機(jī)器通信的模式和特點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)前景

　　當(dāng)前的通信網(wǎng)絡(luò)，尤其是蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)，在設(shè)計時是以所承載的業(yè)務(wù)主要是語音、上網(wǎng)等業(yè)務(wù)為前提的。從數(shù)據(jù)通道來看，無論從承載通道設(shè)計、信令交互設(shè)計、容量和覆蓋規(guī)劃等多個層面，都主要考慮的是以前向流量為主，以手機(jī)終端和上網(wǎng)卡為主的業(yè)務(wù)。在機(jī)器通信業(yè)務(wù)規(guī)?；l(fā)展的前景下，筆者認(rèn)為，通信網(wǎng)絡(luò)承載機(jī)器通信的演進(jìn)趨勢可以劃分為3個階段。如圖1所示，即混同承載階段、區(qū)別承載階段以及遠(yuǎn)期的獨(dú)立承載階段。

　　（1）業(yè)務(wù)發(fā)展初期，通信網(wǎng)絡(luò)采用混同承載方式

　　在混同承載階段，通信網(wǎng)絡(luò)從接入網(wǎng)開始，到核心網(wǎng)的各個環(huán)節(jié)都沒有將機(jī)器通信和上網(wǎng)卡等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)區(qū)分開來。這些不同類型的通信業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)采用同一種模式進(jìn)行承載。造成這種局面的主要原因是網(wǎng)絡(luò)側(cè)目前不能以比較簡單的方式實(shí)現(xiàn)區(qū)分業(yè)務(wù)。而且雖然存在一定的需求，業(yè)務(wù)也開始形成一定的規(guī)模。但在機(jī)器通信發(fā)展的初期，業(yè)務(wù)規(guī)模仍然有限。從投入產(chǎn)出效益來看，沒有足夠的理由啟動對網(wǎng)絡(luò)的改造。

　　在混同承載階段，基本處理策略是網(wǎng)絡(luò)不作大的改動，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)基本不變，主要通過終端側(cè)采取一些措施，應(yīng)對程序自動化等特征帶來的問題，間接地增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)對機(jī)器通信的承載能力。同時，運(yùn)營商也在探索構(gòu)建針對機(jī)器通信的業(yè)務(wù)平臺，例如M2M平臺，通過提供針對機(jī)器終端的監(jiān)測控制、以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)路由等功能，從另一方面增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的承載能力。

（2）通信網(wǎng)絡(luò)要實(shí)現(xiàn)對于機(jī)器通信的區(qū)別承載

　　畢竟，機(jī)器通信有其不同于以往傳統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的特征。隨著機(jī)器通信業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，業(yè)務(wù)規(guī)模的增加，逐漸對包括碼號資源、傳輸信道資源等在內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)資源造成了較大的壓力。為了避免這種壓力對整個通信網(wǎng)絡(luò)造成大的負(fù)面影響，必須在網(wǎng)絡(luò)側(cè)進(jìn)行相應(yīng)的改造來實(shí)現(xiàn)區(qū)別承載。

　　歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ETSI)的專家們就此在M2M 功能架構(gòu)中進(jìn)行了相應(yīng)闡述，如圖2所示：

　　ETSI的專家們提出在接入網(wǎng)、核心網(wǎng)以及傳輸網(wǎng)層面都可能需要進(jìn)行改造，以提供承載機(jī)器通信的新的網(wǎng)絡(luò)能力。此外，還需要提供一些服務(wù)能力來支撐機(jī)器通信業(yè)務(wù)的承載。筆者認(rèn)為后者將主要依靠M2M平臺的演進(jìn)來實(shí)現(xiàn)，而前者的實(shí)現(xiàn)需要根據(jù)機(jī)器通信的具體特征采取相應(yīng)的改進(jìn)機(jī)制。例如，針對低移動性、甚至固定安放的機(jī)器終端，可以簡化移動性管理相關(guān)的信令處理流程。這樣做，一方面可以減少信令數(shù)據(jù)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(dá)到降低功耗的目的。

　　要實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)對于機(jī)器通信業(yè)務(wù)的區(qū)別承載，通信網(wǎng)絡(luò)固然要具備針對性的承載機(jī)制。但首先，通信網(wǎng)絡(luò)需要將機(jī)器通信業(yè)務(wù)從眾多數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中識別出來，才能夠進(jìn)一步區(qū)別對待。要實(shí)現(xiàn)這種識別功能，可以采取多種措施，例如：

　　機(jī)器終端接入網(wǎng)絡(luò)可以采用單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)接入標(biāo)識符NAI；
機(jī)器終端可采用獨(dú)立號段，將其和使用普通號段的終端區(qū)分開來；
在歸屬位置寄存器(HLR)等相關(guān)設(shè)備中，針對機(jī)器終端設(shè)置相應(yīng)的區(qū)分標(biāo)識。

　　需要注意的是，一方面，上述這些措施，實(shí)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(dá)到較好的效果。而且，不但是網(wǎng)絡(luò)承載，包括業(yè)務(wù)承載（業(yè)務(wù)開通、計費(fèi)等）同樣需要借助這些手段實(shí)現(xiàn)區(qū)別對待。

　?。?）遠(yuǎn)期，通信網(wǎng)絡(luò)可能需要實(shí)現(xiàn)對于機(jī)器通信的獨(dú)立承載

　　當(dāng)機(jī)器通信業(yè)務(wù)規(guī)模繼續(xù)擴(kuò)大，和其它共享通信信道的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)之間會出現(xiàn)較大的互干擾問題，單純從技術(shù)手段解決可能過于復(fù)雜。另外，可能出現(xiàn)大量對通信服務(wù)等級協(xié)議(SLA)要求較高的機(jī)器通信業(yè)務(wù)。這些因素導(dǎo)致可能需要采用物理或邏輯隔離的網(wǎng)絡(luò)承載（部分）機(jī)器通信業(yè)務(wù)。這可能包含了物理或邏輯獨(dú)立的接入網(wǎng)，以及核心網(wǎng)中專設(shè)的互聯(lián)子網(wǎng)。

　　4 小結(jié)和展望

　　近年來，中國和國際上的通信標(biāo)準(zhǔn)組織在機(jī)器通信方面陸續(xù)開始開展相關(guān)研究。國際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組織(ITU-T)主要從下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)的視角出發(fā)關(guān)注泛在網(wǎng)的需求和架構(gòu)等。第三代合作伙伴計劃(3GPP)則主要從移動網(wǎng)絡(luò)出發(fā)關(guān)注機(jī)器通信的需求，以及面向機(jī)器通信的網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)和優(yōu)化工作。為推動M2M支撐技術(shù)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(dāng)運(yùn)營商部署M2M 應(yīng)用時，應(yīng)給運(yùn)營商帶來較低的運(yùn)營復(fù)雜度；優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)工作模式，以降低對M2M終端功耗的影響等研究領(lǐng)域。中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(CCSA)于2010年2月初成立了泛在網(wǎng)技術(shù)委員會（TC10），統(tǒng)一部署和開展泛在網(wǎng)的應(yīng)用和技術(shù)研究。但總的來看，關(guān)于機(jī)器通信的標(biāo)準(zhǔn)仍然處于需求和架構(gòu)分析階段，即處于起步階段。

　　從光接入、無線寬帶接入、智能業(yè)務(wù)平臺等通信網(wǎng)絡(luò)的幾大發(fā)展方向來看，機(jī)器通信對于無線寬帶接入提出了更多的要求。機(jī)器通信業(yè)務(wù)具有和以往移動蜂窩網(wǎng)承載的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)不同的通信模式和特征，需要網(wǎng)絡(luò)作出適應(yīng)性的改變。如果說，機(jī)器通信業(yè)務(wù)的初始階段，是業(yè)務(wù)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。那么我們可以說，機(jī)器通信業(yè)務(wù)的大發(fā)展階段，則應(yīng)該是網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)業(yè)務(wù)。當(dāng)然，這是一個漸進(jìn)的過程。而當(dāng)前正處于從混同承載階段向區(qū)別承載階段的轉(zhuǎn)變的過程之中。

　　總之，從機(jī)器通信業(yè)務(wù)的承載現(xiàn)狀，以及未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展愿景來看，目前的通信網(wǎng)絡(luò)仍然有很多通信需求未能滿足。機(jī)器通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，將進(jìn)一步推動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)。