NB-IoT核心网关键技术流程

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1、核心网关键技术流程3GPP23.401中对于蜂窝物联网（CelluarInternetofThings,CIoT）是短短一句话定义的，蜂窝网络支持低复杂度和低吞吐率的物联网设备。蜂窝物联网同时支持IP业务和非IP业务（非IP的业务指的是站在EPS的角度来看的一些非结构化数据，尽管还是会被分配APN）。对于物联网，小包数据业务传输将成为应用的典型特征。因此，对于核心网而言，基于物联网的这种小数据，短时延传输模式进行了一些协议流程方面的优化。这种优化方式包含了两种模式，一种是基于用户面传输用户数据，而另一种是

2、将用户数据封装在了NAS层消息里的控制面传输方式，这种方式减少很多控制面的信令开销。PDN连接可以采取控制面CIoT核心网承载优化方式处理，或者也可以采取用户面CIoT核心网承载优化方式处理。相比传统PDN连接需要使用S1-U接口进行传输，这里S11-U也可以被用来传输小包数据。CIoT的数据可以包括物联网应用的状态信息以及测量数据。5G当中支持物联网数据通信的MME可能有这么几种支持数据传输的模式，MME支持控制面CIoT数据优化传输模式，MME支持用户面CIoT数据优化传输模式，支持传统的S1-U数据

3、传输模式。同时也包括了一些特殊的核心网功能，比如是否支持无需联合附着的SMS消息传输，是否支持没有PDN连接的附着，是否支持控制面CIoT数据优化传输模式的包头压缩。对于支持NB-IoT的终端，网络侧应该提供控制面CIoT数据优化传输模式的功能，对于S1-U传统用户面数据传输模式并不属于CIoT的数据优化传输模式范畴，但是支持用户面CIoT数据优化传输模式功能的UE也需要能够支持S1-U模式。UE会通过ATTACH/TAU请求中附带消息体PreferredandSupportedNetwork Behav

4、iour与网络能力进行协商。值得一提的是，这种核心网对于数据传输的优化机制并不仅仅限于低复杂度，低吞吐率的物联网应用。用户面CIoT核心网优化功能可以无需像传统LTE大网数据业务请求建立一样，通过NAS层消息ServiceRequest触发一些列的接入网流程作为数据业务传输的承载。但是这里有个前提，就是UE与网络之间的RRC连接处于挂起状态，这也意味着UE与网络侧的接入网承载和接入网安全上下文已经协商分配好了。通过挂起流程，在UE转为ECM-IDLE过程中，UE与eNodeB分别存储了接入层相关信息以及承

5、载上下文，同时MME存储了与S1AP和核心网承载相关的上下文，可以说“挂起”流程是一种“睡眠”机制，并不把UE连接建立相关信息删除。控制面优化数据传输模式下的用户面协议栈从核心网控制面优化数据传输模式下的用户面协议栈结构中可以看出与典型LTE系统网络中用户面传输数据在协议架构中的不同。UE与MME之间通过NAS层信令之间传输数据，而LTE系统中S1接口的GTP-u传输隧道协议后移到S11接口中作为用户面数据传输协议。在控制面数据传输模式下，UE上行数据包和相应的EPSBearerID（EBI）被封装在NA

6、SDATAPDU中，通过S1-AP初始UE消息传递，MME在收到了初始消息后可以与SGW/PGW协商传递上行数据，同时并行的触发核心网移动性以及会话管理流程，比如鉴权和安全涉及流程。相对比而言，如果此时有来自于SGW/PGW的下行数据，则需要在MME缓存，等待EMM和ESM流程完毕之后进行传递。对于接入侧通过NB-IoT技术建立连接，并且触发原因是MOExceptionData，MME需要将此触发原因告知SGW。这里其实表达了一层逻辑，上行NASPDU数据和上行NAS信令流程可以在MME进行分离，数据通过

7、S11接口传出去，NAS鉴权安全流程可以并发进行，而下行的NASPDU数据则需要等待NAS鉴权安全流程结束之后才能继续下发eNodeB。在UE与MME采取控制面优化数据传输模式下，即UE处于连接态下，如果需要通过建立用户面传输数据，可以采取传统S1-U模式进行数据传输或者采取用户面优化数据传输模式，如果MME决定采取S1-U模式进行数据传输，UE就不需要重新发起ServiceRequest，并通过后续的初始上下文请求告知eNodeB相关承载信息，包括安全上下文，信令连接ID，EPS承载QoS参数，S1连接

8、标识等。如果采取用户面优化数据传输模式，UE需要发起控制面ServiceRequest申请S1-U承载。不管控制面优化数据传输模式，用户面优化数据传输模式，还是S1-U数据传输模式，相应的PDN连接需要建立，而与之相应的EPSbearer也需要有MME进行分配建立。处于CP数据传输模式下的连接态UE转为UP模式或者S1-U模式进行数据传输NAS信令流程像ServiceRequest这样的NAS层服务请求信令在目前的LTE网络问