M2M通信.薛建彬譯.6

1、M2M技術(shù)基礎(chǔ)第六章 公共移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的M2M優(yōu)化1為何要進(jìn)行優(yōu)化？越來越多的M2M應(yīng)用需求的出現(xiàn)，以及越來越多的M2M設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)的面向H2H的網(wǎng)絡(luò)不能為M2M的應(yīng)用提供很好的服務(wù)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)更合適于M2M應(yīng)用26.1 基于通信網(wǎng)絡(luò)的M2MM2M通信方案移動(dòng)或固定網(wǎng)絡(luò)M2M應(yīng)用的數(shù)據(jù)連接3M2M通信路徑46.1.1 M2M通信方案5M2M通信方案方案一：設(shè)備通過通信網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器相連接。當(dāng)涉及多個(gè)設(shè)備連接時(shí)，通常采用M2M網(wǎng)關(guān)方案方案二：設(shè)備與設(shè)備相連接。66.1.2 移動(dòng)或固定網(wǎng)絡(luò)如今的M2M重點(diǎn)是移動(dòng)通行網(wǎng)絡(luò)對于不同未知設(shè)備，連接到一個(gè)固定網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用很可能是很昂貴的對于安裝在私人住所或辦公室的

2、M2M設(shè)備，其M2M應(yīng)用所有者和網(wǎng)絡(luò)訂閱者不相同，這種情況下，M2M應(yīng)用者不希望依賴于固定網(wǎng)絡(luò)訂閱者，如下圖所示78移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的劣勢：M2M設(shè)備是固定的，而移動(dòng)信號未覆蓋或位于不好的覆蓋的，此M2M設(shè)備將可能永遠(yuǎn)無法傳輸數(shù)據(jù)。解決方法是用一個(gè)漫游的SIM卡。9M2M應(yīng)用數(shù)據(jù)的連接不同的M2M應(yīng)用具有不同的通信需求，列出特定M2M應(yīng)用的特征是不可能也是不實(shí)用的，可以列出區(qū)分表征不同M2M應(yīng)用的特征，如數(shù)據(jù)容量QoS需求時(shí)間敏感性通信方向活動(dòng)模式：何時(shí)建立和拆除數(shù)據(jù)連接101112136.2 M2M的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化降低成本：為提供M2M數(shù)據(jù)通信降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的成本增值服務(wù)：可以使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供M2M特定的

3、增值服務(wù)觸發(fā)優(yōu)化：為初始化網(wǎng)絡(luò)的M2M運(yùn)營程序提供改進(jìn)方案過載和擁塞控制：確保M2M應(yīng)用的高負(fù)荷不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)中斷命名和尋址：為M2M設(shè)備提供足夠的標(biāo)識(shí)符和地址146.2.1 3GPP機(jī)器類通信網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化3GPP版本11擴(kuò)展的訪問限制無線資源控制中的低訪問優(yōu)先級指示無線資源控制中的擴(kuò)展等待時(shí)間下行鏈路數(shù)據(jù)通知請求的節(jié)流基于APN的擁塞控制一般核心網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理控制防止PLMN重選的過載的優(yōu)化3GPP 版本 12觸發(fā)優(yōu)化和觸發(fā)架構(gòu)尋址優(yōu)化和依附于電話號碼的移動(dòng)156.2.2 降低成本 對于運(yùn)營商，利用M2M應(yīng)用的具體性質(zhì)進(jìn)一步降低成本是可能的將M2M數(shù)據(jù)通信與其他的數(shù)據(jù)通信區(qū)分開調(diào)查成本動(dòng)因和

4、網(wǎng)絡(luò)的成本組成16對于M2M訂閱，可以用基于組的訂閱通過不轉(zhuǎn)載每個(gè)訂閱的服務(wù)配置數(shù)據(jù)來節(jié)省用戶數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)以降低成本通過結(jié)合組中的所有訂閱的收費(fèi)數(shù)據(jù)，可以幫助降低相關(guān)的收費(fèi)成本基于組的流量監(jiān)督基于組的觸發(fā)17如何降低成本設(shè)備不進(jìn)行發(fā)送時(shí)，降低其網(wǎng)絡(luò)資源分組交換核心網(wǎng)絡(luò)廣泛使用同時(shí)連接的數(shù)據(jù)和同時(shí)連接的用戶作為計(jì)費(fèi)參數(shù)。這意味著網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商將在保持連接的M2M設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)中投資更多避免或降低網(wǎng)絡(luò)信令對初始設(shè)備的信令（如位置更新和連接請求等）收費(fèi)當(dāng)設(shè)備沒有數(shù)據(jù)需要時(shí)盡量保持離線降低用戶數(shù)據(jù)中的峰值峰值時(shí)間避免低優(yōu)先級的M2M通信建立M2M的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)為M2M通信建立一個(gè)完全不同的接入和核心網(wǎng)絡(luò)186.2

5、.3 M2M的增值服務(wù) 對不希望支付正常數(shù)據(jù)連接費(fèi)用的M2M應(yīng)用所有者提供一個(gè)較低的價(jià)格，提供增值服務(wù)則需要收取額外費(fèi)用增值服務(wù)包括QoS和優(yōu)先級分化收費(fèi)和訂閱管理設(shè)備管理連接監(jiān)控欺詐控制安全連接19不同業(yè)務(wù)類型的QoS參數(shù)206.3.5 編號、標(biāo)識(shí)及尋址現(xiàn)有編號、標(biāo)識(shí)和尋址是否可以應(yīng)付M2M的預(yù)期增長E.164編號其他標(biāo)識(shí)符：IMSI、IMEI等IP地址21M2M通信中，大多數(shù)通信時(shí)不需要電話號碼的，然而仍然有些地方需要：計(jì)費(fèi)中：用于采集和傳輸計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的收費(fèi)數(shù)據(jù)記錄（CDR）需要包含數(shù)據(jù)號碼設(shè)置中：一個(gè)設(shè)備要訂閱設(shè)置，需要電話號碼激活訂閱移動(dòng)設(shè)備和移動(dòng)通信中SIM卡的管理：需要電話號碼進(jìn)行定

6、位22E.164編號E.164 是國際電信聯(lián)盟定義的國際公共電話碼號方案，同時(shí)定義了具體的碼號的格式E.164定義了最大15數(shù)字，完整號碼有國際呼叫前綴。E.164號碼是MSISDN號碼，它是主叫用戶為呼叫移動(dòng)通信網(wǎng)中用戶所需撥號的號碼。其格式為：CC+NDC+SN，也可以表示為：國家代碼+N1N2N3+H0H1H2H3ABCD（CC=國家碼，中國為86；NDC=國內(nèi)目的碼；SN=用戶號碼）MSISDN（全稱：Mobile Subscriber International ISDN/PSTN number）是指主叫用戶為呼叫GSMPLMN中的一個(gè)移動(dòng)用戶所需撥的號碼，作用同于固定網(wǎng)PSTN號碼

7、；是在公共電話網(wǎng)交換網(wǎng)絡(luò)編號計(jì)劃中，唯一能識(shí)別移動(dòng)用戶的號碼。23問題：編碼的短缺解決方法：在現(xiàn)有的M2M通信編號計(jì)劃內(nèi)定義新的編號范圍，如定義較長的M2M通信電話號碼在運(yùn)營商之間重新使用一個(gè)E.164編號范圍找到E.164編碼的替代品不再使用電話號碼（MSISDN），僅依賴IMSI和IP尋址進(jìn)行通信新的標(biāo)識(shí)符，如全域名（FQDN）FQDN：(Fully Qualified Domain Name)完全合格域名/全稱域名，是指主機(jī)名加上全路徑，全路徑中列出了序列中所有域成員。全域名可以從邏輯上準(zhǔn)確地表示出主機(jī)在什么地方，也可以說全域名是主機(jī)名的一種完全表示形式。從全域名中包含的信息可以看出主機(jī)

8、在域名樹中的位置。24其他標(biāo)識(shí)符IMSI被用于在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中識(shí)別一個(gè)特定的訂閱IMSI共有15位，其結(jié)構(gòu)如下：MCC+MNC+MSIN25其他標(biāo)識(shí)符MCC（Mobile Country Code，移動(dòng)國家碼）：MCC的資源由國際電信聯(lián)盟（ITU）在全世界范圍內(nèi)統(tǒng)一分配和管理，唯一識(shí)別移動(dòng)用戶所屬的國家，共3位，中國為460。MNC（Mobile Network Code，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)號碼）：用于識(shí)別移動(dòng)用戶所歸屬的移動(dòng)通信網(wǎng)，23位。在同一個(gè)國家內(nèi)，如果有多個(gè)PLMN（Public Land Mobile Network，公共陸地移動(dòng)網(wǎng)，一般某個(gè)國家的一個(gè)運(yùn)營商對應(yīng)一個(gè)PLMN），可以通過MNC來進(jìn)

9、行區(qū)別，即每一個(gè)PLMN都要分配唯一的MNC。中國移動(dòng)系統(tǒng)使用00、02、07，中國聯(lián)通GSM系統(tǒng)使用01、06，中國電信CDMA系統(tǒng)使用03、05、電信4G使用11，中國鐵通系統(tǒng)使用20。26其他標(biāo)識(shí)符MSIN（Mobile Subscriber Identification Number，移動(dòng)用戶識(shí)別號碼）：用以識(shí)別某一移動(dòng)通信網(wǎng)中的移動(dòng)用戶。共有10位，其結(jié)構(gòu)如下：EF+M0M1M2M3+ABCD其中，EF由運(yùn)營商分配；M0M1M2M3和MDN（Mobile Directory Number，移動(dòng)用戶號碼簿號碼）中的H0H1H2H3可存在對應(yīng)關(guān)系；ABCD：四位，自由分配。27IMEI被

10、用于識(shí)別個(gè)人的移動(dòng)設(shè)備IMEI（International Mobile Equipment Identity）是移動(dòng)設(shè)備國際身份碼的縮寫，移動(dòng)裝備國際辨識(shí)碼，是由15位數(shù)字組成的電子串號，它與每臺(tái)手機(jī)一一對應(yīng)，而且該碼是全世界唯一的。每一部手機(jī)在組裝完成后都將被賦予一個(gè)全球唯一的一組號碼，這個(gè)號碼從生產(chǎn)到交付使用都將被制造生產(chǎn)的廠商所記錄。手機(jī)用戶可以在手機(jī)中查到自己手機(jī)的IMEI碼。在手機(jī)上的撥號模式下，輸入*#06#，便可以查看本機(jī)的IMEI碼。28IMEI其組成為：1）前6位數(shù)（TAC，Type Approval Code）是“型號核準(zhǔn)號碼”，一般代表機(jī)型。2）接著的2位數(shù)（FAC，F(xiàn)

11、inal Assembly Code）是“最后裝配號”，一般代表產(chǎn)地。3）之后的6位數(shù)（SNR，Serial Number，出廠序號）是“串號”，一般代表生產(chǎn)順序號。4）最后1位數(shù)（SP）通常是“0”，為檢驗(yàn)碼，備用。29IMEI碼具有唯一性，貼在手機(jī)背面的標(biāo)志上，并且讀寫于手機(jī)內(nèi)存中。它也是該手機(jī)在廠家的“檔案”和“身份證號”。如：SUMSUNG的一臺(tái)GT-I9308手機(jī)的IMEI是：355065 05 331100 1/01。其中，355065是TAC，05是FAC，331100是SNR，1是SP，01是軟件版本號。30IMSI與IMEI的區(qū)別IMSI不同于手機(jī)設(shè)備的標(biāo)識(shí)IMEI（Inte

12、rnational Mobile Equipment Identity，國際移動(dòng)設(shè)備標(biāo)識(shí)）：IMEI是與手機(jī)綁定的。IMSI是與SIM（Subscriber Identity Module，用戶識(shí)別模塊）或者USIM（Universal Subscriber Identity Module，全球用戶身份模塊）31ICCID碼用于識(shí)別個(gè)人UICCICCID：Integrate circuit card identity 集成電路卡識(shí)別碼（固化在手機(jī)SIM卡中） ICCID為IC卡的唯一識(shí)別號碼，共有20位數(shù)字組成，其編碼格式為：XXXXXX 0MFSS YYGXX XXXXX。分別介紹如下： 前

13、六位運(yùn)營商代碼：中國移動(dòng)的為：898600；898602 ，中國聯(lián)通的為：898601，中國電信89860332中國移動(dòng)、聯(lián)通 、電信編碼格式中國移動(dòng)編碼格式89860 0MFSS YYGXX XXXXP中國聯(lián)通編碼格式89860 1YYMH AAAXX XXXXP中國電信編碼格式89860 3MYYH HHXXX XXXXX33以中國移動(dòng)為例：898600MFSSYYGXXXXXXP89： 國際編號8986： 國家編號，86：中國00： 運(yùn)營商編號，00：中國移動(dòng)M： 號段，對應(yīng)用戶號碼前3位0：159 1：158 2：1503：151 4-9：134-139 A：157B：188 C：15

14、2 D：147 E：187F： 用戶號碼第4位34以中國移動(dòng)為例：898600MFSSYYGXXXXXXPSS： 省編號北京01 天津02 河北03 山西04 內(nèi)蒙古05 遼寧06 吉林07黑龍江08 上海09 江蘇10 浙江11 安徽12 福建13 江西14山東15 河南16 湖北17 湖南18 廣東19 廣西20 海南21四川22 貴州23 云南24 西藏25 陜西26 甘肅27 青海28寧夏29 新疆30 重慶31YY： 編制ICCID時(shí)年號的后兩位35以中國移動(dòng)為例：898600MFSSYYGXXXXXXPG： SIM卡供應(yīng)商代碼0：雅斯拓 1：GEMPLUS 2：武漢天喻 3：江西捷

15、德 4：珠海東信和平 5：大唐微電子通 6：航天九州通 7：北京握奇 8：東方英卡 9：北京華虹 A ：上海柯斯XX： 用戶識(shí)別碼P： 校驗(yàn)位36IP地址使用IPv6地址的M2M通信方案（理想情況）37使用私有和公有IPv4地址的M2M通信方案網(wǎng)絡(luò)地址和端口轉(zhuǎn)換38使用私有IPv4地址的M2M通信方案IP VPN396.2.5 觸發(fā)優(yōu)化大多M2M應(yīng)用需要初始化設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的通信。一般情況下由設(shè)備發(fā)起與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)連接。當(dāng)服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)方面需要主動(dòng)建立連接時(shí)，需要通知設(shè)備來發(fā)起建立連接，這個(gè)過成被稱為觸發(fā)。觸發(fā)的方法 建立到M2M設(shè)備的一個(gè)CS呼叫使用SMS消息40觸發(fā)機(jī)制使用移動(dòng)終止的SMS觸

16、發(fā)使用IMS信息觸發(fā)使用小區(qū)廣播觸發(fā)通過HSS和非接入層信令觸發(fā)通過網(wǎng)絡(luò)請求和PDP環(huán)境建立觸發(fā)416.2.6 過載和擁塞控制發(fā)生原因M2M應(yīng)用在精確的同步時(shí)間間隔上生成重復(fù)的數(shù)據(jù)傳輸外部事件引發(fā)的大量設(shè)備同時(shí)請求連接大量傳感器同時(shí)被觸發(fā)M2M應(yīng)用或服務(wù)器故障：如未發(fā)送收到數(shù)據(jù)的確認(rèn)信息基站故障，導(dǎo)致此基站覆蓋的M2M設(shè)備同時(shí)漫游到另外基站4243解決方法配置低接入優(yōu)先級移動(dòng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)控制通過核心網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理擁塞控制在空閑模式中，M2M設(shè)備收到的下行低優(yōu)先級業(yè)務(wù)量的選擇性節(jié)能特定應(yīng)用的擁塞控制防止來自網(wǎng)絡(luò)重選的過載優(yōu)化擴(kuò)展的接入限制44過載和擁塞控制機(jī)制特定應(yīng)用程序擁塞控制機(jī)制-使用專用的A

17、PN或M2M組標(biāo)識(shí)符連接被拒絕時(shí)，M2M設(shè)備不應(yīng)該立即在同一網(wǎng)絡(luò)或其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)出相同的請求對于跨國或跨網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)設(shè)備，在大量設(shè)備移動(dòng)時(shí)其服務(wù)網(wǎng)絡(luò)故障，這些移動(dòng)設(shè)備會(huì)全部去連接其他無故障服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，這也需要機(jī)制來防止網(wǎng)絡(luò)故障的多米諾效應(yīng)45配置低接入優(yōu)先級移動(dòng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)控制在數(shù)據(jù)連接時(shí)，發(fā)送低優(yōu)先級的信號給各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來決定是否進(jìn)行數(shù)據(jù)連接當(dāng)連接被拒絕時(shí)，對于被拒絕網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置等待計(jì)時(shí)器來延遲下次請求。4647通用核心網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理擁塞控制當(dāng)一般性過載發(fā)生的情況下，核心網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，如MME或SGSN會(huì)拒絕來自移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)性管理信令請求（如連接，跟蹤區(qū)域更新或路由器更新請求），并提供一個(gè)回退計(jì)時(shí)器。同樣在CS域服務(wù)中也可采取此過程，如一個(gè)MSC/VLR也可以執(zhí)行擁塞控制為避免大量移動(dòng)設(shè)備同時(shí)啟動(dòng)延遞的請求，應(yīng)選擇不同的回退計(jì)時(shí)器值48空閑模式下，M2M設(shè)備收到的下行低優(yōu)先級業(yè)務(wù)量的選擇性節(jié)流49特定應(yīng)用的擁塞限制這是一種保護(hù)機(jī)制，為了避免和處理一個(gè)特定APN相關(guān)的信令擁塞分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)GW或MME/SGSN可以檢