NB-iot網(wǎng)絡架構詳解

一、NB-iot網(wǎng)絡架構

整個NB-IoT網(wǎng)絡架構分為五個部分：終端，無線網(wǎng)絡，核心網(wǎng)絡（EPC），IoT支持平臺和應用服務器。

二、NB-iot網(wǎng)絡架構簡介

1.終端

主要通過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)應用環(huán)境更加復雜，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，還包括無線傳輸接口，軟SIM設備，傳感器接口等。

2.無線網(wǎng)絡側

包含兩種分組網(wǎng)絡方法，一種是單運行（單無線電接入網(wǎng)絡），其中包括2G/3G/4G和NB-IoT無線網(wǎng)絡。另一個是建立NB-IoT。它主要負責空中接口連接處理，小區(qū)管理等相關功能。它通過S1-lite接口連接到IoT核心網(wǎng)絡，并將未連接的層數(shù)轉發(fā)到上層元處理。

3.核心網(wǎng)絡

網(wǎng)絡組件包括兩種分組網(wǎng)絡方法，一種是集成演進分組核心網(wǎng)絡（EvolvedPacketC）數(shù)據(jù)傳輸方法，即2G/3G/4G核心網(wǎng)絡。核心網(wǎng)絡通過IoTEPC網(wǎng)絡元素以及GSM，UITRAN和LTE公共EPC支持NB-IoT和eMTC用戶訪問。

4.物聯(lián)網(wǎng)支持平臺

歸屬位置寄存器（HLR），定位控制和計費規(guī)則功能單元（pcrf）

5.應用服務器

IoT數(shù)據(jù)的最終聚集點，可根據(jù)客戶需求執(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)送到應用程序，蜂窩網(wǎng)絡（CIoT）在EPS中定義了兩種優(yōu)化方案：

優(yōu)化CIoTEPS用戶界面功能（用戶平面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，紅線代表CIoTEPS控制平面功能優(yōu)化解決方案，藍線代表CIoTEPS用戶平面功能優(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sgw轉發(fā)到PGW，并轉發(fā)到應用程序服務器。

通過服務能力公開功能（scef）連接到應用程序服務器。（僅對應于非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，移動性管理實體（信令實體）訪問網(wǎng)絡的關鍵控制節(jié)點。負責空閑模式下的UE跟蹤和尋呼控制。通過與歸屬用戶服務器（HSS）的信息交換，完成了用戶身份驗證功能。

sgw：負責服務GW，服務網(wǎng)關和用戶數(shù)據(jù)包的路由和傳輸。對于空閑的UE，sGW是下行數(shù)據(jù)路徑的末尾，并在下行數(shù)據(jù)到達時觸發(fā)UE的尋呼。

PGW：PacketDataNetworkgateway，PDN網(wǎng)關（分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡網(wǎng)關）在UE和外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的連接點之間提供接口轉發(fā)，并對服務執(zhí)行下游服務級別計費。

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

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

2.優(yōu)化CIoTEPS用戶界面功能

物理網(wǎng)絡數(shù)據(jù)轉發(fā)方案與常規(guī)數(shù)據(jù)通信相同。數(shù)據(jù)在無線承載上發(fā)送，從SGW轉發(fā)到PGW，然后轉發(fā)到應用服務。因此，該方法在建立連接時會產(chǎn)生開銷，但是具有快速的分組序列傳輸?shù)膬?yōu)點。此方法支持IP和非IP數(shù)據(jù)的傳輸。