Pungkasan kita ngomong babagan fitur standar NB-IoT anyar saka sudut pandang arsitektur jaringan akses radio. Dina iki kita bakal ngrembug apa sing wis diganti ing Jaringan Inti ing NB-IoT. Dadi, ayo padha lunga.
Ana owah-owahan sing signifikan ing inti jaringan. Ayo diwiwiti kanthi kasunyatan manawa ana unsur anyar, uga sawetara mekanisme, sing ditetepake kanthi standar minangka "CIoT EPS Optimization" utawa optimalisasi jaringan inti kanggo Internet seluler.
Kaya sing wis dingerteni, ing jaringan seluler ana rong saluran komunikasi utama, yaiku Control Plane (CP) lan User Plane (UP). Control Plane dimaksudaké kanggo ijol-ijolan pesen layanan antarane macem-macem unsur jaringan lan digunakake kanggo njamin mobilitas (manajemen mobilitas) piranti (UE) lan netepake / njaga sesi transmisi data (Manajemen Sesi). Pesawat Pangguna, nyatane, saluran kanggo ngirim lalu lintas pangguna. Ing LTE klasik, distribusi CP lan UP antarane antarmuka kaya ing ngisor iki:
Mekanisme optimasi CP lan UP kanggo NB-IoT dileksanakake ing kelenjar MME, SGW lan PGW, sing digabungake sacara konvensional dadi siji unsur sing diarani C-SGN (Cellular IoT Serving Gateway Node). Standar kasebut uga nganggep munculé unsur jaringan anyar - SCEF (Service Capability Exposure Function). Antarmuka antarane MME lan SCEF diarani T6a lan dileksanakake adhedhasar protokol DIAMETER. Senadyan kasunyatan manawa DIAMETER minangka protokol sinyal, ing NB-IoT diadaptasi kanggo transmisi data non-IP sing cilik.
Minangka jeneng kasebut, SCEF minangka Node Pameran Kapabilitas Layanan. Ing tembung liyane, SCEF ndhelikake kerumitan jaringan operator, lan uga nyuda pangembang aplikasi saka perlu kanggo ngenali lan keasliane piranti seluler (UE), ngidini server aplikasi (Application Server, hereinafter AS) kanggo nampa data lan ngatur piranti liwat siji. antarmuka API.
Pengenal UE ora dadi nomer telpon (MSISDN) utawa alamat IP, kaya sing kedadeyan ing jaringan 2G / 3G / LTE klasik, nanging sing diarani "ID eksternal", sing ditetepake kanthi standar ing format sing dikenal. kanggo pangembang aplikasi " @ " Iki minangka topik gedhe sing kapisah sing pantes kanggo materi sing kapisah, mula kita ora bakal ngomong kanthi rinci saiki.
Saiki ayo goleki inovasi sing paling penting. "CIoT EPS Optimization" yaiku optimalisasi mekanisme transmisi lalu lintas lan manajemen sesi pelanggan. Ing ngisor iki sing utama:
- DoNAS
- NIDD
- Mekanisme hemat daya PSM lan eDRX
- HLCOM
DoNAS (Data liwat NAS):
Iki minangka mekanisme sing dirancang kanggo ngoptimalake transfer data sing cilik.
Ing LTE klasik, nalika ndhaptar ing jaringan, piranti pelanggan nggawe sambungan PDN (sateruse diarani PDN) liwat eNodeB menyang MME-SGW-PGW. Sambungan UE-eNodeB-MME yaiku sing disebut "Signaling Radio Bearer" (SRB). Yen perlu kanggo ngirim / nampa data, UE nggawe sambungan liyane karo eNodeB - "Data Radio Bearer" (DRB), kanggo ngirim lalu lintas pangguna menyang SGW lan luwih kanggo PGW (antarmuka S1-U lan S5, mungguh). . Ing pungkasan ijol-ijolan lan yen ora ana lalu lintas kanggo sawetara wektu (biasane 5-20 detik), sambungan kasebut diakhiri lan piranti dadi mode siyaga utawa "Mode Idle". Yen perlu kanggo ngganti bagean anyar data, SRB lan DRB direset.
Ing NB-IoT, transmisi lalu lintas pangguna bisa ditindakake liwat saluran sinyal (SRB), ing pesen protokol NAS (). Nggawe DRB ora dibutuhake maneh. Iki kanthi signifikan nyuda beban sinyal, ngirit sumber daya radio jaringan lan, sing paling penting, ndawakake umur baterei piranti.
Ing bagean eNodeB - MME, data pangguna wiwit ditularake liwat antarmuka S1-MME, sing ora ana ing teknologi LTE klasik, lan protokol NAS digunakake kanggo iki, ing ngendi "wadhah data pangguna" katon.
Kanggo nindakake transfer "User Plane" saka MME menyang SGW, antarmuka anyar S11-U katon, sing dirancang kanggo transfer data pangguna cilik. Protokol S11-U adhedhasar GTP-U v1, sing digunakake kanggo transmisi User Plane ing antarmuka jaringan liyane saka arsitektur 3GPP.
NIDD (pengiriman data non-IP):
Minangka bagéan saka optimasi luwih saka mekanisme kanggo ngirim data cilik, saliyane kanggo jinis PDN wis ana, kayata IPv4, IPv6 lan IPv4v6, jinis liyane wis muncul - non-IP. Ing kasus iki, UE ora diwenehi alamat IP lan data dikirim tanpa nggunakake protokol IP. Ana sawetara alasan kanggo iki:
- Piranti IoT kayata sensor bisa ngirim data sing cilik banget, 20 bita utawa kurang. Amarga ukuran header IP minimal yaiku 20 bita, enkapsulasi IP kadhangkala bisa larang banget;
- Ora perlu ngleksanakake tumpukan IP ing chip, sing nyebabake nyuda biaya (pitakonan kanggo diskusi ing komentar).
Umumé, alamat IP perlu kanggo piranti IoT kanggo ngirim data liwat Internet. Ing konsep NB-IoT, SCEF tumindak minangka titik sambungan AS tunggal, lan pertukaran data antarane piranti lan server aplikasi dumadi liwat API. Yen ora ana SCEF, data non-IP bisa dikirim menyang AS liwat terowongan Point-to-Point (PtP) saka PGW lan enkapsulasi IP bakal ditindakake.
Kabeh iki cocog karo paradigma NB-IoT - nyederhanakake maksimal lan nyuda biaya piranti.
Mekanisme hemat daya PSM lan eDRX:
Salah sawijining kaluwihan utama jaringan LPWAN yaiku efisiensi energi. Piranti kasebut diklaim bisa tahan nganti 10 taun umur baterei ing siji baterei. Ayo ngerteni carane nilai kasebut bisa digayuh.
Nalika piranti nggunakake energi paling sithik? Bener nalika dipateni. Lan yen ora bisa rampung de-energize piranti, ayo de-energize modul radio anggere ora perlu. Sampeyan mung kudu koordinasi iki karo jaringan dhisik.
PSM (mode hemat daya):
Mode hemat daya PSM ngidini piranti kanggo mateni modul radio kanggo dangu, nalika isih kedhaftar ing jaringan, lan ora ngreset PDN saben wektu iku perlu kanggo ngirim data.
Supaya jaringan ngerti yen piranti isih kasedhiya, periodik miwiti prosedur nganyari - Tracking Area Update (TAU). Frekuensi prosedur iki disetel dening jaringan kanthi nggunakake timer T3412, nilai sing dikirim menyang piranti sajrone prosedur Pasang utawa TAU sabanjure. Ing LTE klasik, nilai standar wektu iki yaiku 54 menit, lan maksimal 186 menit. Nanging, kanggo mesthekake efisiensi energi dhuwur, perlu kanggo mbukak udhara saben 186 menit larang banget. Mekanisme PSM dikembangake kanggo ngatasi masalah iki.
Piranti kasebut ngaktifake mode PSM kanthi ngirimake nilai loro timer T3324 lan T3412-Extended ing pesen "Lampirake Request" utawa "Tracking Area Request". Pisanan nemtokake wektu piranti bakal kasedhiya sawise ngalih menyang "Mode Idle". Ingkang kaping kalih inggih punika wekdal saksampunipun TAU kedah dipundamel, namung sapunika ajinipun saged dumugi 35712000 detik utawi 413 dinten. Gumantung ing setelan, MME bisa nampa nilai timer sing ditampa saka piranti utawa ngganti kanthi ngirim nilai anyar ing pesen "Lampirake Tampa" utawa "Pelacakan Area Update Nampa". Saiki piranti ora bisa nguripake modul radio kanggo 413 dina lan tetep kedhaftar ing jaringan. Akibaté, kita entuk tabungan gedhe ing sumber daya jaringan lan efisiensi energi piranti!
Nanging, ing mode iki piranti ora kasedhiya mung kanggo komunikasi mlebu. Yen perlu kanggo ngirim soko menyang server aplikasi, piranti bisa metu saka PSM sawayah-wayah lan ngirim data, sawise iku tetep aktif sak timer T3324 kanggo nampa pesen informasi saka AS (yen ana).
eDRX (extended discontinuous reception):
eDRX, Enhanced Intermittent Reception. Kanggo mindhah data menyang piranti sing ana ing "Mode Idle", jaringan nindakake prosedur kabar - "Paging". Sawise nampa paging, piranti kasebut miwiti nggawe SRB kanggo komunikasi luwih lanjut karo jaringan. Nanging supaya ora kantun pesen Paging, piranti kasebut kudu terus-terusan ngawasi udara radio, sing uga akeh energi.
eDRX minangka mode sing piranti ora nampa pesen saka jaringan terus-terusan, nanging sacara periodik. Sajrone prosedur Attach utawa TAU, piranti kasebut setuju karo jaringan ing interval wektu sing bakal "ngrungokake" siaran kasebut. Mulane, prosedur Paging bakal ditindakake kanthi interval sing padha. Ing mode eDRX, operasi piranti dipérang dadi siklus (siklus eDRX). Ing wiwitan saben siklus ana sing disebut "jendhela paging" (Paging Time Window, sabanjure PTW) - iki wektu piranti ngrungokake saluran radio. Ing pungkasan PTW, piranti mateni modul radio nganti pungkasan siklus.
HLCOM (komunikasi latensi dhuwur):
Yen perlu nransfer data menyang Uplink, piranti bisa metu saka salah siji saka rong mode hemat daya iki tanpa ngenteni siklus PSM utawa eDRX rampung. Nanging bisa nransfer data menyang piranti mung nalika lagi aktif.
Fungsi HLCOM utawa komunikasi latensi dhuwur yaiku buffering paket Downlink ing SGW nalika piranti ana ing mode hemat daya lan ora kasedhiya kanggo komunikasi. Paket buffered bakal dikirim sanalika piranti metu saka PSM kanthi nindakake TAU utawa ngliwati lalu lintas Uplink, utawa nalika PTW kedadeyan.
Iki, mesthi, mbutuhake kesadaran ing bagean pangembang produk IoT, amarga komunikasi karo piranti ora bisa ditindakake kanthi nyata lan mbutuhake pendekatan tartamtu kanggo ngrancang logika bisnis aplikasi.
Pungkasan, ayo ngomong: introduksi sing anyar tansah nyenengake, nanging saiki kita lagi ngadhepi standar sing durung dites kanthi lengkap sanajan "bison" ing donya kayata Vodafone lan Telefonica - dadi luwih nyenengake. Presentasi materi kita ora nyamar dadi lengkap, nanging ngarep-arep bisa menehi pangerten babagan teknologi kasebut. Kita bakal appreciate saran.
Penulis: Pakar Departemen Solusi Konvergen lan Layanan Multimedia Alexey Lapshin
Source: www.habr.com