第2章 NB-IoT网络架构

2.1 引言

窄带物联网（NB-IoT）的引入，对 LTE/EPC 网络带来了很大的改进要求。传统LTE/EPC网络的设计，主要目的是为了适应宽带移动互联网的需求，即为用户提供高带宽、高响应速度的上网体验。然而，与宽带移动互联网相比较，NB-IoT具有显著的差别：终端数量众多、终端节能要求高、以收发小数据包为主且数据包可能是非 IP格式的。

现有LTE/EPC流程，对NB-IoT终端而言，发送单位数量的数据，终端能耗和网络信令开销太高。一方面，为了发送或接收很少字节的数据，终端从空闲态进入连接态，所消耗的网络信令开销远远大于数据载荷本身大小；另一方面，基于LTE/EPC的复杂的信令流程，对终端的能耗也带来很大开销。

为了适应NB-IoT终端的接入需求，3GPP对网络整体架构和流程进行了增强，提出了控制面优化传输方案和用户面优化传输方案。控制面优化传输方案的基本原理是通过控制面信令来实现IP数据或非IP数据在NB-IoT终端和网络间的传输。遵循该方案，UE可以在请求RRC连接的过程中，在无线信令承载SRB中携带NAS数据包，在NAS数据包中携带IP数据或非IP数据，达到利用控制面来传输用户面数据的目的。用户面优化传输方案的基本原理是引入RRC连接挂起和恢复流程，在终端进入空闲态后，基站和网络仍然存储终端的重要上下文信息，以便通过恢复流程快速重建无线连接和核心网连接，降低了网络信令的交互。

特别地，在EPC网络侧，针对非IP数据的传输，基于控制面优化传输方案，3GPP提出了两种模式的非IP数据传输方案。一种是利用服务能力开放单元（SCEF），在移动性管理实体（MME）和能力开放单元（SCEF）间建立T6连接来实现非IP数据的传输；另一种是升级P-GW使其支持非IP 数据传输，基于现有SGi 接口通过隧道来实现非IP数据的传输。