NB-iot网络架构详解

一、NB-iot网络架构

整个NB-IoT网络架构分为五个部分：终端，无线网络，核心网络（EPC），IoT支持平台和应用服务器。

二、NB-iot网络架构简介

1.终端

主要通过空中接口连接到基站。终端方面主要包括工业终端和NB-IoT模块。工业应用环境更加复杂，工业终端也有所不同，除了芯片，模块，传感器接口，NB-IoT模块等，还包括无线传输接口，软SIM设备，传感器接口等。

2.无线网络侧

包含两种分组网络方法，一种是单运行（单无线电接入网络），其中包括2G/3G/4G和NB-IoT无线网络。另一个是建立NB-IoT。它主要负责空中接口连接处理，小区管理等相关功能。它通过S1-lite接口连接到IoT核心网络，并将未连接的层数转发到上层元处理。

3.核心网络

网络组件包括两种分组网络方法，一种是集成演进分组核心网络（EvolvedPacketC）数据传输方法，即2G/3G/4G核心网络。核心网络通过IoTEPC网络元素以及GSM，UITRAN和LTE公共EPC支持NB-IoT和eMTC用户访问。

4.物联网支持平台

归属位置寄存器（HLR），定位控制和计费规则功能单元（pcrf）

5.应用服务器

IoT数据的最终聚集点，可根据客户需求执行数据处理和其他操作。

三、数据传输方式

为了将IoT数据发送到应用程序，蜂窝网络（CIoT）在EPS中定义了两种优化方案：

优化CIoTEPS用户界面功能（用户平面CIoTEPS优化）

CIoTEPS控制平面功能优化（控制平面功能优化）

如上图所示，红线代表CIoTEPS控制平面功能优化解决方案，蓝线代表CIoTEPS用户平面功能优化解决方案。

1.CIoTEPS控制界面功能的优化

上行链路数据从eNB（CIoTRAN）发送到MME。在此，传输路径分为两种分支数据传输模式。

通过sgw转发到PGW，并转发到应用程序服务器。

通过服务能力公开功能（scef）连接到应用程序服务器。（仅对应于非IP数据传输，下行数据传输路径相同，方向相反）

注意：MME：MobilityManagement，移动性管理实体（信令实体）访问网络的关键控制节点。负责空闲模式下的UE跟踪和寻呼控制。通过与归属用户服务器（HSS）的信息交换，完成了用户身份验证功能。

sgw：负责服务GW，服务网关和用户数据包的路由和传输。对于空闲的UE，sGW是下行数据路径的末尾，并在下行数据到达时触发UE的寻呼。

PGW：PacketDataNetworkgateway，PDN网关（分组数据网络网关）在UE和外部分组数据网络的连接点之间提供接口转发，并对服务执行下游服务级别计费。

scef：新近推出的专用于nb-IOT配置校正，可控地传输非IP数据包以及为网络服务（例如身份验证）提供抽象接口的工具。

在这种条件下，由于可以接在信道无线电承载上发送分组，就不需要再去建立数据无线电承载，所以这种解决方案在不频繁发送小数据包的方案中应用广泛。

2.优化CIoTEPS用户界面功能

物理网络数据转发方案与常规数据通信相同。数据在无线承载上发送，从SGW转发到PGW，然后转发到应用服务。因此，该方法在建立连接时会产生开销，但是具有快速的分组序列传输的优点。此方法支持IP和非IP数据的传输。