Ing artikel "", ngomong babagan arsitektur inti paket jaringan NB-IoT, kita nyebutake munculé simpul SCEF anyar. Kita nerangake ing bagean katelu apa iku lan apa iku perlu?
Nalika nggawe layanan M2M, pangembang aplikasi ngadhepi pitakonan ing ngisor iki:
- carane ngenali piranti;
- algoritma verifikasi lan bukti asli apa sing digunakake;
- protokol transportasi sing kudu dipilih kanggo sesambungan karo piranti;
- carane andal ngirim data menyang piranti;
- carane ngatur lan netepake aturan kanggo ijol-ijolan data karo wong-wong mau;
- carane ngawasi lan entuk informasi babagan kondisi kasebut kanthi online;
- carane ngirim data bebarengan menyang klompok piranti;
- carane ngirim data bebarengan saka siji piranti kanggo sawetara klien;
- carane entuk akses terpadu menyang layanan operator tambahan kanggo ngatur piranti sampeyan.
Kanggo ngatasi masalah kasebut, perlu kanggo nggawe solusi "berat" teknis eksklusif, sing ndadékaké kenaikan biaya tenaga kerja lan layanan wektu-kanggo-pasar. Iki ngendi simpul SCEF anyar teka kanggo ngluwari.
Kaya sing ditegesake dening 3GPP, SCEF (fungsi eksposur kapabilitas layanan) minangka komponen anyar saka arsitektur 3GPP sing fungsine kanggo mbukak layanan lan kapabilitas kanthi aman saka antarmuka jaringan 3GPP liwat API.
Ing tembung prasaja, SCEF minangka perantara antarane jaringan lan server aplikasi (AS), jendhela siji akses menyang layanan operator kanggo ngatur piranti M2M ing jaringan NB-IoT liwat antarmuka API standarisasi intuisi.
SCEF ndhelikake kerumitan jaringan operator, saéngga para pangembang aplikasi ngilangi mekanisme khusus piranti sing rumit kanggo sesambungan karo piranti.
Kanthi ngowahi protokol jaringan dadi API sing akrab kanggo pangembang aplikasi, SCEF API nggampangake nggawe layanan anyar lan nyuda wektu kanggo pasar. Simpul anyar uga kalebu fungsi kanggo ngenali / otentikasi piranti seluler, nemtokake aturan kanggo ijol-ijolan data antarane piranti lan AS, ngilangi kabutuhan pangembang aplikasi kanggo ngleksanakake fungsi kasebut ing sisihe, nggeser fungsi kasebut menyang pundhak operator.
SCEF nyakup antarmuka sing dibutuhake kanggo otentikasi lan wewenang server aplikasi, njaga mobilitas UE, transfer data lan pemicu piranti, akses menyang layanan tambahan lan kapabilitas jaringan operator.
Menyang AS ana antarmuka T8 siji, API (HTTP/JSON) standar dening 3GPP. Kabeh antarmuka, kajaba T8, operate adhedhasar protokol DIAMETER (Fig. 1).
T6a - antarmuka antarane SCEF lan MME. Digunakake kanggo tata cara manajemen Mobilitas / Sesi, transmisi data non-IP, nyedhiyakake acara ngawasi lan nampa laporan.
S6t - antarmuka antarane SCEF lan HSS. Dibutuhake kanggo otentikasi pelanggan, wewenang server aplikasi, entuk kombinasi ID eksternal lan IMSI/MSISDN, nyedhiyakake acara ngawasi lan nampa laporan.
S6m / T4 - antarmuka saka SCEF menyang HSS lan SMS-C (3GPP nemtokake simpul MTC-IWF, sing digunakake kanggo pemicu piranti lan transmisi SMS ing jaringan NB-IoT. Nanging, ing kabeh implementasine, fungsi simpul iki digabungake menyang SCEF, supaya kanggo nyederhanakake sirkuit, kita ora bakal nimbang dhewe). Digunakake kanggo njupuk informasi rute kanggo ngirim SMS lan sesambungan karo pusat SMS.
T8 - antarmuka API kanggo interaksi SCEF karo server aplikasi. Perintah kontrol lan lalu lintas dikirim liwat antarmuka iki.
*sanyatane ana luwih akeh antarmuka; mung sing paling dhasar sing didaftar ing kene. Dhaptar lengkap diwenehi ing 3GPP 23.682 (4.3.2 Dhaptar Titik Referensi).
Ing ngisor iki ana fungsi lan layanan utama SCEF:
- ngubungake pengenal kertu SIM (IMSI) menyang ID eksternal;
- transmisi lalu lintas non-IP (Pangiriman Data Non-IP, NIDD);
- operasi klompok nggunakake ID klompok eksternal;
- dhukungan kanggo mode transmisi data kanthi konfirmasi;
- buffering data MO (Mobile Originated) lan MT (Mobile Terminated);
- otentikasi lan wewenang piranti lan server aplikasi;
- nggunakake data bebarengan saka siji UE dening sawetara AS;
- dhukungan kanggo fungsi pemantauan status UE khusus (MONTE - Acara Pemantauan);
- pemicu piranti;
- nyedhiyakake roaming data non-IP.
Prinsip dhasar interaksi antarane AS lan SCEF adhedhasar skema sing disebut. langganan. Yen perlu kanggo entuk akses menyang layanan SCEF kanggo UE tartamtu, server aplikasi kudu nggawe langganan kanthi ngirim printah menyang API tartamtu saka layanan sing dijaluk lan nampa pengenal unik kanggo nanggepi. Sawise kabeh tumindak lan komunikasi luwih lanjut karo UE ing kerangka layanan iki bakal ditindakake kanthi nggunakake pengenal iki.
ID eksternal: Pengenal piranti universal
Salah sawijining owah-owahan paling penting ing skema interaksi antarane AS lan piranti nalika nggarap SCEF yaiku tampilan pengenal universal. Saiki, tinimbang nomer telpon (MSISDN) utawa alamat IP, kaya sing kedadeyan ing jaringan 2G / 3G / LTE klasik, pengenal piranti kanggo server aplikasi dadi "ID eksternal". Iki ditetepake kanthi standar ing format sing dikenal kanggo pangembang aplikasi " @ "
Pangembang ora perlu maneh ngleksanakake algoritma otentikasi piranti; jaringan rampung njupuk alih fungsi iki. ID njaba disambungake menyang IMSI, lan pangembang bisa manawa nalika ngakses ID external tartamtu, sesambungan karo kertu SIM tartamtu. Nalika nggunakake chip SIM, sampeyan entuk kahanan sing unik nalika ID eksternal kanthi unik ngenali piranti tartamtu!
Kajaba iku, sawetara ID eksternal bisa disambungake menyang siji IMSI - kahanan sing luwih menarik muncul nalika ID eksternal kanthi unik ngenali aplikasi tartamtu sing tanggung jawab kanggo layanan tartamtu ing piranti tartamtu.
Pengenal grup uga katon - ID grup eksternal, sing kalebu sakumpulan ID eksternal individu. Saiki, kanthi panyuwunan siji menyang SCEF, AS bisa miwiti operasi grup - ngirim data utawa kontrol printah menyang macem-macem piranti sing digabungake ing grup logis siji.
Amarga kasunyatan manawa kanggo pangembang AS, transisi menyang pengenal piranti anyar ora bisa langsung, SCEF ninggalake kemungkinan komunikasi AS karo UE liwat nomer standar - MSISDN.
Transmisi lalu lintas non-IP (Non-IP Data Delivery, NIDD)
Ing NB-IoT, minangka bagéan saka optimasi mekanisme kanggo ngirim data cilik, saliyane jinis PDN sing wis ana, kayata IPv4, IPv6 lan IPv4v6, jinis liyane wis muncul - non-IP. Ing kasus iki, piranti (UE) ora diwenehi alamat IP lan data dikirim tanpa nggunakake protokol IP. Lalu lintas kanggo sambungan kuwi bisa routed ing rong cara: klasik - MME -> SGW -> PGW banjur liwat trowongan PtP kanggo AS (Fig. 2) utawa nggunakake SCEF (Fig. 3).
Cara klasik ora menehi kaluwihan khusus liwat lalu lintas IP, kajaba kanggo nyuda ukuran paket sing dikirim amarga ora ana header IP. Panggunaan SCEF mbukak sawetara kemungkinan anyar lan nyederhanakake prosedur kanggo sesambungan karo piranti.
Nalika ngirim data liwat SCEF, loro kaluwihan penting katon liwat lalu lintas IP klasik:
Pangiriman lalu lintas MT menyang piranti liwat ID eksternal
Kanggo ngirim pesen menyang piranti IP klasik, AS kudu ngerti alamat IP. Ing kene ana masalah: amarga piranti kasebut biasane nampa alamat IP "abu-abu" nalika registrasi, komunikasi karo server aplikasi, sing ana ing Internet, liwat simpul NAT, ing ngendi alamat abu-abu diterjemahake dadi putih. Kombinasi alamat IP abu-abu lan putih tetep kanggo wektu winates, gumantung saka setelan NAT. Rata-rata, kanggo TCP utawa UDP - ora luwih saka limang menit. Yaiku, yen ora ana ijol-ijolan data karo piranti iki sajrone 5 menit, sambungan kasebut bakal rusak lan piranti kasebut ora bisa diakses maneh ing alamat putih sing diwiwiti sesi karo AS. Ana sawetara solusi:
1. Gunakake deg-degan. Sawise sambungan wis digawe, piranti kudu ngganti paket karo AS saben sawetara menit, saéngga nyegah terjemahan NAT ditutup. Nanging ora ana sing bisa ngomong babagan efisiensi energi ing kene.
2. Saben wektu, yen perlu, mriksa kasedhiyan paket kanggo piranti ing AS - ngirim pesen menyang uplink.
3. Nggawe APN pribadi (VRF), ngendi server aplikasi lan piranti bakal ing subnet padha, lan nemtokake alamat IP statis kanggo piranti. Bakal bisa, nanging meh mokal yen kita ngomong babagan armada ewu, puluhan ewu piranti.
4. Pungkasan, pilihan sing paling cocog: nggunakake IPv6, ora mbutuhake NAT, amarga alamat IPv6 bisa diakses langsung saka Internet. Nanging, sanajan ing kasus iki, nalika piranti kasebut kadhaptar maneh, bakal nampa alamat IPv6 anyar lan ora bisa diakses maneh nggunakake sing sadurunge.
Patut, perlu kanggo ngirim sawetara paket initialization karo pengenal piranti kanggo server kanggo laporan alamat IP anyar piranti. Banjur ngenteni paket konfirmasi saka AS, sing uga mengaruhi efisiensi energi.
Cara kasebut bisa digunakake kanthi apik kanggo piranti 2G / 3G / LTE, ing ngendi piranti kasebut ora nduweni syarat sing ketat kanggo otonomi lan, minangka asil, ora ana watesan ing wektu udhara lan lalu lintas. Cara kasebut ora cocog kanggo NB-IoT amarga konsumsi energi sing dhuwur.
SCEF ngatasi masalah iki: amarga mung pengenal piranti kanggo AS minangka ID eksternal, AS mung kudu ngirim paket data menyang SCEF kanggo ID eksternal tartamtu, lan SCEF ngurus liyane. Yen piranti ana ing mode hemat daya PSM utawa eDRX, data bakal disangga lan dikirim nalika piranti kasedhiya. Yen piranti kasedhiya kanggo lalu lintas, data kasebut bakal langsung dikirim. Semono uga kanggo tim manajemen.
Sawayah-wayah, AS bisa ngelingi pesen buffered menyang UE utawa ngganti karo sing anyar.
Mekanisme buffering uga bisa digunakake nalika ngirim data MO saka UE kanggo AS. Yen SCEF ora bisa langsung ngirim data menyang AS, contone, yen karya pangopènan lagi ditindakake ing server AS, paket kasebut bakal dibuffer lan dijamin bakal dikirim sanalika AS kasedhiya.
Kaya kasebut ing ndhuwur, akses menyang layanan tartamtu lan UE kanggo AS (lan NIDD minangka layanan) diatur dening aturan lan kawicaksanan ing sisih SCEF, sing ngidini kanggo kamungkinan unik nggunakake data simultaneous saka siji UE dening sawetara AS. Sing. yen sawetara AS wis langganan siji UE, banjur sawise nampa data saka UE, SCEF bakal ngirim menyang kabeh langganan AS. Iki cocog banget kanggo kasus sing nggawe armada piranti khusus nuduhake data ing antarane sawetara klien. Contone, kanthi nggawe jaringan stasiun cuaca sing mlaku ing NB-IoT, sampeyan bisa ngedol data saka dheweke menyang akeh layanan bebarengan.
Mekanisme pangiriman pesen sing dijamin
Layanan Data Reliable minangka mekanisme kanggo pangiriman pesen MO lan MT sing dijamin tanpa nggunakake algoritma khusus ing tingkat protokol, kayata, umpamane, jabat tangan ing TCP. Kerjane kanthi kalebu gendera khusus ing bagean layanan pesen nalika diijolke antarane UE lan SCEF. Apa utawa ora kanggo ngaktifake mekanisme iki nalika ngirim lalu lintas diputusake dening AS.
Yen mekanisme diaktifake, kalebu UE flag khusus ing bagean nduwur sirah saka paket nalika mbutuhake pangiriman dijamin lalu lintas MO. Sawise nampa paket kasebut, SCEF nanggapi UE kanthi pangakuan. Yen UE ora nampa paket pangenalan, paket menyang SCEF bakal dikirim maneh. Bab sing padha kedadeyan kanggo lalu lintas MT.
Ngawasi piranti (acara ngawasi - MONTE)
Kaya kasebut ing ndhuwur, fungsi SCEF, antara liya, kalebu fungsi kanggo ngawasi kahanan UE, sing diarani. ngawasi piranti. Lan yen pengenal anyar lan mekanisme transfer data minangka optimasi (sanajan serius banget) saka prosedur sing wis ana, banjur MONTE minangka fungsi anyar sing ora kasedhiya ing jaringan 2G / 3G / LTE. MONTE ngidini AS ngawasi paramèter piranti kayata status sambungan, kasedhiyan komunikasi, lokasi, status roaming, lsp. Kita bakal ngomong babagan saben luwih rinci mengko.
Yen perlu kanggo ngaktifake acara pemantauan apa wae kanggo piranti utawa klompok piranti, AS langganan layanan sing cocog kanthi ngirim perintah API MONTE sing cocog menyang SCEF, sing kalebu paramèter kayata ID eksternal utawa ID grup eksternal, pengenal AS, ngawasi. jinis, nomer laporan, kang AS pengin nampa. Yen AS duwe wewenang kanggo nglakokake panjaluk kasebut, SCEF, gumantung saka jinise, bakal nyedhiyakake acara kasebut menyang HSS utawa MME (Fig. 4). Nalika ana acara, MME utawa HSS ngasilake laporan menyang SCEF, sing dikirim menyang AS.
Penyediaan kabeh acara, kajaba "Jumlah UE sing ana ing wilayah geografis", dumadi liwat HSS. Rong acara "Ganti Asosiasi IMSI-IMEI" lan "Status Roaming" dilacak langsung ing HSS, liyane bakal diwenehake dening HSS ing MME.
Acara bisa dadi siji-wektu utawa periodik, lan ditemtokake dening jinise.
Ngirim laporan babagan acara (pelaporan) ditindakake dening simpul sing nglacak acara kasebut langsung menyang SCEF (Fig. 5).
Titik penting: Acara ngawasi bisa ditrapake kanggo piranti non-IP sing disambungake liwat SCEF lan piranti IP sing ngirim data kanthi cara klasik liwat MME-SGW-PGW.
Ayo ndeleng luwih cedhak saben acara pemantauan:
Kelangan panyambungan - ngandhani AS yen UE ora kasedhiya kanggo lalu lintas data utawa sinyal. Acara kasebut kedadeyan nalika "timer jangkauan seluler" kanggo UE kadaluwarsa ing MME. Ing panjalukan kanggo jinis pemantauan iki, AS bisa nunjukake nilai "Waktu Deteksi Maksimum" - yen sajrone wektu iki UE ora nuduhake kegiatan apa wae, AS bakal dilaporake yen UE ora kasedhiya, nuduhake alesan. Acara kasebut uga kedadeyan yen UE dicopot kanthi paksa dening jaringan kanthi alasan apa wae.
* Supaya jaringan ngerti yen piranti isih kasedhiya, iku periodik miwiti prosedur nganyari - nelusuri Area Update (TAU). Frekuensi prosedur iki disetel dening jaringan nggunakake timer T3412 utawa (T3412_extended ing cilik saka PSM), Nilai kang ditularaké kanggo piranti sak prosedur Pasang utawa TAU sabanjuré. Timer tekan seluler biasane luwih dawa sawetara menit tinimbang T3412. Yen UE durung nggawe TAU sadurunge kadaluwarsa "Timer jangkauan seluler", jaringan kasebut nganggep ora bisa diakses maneh.
jangkauan UE - Nuduhake nalika UE kasedhiya kanggo lalu lintas DL utawa SMS. Iki kedadeyan nalika UE kasedhiya kanggo paging (kanggo UE ing mode eDRX) utawa nalika UE mlebu mode ECM-CONNECTED (kanggo UE ing mode PSM utawa eDRX), yaiku. ndadekake TAU utawa ngirim paket uplink.
Pelaporan lokasi - Jenis acara ngawasi iki ngidini AS takon lokasi UE. Salah siji lokasi saiki (Lokasi Saiki) utawa lokasi pungkasan dikenal (Ditemtokake dening ID sel saka piranti digawe TAU utawa lalu lintas ditularaké pungkasan) bisa dijaluk, kang cocog kanggo piranti ing PSM utawa eDRX mode hemat daya. Kanggo "Lokasi Saiki", AS bisa njaluk balesan bola-bali, kanthi MME ngandhani AS saben ganti lokasi piranti.
Ganti Asosiasi IMSI-IMEI - Nalika acara iki diaktifake, SCEF wiwit ngawasi owah-owahan ing kombinasi IMSI (pengenal kertu SIM) lan IMEI (pengenal piranti). Nalika ana acara, ngandhani AS. Bisa digunakake kanggo ngubungake ID eksternal kanthi otomatis menyang piranti sajrone karya panggantos sing dijadwalake utawa dadi pengenal kanggo nyolong piranti.
Status roaming - jinis ngawasi iki digunakake dening AS kanggo nemtokake apa UE ing jaringan asal utawa ing jaringan partner roaming. Opsional, PLMN (Jaringan Seluler Tanah Umum) saka operator ing ngendi piranti kasebut kadhaptar bisa ditularake.
Gagal komunikasi - Jinis ngawasi ngandhani AS babagan kegagalan komunikasi karo piranti, adhedhasar alasan kanggo mundhut sambungan (release cause code) sing ditampa saka jaringan akses radio (protokol S1-AP). Acara iki bisa mbantu nemtokake kenapa komunikasi gagal - amarga masalah ing jaringan, contone, nalika eNodeb kakehan (sumber daya radio ora kasedhiya) utawa amarga gagal piranti kasebut (Sambungan Radio Kanthi UE Lost).
Kasedhiyan sawise Gagal DDN – acara iki ngandhani AS yen piranti wis kasedhiya sawise gagal komunikasi. Bisa digunakake nalika ana perlu kanggo nransfer data menyang piranti, nanging nyoba sadurungé ora kasil amarga UE ora nanggapi kabar saka jaringan (paging) lan data ora dikirim. Yen jinis ngawasi wis dijaluk kanggo UE, banjur sanalika piranti nggawe komunikasi mlebu, nggawe TAU utawa ngirim data menyang uplink, AS bakal dilaporake yen piranti wis kasedhiya. Wiwit prosedur DDN (kabar data downlink) dianggo ing antarane MME lan S/P-GW, jinis pemantauan iki mung kasedhiya kanggo piranti IP.
Status Konektivitas PDN – ngandhani AS nalika status piranti diganti (status konektivitas PDN) - sambungan (aktivasi PDN) utawa pedhot (PDN pambusakan). Iki bisa digunakake dening AS kanggo miwiti komunikasi karo UE, utawa kosok balene, kanggo mangerteni yen komunikasi ora bisa ditindakake maneh. Jinis pemantauan iki kasedhiya kanggo piranti IP lan non-IP.
Jumlah UE sing ana ing wilayah geografis – Jenis pemantauan iki digunakake dening AS kanggo nemtokake jumlah UE ing wilayah geografis tartamtu.
Micu piranti)
Ing jaringan 2G / 3G, prosedur registrasi ing jaringan ana rong tahap: pisanan, piranti sing didaftar karo SGSN (lampirake prosedur), banjur, yen perlu, ngaktifake konteks PDP - sambungan karo gateway paket (GGSN). kanggo ngirim data. Ing jaringan 3G, rong prosedur kasebut kedadeyan kanthi urutan, yaiku. piranti ora ngenteni wayahe nalika perlu kanggo nransfer data, nanging ngaktifake PDP sanalika sawise prosedur lampiran rampung. Ing LTE, loro prosedur kasebut digabung dadi siji, yaiku, nalika dipasang, piranti kasebut langsung njaluk aktivasi sambungan PDN (analog karo PDP ing 2G / 3G) liwat eNodeB menyang MME-SGW-PGW.
NB-IoT nemtokake cara sambungan minangka "masang tanpa PDN", yaiku, UE nempel tanpa nggawe sambungan PDN. Ing kasus iki, iku ora kasedhiya kanggo ngirim lalu lintas, lan mung bisa nampa utawa ngirim SMS. Kanggo ngirim prentah menyang piranti kasebut kanggo ngaktifake PDN lan nyambung menyang AS, fungsi "Piranti pemicu" dikembangake.
Nalika nampa prentah kanggo nyambungake UE kasebut saka AS, SCEF miwiti ngirim SMS kontrol menyang piranti liwat pusat SMS. Nalika nampa SMS, piranti ngaktifake PDN lan nyambung menyang AS kanggo nampa instruksi luwih utawa transfer data.
Bisa uga ana wektu langganan piranti sampeyan entek ing SCEF. Ya, langganan duwe umur dhewe, disetel dening operator utawa sarujuk karo AS. Sawise kadaluwarsa, PDN bakal dipateni ing MME lan piranti bakal ora kasedhiya kanggo AS. Ing kasus iki, fungsi "Piranti pemicu" uga bakal mbantu. Nalika nampa data anyar saka AS, SCEF bakal ngerteni status sambungan piranti lan ngirim data liwat saluran SMS.
kesimpulan
Fungsi SCEF, mesthi, ora diwatesi karo layanan sing diterangake ing ndhuwur lan terus berkembang lan berkembang. Saiki, luwih saka rolas layanan wis distandarisasi kanggo SCEF. Saiki kita mung ndemek fungsi utama sing dikarepake saka pangembang, kita bakal ngomong babagan liyane ing artikel sabanjure.
Pitakonan langsung muncul: kepiye entuk akses tes menyang simpul "ajaib" iki kanggo tes awal lan debugging kasus sing bisa ditindakake? Kabeh iku prasaja banget. Sembarang pangembang bisa ngirim panjalukan kanggo [email dilindhungi], sing cukup kanggo nunjukake tujuan sambungan, katrangan babagan kemungkinan kasus lan informasi kontak kanggo komunikasi.
Ndeleng sampeyan rauh!
Penulis:
- pakar senior saka departemen solusi konvergen lan layanan multimedia Sergey Novikov ,
- pakar saka solusi konvergen lan layanan multimedia departemen Alexey Lapshin
Source: www.habr.com