Azken aldian NB-IoT estandar berriaren ezaugarriei buruz hitz egin genuen irrati-sarbide-sare-arkitekturaren ikuspuntutik. Gaur NB-IoT-ren Nukleo Sarean zer aldatu den eztabaidatuko dugu. Beraz, goazen.
Aldaketa nabarmenak izan dira sarearen muinean. Has gaitezen elementu berri bat agertu dela, baita hainbat mekanismo ere, estandarrak "CIoT EPS Optimization" edo gauzen Internet zelularrako oinarrizko sarearen optimizazioa bezala definitzen dituena.
Dakizuenez, sare mugikorretan bi komunikazio kanal nagusi daude, Kontrol Plana (CP) eta Erabiltzailearen Plana (UP) izenekoak. Control Plane sareko elementu ezberdinen artean zerbitzu-mezuak trukatzeko pentsatuta dago eta gailuen (UE) mugikortasuna (Mugikortasunaren kudeaketa) eta datu-transmisio-saio bat ezartzeko/mantentzeko erabiltzen da (Saioen kudeaketa). User Plane, hain zuzen, erabiltzaileen trafikoa transmititzeko kanala da. LTE klasikoan, CP eta UP interfazeen banaketa hau da:
NB-IoTrako CP eta UP optimizazio mekanismoak MME, SGW eta PGW nodoetan ezartzen dira, ohiko C-SGN (Cellular IoT Serving Gateway Node) izeneko elementu bakarrean konbinatzen direnak. Estandarrak sareko elementu berri baten agerpena ere suposatzen du - SCEF (Service Capability Exposure Function). MME eta SCEF arteko interfazeari T6a deitzen zaio eta DIAMETER protokoloan oinarrituta ezartzen da. DIAMETER seinaleztapen-protokoloa izan arren, NB-IoT-n IP ez diren datu kopuru txikiak transmititzeko egokituta dago.
Bere izenak dioen bezala, SCEF Zerbitzu Gaitasun Erakusketa Nodo bat da. Beste era batera esanda, SCEFek operadorearen sarearen konplexutasuna ezkutatzen du, eta aplikazioen garatzaileak gailu mugikorrak (UE) identifikatu eta autentifikatu beharra arintzen ditu, aplikazio zerbitzariek (Aplikazioen zerbitzariak, aurrerantzean AS) datuak jaso eta gailuak kudeatzeko aukera emanez. API interfazea.
UE identifikatzailea ez da telefono zenbaki bat (MSISDN) edo IP helbide bat bihurtzen, 2G/3G/LTE sare klasikoan gertatzen zen bezala, baizik eta "kanpoko ID" deritzona, estandarrak ezagutzen den formatuan definitzen duena baizik. aplikazioen garatzaileei” @ " Gai bereizi handi bat da, material bereizia merezi duena, beraz, ez dugu horri buruz xehetasunez hitz egingo orain.
Ikus ditzagun orain berrikuntza esanguratsuenak. "CIoT EPS Optimization" trafikoa transmititzeko mekanismoen eta harpidedunen saioaren kudeaketaren optimizazioa da. Hona hemen nagusiak:
- DoNAS
- NIDD
- PSM eta eDRX energia aurrezteko mekanismoak
- HLCOM
DoNAS (NAS bidezko datuak):
Datu kopuru txikien transferentzia optimizatzeko diseinatutako mekanismoa da.
LTE klasikoan, sarean erregistratzean, harpidedun gailu batek PDN konexio bat ezartzen du (aurrerantzean PDN deitzen dena) eNodeB bidez MME-SGW-PGWra. UE-eNodeB-MME konexioa "Sinaling Radio Bearer" (SRB) deritzona da. Datuak transmititu/jaso behar badira, UEk beste konexio bat ezartzen du eNodeB-rekin - "Data Radio Bearer" (DRB), erabiltzaileen trafikoa SGWra eta PGWra (S1-U eta S5 interfazeak, hurrenez hurren) transmititzeko. . Trukea amaitzean eta denbora pixka bat trafikorik ez badago (normalean 5-20 segundo), konexio hauek amaitu egiten dira eta gailua egonean moduan edo "Idle Mode"ra sartzen da. Datuen zati berri bat trukatu behar bada, SRB eta DRB berrezarri egiten dira.
NB-IoT-n, erabiltzaileen trafikoaren transmisioa seinaleztapen-kanal baten bidez (SRB) egin daiteke, NAS protokoloko mezuetan (). Jada ez da beharrezkoa DRB bat konfiguratzea. Horrek nabarmen murrizten du seinalearen karga, sareko irrati-baliabideak aurrezten ditu eta, batez ere, gailuaren bateriaren iraupena luzatzen du.
eNodeB - MME atalean, erabiltzailearen datuak S1-MME interfazearen bidez igortzen hasten dira, LTE teknologia klasikoan gertatzen ez zena, eta horretarako NAS protokoloa erabiltzen da, non “Erabiltzaile datuen edukiontzia” agertzen den.
"User Plane" MME-tik SGWra transferitzeko, S11-U interfaze berri bat agertzen da, erabiltzailearen datu kopuru txikiak transferitzeko diseinatuta dagoena. S11-U protokoloa GTP-U v1-en oinarritzen da, 3GPP arkitekturako beste sare-interfazeetan Erabiltzaile-hegazkinaren transmisiorako erabiltzen dena.
NIDD (IP ez den datuen entrega):
Datu kopuru txikiak transmititzeko mekanismoen optimizazio gehiagoren baitan, lehendik dauden PDN motaz gain, hala nola IPv4, IPv6 eta IPv4v6, beste mota bat agertu da - IP ez dena. Kasu honetan, UE-ri ez zaio IP helbiderik esleitzen eta datuak IP protokoloa erabili gabe transmititzen dira. Hainbat arrazoi daude horretarako:
- IoT gailuek, esaterako, sentsoreek oso datu kopuru txikiak transmiti ditzakete, 20 byte edo gutxiago. IP goiburuko gutxieneko tamaina 20 bytekoa dela kontuan hartuta, IP enkapsulatzea batzuetan nahiko garestia izan daiteke;
- Ez dago txipan IP pila bat ezarri beharrik, eta horrek kostua murriztea dakar (iruzkinetan eztabaidatzeko galdera).
Oro har, IP helbide bat beharrezkoa da IoT gailuek datuak Internet bidez transmititzeko. NB-IoT kontzeptuan, SCEF-ek AS konexio-puntu bakar gisa jokatzen du, eta gailuen eta aplikazio-zerbitzarien arteko datu-trukea API bidez gertatzen da. SCEF ezean, IP ez diren datuak PGWtik puntutik puntuko (PtP) tunel baten bidez ASra igor daitezke eta bertan IP kapsulazioa egingo da.
Hori guztia NB-IoT paradigman sartzen da - gailuen kostua ahalik eta sinplifikatu eta murriztea.
PSM eta eDRX energia aurrezteko mekanismoak:
LPWAN sareen abantail nagusietako bat energia-eraginkortasuna da. Gailuak bateria bakarrean 10 urteko iraupena duela diote. Ikus dezagun nola lortzen diren balio horiek.
Noiz kontsumitzen du gailu batek energia gutxien? Zuzendu itzalita dagoenean. Eta ezinezkoa bada gailua guztiz kentzea, desaktibatu dezagun irrati-modulua behar ez den bitartean. Hau sarearekin koordinatu behar duzu lehenik.
PSM (energia aurrezteko modua):
PSM energia aurrezteko moduari esker, gailuak irrati-modulua itzaltzeko aukera ematen du denbora luzez, sarean erregistratuta jarraitzen duen bitartean, eta PDN-a ez berriro instalatzeko datuak transmititu behar dituen bakoitzean.
Sareak gailua oraindik erabilgarri dagoela jakin dezan, aldian-aldian eguneratze-prozedura bat abiarazten du - Tracking Area Update (TAU). Prozedura honen maiztasuna sareak ezartzen du T3412 tenporizadorea erabiliz, zeinaren balioa gailura transmititzen den Erantsi prozeduran edo hurrengo TAUan. LTE klasikoan, tenporizadore honen balio lehenetsia 54 minutukoa da, eta gehienezkoa 186 minutukoa. Hala ere, eraginkortasun energetiko handia bermatzeko, 186 minuturo airean atera beharra garestiegia da. Arazo hori konpontzeko PSM mekanismoa garatu zen.
Gailuak PSM modua aktibatzen du T3324 eta T3412-Hedatua bi tenporizadoreen balioak transmitituz "Entsi eskaera" edo "Segimendu eremuaren eskaera" mezuetan. Lehenengoak gailua erabilgarri egongo den denbora zehazten du "Modu inaktibora" aldatu ondoren. Bigarrena TAUa egin behar den denbora da, orain bakarrik bere balioa 35712000 segundo edo 413 egunetara irits daiteke. Ezarpenen arabera, MME-k gailutik jasotako tenporizadorearen balioak onar ditzake edo alda ditzake "Entsi Onartu" edo "Segimendu Eremuaren Eguneratze Onartu" mezuetan balio berriak bidaliz. Orain gailuak ezin du irrati-modulua piztu 413 egunez eta sarean erregistratuta jarraitzen du. Ondorioz, sareko baliabideetan eta gailuen energia-eraginkortasunean aurrezpen handia lortzen dugu!
Hala ere, modu honetan gailua ez dago erabilgarri sarrerako komunikazioetarako soilik. Aplikazio-zerbitzariari zerbait transmititu behar bada, gailua edozein unetan irten daiteke PSMtik eta datuak bidal ditzake, eta, ondoren, aktibo egongo da T3324 tenporizadorean ASko informazio-mezuak jasotzeko (halakorik badago).
eDRX (harrera etena luzatua):
eDRX, Etengabeko Harrera Hobetua. Datuak "Modu inaktiboan" dagoen gailu batera transferitzeko, sareak jakinarazpen-prozedura bat egiten du - "Pagina". Orrialde bat jasotzean, gailuak SRB bat ezartzen hasten du sarearekin gehiago komunikatzeko. Baina hari zuzendutako Paging mezua ez galtzeko, gailuak etengabe kontrolatu behar du irrati-airea, eta horrek ere nahiko energia kontsumitzen du.
eDRX gailuak sareko mezuak etengabe jasotzen ez dituen modu bat da, aldizka baizik. Erantsi edo TAU prozeduretan, gailuak sarearekin bat egiten du emisioa "entzuteko" duten denbora tarteetan. Horren arabera, Paging prozedura tarte berdinetan egingo da. eDRX moduan, gailuaren funtzionamendua ziklotan banatzen da (eDRX zikloa). Ziklo bakoitzaren hasieran "paging leiho" deritzon bat dago (Paging Time Window, hemendik aurrera PTW) - gailuak irrati katea entzuten duen denbora da. PTW amaitzean, gailuak irrati-modulua itzaltzen du zikloa amaitu arte.
HLCOM (latentzia handiko komunikazioa):
Datuak Uplink-era transferitu behar baditu, gailuak energia aurrezteko bi modu hauetatik irten daiteke PSM edo eDRX zikloa amaitu arte itxaron gabe. Baina posible da datuak gailura aktibo dagoenean soilik transferitzea.
HLCOM funtzionalitatea edo latentzia handiko komunikazioa SGW-n beheranzko lotura-paketeen buffer-a da, gailua energia aurrezteko moduan dagoen bitartean eta komunikaziorako erabilgarri ez dagoen bitartean. Bufferatutako paketeak gailua PSMtik irten bezain laster entregatuko dira, TAU eginez edo Uplink trafikoa pasatuz, edo PTW gertatzen denean.
Horrek, noski, IoT produktuen garatzaileen kontzientzia behar du, gailu batekin komunikazioa ez baita denbora errealean lortzen eta aplikazioen negozio-logika diseinatzeko nolabaiteko hurbilketa bat behar du.
Bukatzeko, demagun: zerbait berria sartzea beti da zirraragarria, baina orain munduko "bisonteek ere guztiz probatu ez duten estandar batekin ari gara", Vodafone eta Telefonica bezalakoak - beraz, zirraragarria da bikoitza. Gure materialaren aurkezpenak ez du guztiz osatua denik, baina teknologiaren ulermen nahikoa ematea espero dugu. Zure iritzia eskertuko genuke.
Egilea: Alexey Lapshin Soluzio Konbergenteen eta Multimedia Zerbitzuen Saileko aditua
Iturria: www.habr.com