機器通信特點及網絡前景

　　3 通信網絡承載機器通信的演進趨勢

　　當前的通信網絡，尤其是蜂窩通信網絡，在設計時是以所承載的業務主要是語音、上網等業務為前提的。從數據通道來看，無論從承載通道設計、信令交互設計、容量和覆蓋規劃等多個層面，都主要考慮的是以前向流量為主，以手機終端和上網卡為主的業務。在機器通信業務規模化發展的前景下，筆者認為，通信網絡承載機器通信的演進趨勢可以劃分為3個階段。如圖1所示，即混同承載階段、區別承載階段以及遠期的獨立承載階段。

　　（1）業務發展初期，通信網絡采用混同承載方式

　　在混同承載階段，通信網絡從接入網開始，到核心網的各個環節都沒有將機器通信和上網卡等數據業務區分開來。這些不同類型的通信業務，網絡采用同一種模式進行承載。造成這種局面的主要原因是網絡側目前不能以比較簡單的方式實現區分業務。而且雖然存在一定的需求，業務也開始形成一定的規模。但在機器通信發展的初期，業務規模仍然有限。從投入產出效益來看，沒有足夠的理由啟動對網絡的改造。

　　在混同承載階段，基本處理策略是網絡不作大的改動，網絡參數基本不變，主要通過終端側采取一些措施，應對程序自動化等特征帶來的問題，間接地增強網絡對機器通信的承載能力。同時，運營商也在探索構建針對機器通信的業務平臺，例如M2M平臺，通過提供針對機器終端的監測控制、以及業務數據路由等功能，從另一方面增強網絡的承載能力。

（2）通信網絡要實現對于機器通信的區別承載

　　畢竟，機器通信有其不同于以往傳統數據通信的特征。隨著機器通信業務的不斷發展，業務規模的增加，逐漸對包括碼號資源、傳輸信道資源等在內的通信網絡資源造成了較大的壓力。為了避免這種壓力對整個通信網絡造成大的負面影響，必須在網絡側進行相應的改造來實現區別承載。

　　歐洲電信標準化協會(ETSI)的專家們就此在M2M 功能架構中進行了相應闡述，如圖2所示：

　　ETSI的專家們提出在接入網、核心網以及傳輸網層面都可能需要進行改造，以提供承載機器通信的新的網絡能力。此外，還需要提供一些服務能力來支撐機器通信業務的承載。筆者認為后者將主要依靠M2M平臺的演進來實現，而前者的實現需要根據機器通信的具體特征采取相應的改進機制。例如，針對低移動性、甚至固定安放的機器終端，可以簡化移動性管理相關的信令處理流程。這樣做，一方面可以減少信令數據流量，另一方面也可以減少終端通信單元的信令交互操作，從而達到降低功耗的目的。

　　要實現通信網絡對于機器通信業務的區別承載，通信網絡固然要具備針對性的承載機制。但首先，通信網絡需要將機器通信業務從眾多數據業務中識別出來，才能夠進一步區別對待。要實現這種識別功能，可以采取多種措施，例如：

　　機器終端接入網絡可以采用單獨的網絡接入標識符NAI；
機器終端可采用獨立號段，將其和使用普通號段的終端區分開來；
在歸屬位置寄存器(HLR)等相關設備中，針對機器終端設置相應的區分標識。

　　需要注意的是，一方面，上述這些措施，實施工作量大小不一；另一方面，可能需要多種措施綜合使用，方能達到較好的效果。而且，不但是網絡承載，包括業務承載（業務開通、計費等）同樣需要借助這些手段實現區別對待。

　　（3）遠期，通信網絡可能需要實現對于機器通信的獨立承載

　　當機器通信業務規模繼續擴大，和其它共享通信信道的數據業務之間會出現較大的互干擾問題，單純從技術手段解決可能過于復雜。另外，可能出現大量對通信服務等級協議(SLA)要求較高的機器通信業務。這些因素導致可能需要采用物理或邏輯隔離的網絡承載（部分）機器通信業務。這可能包含了物理或邏輯獨立的接入網，以及核心網中專設的互聯子網。

　　4 小結和展望

　　近年來，中國和國際上的通信標準組織在機器通信方面陸續開始開展相關研究。國際電信聯盟遠程通信標準化組織(ITU-T)主要從下一代網絡(NGN)的視角出發關注泛在網的需求和架構等。第三代合作伙伴計劃(3GPP)則主要從移動網絡出發關注機器通信的需求，以及面向機器通信的網絡改進和優化工作。為推動M2M支撐技術的研究，3GPP2在2010年1月曼谷會議上也通過了M2M的立項。明確了當運營商部署M2M 應用時，應給運營商帶來較低的運營復雜度；優化網絡工作模式，以降低對M2M終端功耗的影響等研究領域。中國通信標準化協會(CCSA)于2010年2月初成立了泛在網技術委員會（TC10），統一部署和開展泛在網的應用和技術研究。但總的來看，關于機器通信的標準仍然處于需求和架構分析階段，即處于起步階段。

　　從光接入、無線寬帶接入、智能業務平臺等通信網絡的幾大發展方向來看，機器通信對于無線寬帶接入提出了更多的要求。機器通信業務具有和以往移動蜂窩網承載的數據通信業務不同的通信模式和特征，需要網絡作出適應性的改變。如果說，機器通信業務的初始階段，是業務適應網絡。那么我們可以說，機器通信業務的大發展階段，則應該是網絡適應業務。當然，這是一個漸進的過程。而當前正處于從混同承載階段向區別承載階段的轉變的過程之中。

　　總之，從機器通信業務的承載現狀，以及未來物聯網的發展愿景來看，目前的通信網絡仍然有很多通信需求未能滿足。機器通信業務的發展，將進一步推動通信網絡的演進。