M2M 移动通信网络架构研究

　　【摘

 要】文章对 M2M 业务特征和 MTC 通信网络架构进行了探讨。首先详细分析 M2M

业务特征以及对现网架构的影响；然后借鉴国际标准组织提出的

M2M 网络架构，并在此

基础上根据现阶段的网络现状和

M2M 业务需求提出了 3G 网络阶段适用的网络架构。

　　【关键词】

M2M 网络架构 PCRF 核心网 专用网元

　　

1 引言

　　物物通信（

M2M，Machine to Machine）是一种涉及一个或多个实体的不需要人为干

预的数据通信，也称为机器类型通信（

MTC，Machine-Type Communication）。随着 M2M

业务的快速发展，基于移动通信网络的

MTC 正日益成为一种主要的移动通信方式，但是

传统移动通信网络毕竟是面向人人通信（

H2H，Hu-man to human）业务设计的，适应 H2H

的业务需求，却不能满足

M2M 业务需求。具体来说，MTC 和传统人人通信的不同之处包括

以下方面

[1]：

　　（

1）基于 MTC 通信的应用场景比 H2H 通信的场景丰富很多，而且具有差异性。根据

功能特性划分大致可归纳为位置感知和共享、环境信息感知、远程控制与执行、数据收集发布、
视频监控、近场通信等。这些应用的差异化一方面表现为功能上的多样性；另一方面也体现
在应用特征以及对网络的需求上的差异化。
　　（

2）数据通信为主，包括小流量数据包、视频流等。

　　（

3）要求 MTC 通信成本比 H2H 更低。由于 M2M 业务是在 H2H 业务之后发展起来的，

最小化成本是

M2M 业务生存的重要考虑。不同的应用因其重要性不同，对通信的要求也是

不同的，需要结合事件发生的可能性和需要付出的通信等综合成本来考虑进行成本的最小
化。
　　（

4）M2M 终端数目巨大，需要更灵活和有策略的终端管理。潜在的海量 M2M 终端接

入通信网络，而且

M2M 终端无论是从传输特性、QoS 要求和移动性，还是从终端的分布密

度方面，都与

H2H 终端有很大不同。

　　（

5）以小数据量传输为主。

　　如果继续使用传统移动通信系统来进行

MTC 通信，其系统的效率、成本和适用性都无

法达到最优。因此，在考虑

M2M 业务特征的同时减少对 H2H 业务的影响，从而设计 MTC

专用的通信系统，是当前物物通信不断发展背景下的一个重要课题。
　　

2 M2M 业务特征分析

　　网络架构的设计，需要以网络所承载的具体业务为出发点

[2]。也就是说，M2M 网络架

构的设计需要充分分析

M2M 业务特征和需求，结合终端上下行数据量、频度、QoS 需求等

方面的业务特征，将物联网应用分为如下五类。其中，对各类应用的部分需求和特征进行了
分析，包括移动性、群组通信、鉴权以及按计划周期性处理等，不同场景间有较大差异。
　　（

1）监控报警类：传感器本地监测数据，当发生不符合预期的数据变化时通过网络通

知应用层进行报警。
　　平均数据传输速率：低，仅在某些触发条件下发送少量上行数据流量。
　　尖峰数据传输速率：不同场景间有较大差异，与应用需求确定的传输的数据内容有关。
　　

QoS 要求：不同场景间有较大差异，与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。

　　数据安全要求：不同场景间有较大差异，与应用需求有关。
　　数据可靠传递要求：不同场景间有较大差异，与应用需求有关。
　　数据持续性：低，仅在发生预置的事件时存在短暂的或者持续时间较短的数据传输。
　　与人交互性：低，通常由系统根据预置处理方式自动处理。
　　对连接性的需求：需要监控连接性以防破坏或无效。