物联网与移动核心网融合的网络架构研究

当前，互联网和移动核心网的融合，已经成为了一种新的趋势，如何让互联网与移动核心网的融合变得更加的便捷，更加的富有质量，是我们需要重点分析的一个课题，这也是为什么要将网络架构构建的更好的原因。

1 移动通信网与物联网简述

物联网是最近几年刚兴起的一个概念，从狭义上来讲，就是物与物之间的相互连接，通过各种技术的应用实现物体智能化的识别与管理。广义上来讲，物联网不仅限于物与物之间的连接，还包括物品与人、人与人之间的连接，将各种事物联系在一起，放在一个智能化的网络之中，实现世界的大互联。要想实现这个美好的愿景，就必须借助于移动通信网络，将移动通信网络应用到物联网之中，将移动通信网络与物联网相融合，实现未来世界的大联通。

随着移动通信技术的迅速发展，其用户群体不断增长，移动通信不仅实现清晰的话音功能，加之方便人们携带，其方便的网络化功能也受到用户的喜爱，正成为人们生活和工作不可缺少的一部分。随着移动通信网网络化的发展，移动网络带宽的增加，不仅可以为物联网应用提供的网络支撑更强大，也使得物联网普及的广度和深度拓展到一个新的层面，更好的促进了物联网运用和发展。

2 物联网的演进方式

从目前物联网的业务要求来看，物联网终端没有必要新建接入网络，通过引入新技术并与现有通信网络融合来实现接入是优选方案。

2.1 引入新技术

2.1.1 引入分布式HLR

现有网络HLR主要采用集中式的结构，从容量和扩展方面均很难满足物联网的存储需求。分布式HLR则把实现信令接入和业务处理功能的前端设备（FE）和实现用户数据库存储功能的后端设备（BE）分开部署，具有用户容量灵活、分层架构清晰、设备可用性和可靠性高、扩展灵活等特点。

2.1.2 引入3GDirectTunnel技术

3GDirectTunnel（DT）通过将控制和承载分离，在RNC和GGS N之间建立直连用户面隧道，用户面流量绕过SGSN直接在RNC和GGSN进行传输，可以降低SGSN的用户面流量压力。3GDT技术应用后，控制面信令仍然由SGSN完成，同时由SGSN决定何时建立直连隧道以及对隧道进行更新等操作。SGSN向RAN提供GGSN的TEID和用户面地址，向GGSN提供RAN的TEID和用户面地址，从而实现RNC和GGSN的用户面互通。3GDT技术的应用，使得G GSN和SGSN可以分别主要致力于流量管理和信令管理，充分利用网络资源，提高网络效率，满足物联网流量规模庞大的需求。

2.2 物联网与现有网络融合

2.2.12 G/3G网络和物联网融合组网

物联网要求和2G/3G网络相融合。移动的各种增值业务以及互联网的各种业务都可以在3G网络上实现，3G网络是物联网的合适载体。由于物联网只承载在PS域中，BSC通过Gb口接至SGSN，连接至物联网。由于BSC和GGSN没有直接通信的通道，BSC的信号需要通过SGSN转接。物联网对2G的CS域核心网没有影响。

融合的关键在于引入新型硬件架构的大容量GGSN设备，在提供传统数据接入功能的同时，还需要提高设备性能、引入安全控制能力、支持QoS协商及业务分析能力；而为了满足物联网广泛的业务需求，GGSN还应具备与第三方网络及ASP的互联功能等。专用M2M设备可直接接入GGSN，避免经与其他业务网元协商后再接入的方式，简化接入流程，减少业务延迟；并平滑升级支持IPv6，具备完善的负荷缓冲和控制机制，满足海量M2M终端的接入需求。同时要对HSS有改造需求，HSS应具备注册物联网用户信息，包括时间信息、地址信息、管理信息等，并具备可以激活物联网设备的SIM卡功能等。

2.2.2 IMS网络和物联网融合组网

IP多媒体系统（IMS）是3GPP定义的3G核心网向全IP网络演进的网络架构，是在分组域之上叠加的由业务控制设备、用户数据库、网络互通设备等组成的通信系统，用以提供IP多媒体业务。

IMS支持开放的网络架构及灵活的业务提供能力，为实现业务创新提供了更好的基础。IMS架构提供了一个抽象的、无冗余的、安全的、开放的、可扩展能力强的业务平台，确保物联网新业务应用的快速开发定制及新业务网络重复建设代价的最小化。对于丰富多样的物联网行业应用而言，IMS系统采用标准的开放接口，能够有效提高产品兼容能力，促进物联网产业发展；同时能够快速提供各种物联网业务应用，更利于业务融合，实现开放的业务提供模式。此外，IMS体系由于终端与核心侧采用基于IP承载的SIP协议，I P技术与承载媒体无关的特性使得IMS体系可以支持各类接入方式，IMS体系架构可以支持移动性管理并且具有一定的服务质量（QoS）保障机制。IMS这些特点使其对物联网能较好地兼容。物联网与I MS的融合采用以下三个步骤：

控制融合：用现有的IMS网络接入M2M网络，作为M2M控制网实现对M2M业务的控制。

业务融合：M2M应用作为IMS应用的一部分为IMS用户及应用提供更丰富信息，IMS用户及应用扩展至更多场景。

完全融合：将M2M应用和IMS应用合并，用相同的应用服务器处理，并借助现有的IP承载网实现IMS网络和物联网的融合。

IMS网络和物联网直接提供接口，用于业务信息和控制信息的传输，物联网可以通过2种方式接入GGSN。物联网和GGSN有直接接口，而且物联网也可以通过IMS网络和GGSN相连接。

3 结束语

综上所述，物联网与移动核心网的融合的网络架构是非常关键的，让物联网与核心的网络进行融合，是确保移动核心网融合的过程中，能够运用互联网的优势，也确保网络架构能够符合两者之间的需求。

[1]张明会，孟印.物联网关键技术融合体系[J].物流科技.2016（02）.47.