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(lái)越多的M2M應(yīng)用需求的出現(xiàn)，以及越來(lái)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(guò)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(duì)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(duì)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(shì)：M2M設(shè)備是固定的，而移動(dòng)信號(hào)未覆蓋或位于不好的覆蓋的，此M2M設(shè)備將可能永遠(yuǎn)無(wú)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(yíng)商的成本增值服務(wù)：可以使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)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(yíng)程序提供改進(jìn)方案過(guò)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(wèn)限制無(wú)線資源控制中的低訪問(wèn)優(yōu)先級(jí)指示無(wú)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(qǐng)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(guò)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(hào)碼的移動(dòng)156.2.2 降低成本 對(duì)于運(yùn)營(yíng)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(kāi)調(diào)查成本動(dòng)因和

4、網(wǎng)絡(luò)的成本組成16對(duì)于M2M訂閱，可以用基于組的訂閱通過(guò)不轉(zhuǎn)載每個(gè)訂閱的服務(wù)配置數(shù)據(jù)來(lái)節(jié)省用戶數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)以降低成本通過(guò)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(yíng)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(duì)初始設(shè)備的信令（如位置更新和連接請(qǐng)求等）收費(fèi)當(dāng)設(shè)備沒(méi)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(jí)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(duì)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(jí)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(hào)、標(biāo)識(shí)及尋址現(xiàn)有編號(hào)、標(biāo)識(shí)和尋址是否可以應(yīng)付M2M的預(yù)期增長(zhǎng)E.164編號(hào)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(hào)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(hào)碼設(shè)置中：一個(gè)設(shè)備要訂閱設(shè)置，需要電話號(hào)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(hào)碼進(jìn)行定

6、位22E.164編號(hào)E.164 是國(guó)際電信聯(lián)盟定義的國(guó)際公共電話碼號(hào)方案，同時(shí)定義了具體的碼號(hào)的格式E.164定義了最大15數(shù)字，完整號(hào)碼有國(guó)際呼叫前綴。E.164號(hào)碼是MSISDN號(hào)碼，它是主叫用戶為呼叫移動(dòng)通信網(wǎng)中用戶所需撥號(hào)的號(hào)碼。其格式為：CC+NDC+SN，也可以表示為：國(guó)家代碼+N1N2N3+H0H1H2H3ABCD（CC=國(guó)家碼，中國(guó)為86；NDC=國(guó)內(nèi)目的碼；SN=用戶號(hào)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(hào)碼，作用同于固定網(wǎng)PSTN號(hào)碼

7、；是在公共電話網(wǎng)交換網(wǎng)絡(luò)編號(hào)計(jì)劃中，唯一能識(shí)別移動(dòng)用戶的號(hào)碼。23問(wèn)題：編碼的短缺解決方法：在現(xiàn)有的M2M通信編號(hào)計(jì)劃內(nèi)定義新的編號(hào)范圍，如定義較長(zhǎng)的M2M通信電話號(hào)碼在運(yùn)營(yíng)商之間重新使用一個(gè)E.164編號(hào)范圍找到E.164編碼的替代品不再使用電話號(hào)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(shuō)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(shù)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(guó)家碼）：MCC的資源由國(guó)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(guó)家，共3位，中國(guó)為460。MNC（Mobile Network Code，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)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(guó)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(guó)家的一個(gè)運(yùn)營(yíng)商對(duì)應(yīng)一個(gè)PLMN），可以通過(guò)MNC來(lái)進(jìn)

9、行區(qū)別，即每一個(gè)PLMN都要分配唯一的MNC。中國(guó)移動(dòng)系統(tǒng)使用00、02、07，中國(guó)聯(lián)通GSM系統(tǒng)使用01、06，中國(guó)電信CDMA系統(tǒng)使用03、05、電信4G使用11，中國(guó)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(hào)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(yíng)商分配；M0M1M2M3和MDN（Mobile Directory Number，移動(dòng)用戶號(hào)碼簿號(hào)碼）中的H0H1H2H3可存在對(duì)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(guó)際身份碼的縮寫(xiě)，移動(dòng)裝備國(guó)際辨識(shí)碼，是由15位數(shù)字組成的電子串號(hào)，它與每臺(tái)手機(jī)一一對(duì)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(hào)碼，這個(gè)號(hào)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(hào)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(hào)核準(zhǔn)號(hào)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(hào)”，一般代表產(chǎn)地。3）之后的6位數(shù)（SNR，Serial Number，出廠序號(hào)）是“串號(hào)”，一般代表生產(chǎn)順序號(hào)。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(xiě)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(hào)”。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(hào)。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(guó)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(hào)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(yíng)商代碼：中國(guó)移動(dòng)的為：898600；898602 ，中國(guó)聯(lián)通的為：898601，中國(guó)電信89860332中國(guó)移動(dòng)、聯(lián)通 、電信編碼格式中國(guó)移動(dòng)編碼格式89860 0MFSS YYGXX XXXXP中國(guó)聯(lián)通編碼格式89860 1YYMH AAAXX XXXXP中國(guó)電信編碼格式89860 3MYYH HHXXX XXXXX33以中國(guó)移動(dòng)為例：898600MFSSYYGXXXXXXP89： 國(guó)際編號(hào)8986： 國(guó)家編號(hào)，86：中國(guó)00： 運(yùn)營(yíng)商編號(hào)，00：中國(guó)移動(dòng)M： 號(hào)段，對(duì)應(yīng)用戶號(hào)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(hào)碼第4位34以中國(guó)移動(dòng)為例：898600MFSSYYGXXXXXXPSS： 省編號(hào)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(hào)的后兩位35以中國(guó)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?？滤筙X： 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(lái)發(fā)起建立連接，這個(gè)過(guò)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(guò)HSS和非接入層信令觸發(fā)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求和PDP環(huán)境建立觸發(fā)416.2.6 過(guò)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(qǐng)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(jí)移動(dòng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)控制通過(guò)核心網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理?yè)砣刂圃诳臻e模式中，M2M設(shè)備收到的下行低優(yōu)先級(jí)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(lái)自網(wǎng)絡(luò)重選的過(guò)載優(yōu)化擴(kuò)展的接入限制44過(guò)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(qǐng)求對(duì)于跨國(guó)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(wú)故障服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，這也需要機(jī)制來(lái)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(jí)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(jí)的信號(hào)給各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來(lái)決定是否進(jìn)行數(shù)據(jù)連接當(dāng)連接被拒絕時(shí)，對(duì)于被拒絕網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置等待計(jì)時(shí)器來(lái)延遲下次請(qǐng)求。4647通用核心網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理?yè)砣刂飘?dāng)一般性過(guò)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(lái)自移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)性管理信令請(qǐng)求（如連接，跟蹤區(qū)域更新或路由器更新請(qǐng)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(guò)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(qǐng)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(jí)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