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低速近距離無線通信與電信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的業(yè)務(wù)和應(yīng)用場(chǎng)景

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2024年12月07日 14:52

近距離無線通信是要圍繞個(gè)人環(huán)境，在不同設(shè)備之間建立無線連接，構(gòu)建無線個(gè)域網(wǎng)（Wireless Personal Network，WPAN），使得個(gè)人工作更便捷、更有效。一般來講，近距離無線通信技術(shù)可分為高速近距離無線通信技術(shù)和低速近距離無線通信技術(shù)。低速近距離無線通信的典型技術(shù)包括Zigbee、低速UWB等。將近距離無線通信技術(shù)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)與電信網(wǎng)絡(luò)相連接，可以利用電信網(wǎng)絡(luò)對(duì)該近距離無線通信網(wǎng)絡(luò)及其提供的業(yè)務(wù)進(jìn)行監(jiān)控、管理，以及完成業(yè)務(wù)的承載與合作實(shí)施。本文主要介紹低速近距離無線通信與電信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的業(yè)務(wù)和應(yīng)場(chǎng)景。

1 業(yè)務(wù)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(zhì)量的視頻業(yè)務(wù)，其主要可支持的業(yè)務(wù)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(dòng)電話的無線耳機(jī)裝置：裝備無線通信模塊的無線耳機(jī)和移動(dòng)電話建立一個(gè)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(wù)系統(tǒng)中，通過低速近距離無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送少量的音頻信息，如緊急通知、報(bào)警信息。

u 少量的對(duì)講業(yè)務(wù)：在門禁控制系統(tǒng)中，通過低速近距離無線網(wǎng)絡(luò)傳送少量的實(shí)時(shí)語音，類似對(duì)講的功能。

（2）文本

u 純文本信息：未經(jīng)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(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(jīng)處理后的數(shù)據(jù)信息：如文本、圖片、語音片斷等經(jīng)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(yīng)用中對(duì)特定設(shè)備的控制命令，比如設(shè)備開/關(guān)、參數(shù)調(diào)整等。

u 電子商務(wù)的交易信息：通過低速近距離無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的電子商務(wù)交易過程中的信息交互。

2 應(yīng)用場(chǎng)景

低速近距離無線通信與電信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的應(yīng)用場(chǎng)景主要包括信息服務(wù)、移動(dòng)支付、遠(yuǎn)程監(jiān)控（包含家庭自動(dòng)化、建筑物和工業(yè)自動(dòng)化等）、以及某些P2P應(yīng)用等等。這些應(yīng)用場(chǎng)景在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上會(huì)有一定的不同，體現(xiàn)了近距離無線技術(shù)的復(fù)雜多樣性。特別是低速WPAN具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，可以在很多場(chǎng)合下應(yīng)用。

（1）信息服務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景

信息服務(wù)場(chǎng)景如圖1所示，在該場(chǎng)景下，電信網(wǎng)絡(luò)作為信息服務(wù)的骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程服務(wù)器的業(yè)務(wù)平臺(tái)可以通過電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)布特定的公共信息，比如天氣、交通、市政等服務(wù)信息，客戶端可以通過電信網(wǎng)絡(luò)對(duì)業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)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(shè)備，用戶可以通過服務(wù)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)設(shè)備獲取業(yè)務(wù)平臺(tái)的相關(guān)配置信息。信息服務(wù)平臺(tái)負(fù)責(zé)發(fā)布下行信息，利用信息服務(wù)節(jié)點(diǎn)收集終端的特定信息，比如位置、速度、用戶需求等，并實(shí)現(xiàn)某些上行的信息收集功能。

低速WPAN由一個(gè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備和若干個(gè)信息服務(wù)節(jié)點(diǎn)組成基礎(chǔ)設(shè)施，它作為信息服務(wù)的接入網(wǎng)絡(luò)可以支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如星形、樹形、MESH等。終端用戶設(shè)備支持有限的移動(dòng)性。在該場(chǎng)景中網(wǎng)關(guān)設(shè)備通過電信運(yùn)營商提供的接入服務(wù)連接到骨干網(wǎng)絡(luò)，支持固定的接入模式和移動(dòng)的接入模式。遠(yuǎn)程服務(wù)器除了提供業(yè)務(wù)平臺(tái)外，通常還可以實(shí)現(xiàn)和具體的應(yīng)用業(yè)務(wù)相關(guān)的認(rèn)證、安全、計(jì)費(fèi)等功能。

（2）移動(dòng)支付應(yīng)用場(chǎng)景

移動(dòng)支付場(chǎng)景如圖2所示。在此應(yīng)用場(chǎng)景中，銷售點(diǎn)（POS）和用戶設(shè)備（UE）間利用低速WPAN技術(shù)提供的近距離無線連接進(jìn)行商品交易的選擇和確認(rèn)。

如果銷售點(diǎn)直接連接到電信網(wǎng)絡(luò)，可以借助電信網(wǎng)絡(luò)傳遞帳單及用戶身份信息，用戶身份信息由用戶設(shè)備通過WPAN傳送到銷售點(diǎn)，這種方式參考圖中WPAN1，銷售點(diǎn)充當(dāng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的角色。

如果將用戶設(shè)備作為網(wǎng)關(guān)設(shè)備，銷售點(diǎn)也可以通過WPAN方式將交易信息傳到用戶設(shè)備，再由用戶設(shè)備通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)完成交易，這種方式參考圖中WPAN2。

用于移動(dòng)支付場(chǎng)景的WPAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔容^簡(jiǎn)單，一般是銷售點(diǎn)和用戶設(shè)備間的P2P連接，如果銷售點(diǎn)同時(shí)向多個(gè)用戶服務(wù)，則組成星形結(jié)構(gòu)。

（3）遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用場(chǎng)景

遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用場(chǎng)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(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、自動(dòng)抄表、工業(yè)控制等）。在此應(yīng)用中，遠(yuǎn)程控制中心通過電信網(wǎng)絡(luò)對(duì)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、命令控制及管理，這些監(jiān)控節(jié)點(diǎn)通常是固定不變，可以通過星形、樹形和MESH等靈活組網(wǎng)，并且終端成本極低，可以大規(guī)模布網(wǎng)。

（4） P2P應(yīng)用場(chǎng)景

P2P應(yīng)用場(chǎng)景如圖4所示，包括移動(dòng)電話的無線耳機(jī)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)，其特征在于業(yè)務(wù)由雙方參與，無需第三者中轉(zhuǎn)。電信網(wǎng)絡(luò)在這種應(yīng)用場(chǎng)景下提供認(rèn)證安全的服務(wù)，并不參與實(shí)際的數(shù)據(jù)傳遞。

在終端設(shè)備建立P2P連接時(shí)，可以通過電信接入網(wǎng)絡(luò)將通信請(qǐng)求發(fā)給認(rèn)證管理服務(wù)器，該服務(wù)器通過設(shè)備標(biāo)識(shí)認(rèn)證確保該連接建立的合法性。這相比現(xiàn)有的設(shè)備間直接通過WPAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全確認(rèn)更為可靠，并且為用戶管理多個(gè)屬于自己的設(shè)備提供了方便。比如用戶可以安全地把手機(jī)中的通話記錄或者信息傳到個(gè)人電腦中或者其他電子設(shè)備，只要這些設(shè)備都可以連接到電信網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)證管理服務(wù)器進(jìn)行安全認(rèn)證。

3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3.1網(wǎng)絡(luò)參考模型

近距離無線通信與電信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

該網(wǎng)絡(luò)模型由兩大部分組成：WPAN側(cè)和電信網(wǎng)絡(luò)側(cè)。

WPAN側(cè)的功能實(shí)體包括：WPAN網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)功能協(xié)調(diào)設(shè)備、終端設(shè)備、本地應(yīng)用服務(wù)器。

u WPAN網(wǎng)關(guān)：負(fù)責(zé)接入到電信網(wǎng)絡(luò)，主要完成協(xié)議轉(zhuǎn)換、地址映射和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等功能；

u 網(wǎng)絡(luò)功能協(xié)調(diào)設(shè)備：負(fù)責(zé)WPAN的建立、配置和安全管理等功能；

u 終端設(shè)備：一般是用戶直接使用的設(shè)備，它具有電信網(wǎng)絡(luò)可識(shí)別的身份標(biāo)識(shí)（如USIM）。

u 本地應(yīng)用服務(wù)器：負(fù)責(zé)實(shí)施管理由WPAN網(wǎng)絡(luò)本身提供的服務(wù)（如傳感器應(yīng)用等）。

電信網(wǎng)絡(luò)側(cè)的功能實(shí)體包括：AAA服務(wù)器、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、HLR/HSS（歸屬位置寄存器/歸屬用戶服務(wù)器）、應(yīng)用服務(wù)器。

u AAA服務(wù)器：負(fù)責(zé)對(duì)WPAN終端設(shè)備進(jìn)行認(rèn)證、授權(quán)和計(jì)費(fèi)；

u 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)：完成與近距離無線通信相結(jié)合的業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)功能；

u HLR/HSS：保存用戶身份信息以及認(rèn)證、授權(quán)的相關(guān)信息；

u 應(yīng)用服務(wù)器：負(fù)責(zé)配置、提供和管理與近距離無線通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的業(yè)務(wù)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)接口與協(xié)議

低速WPAN與電信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具有的接口有：

u 網(wǎng)絡(luò)功能協(xié)調(diào)設(shè)備與WPAN網(wǎng)關(guān)間接口

網(wǎng)絡(luò)功能協(xié)調(diào)設(shè)備與WPAN網(wǎng)關(guān)間可以通過近距離無線通信技術(shù)或有線方式連接，二者還有可能集成在同一個(gè)物理設(shè)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(dāng)由電信網(wǎng)絡(luò)管理WPAN時(shí)優(yōu)選支持SNMP等應(yīng)用協(xié)議，可選支持IP協(xié)議。

u WPAN網(wǎng)關(guān)與AAA服務(wù)器間接口

該接口用于AAA服務(wù)器對(duì)WPAN終端設(shè)備進(jìn)行認(rèn)證、授權(quán)及計(jì)費(fèi)過程中協(xié)議報(bào)文的傳遞，需要支持相關(guān)的AAA協(xié)議（如Diameter或RADIUS）；該接口支持IP協(xié)議及電信網(wǎng)絡(luò)采用的信令協(xié)議、安全協(xié)議等。

u WPAN網(wǎng)關(guān)與應(yīng)用服務(wù)器間接口

該接口用于WPAN對(duì)應(yīng)用服務(wù)器的服務(wù)請(qǐng)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(wù)器與HLR/HSS間接口

該接口用于在認(rèn)證和授權(quán)過程中傳遞相關(guān)信息，包括WPAN終端設(shè)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(guān)的AAA協(xié)議（如Diameter等）。

該接口還用于在計(jì)費(fèi)過程中傳遞相關(guān)信息，包括用戶帳戶信息、簽約信息等。

4 小結(jié)

隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，無線通信在人們的生活中扮演越來越重要的角色，將近距離無線通信技術(shù)與電信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)合，將會(huì)開發(fā)出更多的業(yè)務(wù)和應(yīng)用場(chǎng)景以滿足用戶不同的需求，為人們提供生活工作中更多的方便。