面向NB-IoT的核心网优化方案研究
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因此袁根据如今的网络信息技术的发展速度和状况袁基于 PEN+GPON 的全光网络数据传输技术将成为未来发展的一个
重要载体和趋势袁 它们将在很长一段时间内都会成为人们研 究尧关注和使用的对象遥 这就需要这一领域的杰出人才更好的 利用现有的信息技术袁以之为基础袁不断突破创新袁为全光网 络数据传输更好的实现献言献策袁共同努力遥
渊3冤不利于终端节能院现有的移动网络与终端的信令交互 频繁袁且流程繁琐袁与物联网终端对超长续航能力需求相矛盾遥
渊4冤不支持 non-IP 数据传输院3GPP 定义的窄带物联网可 采用三种数据类型院IPv4/IPv6尧Non-IP尧SMS袁现有 EPC 不支持 non-IP 数据的传输功能遥
渊5冤IP 包头压缩效率低下院由于非频繁的小分组数据传输 及移动性袁eNB 和 UE 中保留的包头压缩上下文可能会被重 置袁导致数据分组产生全量的包头开销遥
3.2 面向 NB-IoT 核心网优化方案
3.2.1 3GPPC-SGN 架构说明
3GPP 对 EPC 核心网架构进行了优化袁 新增网元 C-SGN 与无线连接采用新的 S1-lite 接口袁可高效的处理和传输小分
用袁可以说世界上几乎所有的数据传输网络都采用这项技术遥 此外袁 在接入网络中广泛的应用了 PON 这种无源光网技术袁 PON 它以 ATM 为基础袁而且袁在确保 B-ISON 经济尧有效运行 中袁PON 发挥了重要作用袁代表了接入网的一个发展方向和发 展趋势遥 要求在全部带宽内提供平潭的增益特性是 EDFA 的 重要技术课题之一袁严格预防和禁止路际之间的相互干扰袁确 保有着相同增益的波长存在于各路内遥 商用 EDFA 表明已经 开始推动光纤通信技术发展袁在速率高尧容量大尧容性强尧距离 长的通信系统以及接入网内更适合应用袁 进而达到多路服务 高质量传输的目的遥 也就是说袁它将以其独特的性能为全光网 信息传输开辟一篇新天地遥
渊6冤对 SMS 的支持需要优化院EPC 网络的 SMS 采用 SGs 接口方案袁终端需有联合附着功能袁而 NB-IoT 终端没必要进 行联合附着遥
3 面向 NB-IoT 的核心网优化方案
3.1 面向 NB-IoT 核心网优化思路
为解决上述问题袁面向 NB-IoT 核心网主要的优化思路如下院 渊1冤简化 EPS 的移动性管理尧会话管理尧寻呼等相关功能袁 增强 NB-IoT 业务处理能力袁降低终端的功耗遥 渊2冤面向覆盖增强的寻呼优化遥 渊3冤对控制面和用户面的小分组数据传输进行优化遥 渊4冤支持 non-IP 用户数据传输袁采用 SGi 隧道或 SCEF 两 种方式遥 渊5冤支持无联合附着的 SMS 传递能力曰支持不建立默认 PDN 连接的附着功能遥
4 结语
PTN+GPON 对于全光网络数据传输来说袁是必不可少的袁 同时袁也是这两项技术的突破为野全光网冶的实现提供了可能 性遥 本文以 PTN 和 GPON 为基础袁简单阐述了全光网络数据 传输的实现方式和原理袁并相信袁未来的互联网信息通信技术 的发展趋势也必将向着野全光网冶时代迈进遥
参考文献 [1]梁 娟.基于 PTN+GPON 的全光网络数据传输业务实践[J].信息通 信袁2018袁11. [2]胡文泰.浅析基于 PTN 技术的光传输组网模式[J].中国新通信袁2018袁 08. [3]张 森.城域网中 GPON 技术的运用研究[J].中国新通信袁2018袁06. [4]杨甲甲.PTN 技术在通信传输网络中的应用研究[J].科技创新与应 用袁2018袁06.
186 通信设计与应用
2019 年 8 月
面向 NB-IoT 的核心网优化方案研究
张 莉（广东移动通信有限公司中山分公司，528403）
【摘 要】物联网的市场容量巨大，是各大电信运营商未来重点的发展方向。目前，国内的三大运营商均已表示要重点发展窄带物联网业务，并
积极开展试点和技术验证工作。本文从 NB-IoT 对核心网的要求入手，分析现有网络存在的不足，给出面向 NB-IoT 的核心网优化方案，对 NB-
渊1冤控制面效率低下院物联网业务有野大连接小数据冶特 点袁而每个连接的速率要求低袁传输效率低下袁这将导致控制 效率及资源使用效率低下袁且有过载风险遥
渊2冤EPC 网络功能冗余院NB-IoT 通信大部分为纯上报数 据或伴有少量的下行数据袁需简化 EPC 的移动性管理尧会话 管理尧寻呼等相关功能袁以增强设备的处理容量袁减少终端的 功耗遥
收稿日期：2019-6-17
2019 年 8 月
通信设计与应用 187
组数据遥 其网络架构如图 1 所示遥
图 1 3GPP C-SGN 架构
目前袁 各设备厂商并未提供基于 3GPP 标准的全新的 CSGN 架构设备袁 均采用对现有 EPC 设备进行升级实现 NBIoT 功能增强袁满足 NB-IoT 业务接入需求遥 3.2.2 小数据传输优化方案
相对于个人用户来说袁NB-IoT 业务种类繁多袁业务特性差 异巨大袁面向 NB-IoT 核心网的建设袁对现有网络的影响巨大遥
2 现有核心网面向 NB-IoT 存在的问题分析
现有核心网主要面向人与人之间的通信袁 与物联网业务 的要求差异很大袁根据物联网技术要求袁对现有核心网的功能 适配能力进行分析袁主要存在以下问题院
IoT 核心网建设有重要的指导意义。
【关键词】物联网；NB-IoT；LPWA；EPC；核心网
【中图分类号】TN929.5
【文献标识码】A
【文章编号】1006-4222（2019）08-0186-03
1 前言
根据物联网业务的预测袁2020 年全球将会产生 500 亿个 IoT 连接袁 其中 60%渊即 300 亿冤 的连接ຫໍສະໝຸດ Baidu自于 LPWA渊low power wide area冤 市场袁 远高于中高速率连接市场的规模遥 LPWA 是低功耗尧广覆盖尧低成本尧低速率尧大连接类业务的统 称袁包含多种技术袁如 LoRa尧Sigfox尧eMTC 和 NB-IoT渊narrow鄄 band-internet of things冤遥 NB-IoT 作为 LPWA 的一种袁具有海 量设备接入尧广覆盖尧低速率尧小数据尧低成本尧时延不敏感尧大 部分终端处于静止或低速移动等业务特性遥
重要载体和趋势袁 它们将在很长一段时间内都会成为人们研 究尧关注和使用的对象遥 这就需要这一领域的杰出人才更好的 利用现有的信息技术袁以之为基础袁不断突破创新袁为全光网 络数据传输更好的实现献言献策袁共同努力遥
渊3冤不利于终端节能院现有的移动网络与终端的信令交互 频繁袁且流程繁琐袁与物联网终端对超长续航能力需求相矛盾遥
渊4冤不支持 non-IP 数据传输院3GPP 定义的窄带物联网可 采用三种数据类型院IPv4/IPv6尧Non-IP尧SMS袁现有 EPC 不支持 non-IP 数据的传输功能遥
渊5冤IP 包头压缩效率低下院由于非频繁的小分组数据传输 及移动性袁eNB 和 UE 中保留的包头压缩上下文可能会被重 置袁导致数据分组产生全量的包头开销遥
3.2 面向 NB-IoT 核心网优化方案
3.2.1 3GPPC-SGN 架构说明
3GPP 对 EPC 核心网架构进行了优化袁 新增网元 C-SGN 与无线连接采用新的 S1-lite 接口袁可高效的处理和传输小分
用袁可以说世界上几乎所有的数据传输网络都采用这项技术遥 此外袁 在接入网络中广泛的应用了 PON 这种无源光网技术袁 PON 它以 ATM 为基础袁而且袁在确保 B-ISON 经济尧有效运行 中袁PON 发挥了重要作用袁代表了接入网的一个发展方向和发 展趋势遥 要求在全部带宽内提供平潭的增益特性是 EDFA 的 重要技术课题之一袁严格预防和禁止路际之间的相互干扰袁确 保有着相同增益的波长存在于各路内遥 商用 EDFA 表明已经 开始推动光纤通信技术发展袁在速率高尧容量大尧容性强尧距离 长的通信系统以及接入网内更适合应用袁 进而达到多路服务 高质量传输的目的遥 也就是说袁它将以其独特的性能为全光网 信息传输开辟一篇新天地遥
渊6冤对 SMS 的支持需要优化院EPC 网络的 SMS 采用 SGs 接口方案袁终端需有联合附着功能袁而 NB-IoT 终端没必要进 行联合附着遥
3 面向 NB-IoT 的核心网优化方案
3.1 面向 NB-IoT 核心网优化思路
为解决上述问题袁面向 NB-IoT 核心网主要的优化思路如下院 渊1冤简化 EPS 的移动性管理尧会话管理尧寻呼等相关功能袁 增强 NB-IoT 业务处理能力袁降低终端的功耗遥 渊2冤面向覆盖增强的寻呼优化遥 渊3冤对控制面和用户面的小分组数据传输进行优化遥 渊4冤支持 non-IP 用户数据传输袁采用 SGi 隧道或 SCEF 两 种方式遥 渊5冤支持无联合附着的 SMS 传递能力曰支持不建立默认 PDN 连接的附着功能遥
4 结语
PTN+GPON 对于全光网络数据传输来说袁是必不可少的袁 同时袁也是这两项技术的突破为野全光网冶的实现提供了可能 性遥 本文以 PTN 和 GPON 为基础袁简单阐述了全光网络数据 传输的实现方式和原理袁并相信袁未来的互联网信息通信技术 的发展趋势也必将向着野全光网冶时代迈进遥
参考文献 [1]梁 娟.基于 PTN+GPON 的全光网络数据传输业务实践[J].信息通 信袁2018袁11. [2]胡文泰.浅析基于 PTN 技术的光传输组网模式[J].中国新通信袁2018袁 08. [3]张 森.城域网中 GPON 技术的运用研究[J].中国新通信袁2018袁06. [4]杨甲甲.PTN 技术在通信传输网络中的应用研究[J].科技创新与应 用袁2018袁06.
186 通信设计与应用
2019 年 8 月
面向 NB-IoT 的核心网优化方案研究
张 莉（广东移动通信有限公司中山分公司，528403）
【摘 要】物联网的市场容量巨大，是各大电信运营商未来重点的发展方向。目前，国内的三大运营商均已表示要重点发展窄带物联网业务，并
积极开展试点和技术验证工作。本文从 NB-IoT 对核心网的要求入手，分析现有网络存在的不足，给出面向 NB-IoT 的核心网优化方案，对 NB-
渊1冤控制面效率低下院物联网业务有野大连接小数据冶特 点袁而每个连接的速率要求低袁传输效率低下袁这将导致控制 效率及资源使用效率低下袁且有过载风险遥
渊2冤EPC 网络功能冗余院NB-IoT 通信大部分为纯上报数 据或伴有少量的下行数据袁需简化 EPC 的移动性管理尧会话 管理尧寻呼等相关功能袁以增强设备的处理容量袁减少终端的 功耗遥
收稿日期：2019-6-17
2019 年 8 月
通信设计与应用 187
组数据遥 其网络架构如图 1 所示遥
图 1 3GPP C-SGN 架构
目前袁 各设备厂商并未提供基于 3GPP 标准的全新的 CSGN 架构设备袁 均采用对现有 EPC 设备进行升级实现 NBIoT 功能增强袁满足 NB-IoT 业务接入需求遥 3.2.2 小数据传输优化方案
相对于个人用户来说袁NB-IoT 业务种类繁多袁业务特性差 异巨大袁面向 NB-IoT 核心网的建设袁对现有网络的影响巨大遥
2 现有核心网面向 NB-IoT 存在的问题分析
现有核心网主要面向人与人之间的通信袁 与物联网业务 的要求差异很大袁根据物联网技术要求袁对现有核心网的功能 适配能力进行分析袁主要存在以下问题院
IoT 核心网建设有重要的指导意义。
【关键词】物联网；NB-IoT；LPWA；EPC；核心网
【中图分类号】TN929.5
【文献标识码】A
【文章编号】1006-4222（2019）08-0186-03
1 前言
根据物联网业务的预测袁2020 年全球将会产生 500 亿个 IoT 连接袁 其中 60%渊即 300 亿冤 的连接ຫໍສະໝຸດ Baidu自于 LPWA渊low power wide area冤 市场袁 远高于中高速率连接市场的规模遥 LPWA 是低功耗尧广覆盖尧低成本尧低速率尧大连接类业务的统 称袁包含多种技术袁如 LoRa尧Sigfox尧eMTC 和 NB-IoT渊narrow鄄 band-internet of things冤遥 NB-IoT 作为 LPWA 的一种袁具有海 量设备接入尧广覆盖尧低速率尧小数据尧低成本尧时延不敏感尧大 部分终端处于静止或低速移动等业务特性遥