Y tro diwethaf i ni siarad am nodweddion y safon NB-IoT newydd o safbwynt pensaernïaeth rhwydwaith mynediad radio. Heddiw, byddwn yn trafod yr hyn sydd wedi newid yn y Rhwydwaith Craidd o dan NB-IoT. Felly, gadewch i ni fynd.
Bu newidiadau sylweddol i graidd y rhwydwaith. Gadewch i ni ddechrau gyda'r ffaith bod elfen newydd wedi ymddangos, yn ogystal â nifer o fecanweithiau, sy'n cael eu diffinio gan y safon fel "Optimization CIoT EPS" neu optimeiddio'r rhwydwaith craidd ar gyfer Rhyngrwyd cellog pethau.
Fel y gwyddoch, mewn rhwydweithiau symudol mae dwy brif sianel gyfathrebu, sef Control Plane (CP) a User Plane (UP). Mae Control Plane wedi'i fwriadu ar gyfer cyfnewid negeseuon gwasanaeth rhwng gwahanol elfennau rhwydwaith ac fe'i defnyddir i sicrhau symudedd (Rheoli Symudedd) dyfeisiau (UE) a sefydlu / cynnal sesiwn trosglwyddo data (Rheoli Sesiwn). Mae User Plane, mewn gwirionedd, yn sianel ar gyfer trosglwyddo traffig defnyddwyr. Mewn LTE clasurol, mae dosbarthiad CP ac UP ar draws rhyngwynebau fel a ganlyn:
Mae mecanweithiau optimeiddio CP ac UP ar gyfer NB-IoT yn cael eu gweithredu ar nodau MME, SGW a PGW, sy'n cael eu cyfuno'n gonfensiynol yn un elfen o'r enw C-SGN (Cellular IoT Serving Gateway Node). Mae'r safon hefyd yn rhagdybio y bydd elfen rhwydwaith newydd yn dod i'r amlwg - SCEF (Swyddogaeth Amlygiad Gallu Gwasanaeth). Gelwir y rhyngwyneb rhwng MME a SCEF yn T6a ac fe'i gweithredir yn seiliedig ar brotocol DIAMETER. Er gwaethaf y ffaith bod DIAMETER yn brotocol signalau, yn NB-IoT mae wedi'i addasu ar gyfer trosglwyddo symiau bach o ddata nad yw'n IP.
Fel y mae ei enw'n awgrymu, mae SCEF yn Nôd Arddangos Gallu Gwasanaeth. Mewn geiriau eraill, mae SCEF yn cuddio cymhlethdod rhwydwaith y gweithredwr, ac mae hefyd yn rhyddhau datblygwyr cymwysiadau o'r angen i nodi a dilysu dyfeisiau symudol (UE), gan ganiatáu i weinyddion cymwysiadau (Gweinydd Cymhwysiad, o hyn ymlaen AS) dderbyn data a rheoli dyfeisiau trwy un. Rhyngwyneb API.
Nid yw'r dynodwr UE yn dod yn rhif ffôn (MSISDN) nac yn gyfeiriad IP, fel oedd yn wir yn y rhwydwaith 2G/3G/LTE clasurol, ond yr hyn a elwir yn “ID allanol”, a ddiffinnir gan y safon yn y fformat cyfarwydd. i ddatblygwyr cymwysiadau “ @ " Mae hwn yn bwnc mawr ar wahân sy'n haeddu deunydd ar wahân, felly ni fyddwn yn siarad amdano'n fanwl nawr.
Nawr, gadewch i ni edrych ar y datblygiadau arloesol mwyaf arwyddocaol. “Optimeiddio CIoT EPS” yw optimeiddio mecanweithiau trosglwyddo traffig a rheoli sesiynau tanysgrifwyr. Dyma'r prif rai:
- DoNAS
- NIDD
- Mecanweithiau arbed pŵer PSM ac eDRX
- HLCOM
DoNAS (Data dros NAS):
Mae hwn yn fecanwaith a gynlluniwyd i optimeiddio trosglwyddo symiau bach o ddata.
Yn LTE clasurol, wrth gofrestru yn y rhwydwaith, mae dyfais tanysgrifiwr yn sefydlu cysylltiad PDN (y cyfeirir ati yma wedi hyn fel PDN) trwy eNodeB i'r MME-SGW-PGW. Mae'r cysylltiad UE-eNodeB-MME yn “Signaling Radio Cludiwr” (SRB) fel y'i gelwir. Os oes angen trosglwyddo / derbyn data, mae'r UE yn sefydlu cysylltiad arall â'r eNodeB - “Data Radio Cludwr” (DRB), i drosglwyddo traffig defnyddwyr i'r SGW ac ymhellach i'r PGW (rhyngwynebau S1-U a S5, yn y drefn honno) . Ar ddiwedd y cyfnewid ac os nad oes traffig am beth amser (5-20 eiliad fel arfer), mae'r cysylltiadau hyn yn cael eu terfynu ac mae'r ddyfais yn mynd i'r modd segur neu "Modd Segur". Os oes angen cyfnewid cyfran newydd o ddata, caiff SRB a DRB eu hailosod.
Yn NB-IoT, gellir trosglwyddo traffig defnyddwyr trwy sianel signalau (SRB), mewn negeseuon protocol NAS (). Nid oes angen sefydlu DRB mwyach. Mae hyn yn lleihau'r llwyth signal yn sylweddol, yn arbed adnoddau radio rhwydwaith ac, yn bwysicaf oll, yn ymestyn oes batri'r ddyfais.
Yn yr adran eNodeB - MME, mae data defnyddwyr yn dechrau cael eu trosglwyddo dros y rhyngwyneb S1-MME, nad oedd yn wir mewn technoleg LTE clasurol, a defnyddir protocol NAS ar gyfer hyn, lle mae'r “Cynhwysydd data Defnyddiwr” yn ymddangos.
Er mwyn trosglwyddo "User Plane" o MME i SGW, mae rhyngwyneb newydd S11-U yn ymddangos, sydd wedi'i gynllunio ar gyfer trosglwyddo symiau bach o ddata defnyddwyr. Mae'r protocol S11-U yn seiliedig ar GTP-U v1, a ddefnyddir ar gyfer trosglwyddo Plane Defnyddiwr ar ryngwynebau rhwydwaith eraill y bensaernïaeth 3GPP.
NIDD (cyflenwi data di-IP):
Fel rhan o optimeiddio pellach o fecanweithiau ar gyfer trosglwyddo symiau bach o ddata, yn ogystal â'r mathau PDN sydd eisoes yn bodoli, megis IPv4, IPv6 ac IPv4v6, mae math arall wedi ymddangos - nad yw'n IP. Yn yr achos hwn, ni roddir cyfeiriad IP i'r UE a throsglwyddir data heb ddefnyddio'r protocol IP. Mae yna sawl rheswm am hyn:
- Gall dyfeisiau IoT fel synwyryddion drosglwyddo symiau bach iawn o ddata, 20 beit neu lai. O ystyried mai isafswm maint pennawd IP yw 20 bytes, gall amgáu IP fod yn eithaf drud weithiau;
- Nid oes angen gweithredu pentwr IP ar y sglodion, sy'n arwain at eu gostyngiad yn y gost (cwestiwn i'w drafod yn y sylwadau).
Ar y cyfan, mae angen cyfeiriad IP er mwyn i ddyfeisiau IoT drosglwyddo data dros y Rhyngrwyd. Yn y cysyniad NB-IoT, mae'r SCEF yn gweithredu fel un pwynt cysylltu UG, ac mae cyfnewid data rhwng dyfeisiau a gweinyddwyr cymwysiadau yn digwydd trwy API. Yn absenoldeb SCEF, gellir trosglwyddo data nad yw'n IP i'r AS trwy dwnnel Pwynt-i-Bwynt (PtP) o'r PGW a bydd amgapsiwleiddio IP yn cael ei berfformio arno.
Mae hyn i gyd yn cyd-fynd â'r patrwm NB-IoT - y symleiddio mwyaf a'r gostyngiad yng nghost dyfeisiau.
Mecanweithiau arbed pŵer PSM ac eDRX:
Un o fanteision allweddol rhwydweithiau LPWAN yw effeithlonrwydd ynni. Honnir bod y ddyfais yn para hyd at 10 mlynedd o oes batri ar un batri. Gadewch i ni ddarganfod sut mae gwerthoedd o'r fath yn cael eu cyflawni.
Pryd mae dyfais yn defnyddio'r lleiaf o egni? Yn gywir pan gaiff ei ddiffodd. Ac os yw'n amhosibl dad-egni'r ddyfais yn llwyr, gadewch i ni ddad-egnïo'r modiwl radio cyhyd ag nad oes ei angen. Y cyfan sydd angen i chi ei wneud yw cydlynu hyn gyda'r rhwydwaith yn gyntaf.
PSM (Modd arbed pŵer):
Mae modd arbed pŵer PSM yn caniatáu i'r ddyfais ddiffodd y modiwl radio am amser hir, tra'n parhau i fod wedi'i gofrestru yn y rhwydwaith, a pheidio ag ailosod y PDN bob tro y mae angen iddo drosglwyddo data.
Er mwyn rhoi gwybod i'r rhwydwaith bod y ddyfais ar gael o hyd, mae'n cychwyn gweithdrefn ddiweddaru o bryd i'w gilydd - Diweddariad Ardal Olrhain (TAU). Mae amlder y weithdrefn hon yn cael ei osod gan y rhwydwaith gan ddefnyddio amserydd T3412, y mae ei werth yn cael ei drosglwyddo i'r ddyfais yn ystod y weithdrefn Attach neu'r TAU nesaf. Mewn LTE clasurol, gwerth diofyn yr amserydd hwn yw 54 munud, a'r uchafswm yw 186 munud. Fodd bynnag, er mwyn sicrhau effeithlonrwydd ynni uchel, mae'r angen i fynd ar yr awyr bob 186 munud yn rhy ddrud. Datblygwyd y mecanwaith PSM i ddatrys y broblem hon.
Mae'r ddyfais yn actifadu'r modd PSM trwy drosglwyddo gwerthoedd dau amserydd T3324 a T3412-Estynedig yn y negeseuon "Cais Atodi" neu "Cais Ardal Olrhain". Mae'r cyntaf yn pennu'r amser y bydd y ddyfais ar gael ar ôl newid i "Modd Segur". Yr ail yw'r amser ar ôl y mae'n rhaid gwneud y TAU, dim ond nawr gall ei werth gyrraedd 35712000 o eiliadau neu 413 o ddyddiau. Yn dibynnu ar y gosodiadau, gall yr MME dderbyn y gwerthoedd amserydd a dderbynnir o'r ddyfais neu eu newid trwy anfon gwerthoedd newydd yn y negeseuon “Atodwch Derbyn” neu “Derbyn Diweddariad Ardal Olrhain”. Nawr ni all y ddyfais droi'r modiwl radio ymlaen am 413 diwrnod ac aros wedi'i gofrestru yn y rhwydwaith. O ganlyniad, rydym yn cael arbedion enfawr mewn adnoddau rhwydwaith ac effeithlonrwydd ynni dyfeisiau!
Fodd bynnag, yn y modd hwn nid yw'r ddyfais ar gael ar gyfer cyfathrebiadau sy'n dod i mewn yn unig. Os oes angen trosglwyddo rhywbeth tuag at weinydd y cais, gall y ddyfais adael PSM ar unrhyw adeg ac anfon data, ac ar ôl hynny mae'n parhau i fod yn weithredol yn ystod yr amserydd T3324 i dderbyn negeseuon gwybodaeth o'r AS (os o gwbl).
eDRX (derbyniad amharhaol estynedig):
eDRX, Derbyniad Ysbeidiol Gwell. I drosglwyddo data i ddyfais sydd yn "Modd Segur", mae'r rhwydwaith yn perfformio gweithdrefn hysbysu - "Paging". Ar ôl derbyn paging, mae'r ddyfais yn cychwyn sefydlu SRB ar gyfer cyfathrebu pellach â'r rhwydwaith. Ond er mwyn peidio â cholli'r neges Paging sydd wedi'i chyfeirio ato, rhaid i'r ddyfais fonitro'r aer radio yn gyson, sydd hefyd yn cymryd llawer o ynni.
Mae eDRX yn fodd lle nad yw'r ddyfais yn derbyn negeseuon o'r rhwydwaith yn gyson, ond o bryd i'w gilydd. Yn ystod y gweithdrefnau Atodi neu TAU, mae'r ddyfais yn cytuno â'r rhwydwaith ar y cyfnodau amser pan fydd yn “gwrando” ar y darllediad. Yn unol â hynny, bydd y weithdrefn Paging yn cael ei berfformio ar yr un cyfnodau. Yn y modd eDRX, mae gweithrediad y ddyfais wedi'i rannu'n gylchoedd (cylch eDRX). Ar ddechrau pob cylch mae "ffenestr paging" fel y'i gelwir (Ffenestr Amser Paging, o hyn ymlaen PTW) - dyma'r amser y mae'r ddyfais yn gwrando ar y sianel radio. Ar ddiwedd PTW, mae'r ddyfais yn diffodd y modiwl radio tan ddiwedd y cylch.
HLCOM (cyfathrebu hwyrni uchel):
Os oes angen iddo drosglwyddo data i Uplink, gall y ddyfais adael y naill neu'r llall o'r ddau ddull arbed pŵer hyn heb aros i'r cylch PSM neu eDRX gwblhau. Ond dim ond pan fydd yn weithredol y mae'n bosibl trosglwyddo data i'r ddyfais.
Swyddogaeth HLCOM neu gyfathrebu hwyrni uchel yw byffro pecynnau Downlink ar y SGW tra bod y ddyfais yn y modd arbed pŵer ac nid yw ar gael ar gyfer cyfathrebu. Bydd pecynnau clustogog yn cael eu danfon cyn gynted ag y bydd y ddyfais yn gadael PSM trwy wneud TAU neu basio traffig Uplink, neu pan fydd PTW yn digwydd.
Mae hyn, wrth gwrs, yn gofyn am ymwybyddiaeth ar ran datblygwyr cynhyrchion IoT, gan nad yw cyfathrebu â dyfais yn cael ei gyflawni mewn amser real ac mae angen dull penodol o ddylunio rhesymeg busnes cymwysiadau.
I gloi, gadewch i ni ddweud: mae cyflwyno rhywbeth newydd bob amser yn gyffrous, ond nawr rydyn ni'n delio â safon nad yw wedi'i phrofi'n llawn hyd yn oed gan “bisons” y byd, fel Vodafone a Telefonica - felly mae'n gyffrous ddwywaith. Nid yw ein cyflwyniad o'r deunydd yn esgus ei fod yn gwbl gyflawn, ond rydym yn gobeithio ei fod yn darparu dealltwriaeth ddigonol o'r dechnoleg. Byddem yn gwerthfawrogi eich adborth.
Awdur: Arbenigwr yr Adran Atebion Cydgyfeiriol a Gwasanaethau Amlgyfrwng Alexey Lapshin
Ffynhonnell: hab.com