Gestión Remota De Suscripciones De Terminales M2M En Las Redes Inalámbricas Celulares 4G

Resumen-máquina a máquina (M2M) es la columna vertebral de detección urbana a gran escala, una habilitación tecnológica a la ciudad moderna. Algunas redes inteligentes ya están usando M2M para la gestión eficiente de la energía y contadores inteligentes residenciales. La cuarta generación (4G) de redes inalámbricas se espera que sea utilizado para la mayoría del tráfico M2M. La comunicación M2M a través de redes 4G se enfrenta al despliegue de algunos desafíos. Uno de los retos es la dificultad de la gestión de la suscripción de terminales M2M. El desafío es cómo puede un Operador de M2M, como una empresa de servicios, activar o cambiar la suscripción de un terminal M2M, como un medidor inteligente, de forma remota, sin necesidad de que una persona esté en la ubicación del equipo. En el actual esquema de administración de suscripciones que se ha utilizado para suscriptores humanos se basa en el uso del abonado universal Módulo de Identidad (USIM) aplicación a la tienda de abonado información en una UICC. Un cambio de operador requiere una nueva UICC del nuevo operador. Este esquema no es adecuado para terminales M2M debido al gran número de terminales y la naturaleza de su despliegue en áreas remotas. La UICC en los terminales M2M es, en algunos casos, sellados permanentemente para evitar la manipulación indebida y por lo tanto no son extraíble. Este documento analiza los retos de la gestión de suscripciones de terminales M2M y la comunicación a través de las redes 4G. Nosotros presentamos una solución para administrar remotamente la suscripción M2M. La solución que se basa en el núcleo de paquetes evolucionado (EPC) de la red celular 4G facilita Over-The-Air (OTA) activar la suscripción o cambio de terminales M2M.

I. INTRODUCCIÓN

Máquina a Máquina (M2M) es la columna vertebral de detección urbana a gran escala, una habilitación tecnológica a la ciudad moderna. En el crecimiento de M2M, la comunicación se espera que alcance más de 50 mil millones de dispositivos conectado a Internet para el año 2020 [1]. La lista de aplicaciones M2M incluyen redes inteligentes, medidores de servicios inteligentes, coches conectados, dispositivos de monitoreo electrónico de salud, a gran escala de detección urbana y muchos otros usos que pueden tener un gran impacto en la gestión de las infraestructuras y la prestación de servicios en la ciudad inteligente.

Hay muchos factores que las redes inalámbricas celulares sean un medio atractivo para La comunicación M2M, como el coste relativamente bajo de una módulo inalámbrico, la facilidad de despliegue de M2M sobre dispositivos inalámbricos y la reutilización de las infraestructuras existentes que proporcionan una amplia área de cobertura. Cualquier dispositivo M2M, tal como un contador de servicios inteligentes o un dispositivo de control de tráfico, se puede instalar en cualquier parte del área de cobertura de la red sin la necesidad de costosos cables ni gastos de comunicación. Esto facilita la planificación de la ciudad inteligente y acelera la entrega de servicios.

La red inalámbrica celular, sin embargo, fue diseñada para Equipos de usuario (UE) que utilizan la comunicación de un humano a otro (H2H). Algunas de las funcionalidades que se requieren para la comunicación H2H no son necesarios para la comunicación M2M. El esquema de numeración existente, por ejemplo, no es adecuado para identificar el gran número de dispositivos M2M. El gran número de dispositivos M2M puede fácilmente sobrecargar la red sin una cuidadosa planificación de los recursos de radio. La gestión de la suscripción de los dispositivos M2M es uno de los principales retos al operador M2M debido a la existencia semi-manual del proceso que puede ser muy laborioso, y por lo tanto costoso, por el gran número de dispositivos M2M, como medidores de servicios públicos.

Esto plantea algunos problemas de implementación para la infraestructura inteligente la comunicación a través de la red inalámbrica celular. En este trabajo se discuten los desafíos de suscripción, gestión en la cuarta generación (4G) de redes celulares y proponer una solución para automatizar el proceso. La solución es basada en el núcleo de paquetes evolucionado (EPC) de las redes (LTE).

A. modelo típico de comunicación M2M

El modelo de comunicación M2M que estamos usando en este artículo es una red superpuesta sobre las redes inalámbricas LTE. Las máquinas están típicamente comunicando con un servidor o más de un servidor. La comunicación es centrada en que pueden los datos incluir el envío de texto, voz o vídeo como un flujo de paquetes de datos a un servidor o servidores. Un modelo de comunicación M2M típica sobre redes celular LTE, se representa en la figura 1. Las principales adiciones de este modelo a la red LTE típica son el terminal M2M y la M2M Application Server. El terminal M2M tiene una radio módulo que le permite conectarse a los nodos de acceso de radio de la red celular. El terminal utiliza la conectividad IP al comunicarse con un servidor de aplicaciones M2M que es conectado a la EPC operador.

Figura 1

El módulo inalámbrico del terminal M2M se comporta como cualquier otro equipo de usuario (UE) que se utiliza para suscriptores humanos. Se requiere que el terminal M2M tiene un contrato de servicio con un operador de red. El terminal se registra con la red del operador M2M cuando está encendido. Después de que el terminal es autenticado, portadores IP se establecen entre el terminal y la red de paquetes de datos – puerta de enlace (PDN-GW). El terminal puede entonces obtener la dirección IP del servidor de aplicaciones M2M y lo utilizan para intercambiar datos de capa de aplicación con el servidor, como se muestra por la línea de puntos en la figura 1.

B. Gestión de suscripciones en Redes Celulares 4G

La gestión de suscripciones en las redes de telefonía celular 4G, que se realiza el relevo de sus predecesores, es un ejemplo de cómo su diseño está orientado a la comunicación H2H. El esquema de administración de suscripciones es basado en el uso del Módulo de Identificación del Abonado (USIM) de aplicaciones para almacenar la información del abonado en una Universal Integrated Circuit Card (UICC). Las detalladas características de la aplicación USIM se presentan en [3] y los de la UICC en [4]. La UICC se emite por la red operador y es válido por la duración de la suscripción. Cuando el usuario se quiere cambiar la suscripción a otro operador, una nueva UICC, deben obtenerse con los nuevos datos de suscripción del nuevo operador. El usuario tiene que quitar manualmente el viejo UICC e instalar la nueva.

C. Impacto en la

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