{"id":52137,"date":"2019-11-01T00:00:00","date_gmt":"2019-10-31T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/nb-iot-kak-on-rabotaet-chast-2"},"modified":"2020-02-18T13:59:48","modified_gmt":"2020-02-18T10:59:48","slug":"nb-iot-kak-on-rabotaet-chast-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/it\/blog\/administrirovanie\/nb-iot-kak-on-rabotaet-chast-2","title":{"rendered":"NB-IoT: come funziona? Parte 2","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p><b>Nell'ultima occasione abbiamo discusso delle caratteristiche del nuovo standard NB-IoT dal punto di vista dell'architettura della rete di accesso radio. Oggi rifletteremo su cosa \u00e8 cambiato nel nucleo della rete (Core Network) con il NB-IoT. Iniziamo.<br \/>\n<\/b><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"NB-IoT: come funziona? Parte 2\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/ef0e9fab23936e8ba104f65a7440a487.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nCi sono stati cambiamenti significativi nel nucleo della rete. Innanzitutto, \u00e8 stato introdotto un nuovo elemento e una serie di meccanismi definiti dal standard come 'CIoT EPS Optimization', ovvero l'ottimizzazione della rete principale per l'Internet delle Cose cellulare. <\/p>\n<p>Come \u00e8 noto, nelle reti mobili esistono due principali canali di comunicazione, chiamati Control Plane (CP) e User Plane (UP). Il Control Plane \u00e8 progettato per lo scambio di messaggi di controllo tra i vari elementi della rete e serve a garantire la mobilit\u00e0 (Mobility management) dei dispositivi (UE) e l'istituzione\/mantenimento della sessione di trasmissione dati (Session Management). L'User Plane \u00e8, in effetti, il canale di trasmissione del traffico utente. Nelle reti LTE classiche, la distribuzione di CP e UP attraverso le interfacce appare come segue:<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"NB-IoT: come funziona? Parte 2\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/b252f5ac8a9b744f82d3f81cd659de8f.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nI meccanismi di ottimizzazione CP e UP per NB-IoT vengono realizzati sui nodi MME, SGW e PGW, che sono convenzionalmente uniti in un singolo elemento chiamato C-SGN (Cellular IoT Serving Gateway Node). Inoltre, lo standard prevede l'introduzione di un nuovo elemento di rete: SCEF (Service Capability Exposure Function). L'interfaccia tra MME e SCEF \u00e8 chiamata T6a ed \u00e8 implementata sulla base del protocollo DIAMETER. Anche se DIAMETER \u00e8 un protocollo di segnalazione, in NB-IoT \u00e8 adattato per la trasmissione di piccoli volumi di dati non-IP.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"NB-IoT: come funziona? Parte 2\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/5f2b191d925485b5c841018bda52d9b5.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nA partire dal nome, SCEF \u00e8 un nodo di esposizione delle capacit\u00e0 di servizio. In altre parole, SCEF nasconde la complessit\u00e0 della rete dell'operatore e solleva gli sviluppatori di applicazioni dalla necessit\u00e0 di identificare e autenticare i dispositivi mobili (UE), fornendo la possibilit\u00e0 ai server delle applicazioni (Application Server, di seguito AS) di ricevere dati e gestire i dispositivi tramite un'interfaccia API unificata. <\/p>\n<p>L'identificatore UE non \u00e8 pi\u00f9 il numero di telefono (MSISDN) o l'indirizzo IP, come avveniva nelle tradizionali reti 2G\/3G\/LTE, ma il cosiddetto \"external ID\", definito dallo standard in un formato familiare per gli sviluppatori di applicazioni: \u00ab@\u00bb. Si tratta di un argomento ampio che merita un approfondimento, quindi non ne parleremo in dettaglio ora. <\/p>\n<p>Ora analizziamo le novit\u00e0 pi\u00f9 significative. \"CIoT EPS Optimization\" \u00e8 l'ottimizzazione dei meccanismi di trasmissione del traffico e gestione delle sessioni degli utenti. Ecco i principali:<\/p>\n<ul>\n<li>DoNAS <\/li>\n<li>NIDD <\/li>\n<li>Meccanismi di risparmio energetico PSM ed eDRX<\/li>\n<li>HLCOM<\/li>\n<\/ul>\n<p>\n<b>DoNAS (Data over NAS):<\/b><\/p>\n<p>Questo \u00e8 un meccanismo progettato per ottimizzare la trasmissione di piccoli volumi di dati. <\/p>\n<p>In LTE classico, il dispositivo dell'abbonato stabilisce una PDN connection (di seguito PDN) tramite eNodeB verso MME-SGW-PGW al momento della registrazione nella rete. La connessione UE-eNodeB-MME \u00e8 conosciuta come \u201cSignaling Radio Bearer\u201d (SRB). Per trasmettere\/ricevere dati, l'UE stabilisce un'altra connessione con eNodeB \u2014 \u201cData Radio Bearer\u201d (DRB), per trasferire il traffico utente verso SGW e successivamente a PGW (interfacce S1-U e S5 rispettivamente). Una volta completato lo scambio e in assenza di traffico per un certo periodo (di solito 5-20 secondi), queste connessioni vengono interrotte e il dispositivo passa in modalit\u00e0 attesa o \u201cIdle Mode\u201d. In caso di necessit\u00e0 di scambiare un nuovo lotto di dati, SRB e DRB vengono ristabiliti.<\/p>\n<p>In NB-IoT, il trasferimento del traffico utente pu\u00f2 avvenire tramite il canale di segnalazione (SRB), nei messaggi del protocollo NAS (<noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.3gpp.org\/more\/96-nas\">http:\/\/www.3gpp.org\/more\/96-nas<\/a><\/noindex>). L'instaurazione del DRB non \u00e8 pi\u00f9 necessaria. Questo riduce notevolmente il carico di segnalazione, ottimizza le risorse radio della rete e, cosa pi\u00f9 importante, prolunga la vita della batteria del dispositivo. <\/p>\n<p>Nell'area eNodeB \u2014 MME, i dati utente iniziano a essere trasmessi tramite l'interfaccia S1-MME, cosa che non avveniva nella tecnologia LTE classica, utilizzando per questo il protocollo NAS, che introduce il \"User data container\".<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"NB-IoT: come funziona? Parte 2\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/aa2ea680deac42cca298036d7e1fbb30.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nPer consentire la trasmissione del \"User Plane\" dall'MME al SGW, \u00e8 stata introdotta una nuova interfaccia S11-U, destinata alla trasmissione di piccoli volumi di dati utente. Alla base del protocollo S11-U c'\u00e8 GTP-U v1, utilizzato per la trasmissione dello User Plane anche su altre interfacce della rete architettura 3GPP.<br \/>\n<img decoding=\"async\" alt=\"NB-IoT: come funziona? Parte 2\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/0a295d230c8f0c1858c7eaf278ea472a.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<b>NIDD (non-IP data delivery):<\/b><\/p>\n<p>Nell'ambito dell'ulteriore ottimizzazione dei meccanismi di trasmissione di piccoli volumi di dati, \u00e8 stato aggiunto un nuovo tipo \u2014 non-IP \u2014 oltre ai gi\u00e0 esistenti tipi di PDN, come IPv4, IPv6 e IPv4v6. In questo caso, non viene assegnato un indirizzo IP all'UE e i dati vengono trasmessi senza l'uso del protocollo IP. Ci sono diverse ragioni per questo:<\/p>\n<ol>\n<li>I dispositivi IoT, come i sensori, possono trasmettere volumi di dati molto piccoli, 20 byte e anche meno. Considerando che la dimensione minima dell'intestazione IP \u00e8 di 20 byte, l'incapsulamento in IP pu\u00f2 risultare talvolta piuttosto costoso;<\/li>\n<li>Non \u00e8 necessario implementare lo stack IP nel chip, il che porta a una riduzione dei costi (questo \u00e8 un argomento da discutere nei commenti).<\/li>\n<\/ol>\n<p>\nIn sostanza, l'indirizzo IP \u00e8 necessario per i dispositivi IoT per trasmettere dati tramite internet. Nel concetto di NB-IoT, l'SCEF funge da punto di connessione unico per l'AS, e lo scambio di dati tra i dispositivi e i server delle applicazioni avviene tramite API. In assenza dell'SCEF, i dati non IP possono essere trasmessi all'AS tramite un tunnel Point-to-Point (PtP) dal PGW, e l'incapsulamento in IP sar\u00e0 realizzato successivamente.<\/p>\n<p>Tutto questo si inserisce nella paradigmi di NB-IoT: massima semplificazione e riduzione dei costi per i dispositivi.<\/p>\n<p><b>Meccanismi di risparmio energetico PSM e eDRX:<\/b><\/p>\n<p>Uno dei principali vantaggi delle reti LPWAN \u00e8 l'efficienza energetica. Si dice che i dispositivi possano funzionare in autonomia per fino a 10 anni con una sola batteria. Analizziamo come si raggiungono questi valori. <\/p>\n<p>Quando consuma meno energia un dispositivo? Esatto, quando \u00e8 spento. E se non possiamo spegnere completamente il dispositivo, spegniamo il modulo radio per il tempo in cui non \u00e8 necessario. Solo che \u00e8 necessario concordarlo preventivamente con la rete.<\/p>\n<p> <b>PSM (Power saving mode):<\/b><\/p>\n<p>La modalit\u00e0 di risparmio energetico PSM consente al dispositivo di disattivare a lungo il modulo radio, rimanendo comunque registrato nella rete e senza dover reinstallare il PDN ogni volta che \u00e8 necessario trasferire dati. <\/p>\n<p>Per far sapere alla rete che il dispositivo \u00e8 ancora disponibile, questo avvia periodicamente una procedura di aggiornamento \u2014 Tracking Area Update (TAU). La frequenza di questa procedura \u00e8 impostata dalla rete tramite un timer T3412, il cui valore viene inviato al dispositivo durante la procedura di Attacco o il successivo TAU. Nel classico LTE, il valore predefinito di questo timer \u00e8 di 54 minuti, mentre il massimo \u00e8 di 186 minuti. Tuttavia, per garantire un'elevata efficienza energetica, la necessit\u00e0 di uscire nel radiofonico ogni 186 minuti \u00e8 un onere eccessivo. Per risolvere questo problema \u00e8 stato sviluppato il meccanismo PSM.<\/p>\n<p>Il dispositivo attiva la modalit\u00e0 PSM inviando nei messaggi \"Attach Request\" o \"Tracking Area Request\" i valori di due timer, T3324 e T3412-Extended. Il primo determina il tempo durante il quale il dispositivo sar\u00e0 disponibile dopo essere passato in \"Idle Mode\". Il secondo \u00e8 il tempo in cui deve essere eseguito un TAU, il cui valore pu\u00f2 arrivare fino a 35712000 secondi o 413 giorni. A seconda delle impostazioni, l'MME pu\u00f2 accettare i valori dei timer ricevuti dal dispositivo o modificarli, inviando nuovi valori nei messaggi \"Attach Accept\" o \"Tracking Area Update Accept\". Ora il dispositivo pu\u00f2 non attivare il modulo radio per 413 giorni e rimanere comunque registrato nella rete. Questo porta a un'enorme economia di risorse di rete e a una maggiore efficienza energetica dei dispositivi!<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"NB-IoT: come funziona? Parte 2\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/2ac7fdc892c8b569b5b19a33472c6045.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nTuttavia, in questa modalit\u00e0 il dispositivo non \u00e8 disponibile solo per le comunicazioni in entrata. Se \u00e8 necessario inviare qualcosa al server delle applicazioni, il dispositivo pu\u00f2 uscire dal PSM in qualsiasi momento e inviare dati, rimanendo poi attivo per il timer T3324 per ricevere messaggi informativi dall'AS (se presenti).<\/p>\n<p><b>eDRX (ricezione discontinuo estesa):<\/b><\/p>\n<p>eDRX, modalit\u00e0 estesa di ricezione intermittente. Per trasmettere dati a un dispositivo in \"Idle mode\", la rete esegue una procedura di notifica chiamata \"Paging\". Quando il dispositivo riceve il paging, avvia l'instaurazione di un SRB per ulteriori comunicazioni con la rete. Tuttavia, per non perdere un messaggio di Paging a lui indirizzato, il dispositivo deve monitorare costantemente il segnale radio, il che richiede un notevole dispendio energetico. <\/p>\n<p>eDRX \u00e8 una modalit\u00e0 in cui il dispositivo riceve i messaggi dalla rete in modo non continuo, ma periodico. Durante le procedure di Attach o TAU, il dispositivo concorda con la rete intervalli temporali in cui 'ascolter\u00e0' il segnale. Allo stesso modo, in questi intervalli avverr\u00e0 la procedura di Paging. In modalit\u00e0 eDRX, il funzionamento del dispositivo \u00e8 suddiviso in cicli (ciclo eDRX). All'inizio di ogni ciclo c'\u00e8 quella che viene chiamata \"finestra di paging\" (Paging Time Window, PTW) \u2014 il tempo durante il quale il dispositivo ascolta il canale radio. Al termine del PTW, il dispositivo disattiva il modulo radio fino alla fine del ciclo.<br \/>\n<img decoding=\"async\" alt=\"NB-IoT: come funziona? Parte 2\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/924110cbe84765d11efec28238de3dd1.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<b>HLCOM (comunicazione ad alta latenza):<\/b><\/p>\n<p>Se necessario trasferire dati, il dispositivo pu\u00f2 uscire da uno di questi due modalit\u00e0 di risparmio energetico senza attendere la fine del ciclo PSM o eDRX. Tuttavia, \u00e8 possibile trasferire dati al dispositivo solo quando \u00e8 attivo.<\/p>\n<p>La funzionalit\u00e0 HLCOM o comunicazione con alta latenza consiste nel buffering dei pacchetti Downlink sul SGW mentre il dispositivo \u00e8 in modalit\u00e0 di risparmio energetico e non \u00e8 disponibile per la comunicazione. I pacchetti bufferizzati verranno consegnati non appena il dispositivo uscir\u00e0 dal PSM, effettuando un TAU o trasmettendo traffico Uplink, o quando si verificher\u00e0 il PTW.<\/p>\n<p>Questo richiede sicuramente consapevolezza da parte degli sviluppatori di prodotti IoT, poich\u00e9 la comunicazione con il dispositivo non avviene in tempo reale e richiede un approccio specifico nella costruzione della logica di business delle applicazioni.<\/p>\n<p>In conclusione, possiamo dire che l'introduzione di novit\u00e0 \u00e8 sempre entusiasmante e attualmente ci troviamo di fronte a uno standard non ancora completamente testato anche dai colossi mondiali come Vodafone e Telefonica, il che lo rende ancora pi\u00f9 affascinante. La nostra esposizione non pretende di essere esaustiva, ma speriamo di fornire una comprensione adeguata della tecnologia. Saremmo grati per un vostro feedback.<\/p>\n<p><i>Autore: Esperto del dipartimento di soluzioni convergenti e servizi multimediali Aleksej Lapshin <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/users\/aslapsh\/\" class=\"user_link\">aslapsh<\/a><\/noindex><\/i><br \/>\n<br \/>Fonte: <a content=\"nofollow\" rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/company\/ru_mts\/blog\/431648\/\">habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"<p>\u0412 \u043f\u0440\u043e\u0448\u043b\u044b\u0439 \u0440\u0430\u0437 \u043c\u044b \u0433\u043e\u0432\u043e\u0440\u0438\u043b\u0438 \u043e\u0431 \u043e\u0441\u043e\u0431\u0435\u043d\u043d\u043e\u0441\u0442\u044f\u0445 \u043d\u043e\u0432\u043e\u0433\u043e \u0441\u0442\u0430\u043d\u0434\u0430\u0440\u0442\u0430 NB-IoT \u0441 \u0442\u043e\u0447\u043a\u0438 \u0437\u0440\u0435\u043d\u0438\u044f \u0430\u0440\u0445\u0438\u0442\u0435\u043a\u0442\u0443\u0440\u044b \u0441\u0435\u0442\u0438 \u0440\u0430\u0434\u0438\u043e\u0434\u043e\u0441\u0442\u0443\u043f\u0430. \u0421\u0435\u0433\u043e\u0434\u043d\u044f \u043f\u043e\u0440\u0430\u0441\u0441\u0443\u0436\u0434\u0430\u0435\u043c, \u0447\u0442\u043e \u0438\u0437\u043c\u0435\u043d\u0438\u043b\u043e\u0441\u044c \u0432 \u044f\u0434\u0440\u0435 \u0441\u0435\u0442\u0438 (Core Network) \u043f\u0440\u0438 NB-IoT. \u0418\u0442\u0430\u043a, \u043f\u043e\u0435\u0445\u0430\u043b\u0438. \u0412 \u044f\u0434\u0440\u0435 \u0441\u0435\u0442\u0438 \u043f\u0440\u043e\u0438\u0437\u043e\u0448\u043b\u0438 \u0437\u043d\u0430\u0447\u0438\u0442\u0435\u043b\u044c\u043d\u044b\u0435 \u0438\u0437\u043c\u0435\u043d\u0435\u043d\u0438\u044f. \u041d\u0430\u0447\u043d\u0435\u043c \u0441 \u0442\u043e\u0433\u043e, \u0447\u0442\u043e \u043f\u043e\u044f\u0432\u0438\u043b\u0441\u044f \u043d\u043e\u0432\u044b\u0439 \u044d\u043b\u0435\u043c\u0435\u043d\u0442, \u0430 \u0442\u0430\u043a\u0436\u0435 \u0440\u044f\u0434 \u043c\u0435\u0445\u0430\u043d\u0438\u0437\u043c\u043e\u0432, \u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u044b\u0435 \u043e\u043f\u0440\u0435\u0434\u0435\u043b\u0435\u043d\u044b \u0441\u0442\u0430\u043d\u0434\u0430\u0440\u0442\u043e\u043c \u043a\u0430\u043a \u201cCIoT EPS Optimization\u201d \u0438\u043b\u0438 \u043e\u043f\u0442\u0438\u043c\u0438\u0437\u0430\u0446\u0438\u0438 [&hellip;]<\/p>\n","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[688],"tags":[],"class_list":["post-52137","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-administrirovanie"],"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t<!-- All in One SEO 5.0.0.1 - aioseo.com -->\n\t<meta name=\"description\" content=\"\u0412 \u043f\u0440\u043e\u0448\u043b\u044b\u0439 \u0440\u0430\u0437 \u043c\u044b \u0433\u043e\u0432\u043e\u0440\u0438\u043b\u0438 \u043e\u0431 \u043e\u0441\u043e\u0431\u0435\u043d\u043d\u043e\u0441\u0442\u044f\u0445 \u043d\u043e\u0432\u043e\u0433\u043e \u0441\u0442\u0430\u043d\u0434\u0430\u0440\u0442\u0430 NB-IoT \u0441 \u0442\u043e\u0447\u043a\u0438 \u0437\u0440\u0435\u043d\u0438\u044f \u0430\u0440\u0445\u0438\u0442\u0435\u043a\u0442\u0443\u0440\u044b \u0441\u0435\u0442\u0438 \u0440\u0430\u0434\u0438\u043e\u0434\u043e\u0441\u0442\u0443\u043f\u0430. \u0421\u0435\u0433\u043e\u0434\u043d\u044f \u043f\u043e\u0440\u0430\u0441\u0441\u0443\u0436\u0434\u0430\u0435\u043c, \u0447\u0442\u043e \u0438\u0437\u043c\u0435\u043d\u0438\u043b\u043e\u0441\u044c \u0432 \u044f\u0434\u0440\u0435 \u0441\u0435\u0442\u0438 (Core Network) \u043f\u0440\u0438 NB-IoT.\" \/>\n\t<meta name=\"robots\" content=\"max-image-preview:large\" \/>\n\t<meta name=\"author\" content=\"Yuri Gagarin\"\/>\n\t<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/prohoster.info\/it\/blog\/administrirovanie\/nb-iot-kak-on-rabotaet-chast-2\" \/>\n\t<meta name=\"generator\" content=\"All in One SEO (AIOSEO) 5.0.0.1\" \/>\n\t\t<meta property=\"og:locale\" content=\"it_IT\" \/>\n\t\t<meta property=\"og:site_name\" content=\"ProHoster | \u041a\u0443\u043f\u0438\u0442\u044c \u043d\u0430\u0434\u0435\u0436\u043d\u044b\u0439 \u0445\u043e\u0441\u0442\u0438\u043d\u0433 \u0434\u043b\u044f \u0441\u0430\u0439\u0442\u043e\u0432 \u0441 \u0437\u0430\u0449\u0438\u0442\u043e\u0439 \u043e\u0442 DDoS, VPS VDS \u0441\u0435\u0440\u0432\u0435\u0440\u044b\" \/>\n\t\t<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n\t\t<meta property=\"og:title\" content=\"\ud83e\udd47NB-IoT: \u043a\u0430\u043a \u043e\u043d \u0440\u0430\u0431\u043e\u0442\u0430\u0435\u0442? 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