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2.2 总体框架概述

NB-IoT的网络架构和4G网络架构基本一致,但针对NB-IoT优化流程,在架构上面也有所增强。图2.1描述了NB-IoT网络的总体架构 [1][2]

图2.1 NB-IoT网络总体架构

在NB-IoT的网络架构中,包括:NB-IoT终端、E-UTRAN基站(即eNodeB)、归属用户签约服务器(HSS)、移动性管理实体(MME)、服务网关(S-GW)和PDN网关(P-GW)。计费和策略控制功能(PCRF)在NB-IoT架构中并不是必须的。以及为了支持MTC、NB-IoT而引入的网元也不是必须的,包括:服务能力开放单元(SCEF)、第三方服务能力服务器(SCS)和第三方应用服务器(AS)。其中,SCEF也经常被称为能力开放平台。

和传统4G网络相比,在架构上,NB-IoT网络主要增加了业务能力开放单元(SCEF)以支持控制面优化方案和非IP数据传输,对应地,引入了新的接口:MME和SCEF之间的T6接口、HSS和SCEF之间的S6t接口。

在实际网络部署时,为了减少物理网元的数量,可以将部分核心网网元(如MME、S-GW、P-GW)合一部署,称之为CIoT服务网关节点(C-SGN),如图2.2所示。

图2.2 C-SGN集成架构

总体上看,C-CSGN的功能可以设计成EPS核心网功能的一个子集,必须支持的功能如下 [1]

• 用于小数据传输的控制面CIoT优化功能;

• 用于小数据传输的用户面CIoT优化功能;

• 用于小数据传输的必须安全控制流程;

• 对仅支持NB-IoT的UE实现不需要联合附着(Combined Attach)的短信SMS支持;

• 支持覆盖优化的寻呼增强;

• 在SGi接口实现隧道,支持经由PGW的非IP数据传输;

• 提供基于T6接口的SCEF连接,支持经由SCEF的非IP数据传输;

• 支持附着时不创建PDN连接。

对于NB-IoT,SMS短信服务是非常重要的业务。仅支持NB-IoT的终端,由于不支持联合附着(Combined Attach),所以不支持基于CSFB的短信机制。对仅支持NB-IoT的终端,NB-IoT技术允许NB-IoT终端在Attach、TAU消息中和MME协商基于控制面优化传输方案的SMS短信支持,即按照控制面传输优化方案在NAS信令包中携带SMS短信数据包。对于同时支持NB-IoT,又支持联合附着的终端,可继续使用CSFB的短信机制来获取SMS服务。

对网络而言,如果网络不支持CSFB的SGs接口短信机制,或对仅支持NB-IoT的终端无法使用CSFB机制来实现SMS短信服务,则可考虑在NB-IoT网络中引入基于MME的短信机制(SMS in MME),即MME实现SGd接口,通过该接口和短信网关、短信路由器实现SMS的传输,该架构如图2.3所示 [3]

图2.3 MME直接实现SGd接口的SMS架构 usT7Ww6CBBXQ+WI7wuoMa0c5Putgb+aSoHAJHWes1i6nQTJhQA9It0EyyFr905iF

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