随着万物互联时代的到来，物联网（IoT）设备数量呈现爆炸式增长，对现有移动通信网络提出了前所未有的挑战。传统的移动核心网（如4G EPC、5G Core）主要为人与人（H2H）通信设计，在处理海量、低功耗、小数据包、高并发的物联网连接时，在效率、成本、时延和灵活性方面存在局限。因此，研究物联网与移动核心网融合的网络架构，实现高效、可靠、可扩展的万物互联，成为网络技术领域的关键课题。

一、 融合的必要性与驱动力

1. 连接规模与多样性：物联网终端数量远超传统手机，且设备类型、通信模式（如周期性上报、事件触发、低速率）、服务质量（QoS）需求差异巨大。
2. 网络效率与成本：为海量物联网设备建立独立的专用网络不经济，复用现有移动网络基础设施（基站、核心网）是必然选择，但需优化以降低信令开销和能耗。
3. 业务与数据本地化：许多物联网应用（如工业控制、车联网）要求超低时延和高可靠性，数据需要在网络边缘进行处理和转发，减少回传核心网的负担。
4. 统一管理与安全：通过融合架构，运营商可以对H2H和物联网业务进行统一认证、计费、策略控制和安全管理，简化运维。

二、 关键融合技术与架构演进
融合架构的核心在于使移动核心网能够原生地、高效地支持物联网特性。主要技术方向包括：

1. 基于服务的架构（SBA）：5G核心网采用SBA设计，网络功能（NF）如AMF、SMF、UPF被模块化和服务化。这为灵活引入或定制服务于物联网的网络功能（如专为海量连接优化的控制面功能）奠定了基础。
2. 控制与用户面分离（CUPS）：将控制面（CP）与用户面（UP）彻底解耦，使得用户面功能（UPF）可以灵活下沉到网络边缘（如基站侧、园区内部）。这对于满足物联网的低时延要求、实现数据本地分流至关重要。
3. 轻量化核心网与协议优化：

• NB-IoT/eMTC增强：在接入网侧已为低功耗广域网（LPWA）优化，在核心网侧也需简化附着、寻呼、移动性管理等流程，减少信令交互。

• 非IP数据传输（NIDD）：对于仅发送少量数据的传感器，可以通过控制面直接传输数据，无需建立用户面承载，极大节省资源。

1. 网络切片（Network Slicing）：这是融合架构中的核心使能技术。运营商可以在同一物理基础设施上，为物联网的不同垂直行业（如智能抄表、车联网、智慧工厂）创建逻辑上独立的端到端网络切片。每个切片拥有专属的虚拟化网络资源、拓扑和管控策略，从而满足差异化的SLA需求。
2. 边缘计算（MEC）集成：将计算和存储能力部署在移动网络边缘，与融合的核心网架构紧密结合。物联网应用可以部署在MEC平台上，UPF将相关业务流直接导向本地MEC，实现数据本地处理、快速响应和隐私保护。

三、 一种典型的融合网络架构视图
一个面向未来的物联网与移动核心网融合架构可以概括为“云-边-端”协同的三层结构：

• 云端中心：部署核心的控制面网络功能（如NSSF、NRF、PCF等）和广域用户面锚点，负责全局策略管理、移动性锚定、与外部数据网络的互联。
• 网络边缘：广泛分布着下沉的UPF和MEC平台。根据业务需求，UPF可以分层次部署（如区域UPF、边缘UPF）。物联网终端的数据在最近的边缘UPF进行分流，本地业务流量直接送达边缘MEC应用服务器，无需绕行中心云。
• 接入与终端层：包括4G/5G基站（支持NB-IoT/eMTC等物联网技术）以及海量的各类物联网终端。终端通过优化的接入流程接入网络，并根据其订阅的切片标识，被引导至相应的网络切片中。

整个架构由统一的自动化管理和编排（MANO）系统进行生命周期管理，包括切片的创建、弹性伸缩以及资源调度。

四、 面临的挑战与展望

1. 安全与隐私：海量终端增加了攻击面，设备资源受限导致传统安全方案难以实施，需研究轻量级认证、加密和终端安全 attestation 机制。
2. 连接管理复杂性：数十亿设备的连接状态管理对核心网数据库（如UDM）是巨大挑战，需研究更高效的状态存储与同步机制。
3. 标准化与互操作性：物联网应用场景碎片化，需要行业持续推进接口、协议、切片模板的标准化，确保跨厂商、跨运营商的互联互通。
4. 商业模式：如何为差异化的物联网切片设计灵活的计费和商业模式，激发运营商部署融合架构的动力，是商业化成功的关键。

结论
物联网与移动核心网的深度融合，并非简单的接入，而是通过网络架构的革新——以SBA、CUPS、网络切片和边缘计算为支柱——使移动网络内生地具备服务万物互联的能力。这种融合架构能够实现资源的高效利用、服务的按需定制和业务的敏捷部署，是支撑数字经济和社会智能化转型的重要信息基础设施。未来的研究将继续在架构增强、智能运维、跨域融合和安全性等方面深入，以释放物联网的全部潜能。