IPLOOK发布NB-IOT核心网

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物联网无线通信技术有很多，主要分为两类：一类是短距离通信，如：WiFi,蓝牙，Zigbee等等；另一类则是广域网通信技术（Low-power Wide-area Network）包括非授权频段的LoRa, Sigfox以及我们授权频段的NB-IoT，IPLOOK的NB-IoT 核心网基于R14标准进行开发，采用控制面优化方案。通过引入S11-U接口，使控制面可以传输小数据，避免了现网运营商复杂的用户面升级过程。

IPLOOK的NB-IoT core 架构:

IPLOOK NB-IoT core的功能

1. 终端的节电管理

节电功能的实现原理主要有三种：长周期定时器，终端PSM模式以及eDRX参数。

长周期定时器

M2M终端具有长时间静止或不经常移动的特征，若像普通终端一样频繁发起位置更新请求（RAU/TAU），不仅增加终端功耗的无谓消耗，同时也对网络的信令负荷造成负担，IPLOOK针对此类终端分配一个长周期定时器，用于解决该问题。

终端PSM模式

随着物联网的发展，M2M广泛应用于智能抄表等领域。这些领域的M2M终端被置于某些固定位置，采用各种电池供电，这种情况对电池寿命要求较高。本特性可以在这类M2M终端无上行数据传输时，指示终端进入PSM（Power Saving Mode）。终端进入PSM后MME将拒绝周边网元对终端的寻呼请求，达到省电的目的，从而提高电池的使用寿命。

eDRX参数

在物联网行业应用中，多为移动性较低、实时性要求较低的终端，频繁地接收网络侧的寻呼消息会缩短电池寿命且增加网络的信令负荷。基于上述原因，IPLOOK添加了3GPP标准协议提出的eDRX技术，延长了传统的DRX周期，使eDRX周期可以达到分钟、小时级别，从而节省物联网终端功耗，延长终端电池使用寿命。

2. 数据传输优化

基于信令面升级的数据传输

IoT终端数据收发频率低、数据包较小且多数情况为单向发送（例如智能抄表）。IPLOOK针对此类业务开发了控制面优化功能CP-CIoT（Control Plane Cellular Internet of Thing），实现了数据包在终端和MME之间通过NAS消息传递，在MME和S-GW间通过S11-U口传递，上、下行数据传输过程中无需频繁建立E-RAB，从而提升数据传输效率，节省不必要的信令开销。

基于数据面优化的数据传输

NB-IoT终端数据收发频率低、数据包较小且多数情况为单向发送（例如智能抄表），建立、释放S1–U连接和数据无线承载信令开销大。IPLOOK 可根据用户需求添加用户面优化功能UP-CIoT（User Plane CIoT EPS Optimization）。UP-CIoT的方式是当终端进入ECM-IDLE态时，UE、eNodeB和MME保存用于恢复连接的S1-AP关联、UE上下文和承载上下文数据。当需要恢复数传时，无需进行频繁的E-RAB重建，提升数传效率，节省信令开销。

Non-IP数据传输

在大多数物联网行业应用中，终端发送数据报文频率较低且字节较小（一般在20到200个字节之间），但仅数据报文头（UDP/IP传输层协议栈）所占用字节数有时就会超过数据，导致数据报文在传输过程中的有效字节数较低。此特性通过为UE在MME和S-GW/P-GW上创建Non-IP数据传输上下文来传输Non-IP数据（只有应用层数据，无UDP/IP传输层数据）来大幅度提升无线网络数据传输效率。

3. 覆盖增强

推荐寻呼的小区、eNodeB和小区覆盖等级由eNodeB通过UE Context Release Complete消息上报的Recommended Cells and eNBs for Paging和 Cell Identifier and Coverage Enhancement Level信元带给MME。

MME将这些信息保存在用户上下文中，并标记发送过小区覆盖等级（Cell Identifier and Coverage Enhancement Level）的eNodeB具有覆盖增强寻呼能力。

4. 过载控制

IPLOOK为M2M终端业务配置特定的APN使之与普通终端的业务有所区分，当突发大量的M2M终端业务对网络造成冲击时，MME通过APN识别M2M终端业务，并发送Back-off time信元来减缓M2M终端业务接入速度，确保普通终端业务的正常进行，预防系统进入拥塞状态。IPLOOK的过载控制系统分别为基于UE back-0ff  timer的接入信令控制与基于PGW bac-off timer的APN级拥塞控制。

5. 速率控制

基于PLMN的NB-IoT终端接入速率控制

通过MME向S/PGW及M2M终端发送Serving PLMN Rate Control信元，对M2M终端进行上下行速率控制，预防系统进入拥塞状态。本特性仅适用于控制面数据 传输且PDN为CP Only。

基于APN的NB-IoT终端接入速率控制

于APN的NB-IoT终端接入速率控制是在P-GW上配置速率门限，对超过速率门限的数据包进行丢弃处理。MME控制是否通过PCO/EPCO信元将来自网关侧的基于APN的NB-IoT终端接入速率控制参数发送给终端，用于控制该终端的某PDN连接单位时间内下行数据包的数目。

IPLOOK NB-IoT core的应用

1. 智慧城市

以水、电、气表智能计量、智慧停车、环保监测等领域为切入点，城市公共服务和公共管理的能力提升，监测一座城市需要很多方面并且要低成本。NB-IoT和LTE使得控制路灯，免费停车，环境监测等变的可能。智能抄表的主要要求是网络覆盖。有时，抄表需要在信号恶劣的地区，比如，偏远地区和地下。NB-IoT可以提供更好的网络覆盖。

2. 大数据管理

个人的可穿戴设备用于定位、检测身体状况等，智能家居将所有的电器等控制集中或者智能化，儿童监控等等。通过NB-IoT轻松地获取这所有数据，进行智能化地处理。

3. 工农业发展

随着工业，农业的规模扩大，对于产业的监测收到挑战，而NB-IoT的应用正好解决了这一问题。降低了生产成本，提高生产效率。

4. 共享产业发展

随着共享单车的发展，共享市场变得非常活跃。未来在共享产业继续扩大，无线连接应用在定位，安全等方面越来越多，NB-IoT将降低投入成本，为投资者带来更多收益。