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低速近距離無線通信與電信網絡相結合的業(yè)務和應用場景

來源：泰然健康網時間：2024年12月07日 14:52

近距離無線通信是要圍繞個人環(huán)境，在不同設備之間建立無線連接，構建無線個域網（Wireless Personal Network，WPAN），使得個人工作更便捷、更有效。一般來講，近距離無線通信技術可分為高速近距離無線通信技術和低速近距離無線通信技術。低速近距離無線通信的典型技術包括Zigbee、低速UWB等。將近距離無線通信技術構建的網絡與電信網絡相連接，可以利用電信網絡對該近距離無線通信網絡及其提供的業(yè)務進行監(jiān)控、管理，以及完成業(yè)務的承載與合作實施。本文主要介紹低速近距離無線通信與電信網絡相結合的業(yè)務和應場景。

1 業(yè)務種類

由于受到數(shù)據(jù)速率的限制，低速近距離無線通信不太可能支持高速率高質量的視頻業(yè)務，其主要可支持的業(yè)務形式包括以下三種：音頻、文本和數(shù)據(jù)。

（1）音頻

u 用于移動電話的無線耳機裝置：裝備無線通信模塊的無線耳機和移動電話建立一個P2P連接，用于傳輸語音和低碼率的音樂。

u 少量的音頻信息發(fā)送：在公共信息服務系統(tǒng)中，通過低速近距離無線網絡發(fā)送少量的音頻信息，如緊急通知、報警信息。

u 少量的對講業(yè)務：在門禁控制系統(tǒng)中，通過低速近距離無線網絡傳送少量的實時語音，類似對講的功能。

（2）文本

u 純文本信息：未經編碼壓縮或者其他處理的純文本信息（如ASCII碼、GB漢字碼等），通過低速近距離無線網絡進行傳輸，通常是不太重要的信息，如天氣狀況、交通信息等。

（3）數(shù)據(jù)

u 經處理后的數(shù)據(jù)信息：如文本、圖片、語音片斷等經過一定的壓縮或者加密的數(shù)據(jù)包。

u 特定格式的控制命令：在無線監(jiān)控應用中對特定設備的控制命令，比如設備開/關、參數(shù)調整等。

u 電子商務的交易信息：通過低速近距離無線網絡實現(xiàn)的電子商務交易過程中的信息交互。

2 應用場景

低速近距離無線通信與電信網絡相結合的應用場景主要包括信息服務、移動支付、遠程監(jiān)控（包含家庭自動化、建筑物和工業(yè)自動化等）、以及某些P2P應用等等。這些應用場景在網絡結構上會有一定的不同，體現(xiàn)了近距離無線技術的復雜多樣性。特別是低速WPAN具有很強的適應性，可以在很多場合下應用。

（1）信息服務應用場景

信息服務場景如圖1所示，在該場景下，電信網絡作為信息服務的骨干傳輸網絡，遠程服務器的業(yè)務平臺可以通過電信網絡發(fā)布特定的公共信息，比如天氣、交通、市政等服務信息，客戶端可以通過電信網絡對業(yè)務平臺進行操作管理及配置。

用戶端為集成了低速近距離通信功能模塊的終端設備，用戶可以通過服務節(jié)點和網關設備獲取業(yè)務平臺的相關配置信息。信息服務平臺負責發(fā)布下行信息，利用信息服務節(jié)點收集終端的特定信息，比如位置、速度、用戶需求等，并實現(xiàn)某些上行的信息收集功能。

低速WPAN由一個網關設備和若干個信息服務節(jié)點組成基礎設施，它作為信息服務的接入網絡可以支持多種拓撲結構，如星形、樹形、MESH等。終端用戶設備支持有限的移動性。在該場景中網關設備通過電信運營商提供的接入服務連接到骨干網絡，支持固定的接入模式和移動的接入模式。遠程服務器除了提供業(yè)務平臺外，通常還可以實現(xiàn)和具體的應用業(yè)務相關的認證、安全、計費等功能。

（2）移動支付應用場景

移動支付場景如圖2所示。在此應用場景中，銷售點（POS）和用戶設備（UE）間利用低速WPAN技術提供的近距離無線連接進行商品交易的選擇和確認。

如果銷售點直接連接到電信網絡，可以借助電信網絡傳遞帳單及用戶身份信息，用戶身份信息由用戶設備通過WPAN傳送到銷售點，這種方式參考圖中WPAN1，銷售點充當網關設備的角色。

如果將用戶設備作為網關設備，銷售點也可以通過WPAN方式將交易信息傳到用戶設備，再由用戶設備通過移動網絡完成交易，這種方式參考圖中WPAN2。

用于移動支付場景的WPAN網絡拓撲比較簡單，一般是銷售點和用戶設備間的P2P連接，如果銷售點同時向多個用戶服務，則組成星形結構。

（3）遠程監(jiān)控應用場景

遠程監(jiān)控應用場景如圖3所示，主要用于各種環(huán)境下的監(jiān)視和控制（如家庭自動化、樓宇自動化、自動抄表、工業(yè)控制等）。在此應用中，遠程控制中心通過電信網絡對監(jiān)控節(jié)點進行數(shù)據(jù)采集、命令控制及管理，這些監(jiān)控節(jié)點通常是固定不變，可以通過星形、樹形和MESH等靈活組網，并且終端成本極低，可以大規(guī)模布網。

（4） P2P應用場景

P2P應用場景如圖4所示，包括移動電話的無線耳機、點對點的數(shù)據(jù)傳輸?shù)葮I(yè)務，其特征在于業(yè)務由雙方參與，無需第三者中轉。電信網絡在這種應用場景下提供認證安全的服務，并不參與實際的數(shù)據(jù)傳遞。

在終端設備建立P2P連接時，可以通過電信接入網絡將通信請求發(fā)給認證管理服務器，該服務器通過設備標識認證確保該連接建立的合法性。這相比現(xiàn)有的設備間直接通過WPAN網絡進行安全確認更為可靠，并且為用戶管理多個屬于自己的設備提供了方便。比如用戶可以安全地把手機中的通話記錄或者信息傳到個人電腦中或者其他電子設備，只要這些設備都可以連接到電信網絡的認證管理服務器進行安全認證。

3 網絡架構

3.1網絡參考模型

近距離無線通信與電信網絡相結合的網絡架構

該網絡模型由兩大部分組成：WPAN側和電信網絡側。

WPAN側的功能實體包括：WPAN網關、網絡功能協(xié)調設備、終端設備、本地應用服務器。

u WPAN網關：負責接入到電信網絡，主要完成協(xié)議轉換、地址映射和數(shù)據(jù)轉發(fā)等功能；

u 網絡功能協(xié)調設備：負責WPAN的建立、配置和安全管理等功能；

u 終端設備：一般是用戶直接使用的設備，它具有電信網絡可識別的身份標識（如USIM）。

u 本地應用服務器：負責實施管理由WPAN網絡本身提供的服務（如傳感器應用等）。

電信網絡側的功能實體包括：AAA服務器、計費系統(tǒng)、HLR/HSS（歸屬位置寄存器/歸屬用戶服務器）、應用服務器。

u AAA服務器：負責對WPAN終端設備進行認證、授權和計費；

u 計費系統(tǒng)：完成與近距離無線通信相結合的業(yè)務計費功能；

u HLR/HSS：保存用戶身份信息以及認證、授權的相關信息；

u 應用服務器：負責配置、提供和管理與近距離無線通信網絡相結合的業(yè)務。

3.2 網絡接口與協(xié)議

低速WPAN與電信網絡相結合的網絡架構具有的接口有：

u 網絡功能協(xié)調設備與WPAN網關間接口

網絡功能協(xié)調設備與WPAN網關間可以通過近距離無線通信技術或有線方式連接，二者還有可能集成在同一個物理設備上。該接口符合IEEE802.15規(guī)定的物理層及MAC層規(guī)范。該接口支持EAP協(xié)議框架，當由電信網絡管理WPAN時優(yōu)選支持SNMP等應用協(xié)議，可選支持IP協(xié)議。

u WPAN網關與AAA服務器間接口

該接口用于AAA服務器對WPAN終端設備進行認證、授權及計費過程中協(xié)議報文的傳遞，需要支持相關的AAA協(xié)議（如Diameter或RADIUS）；該接口支持IP協(xié)議及電信網絡采用的信令協(xié)議、安全協(xié)議等。

u WPAN網關與應用服務器間接口

該接口用于WPAN對應用服務器的服務請求及獲取。該接口支持IP協(xié)議及采用的信令協(xié)議、安全協(xié)議等。

u AAA服務器與HLR/HSS間接口

該接口用于在認證和授權過程中傳遞相關信息，包括WPAN終端設備的身份信息、簽約信息等，以及身份信息和簽約信息的更新信息。該接口需要支持相關的AAA協(xié)議（如Diameter等）。

該接口還用于在計費過程中傳遞相關信息，包括用戶帳戶信息、簽約信息等。