{"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>L'ultima volta abbiamo parlato delle peculiarit\u00e0 del nuovo standard NB-IoT dal punto di vista dell'architettura della rete di accesso radio. Oggi riflettiamo su cosa \u00e8 cambiato nel nucleo della rete (Core Network) con NB-IoT. Quindi, partiamo.<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 \/>\nNel nucleo della rete ci sono stati cambiamenti significativi. Iniziamo con il fatto che \u00e8 stato introdotto un nuovo elemento, oltre a una serie di meccanismi definiti dallo standard come \"CIoT EPS Optimization\" o ottimizzazione della rete di supporto per l'Internet delle cose cellulare. <\/p>\n<p>Come \u00e8 noto, nelle reti mobili esistono due canali di comunicazione principali, chiamati Control Plane (CP) e User Plane (UP). Il Control Plane \u00e8 destinato allo scambio di messaggi di segnalazione tra diversi elementi della rete e serve a garantire la mobilit\u00e0 (Mobility management) dei dispositivi (UE) e a stabilire\/mantenere sessioni di trasmissione dati (Session Management). L'User Plane \u00e8, appunto, il canale di trasmissione del traffico utente. Nella tradizionale rete LTE, 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 di CP e UP per NB-IoT sono implementati sui nodi MME, SGW e PGW, che sono convenzionalmente combinati in un unico 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 si chiama T6a ed \u00e8 realizzata sulla base del protocollo DIAMETER. Sebbene DIAMETER sia 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 \/>\nDallo stesso nome, SCEF \u00e8 un nodo per l'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), offrendo ai server di applicazioni (Application Server, AS) la possibilit\u00e0 di ricevere dati e gestire i dispositivi attraverso un'unica interfaccia API. <\/p>\n<p>L'identificatore dell'UE non \u00e8 pi\u00f9 il numero di telefono (MSISDN) o l'indirizzo IP, come avveniva nella rete tradizionale 2G\/3G\/LTE, ma il cosiddetto \"external ID\", definito dallo standard nel formato abituale per gli sviluppatori di applicazioni \"@\". Questo \u00e8 un argomento ampio, che merita un approfondimento, quindi non ne parleremo ora. <\/p>\n<p>Ora analizziamo le innovazioni pi\u00f9 significative. \u00abCIoT EPS Optimization\u00bb \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>\u00c8 un meccanismo progettato per ottimizzare la trasmissione di piccole quantit\u00e0 di dati. <\/p>\n<p>Nel classico LTE, il dispositivo mobile stabilisce una connessione PDN (di seguito PDN) tramite eNodeB a MME-SGW-PGW al momento della registrazione nella rete. La connessione UE-eNodeB-MME \u00e8 il cosiddetto \u201cSignaling Radio Bearer\u201d (SRB). Quando \u00e8 necessario inviare\/ricevere dati, l\u2019UE stabilisce un ulteriore collegamento con l\u2019eNodeB \u2014 \u201cData Radio Bearer\u201d (DRB), per la trasmissione del traffico utente allo SGW e quindi al PGW (interfacce S1-U e S5 rispettivamente). Al termine dello 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 di attesa o \u201cIdle Mode\u201d. Se \u00e8 necessario scambiare un nuovo pacchetto di dati, SRB e DRB vengono ristabiliti.<\/p>\n<p>In NB-IoT, la trasmissione del traffico utente pu\u00f2 avvenire attraverso 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. Ci\u00f2 riduce significativamente il carico di segnalazione, risparmia risorse radio della rete e, cosa pi\u00f9 importante, prolunga la vita della batteria del dispositivo. <\/p>\n<p>Nel segmento eNodeB \u2014 MME, i dati dell\u2019utente iniziano a essere trasmessi tramite l'interfaccia S1-MME, cosa non presente nella tecnologia LTE classica, e per questo viene utilizzato il protocollo NAS, in cui compare il \u201cUser data container\u201d.<\/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 realizzare la trasmissione del \u201cUser Plane\u201d dall'MME allo SGW, compare una nuova interfaccia S11-U, progettata per trasmettere piccole quantit\u00e0 di dati utente. Alla base del protocollo S11-U c'\u00e8 GTP-U v1, che \u00e8 utilizzato per la trasmissione del User Plane anche su altre interfacce dell'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 di una maggiore ottimizzazione dei meccanismi di trasmissione di piccole quantit\u00e0 di dati, oltre ai tipi di PDN gi\u00e0 esistenti, come IPv4, IPv6 e IPv4v6, \u00e8 stato introdotto un ulteriore tipo \u2014 non-IP. In questo caso, all'UE non viene assegnato un indirizzo IP, 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 ridotti, 20 byte o anche meno. Considerando che la dimensione minima dell'intestazione IP \u00e8 di 20 byte, l'incapsulamento in IP pu\u00f2 risultare a volte piuttosto costoso;<\/li>\n<li>Non \u00e8 necessario implementare uno stack IP nel chip, il che porta a una riduzione dei costi (discussione aperta nei commenti).<\/li>\n<\/ol>\n<p>\nIn linea generale, l'indirizzo IP \u00e8 necessario ai dispositivi IoT per trasmettere dati attraverso Internet. Nella concezione di NB-IoT, SCEF funge da unico punto di connessione AS, e lo scambio di dati tra dispositivi e server delle applicazioni avviene tramite API. In assenza di SCEF, i dati non-IP possono essere trasmessi all'AS tramite un tunnel Point-to-Point (PtP) dal PGW e l'incapsulamento in IP avverr\u00e0 su di esso.<\/p>\n<p>Tutto ci\u00f2 si inserisce nella piattaforma NB-IoT: semplificazione e riduzione dei costi dei dispositivi.<\/p>\n<p><b>Meccanismi di risparmio energetico PSM ed eDRX:<\/b><\/p>\n<p>Uno dei principali vantaggi delle reti LPWAN \u00e8 l'efficienza energetica. Si afferma che un dispositivo pu\u00f2 funzionare autonomamente per fino a 10 anni con una sola batteria. Vediamo come vengono raggiunti tali valori. <\/p>\n<p>Quando un dispositivo consuma meno energia? Esatto, quando \u00e8 spento. E se non possiamo spegnere completamente il dispositivo, spegniamo il modulo radio per il tempo in cui non \u00e8 necessario. Ma dobbiamo prima coordinarlo 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 spegnere a lungo il modulo radio, rimanendo comunque registrato nella rete e senza dover stabilire nuovamente la PDN ogni volta che \u00e8 necessario trasmettere dati. <\/p>\n<p>Affinch\u00e9 la rete sappia che il dispositivo \u00e8 ancora disponibile, esso avvia periodicamente la procedura di aggiornamento \u2014 Tracking Area Update (TAU). La frequenza di questa procedura \u00e8 impostata dalla rete tramite il timer T3412, il cui valore viene comunicato al dispositivo durante la procedura di Attach o la successiva TAU. Nel classico LTE, il valore predefinito di questo timer \u00e8 di 54 minuti e quello massimo \u00e8 di 186 minuti. Tuttavia, per garantire un'elevata efficienza energetica, la necessit\u00e0 di accedere all'aria radio ogni 186 minuti \u00e8 un piacere troppo costoso. Per risolvere questo problema \u00e8 stato sviluppato il meccanismo PSM.<\/p>\n<p>Il dispositivo attiva la modalit\u00e0 PSM trasmettendo nei messaggi \u00abAttach Request\u00bb o \u00abTracking Area Request\u00bb i valori di due timer T3324 e T3412-Extended. Il primo definisce il tempo durante il quale il dispositivo sar\u00e0 disponibile dopo essere passato in \u00abIdle Mode\u00bb. Il secondo \u00e8 il tempo oltre il quale deve essere effettuato un TAU, ma ora il suo valore pu\u00f2 raggiungere 35712000 secondi o 413 giorni. A seconda delle impostazioni, l'MME pu\u00f2 accettare i valori dei timer ricevuti dal dispositivo, oppure modificarli inviando nuovi valori nei messaggi \u00abAttach Accept\u00bb o \u00abTracking Area Update Accept\u00bb. Ora il dispositivo pu\u00f2 non attivare il modulo radio per 413 giorni, rimanendo registrato nella rete. Di conseguenza, si ottiene un'enorme economia delle risorse di rete e un'energia pi\u00f9 efficiente per i 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 \u00e8 disponibile solo per comunicazioni in entrata. Se \u00e8 necessario trasmettere dati al server delle applicazioni, il dispositivo pu\u00f2 uscire dalla modalit\u00e0 PSM in qualsiasi momento e inviare dati, rimanendo attivo per un tempo pari al timer T3324 per ricevere messaggi informativi dall'AS (se ce ne sono).<\/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 che si trova in \u00abIdle mode\u00bb, la rete esegue una procedura di notifica \u2014 \u00abPaging\u00bb. Quando riceve il paging, il dispositivo avvia l'instaurazione di un SRB per ulteriori comunicazioni con la rete. Tuttavia, per non perdere il messaggio Paging a lui indirizzato, il dispositivo deve monitorare costantemente le onde radio, il che risulta molto dispendioso in termini di energia. <\/p>\n<p>eDRX \u00e8 una modalit\u00e0 in cui il dispositivo riceve messaggi dalla rete non continuamente, ma periodicamente. Durante le procedure di Attach o TAU, il dispositivo concorda con la rete dei periodi durante i quali sar\u00e0 \u00abin ascolto\u00bb. Di conseguenza, durante questi stessi intervalli avverr\u00e0 la procedura di Paging. In modalit\u00e0 eDRX, l'attivit\u00e0 del dispositivo \u00e8 suddivisa in cicli (ciclo eDRX). All'inizio di ogni ciclo c'\u00e8 quella che viene chiamata \u00abfinestra di paging\u00bb (Paging Time Window, PTW): questo \u00e8 il tempo in cui 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, il dispositivo Uplink pu\u00f2 uscire da uno di questi due stati di risparmio energetico senza dover attendere la fine del ciclo PSM o eDRX. Tuttavia, \u00e8 possibile inviare dati al dispositivo solo quando \u00e8 attivo.<\/p>\n<p>La funzionalit\u00e0 HLCOM o comunicazione ad alta latenza \u00e8 il buffering dei pacchetti Downlink presso l'SGW mentre il dispositivo \u00e8 in modalit\u00e0 risparmio energetico e non \u00e8 disponibile per la comunicazione. I pacchetti bufferizzati verranno consegnati non appena il dispositivo esce dal PSM, eseguendo un TAU o trasmettendo traffico Uplink, o quando inizia il PTW.<\/p>\n<p>Ci\u00f2 richiede senza dubbio 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 nuove tecnologie \u00e8 sempre affascinante, e ora ci troviamo di fronte a uno standard che non \u00e8 ancora stato completamente adottato nemmeno da grandi operatori come Vodafone e Telefonica \u2013 il che rende il tutto ancora pi\u00f9 intrigante. La nostra esposizione del materiale non pretende di essere esaustiva, ma speriamo possa fornire una comprensione sufficiente della tecnologia. Apprezzeremmo un feedback.<\/p>\n<p><i>Autore: Esperto del dipartimento di soluzioni convergenti e servizi multimediali Aleksej Lap\u0161in <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 5.0.1.1 - 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) 5.0.1.1\" \/>\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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