NB-IoT: এটা কিভাবে কাজ করে? অংশ ২

গতবার আমরা রেডিও অ্যাক্সেস নেটওয়ার্ক আর্কিটেকচারের দৃষ্টিকোণ থেকে নতুন NB-IoT স্ট্যান্ডার্ডের বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে কথা বলেছিলাম। আজ আমরা NB-IoT-এর অধীনে কোর নেটওয়ার্কে কী পরিবর্তন হয়েছে তা নিয়ে আলোচনা করব। তাহলে এবার চল.

নেটওয়ার্কের মূল অংশে উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন হয়েছে। আসুন এই সত্যটি দিয়ে শুরু করি যে একটি নতুন উপাদান উপস্থিত হয়েছে, সেইসাথে বেশ কয়েকটি প্রক্রিয়া, যা "CIoT EPS অপ্টিমাইজেশান" বা জিনিসগুলির সেলুলার ইন্টারনেটের মূল নেটওয়ার্কের অপ্টিমাইজেশন হিসাবে স্ট্যান্ডার্ড দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে।

আপনি জানেন যে, মোবাইল নেটওয়ার্কে দুটি প্রধান যোগাযোগের চ্যানেল রয়েছে, যাকে বলা হয় কন্ট্রোল প্লেন (সিপি) এবং ইউজার প্লেন (ইউপি)। কন্ট্রোল প্লেন বিভিন্ন নেটওয়ার্ক উপাদানগুলির মধ্যে পরিষেবা বার্তাগুলির আদান-প্রদানের উদ্দেশ্যে এবং ডিভাইসগুলির গতিশীলতা (মোবিলিটি ম্যানেজমেন্ট) (UE) নিশ্চিত করতে এবং একটি ডেটা ট্রান্সমিশন সেশন (সেশন ম্যানেজমেন্ট) স্থাপন/রক্ষণাবেক্ষণের জন্য ব্যবহৃত হয়। ইউজার প্লেন আসলে ইউজার ট্রাফিক ট্রান্সমিট করার জন্য একটি চ্যানেল। ক্লাসিক LTE-তে, ইন্টারফেস জুড়ে CP এবং UP-এর বিতরণ নিম্নরূপ:

NB-IoT-এর জন্য CP এবং UP অপ্টিমাইজেশান প্রক্রিয়াগুলি MME, SGW এবং PGW নোডগুলিতে প্রয়োগ করা হয়, যা প্রচলিতভাবে C-SGN (সেলুলার IoT সার্ভিং গেটওয়ে নোড) নামে একটি একক উপাদানে মিলিত হয়। মানটি একটি নতুন নেটওয়ার্ক উপাদানের উত্থানও অনুমান করে - SCEF (সার্ভিস ক্যাপাবিলিটি এক্সপোজার ফাংশন)। MME এবং SCEF-এর মধ্যে ইন্টারফেসটিকে T6a বলা হয় এবং এটি DIAMETER প্রোটোকলের উপর ভিত্তি করে প্রয়োগ করা হয়। DIAMETER একটি সিগন্যালিং প্রোটোকল হওয়া সত্ত্বেও, NB-IoT-এ এটি অল্প পরিমাণে নন-আইপি ডেটা প্রেরণের জন্য অভিযোজিত হয়।

এর নাম অনুসারে, SCEF হল একটি পরিষেবা সক্ষমতা প্রদর্শনী নোড। অন্য কথায়, SCEF অপারেটরের নেটওয়ার্কের জটিলতা লুকিয়ে রাখে এবং অ্যাপ্লিকেশন ডেভেলপারদের মোবাইল ডিভাইস (UE) সনাক্ত ও প্রমাণীকরণের প্রয়োজনীয়তা থেকে মুক্তি দেয়, অ্যাপ্লিকেশন সার্ভারগুলিকে (অ্যাপ্লিকেশন সার্ভার, এরপরে AS) ডেটা গ্রহণ করতে এবং একটি একক মাধ্যমে ডিভাইসগুলি পরিচালনা করার অনুমতি দেয়। API ইন্টারফেস।

UE শনাক্তকারী একটি টেলিফোন নম্বর (MSISDN) বা একটি IP ঠিকানা নয়, যেমনটি ক্লাসিক 2G/3G/LTE নেটওয়ার্কের ক্ষেত্রে ছিল, তবে তথাকথিত "বহিরাগত ID", যা পরিচিত বিন্যাসে মান দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হয় অ্যাপ্লিকেশন বিকাশকারীদের কাছে " @ " এটি একটি পৃথক বড় বিষয় যা পৃথক উপাদানের যোগ্য, তাই আমরা এখন এটি সম্পর্কে বিস্তারিত কথা বলব না।

এখন সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য উদ্ভাবন দেখা যাক। "CIoT EPS অপ্টিমাইজেশান" হল ট্রাফিক ট্রান্সমিশন মেকানিজম এবং গ্রাহক সেশন ম্যানেজমেন্টের অপ্টিমাইজেশন। এখানে প্রধান হল:

• ডোনাস
• এনআইডিডি
• পিএসএম এবং ইডিআরএক্স পাওয়ার সেভিং মেকানিজম
• HLCOM

DoNAS (NAS এর উপর ডেটা):

এটি এমন একটি প্রক্রিয়া যা অল্প পরিমাণে ডেটা স্থানান্তরকে অপ্টিমাইজ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।

ক্লাসিক LTE-তে, নেটওয়ার্কে নিবন্ধন করার সময়, একটি গ্রাহক ডিভাইস একটি PDN সংযোগ স্থাপন করে (এরপরে PDN হিসাবে উল্লেখ করা হয়) eNodeB এর মাধ্যমে MME-SGW-PGW-তে। UE-eNodeB-MME সংযোগ একটি তথাকথিত "সিগন্যালিং রেডিও বিয়ারার" (SRB)। যদি ডেটা প্রেরণ/গ্রহণের প্রয়োজন হয়, UE eNodeB-এর সাথে আরেকটি সংযোগ স্থাপন করে - "ডেটা রেডিও বিয়ারার" (DRB), ব্যবহারকারী ট্রাফিককে SGW এবং আরও PGW-তে প্রেরণ করতে (যথাক্রমে S1-U এবং S5 ইন্টারফেস) . বিনিময় শেষে এবং যদি কিছু সময়ের জন্য কোন ট্রাফিক না থাকে (সাধারণত 5-20 সেকেন্ড), এই সংযোগগুলি বন্ধ হয়ে যায় এবং ডিভাইসটি স্ট্যান্ডবাই মোডে বা "আইডল মোডে" চলে যায়। ডেটার একটি নতুন অংশ বিনিময় করার প্রয়োজন হলে, SRB এবং DRB রিসেট করা হয়।

NB-IoT-এ, ব্যবহারকারীর ট্র্যাফিকের সংক্রমণ একটি সিগন্যালিং চ্যানেলের (SRB) মাধ্যমে করা যেতে পারে, NAS প্রোটোকল বার্তাগুলিতে (http://www.3gpp.org/more/96-nas) একটি DRB সেট আপ করার আর প্রয়োজন নেই৷ এটি উল্লেখযোগ্যভাবে সিগন্যাল লোড হ্রাস করে, নেটওয়ার্ক রেডিও সংস্থান সংরক্ষণ করে এবং সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণভাবে, ডিভাইসের ব্যাটারির আয়ু বাড়ায়।

eNodeB - MME বিভাগে, ব্যবহারকারীর ডেটা S1-MME ইন্টারফেসের মাধ্যমে প্রেরণ করা শুরু হয়, যা ক্লাসিক্যাল LTE প্রযুক্তির ক্ষেত্রে ছিল না এবং NAS প্রোটোকলটি এর জন্য ব্যবহৃত হয়, যেখানে "ব্যবহারকারী ডেটা ধারক" প্রদর্শিত হয়।

MME থেকে SGW-তে "ব্যবহারকারী প্লেন" স্থানান্তর করার জন্য, একটি নতুন ইন্টারফেস S11-U প্রদর্শিত হবে, যা ব্যবহারকারীর ডেটা অল্প পরিমাণে স্থানান্তরের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। S11-U প্রোটোকলটি GTP-U v1-এর উপর ভিত্তি করে তৈরি, যা 3GPP আর্কিটেকচারের অন্যান্য নেটওয়ার্ক ইন্টারফেসে ব্যবহারকারী প্লেন ট্রান্সমিশনের জন্য ব্যবহৃত হয়।

NIDD (নন-আইপি ডেটা ডেলিভারি):

স্বল্প পরিমাণে ডেটা প্রেরণের জন্য প্রক্রিয়াগুলির আরও অপ্টিমাইজেশনের অংশ হিসাবে, ইতিমধ্যে বিদ্যমান PDN প্রকারগুলি ছাড়াও, যেমন IPv4, IPv6 এবং IPv4v6, অন্য একটি ধরন উপস্থিত হয়েছে - অ-আইপি। এই ক্ষেত্রে, UE একটি IP ঠিকানা বরাদ্দ করা হয় না এবং আইপি প্রোটোকল ব্যবহার না করে ডেটা প্রেরণ করা হয়। এর বেশ কয়েকটি কারণ রয়েছে:

1. সেন্সরগুলির মতো IoT ডিভাইসগুলি খুব কম পরিমাণে, 20 বাইট বা তার কম ডেটা প্রেরণ করতে পারে। প্রদত্ত যে ন্যূনতম আইপি হেডারের আকার 20 বাইট, আইপি এনক্যাপসুলেশন কখনও কখনও বেশ ব্যয়বহুল হতে পারে;
2. চিপে একটি আইপি স্ট্যাক প্রয়োগ করার দরকার নেই, যা তাদের খরচ হ্রাসের দিকে নিয়ে যায় (মন্তব্যে আলোচনার জন্য একটি প্রশ্ন)।

সাধারণভাবে, আইওটি ডিভাইসগুলির জন্য ইন্টারনেটের মাধ্যমে ডেটা প্রেরণের জন্য একটি আইপি ঠিকানা প্রয়োজন৷ NB-IoT ধারণায়, SCEF একটি একক AS সংযোগ পয়েন্ট হিসাবে কাজ করে এবং ডিভাইস এবং অ্যাপ্লিকেশন সার্ভারের মধ্যে ডেটা বিনিময় API এর মাধ্যমে ঘটে। SCEF-এর অনুপস্থিতিতে, নন-আইপি ডেটা PGW থেকে পয়েন্ট-টু-পয়েন্ট (PtP) টানেলের মাধ্যমে AS-তে প্রেরণ করা যেতে পারে এবং এতে IP encapsulation করা হবে।

এই সমস্ত NB-IoT দৃষ্টান্তের সাথে খাপ খায় - সর্বাধিক সরলীকরণ এবং ডিভাইসের ব্যয় হ্রাস।

পিএসএম এবং ইডিআরএক্স পাওয়ার সেভিং মেকানিজম:

LPWAN নেটওয়ার্কগুলির অন্যতম প্রধান সুবিধা হল শক্তি দক্ষতা। ডিভাইসটি একটি একক ব্যাটারিতে 10 বছর পর্যন্ত ব্যাটারি লাইফ স্থায়ী বলে দাবি করা হয়। আসুন এই ধরনের মানগুলি কীভাবে অর্জন করা হয় তা বের করা যাক।

কখন একটি ডিভাইস সর্বনিম্ন শক্তি খরচ করে? এটি বন্ধ হয়ে গেলে ঠিক করুন। এবং যদি ডিভাইসটিকে সম্পূর্ণরূপে ডি-এনার্জী করা অসম্ভব হয়, তবে যতক্ষণ এটির প্রয়োজন না হয় ততক্ষণ রেডিও মডিউলটিকে ডি-এনার্জী করা যাক। আপনাকে প্রথমে নেটওয়ার্কের সাথে এটি সমন্বয় করতে হবে।

পিএসএম (পাওয়ার সেভিং মোড):

পিএসএম পাওয়ার সেভিং মোড নেটওয়ার্কে নিবন্ধিত থাকা অবস্থায় ডিভাইসটিকে দীর্ঘ সময়ের জন্য রেডিও মডিউলটি বন্ধ করতে দেয় এবং প্রতিবার ডেটা প্রেরণের প্রয়োজনে পিডিএন পুনরায় ইনস্টল করতে দেয় না।

নেটওয়ার্ককে জানাতে যে ডিভাইসটি এখনও উপলব্ধ রয়েছে, এটি পর্যায়ক্রমে একটি আপডেট প্রক্রিয়া শুরু করে - ট্র্যাকিং এরিয়া আপডেট (TAU)। এই পদ্ধতির ফ্রিকোয়েন্সি টাইমার T3412 ব্যবহার করে নেটওয়ার্ক দ্বারা সেট করা হয়, যার মানটি সংযুক্তি প্রক্রিয়া বা পরবর্তী TAU এর সময় ডিভাইসে প্রেরণ করা হয়। ক্লাসিক LTE-তে, এই টাইমারের ডিফল্ট মান হল 54 মিনিট, এবং সর্বোচ্চ হল 186 মিনিট। যাইহোক, উচ্চ শক্তি দক্ষতা নিশ্চিত করার জন্য, প্রতি 186 মিনিটে সম্প্রচারে যাওয়ার প্রয়োজন খুব ব্যয়বহুল। এই সমস্যা সমাধানের জন্য PSM মেকানিজম তৈরি করা হয়েছিল।

ডিভাইসটি দুটি টাইমার T3324 এবং T3412-এর মান প্রেরণ করে পিএসএম মোড সক্রিয় করে- "অ্যাটাচ রিকোয়েস্ট" বা "ট্র্যাকিং এরিয়া রিকোয়েস্ট" বার্তাগুলিতে বর্ধিত। প্রথমটি "আইডল মোডে" স্যুইচ করার পরে ডিভাইসটি উপলব্ধ হওয়ার সময় নির্ধারণ করে৷ দ্বিতীয়টি হল সেই সময় যার পরে TAU তৈরি করতে হবে, শুধুমাত্র এখন এর মান 35712000 সেকেন্ড বা 413 দিনে পৌঁছাতে পারে৷ সেটিংসের উপর নির্ভর করে, MME ডিভাইস থেকে প্রাপ্ত টাইমার মানগুলি গ্রহণ করতে পারে বা "অ্যাটাচ অ্যাকসেপ্ট" বা "ট্র্যাকিং এরিয়া আপডেট অ্যাকসেপ্ট" বার্তাগুলিতে নতুন মান পাঠিয়ে তাদের পরিবর্তন করতে পারে। এখন ডিভাইসটি 413 দিনের জন্য রেডিও মডিউল চালু করতে পারে না এবং নেটওয়ার্কে নিবন্ধিত থাকতে পারে। ফলস্বরূপ, আমরা নেটওয়ার্ক সংস্থান এবং ডিভাইসগুলির শক্তি দক্ষতায় প্রচুর সঞ্চয় পাই!

যাইহোক, এই মোডে ডিভাইসটি শুধুমাত্র ইনকামিং যোগাযোগের জন্য উপলব্ধ নয়। অ্যাপ্লিকেশন সার্ভারের দিকে কিছু প্রেরণ করার প্রয়োজন হলে, ডিভাইসটি যে কোনো সময় পিএসএম থেকে প্রস্থান করতে পারে এবং ডেটা পাঠাতে পারে, এর পরে এটি AS (যদি থাকে) থেকে তথ্য বার্তা পাওয়ার জন্য T3324 টাইমারের সময় সক্রিয় থাকে।

eDRX (বর্ধিত বিচ্ছিন্ন অভ্যর্থনা):

eDRX, বর্ধিত অন্তর্বর্তী অভ্যর্থনা. "নিষ্ক্রিয় মোডে" থাকা একটি ডিভাইসে ডেটা স্থানান্তর করতে, নেটওয়ার্ক একটি বিজ্ঞপ্তি পদ্ধতি সম্পাদন করে - "পেজিং"। একটি পেজিং পাওয়ার পর, ডিভাইসটি নেটওয়ার্কের সাথে আরও যোগাযোগের জন্য একটি SRB প্রতিষ্ঠা শুরু করে। তবে এটিকে সম্বোধন করা পেজিং বার্তাটি মিস না করার জন্য, ডিভাইসটিকে অবশ্যই নিয়মিত রেডিও বায়ু পর্যবেক্ষণ করতে হবে, যা বেশ শক্তি-সাশ্রয়ীও।

eDRX হল এমন একটি মোড যেখানে ডিভাইসটি নেটওয়ার্ক থেকে ক্রমাগত বার্তা পায় না, কিন্তু পর্যায়ক্রমে। সংযুক্তি বা TAU পদ্ধতির সময়, ডিভাইসটি নেটওয়ার্কের সাথে সম্মত হয় যে সময়ের ব্যবধানে এটি সম্প্রচারটি "শুনবে"। তদনুসারে, পেজিং পদ্ধতি একই বিরতিতে সঞ্চালিত হবে। eDRX মোডে, ডিভাইসের ক্রিয়াকলাপকে চক্রে (eDRX চক্র) ভাগ করা হয়। প্রতিটি চক্রের শুরুতে একটি তথাকথিত "পেজিং উইন্ডো" থাকে (পেজিং টাইম উইন্ডো, এরপরে PTW) - এই সময় ডিভাইসটি রেডিও চ্যানেল শোনে। PTW এর শেষে, চক্রের শেষ না হওয়া পর্যন্ত ডিভাইসটি রেডিও মডিউলটি বন্ধ করে দেয়।

HLCOM (উচ্চ বিলম্বিত যোগাযোগ):

যদি এটিকে Uplink-এ ডেটা স্থানান্তর করতে হয়, তাহলে ডিভাইসটি PSM বা eDRX চক্র সম্পূর্ণ হওয়ার জন্য অপেক্ষা না করে এই দুটি পাওয়ার সেভিং মোডের যেকোনো একটি থেকে বেরিয়ে আসতে পারে। কিন্তু ডিভাইসটি সক্রিয় থাকলেই ডেটা স্থানান্তর করা সম্ভব।

HLCOM কার্যকারিতা বা উচ্চ লেটেন্সি কমিউনিকেশন হল SGW-তে ডাউনলিঙ্ক প্যাকেটের বাফারিং যখন ডিভাইসটি পাওয়ার সেভিং মোডে থাকে এবং যোগাযোগের জন্য উপলব্ধ থাকে না। TAU করে বা আপলিংক ট্রাফিক পাস করে, অথবা যখন PTW ঘটে তখন ডিভাইসটি PSM থেকে বের হওয়ার সাথে সাথে বাফার করা প্যাকেটগুলি বিতরণ করা হবে।

এর জন্য অবশ্যই IoT পণ্যের বিকাশকারীদের সচেতনতা প্রয়োজন, যেহেতু কোনও ডিভাইসের সাথে যোগাযোগ বাস্তব সময়ে অর্জিত হয় না এবং অ্যাপ্লিকেশনগুলির ব্যবসায়িক যুক্তি ডিজাইন করার জন্য একটি নির্দিষ্ট পদ্ধতির প্রয়োজন হয়।

উপসংহারে, আসুন বলি: নতুন কিছুর সূচনা সর্বদাই উত্তেজনাপূর্ণ, কিন্তু এখন আমরা এমন একটি মান নিয়ে কাজ করছি যা ভোডাফোন এবং টেলিফোনিকার মতো বিশ্বের "বাইসন" দ্বারাও পুরোপুরি পরীক্ষা করা হয়নি - তাই এটি দ্বিগুণ উত্তেজনাপূর্ণ। উপাদানের আমাদের উপস্থাপনা একেবারে সম্পূর্ণ হওয়ার ভান করে না, তবে আমরা আশা করি এটি প্রযুক্তি সম্পর্কে যথেষ্ট উপলব্ধি প্রদান করবে। আমরা আপনার প্রতিক্রিয়া প্রশংসা করবে.

লেখক: কনভারজেন্ট সলিউশন অ্যান্ড মাল্টিমিডিয়া সার্ভিসেস বিভাগের বিশেষজ্ঞ আলেক্সি ল্যাপশিন
 অ্যালাপশ

উত্স: www.habr.com