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NB-IoT的Non-IP数据传输过程

NB-IoT的一项重要功能就是UE支持Non-IP数据的传输,这是蜂窝物联网增强的重要部分。从EPS系统角度来看,Non-IP数据是非IP结构化的。Non-IP数据传输,包括MO、MT的数据传输两部分。UE在ESM连接请求消息,如附着或PDN连接请求消息中指示使用Non-IPPDN类型。对于Non-IP PDN类型的PDN连接,网络将不会启动专用承载上下文激活过程。

将Non-IP数据传输给SCS/AS,可以有两种主要方案:

1)经过SCEF的Non-IP数据传输。

2)经过P-GW的Non-IP数据传输(使用点对点的SGi隧道)。

经过P-GW的点对点SGi隧道方式传输Non-IP数据,目前存在两种传输方案,基于UDP/IP的PtP隧道和基于其他类型的PtP隧道。

(1)基于UDP/IP的PtP隧道方案

1)在P-GW上,以APN为粒度,预先配置AS的IP地址。

2)UE发起附着或PDN建立时,P-GW为UE分配IP地址(该IP不发送给UE),并建立(GTP隧道ID、UE IP地址)映射表。

3)以上行数据为例,P-GW收到UE侧的Non-IP数据后,将其从GTP隧道中剥离,并加上IP头(源IP是P-GW为UE分配的IP,目的IP为AS的IP),然后经由IP网络发往AS。

4)AS收到IP报文后,解析其中的Non-IP数据内容及其中的用户ID,并建立(用户ID、UE IP地址)映射表,便于下行数据发送。

(2)基于其他类型的PtP隧道方案

1)在P-GW上,以APN为粒度,预先配置AS的IP地址。

2)UE发起附着或PDN建立时,P-GW不为UE分配IP地址,但建立到AS的隧道,并建立左右两侧隧道的映射表。

3)以上行数据为例,P-GW收到UE侧的Non-IP数据后,将其从GTP隧道1中剥离,并将其放入隧道2中,再经由隧道发往AS。

4)AS收到后,解析其中的Non-IP数据内容及其中的用户ID,并建立(用户ID、隧道ID)映射表,便于下行数据发送。

经过SCEF实现Non-IP数据传输,基于在MME和SCEF之间建立的指向SCEF的PDN连接实现于T6a接口,在UE附着时、UE请求创建PDN连接时被触发建立。UE并不感知用于传输Non-IP数据的PDN连接,不管是指向SCEF的,还是指向P-GW的,网络仅向UE通知某Non-IP的PDN连接使用CP模式。

为了实现Non-IP数据传输,在SCS/AS和SCEF之间需要建立应用层会话绑定。

在T6接口上,使用IMSI来标示一个T6连接或SCEF连接所归属的用户,使用EPS承载ID来标示SCEF承载。在SCEF和SCS/AS间,使用UE的外部标志或MSISDN来标示用户。

根据运营商策略,SCEF可能缓存MO/MT的Non-IP数据包。MME和IWK-SCEF不会缓存上下行Non-IP数据包。

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