jù)的最終聚集點(diǎn)，可根據(jù)客戶(hù)需求執(zhí)行數(shù)據(jù)處理和其他操作。

三、數(shù)據(jù)傳輸方式

為了將IoT數(shù)據(jù)發(fā)送到應(yīng)用程序，蜂窩網(wǎng)絡(luò)（CIoT）在EPS中定義了兩種優(yōu)化方案：

優(yōu)化CIoTEPS用戶(hù)界面功能（用戶(hù)平面CIoTEPS優(yōu)化）

CIoTEPS控制平面功能優(yōu)化（控制平面功能優(yōu)化）

如上圖所示，紅線(xiàn)代表CIoTEPS控制平面功能優(yōu)化解決方案，藍(lán)線(xiàn)代表CIoTEPS用戶(hù)平面功能優(yōu)化解決方案。

1.CIoTEPS控制界面功能的優(yōu)化

上行鏈路數(shù)據(jù)從eNB（CIoTRAN）發(fā)送到MME。在此，傳輸路徑分為兩種分支數(shù)據(jù)傳輸模式。

通過(guò)sgw轉(zhuǎn)發(fā)到PGW，并轉(zhuǎn)發(fā)到應(yīng)用程序服務(wù)器。

通過(guò)服務(wù)能力公開(kāi)功能（scef）連接到應(yīng)用程序服務(wù)器。（僅對(duì)應(yīng)于非IP數(shù)據(jù)傳輸，下行數(shù)據(jù)傳輸路徑相同，方向相反）

注意：MME：MobilityManagement，移動(dòng)性管理實(shí)體（信令實(shí)體）訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)。負(fù)責(zé)空閑模式下的UE跟蹤和尋呼控制。通過(guò)與歸屬用戶(hù)服務(wù)器（HSS）的信息交換，完成了用戶(hù)身份驗(yàn)證功能。

sgw：負(fù)責(zé)服務(wù)GW，服務(wù)網(wǎng)關(guān)和用戶(hù)數(shù)據(jù)包的路由和傳輸。對(duì)于空閑的UE，sGW是下行數(shù)據(jù)路徑的末尾，并在下行數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)觸發(fā)UE的尋呼。

PGW：PacketDataNetworkgateway，PDN網(wǎng)關(guān)（分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)）在UE和外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)之間提供接口轉(zhuǎn)發(fā)，并對(duì)服務(wù)執(zhí)行下游服務(wù)級(jí)別計(jì)費(fèi)。

scef：新近推出的專(zhuān)用于nb-IOT配置校正，可控地傳輸非IP數(shù)據(jù)包以及為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（例如身份驗(yàn)證）提供抽象接口的工具。

在這種條件下，由于可以接在信道無(wú)線(xiàn)電承載上發(fā)送分組，就不需要再去建立數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)電承載，所以這種解決方案在不頻繁發(fā)送小數(shù)據(jù)包的方案中應(yīng)用廣泛。

2.優(yōu)化CIoTEPS用戶(hù)界面功能

物理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方案與常規(guī)數(shù)據(jù)通信相同。數(shù)據(jù)在無(wú)線(xiàn)承載上發(fā)送，從SGW轉(zhuǎn)發(fā)到PGW，然后轉(zhuǎn)發(fā)到應(yīng)用服務(wù)。因此，該方法在建立連接時(shí)會(huì)產(chǎn)生開(kāi)銷(xiāo)，但是具有快速的分組序列傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。此方法支持IP和非IP數(shù)據(jù)的傳輸。