Sa miaging higayon naghisgot kami bahin sa mga bahin sa bag-ong sumbanan sa NB-IoT gikan sa punto sa pagtan-aw sa arkitektura sa network sa pag-access sa radyo. Karon atong hisgutan kung unsa ang nausab sa Core Network ubos sa NB-IoT. So, adto ta.
Adunay daghang mga pagbag-o sa kinauyokan sa network. Magsugod kita sa kamatuoran nga adunay usa ka bag-ong elemento nga nagpakita, ingon man daghang mga mekanismo, nga gihubit sa sumbanan nga "CIoT EPS Optimization" o pag-optimize sa core network alang sa cellular Internet of things.
Sama sa imong nahibal-an, sa mga mobile network adunay duha ka nag-unang mga channel sa komunikasyon, nga gitawag Control Plane (CP) ug User Plane (UP). Ang Control Plane gituyo alang sa pagbinayloay sa mga mensahe sa serbisyo tali sa lainlaing mga elemento sa network ug gigamit aron masiguro ang paglihok (Pagdumala sa paglihok) sa mga aparato (UE) ug pag-establisar / pagpadayon sa usa ka sesyon sa pagpadala sa datos (Pagdumala sa Sesyon). Ang User Plane, sa tinuud, usa ka channel alang sa pagpadala sa trapiko sa gumagamit. Sa classic LTE, ang pag-apod-apod sa CP ug UP sa mga interface mao ang mosunod:
Ang mga mekanismo sa pag-optimize sa CP ug UP alang sa NB-IoT gipatuman sa mga MME, SGW ug PGW node, nga naandan nga gihiusa sa usa ka elemento nga gitawag C-SGN (Cellular IoT Serving Gateway Node). Gihunahuna usab sa sumbanan ang pagtungha sa usa ka bag-ong elemento sa network - SCEF (Service Capability Exposure Function). Ang interface tali sa MME ug SCEF gitawag ug T6a ug gipatuman base sa DIAMETER protocol. Bisan pa sa kamatuoran nga ang DIAMETER usa ka signaling protocol, sa NB-IoT kini gipahaum alang sa pagpasa sa gamay nga kantidad sa non-IP data.
Sama sa gisugyot sa ngalan niini, ang SCEF usa ka Service Capability Exhibit Node. Sa laing pagkasulti, gitago sa SCEF ang pagkakomplikado sa network sa operator, ug gihupay usab ang mga nag-develop sa aplikasyon sa panginahanglan sa pag-ila ug pag-authenticate sa mga mobile device (UE), nga gitugotan ang mga server sa aplikasyon (Application Server, pagkahuman AS) nga makadawat mga datos ug pagdumala sa mga aparato pinaagi sa usa interface sa API.
Ang UE identifier mahimong dili usa ka numero sa telepono (MSISDN) o usa ka IP address, sama sa kaso sa klasiko nga 2G / 3G / LTE network, apan ang gitawag nga "external ID", nga gihubit sa sumbanan sa pamilyar nga format. sa mga nag-develop sa aplikasyon " @ " Kini usa ka bulag nga dako nga hilisgutan nga angayan nga lahi nga materyal, mao nga dili namon kini hisgutan sa detalye karon.
Karon atong tan-awon ang labing mahinungdanon nga mga inobasyon. Ang "CIoT EPS Optimization" mao ang pag-optimize sa mga mekanismo sa pagpasa sa trapiko ug pagdumala sa sesyon sa subscriber. Ania ang mga nag-unang mga:
- DoNAS
- NIDD
- PSM ug eDRX power saving mechanisms
- HLCOM
DoNAS (Data sa ibabaw sa NAS):
Kini usa ka mekanismo nga gidisenyo aron ma-optimize ang pagbalhin sa gamay nga kantidad sa datos.
Sa klasiko nga LTE, kung nagparehistro sa network, ang usa ka aparato sa subscriber nagtukod usa ka koneksyon sa PDN (gitawag nga PDN) pinaagi sa eNodeB sa MME-SGW-PGW. Ang koneksyon sa UE-eNodeB-MME usa ka gitawag nga "Signal Radio Bearer" (SRB). Kung gikinahanglan ang pagpadala/pagdawat sa datos, ang UE nagtukod ug laing koneksyon sa eNodeB - "Data Radio Bearer" (DRB), aron mapadala ang trapiko sa user ngadto sa SGW ug dugang pa ngadto sa PGW (interfaces S1-U ug S5, matag usa) . Sa pagtapos sa pagbinayloay ug kung walaβy trapiko sa pila ka oras (kasagaran 5-20 segundos), kini nga mga koneksyon natapos ug ang aparato moadto sa standby mode o "Idle Mode". Kung gikinahanglan ang pagbayloay og bag-ong bahin sa datos, ang SRB ug DRB i-reset.
Sa NB-IoT, ang pagpasa sa trapiko sa user mahimong ipahigayon pinaagi sa signaling channel (SRB), sa NAS protocol messages (). Ang pag-set up sa usa ka DRB dili na kinahanglan. Makapamenos kini sa signal load, makadaginot sa mga kapanguhaan sa radyo sa network ug, labaw sa tanan, nagpalugway sa kinabuhi sa baterya sa device.
Sa seksyon sa eNodeB - MME, ang data sa gumagamit nagsugod nga ipadala sa S1-MME interface, nga dili ang kaso sa klasikal nga teknolohiya sa LTE, ug ang NAS protocol gigamit alang niini, diin ang "User data container" makita.
Aron mahimo ang pagbalhin sa "User Plane" gikan sa MME ngadto sa SGW, usa ka bag-ong interface nga S11-U ang makita, nga gidisenyo alang sa pagbalhin sa gamay nga kantidad sa data sa gumagamit. Ang S11-U protocol gibase sa GTP-U v1, nga gigamit alang sa User Plane transmission sa ubang network interface sa 3GPP architecture.
NIDD (dili IP nga paghatud sa datos):
Isip bahin sa dugang nga pag-optimize sa mga mekanismo sa pagpasa sa gamay nga kantidad sa datos, dugang pa sa naa na nga mga tipo sa PDN, sama sa IPv4, IPv6 ug IPv4v6, lain nga tipo ang nagpakita - dili IP. Sa kini nga kaso, ang UE wala gi-assign sa usa ka IP address ug ang data gipasa nga wala gigamit ang IP protocol. Adunay daghang mga hinungdan niini:
- Ang mga aparato sa IoT sama sa mga sensor makapadala sa gamay kaayo nga kantidad sa datos, 20 bytes o dili kaayo. Tungod kay ang minimum nga gidak-on sa IP header kay 20 bytes, ang IP encapsulation usahay mahal kaayo;
- Dili kinahanglan nga ipatuman ang usa ka IP stack sa chip, nga mosangpot sa ilang pagkunhod sa gasto (usa ka pangutana alang sa panaghisgot sa mga komentaryo).
Sa kinatibuk-an, ang usa ka IP address gikinahanglan alang sa IoT nga mga himan sa pagpadala sa datos sa Internet. Sa konsepto sa NB-IoT, ang SCEF naglihok isip usa ka AS connection point, ug ang data exchange tali sa mga device ug application server mahitabo pinaagi sa API. Kung wala ang SCEF, ang dili IP nga datos mahimong mapasa sa AS pinaagi sa usa ka Point-to-Point (PtP) tunnel gikan sa PGW ug IP encapsulation ang himuon niini.
Ang tanan nga kini mohaum sa NB-IoT paradigm - labing taas nga pagpayano ug pagkunhod sa gasto sa mga aparato.
PSM ug eDRX power saving mechanisms:
Usa sa hinungdanon nga bentaha sa mga network sa LPWAN mao ang kahusayan sa enerhiya. Ang aparato giangkon nga molungtad hangtod sa 10 ka tuig nga kinabuhi sa baterya sa usa ka baterya. Atong mahibal-an kung giunsa pagkab-ot ang ingon nga mga kantidad.
Kanus-a ang usa ka aparato mogamit sa labing gamay nga enerhiya? Husto kung kini gipalong. Ug kung imposible nga hingpit nga ma-de-energize ang aparato, i-de-energize ang module sa radyo hangtod nga wala kini kinahanglan. Kinahanglan nimo nga i-coordinate una kini sa network.
PSM (Power saving mode):
Ang PSM power saving mode nagtugot sa device sa pagpalong sa radio module sa dugay nga panahon, samtang nagpabilin nga nakarehistro sa network, ug dili sa pag-instalar sa PDN sa matag higayon nga kini kinahanglan nga ipadala data.
Aron mahibal-an sa network nga ang aparato magamit pa, kini matag karon ug unya magsugod usa ka pamaagi sa pag-update - Pag-update sa Area sa Pagsubay (TAU). Ang kasubsob niini nga pamaagi gitakda sa network gamit ang timer T3412, ang bili niini gipasa ngadto sa device atol sa Attach procedure o sa sunod nga TAU. Sa klasiko nga LTE, ang default nga kantidad niini nga timer mao ang 54 ka minuto, ug ang labing kataas mao ang 186 ka minuto. Bisan pa, aron masiguro ang taas nga kahusayan sa enerhiya, ang panginahanglan nga moadto sa hangin matag 186 minuto mahal kaayo. Ang mekanismo sa PSM gihimo aron masulbad kini nga problema.
Gi-aktibo sa aparato ang PSM mode pinaagi sa pagpadala sa mga kantidad sa duha nga mga timer nga T3324 ug T3412-Extended sa mga mensahe nga "Attach Request" o "Tracking Area Request". Ang una nagtino sa oras nga magamit ang aparato pagkahuman sa pagbalhin sa "Idle Mode". Ang ikaduha mao ang oras nga pagkahuman kinahanglan buhaton ang TAU, karon lang ang kantidad niini moabot sa 35712000 segundos o 413 ka adlaw. Depende sa mga setting, mahimong dawaton sa MME ang mga kantidad sa timer nga nadawat gikan sa aparato o usbon kini pinaagi sa pagpadala mga bag-ong kantidad sa mga mensahe nga "Attach Accept" o "Tracking Area Update Accept". Karon ang device dili maka-on sa radio module sulod sa 413 ka adlaw ug magpabilin nga narehistro sa network. Ingon usa ka sangputanan, nakakuha kami daghang mga pagtipig sa mga kapanguhaan sa network ug kahusayan sa enerhiya sa mga aparato!
Bisan pa, sa kini nga mode ang aparato dili magamit alang sa umaabot nga mga komunikasyon lamang. Kung kinahanglan nga ipadala ang usa ka butang ngadto sa server sa aplikasyon, ang aparato mahimong mogawas sa PSM bisan unsang oras ug magpadala mga datos, pagkahuman kini magpabilin nga aktibo sa panahon sa T3324 timer aron makadawat mga mensahe sa impormasyon gikan sa AS (kung naa).
eDRX (extended discontinuous reception):
eDRX, Gipauswag nga Intermittent Reception. Aron mabalhin ang data sa usa ka aparato nga naa sa "Idle mode", ang network naghimo usa ka pamaagi sa pagpahibalo - "Paging". Sa pagdawat sa usa ka paging, ang aparato nagsugod sa pagtukod sa usa ka SRB alang sa dugang nga komunikasyon sa network. Apan aron dili masipyat ang mensahe sa Paging nga gitumong niini, ang aparato kinahanglan nga kanunay nga mag-monitor sa hangin sa radyo, nga makahurot usab sa enerhiya.
Ang eDRX usa ka mode diin ang aparato dili makadawat mga mensahe gikan sa network kanunay, apan matag karon ug unya. Atol sa mga pamaagi sa Attach o TAU, ang device miuyon sa network sa mga agwat sa panahon diin kini "maminaw" sa sibya. Subay niini, ang pamaagi sa Paging himuon sa parehas nga mga agwat. Sa eDRX mode, ang operasyon sa device gibahin ngadto sa mga cycle (eDRX cycle). Sa sinugdanan sa matag cycle adunay usa ka gitawag nga "paging window" (Paging Time Window, pagkahuman sa PTW) - kini ang panahon nga ang aparato mamati sa channel sa radyo. Sa katapusan sa PTW, gipalong sa aparato ang module sa radyo hangtod sa katapusan sa siklo.
HLCOM (taas nga latency nga komunikasyon):
Kung kinahanglan nga ibalhin ang data sa Uplink, ang aparato mahimong mogawas sa bisan hain niining duha nga mga mode sa pagtipig sa kuryente nga wala maghulat nga makompleto ang siklo sa PSM o eDRX. Apan posible nga ibalhin ang datos sa aparato kung kini aktibo.
Ang HLCOM functionality o taas nga latency nga komunikasyon mao ang buffering sa Downlink packets sa SGW samtang ang device anaa sa power saving mode ug dili magamit sa komunikasyon. Ang mga buffered packet ihatod sa diha nga ang device mogawas sa PSM pinaagi sa pagbuhat sa TAU o pagpasa sa trapiko sa Uplink, o kung mahitabo ang PTW.
Kini, siyempre, nanginahanglan kahibalo sa bahin sa mga nag-develop sa mga produkto sa IoT, tungod kay ang komunikasyon sa usa ka aparato wala makab-ot sa tinuud nga oras ug nanginahanglan usa ka piho nga pamaagi sa pagdesinyo sa lohika sa negosyo sa mga aplikasyon.
Sa konklusyon, ingnon ta: ang pagpaila sa usa ka butang nga bag-o kanunay nga kulbahinam, apan karon nag-atubang kami sa usa ka sumbanan nga wala pa hingpit nga nasulayan bisan sa mga "bison" sa kalibutan, sama sa Vodafone ug Telefonica - mao nga kini doble nga kulbahinam. Ang among presentasyon sa materyal dili magpakaaron-ingnon nga hingpit nga kompleto, apan kami nanghinaut nga kini makahatag og igong pagsabot sa teknolohiya. Among gipasalamatan ang imong feedback.
Awtor: Eksperto sa Departamento sa Convergent Solutions ug Multimedia Services Alexey Lapshinβ¨
Source: www.habr.com