Акыркы жолу биз жаңы NB-IoT стандартынын өзгөчөлүктөрү жөнүндө радио жетүү тармагынын архитектурасынын көз карашынан сүйлөшкөнбүз. Бүгүн биз NB-IoT алкагында Негизги Тармакта эмне өзгөргөнүн талкуулайбыз. Ошентип, кетели.
Тармактын өзөгүндө олуттуу өзгөрүүлөр болду. Келгиле, жаңы элементтин пайда болгондугунан баштайлы, ошондой эле стандартта “CIoT EPS оптималдаштыруу” же нерселердин уюлдук Интернети үчүн негизги тармакты оптималдаштыруу катары аныкталган бир катар механизмдер.
Белгилүү болгондой, мобилдик тармактарда Control Plane (CP) жана User Plane (UP) деп аталган эки негизги байланыш каналы бар. Control Plane ар кандай тармак элементтеринин ортосунда кызматтык билдирүүлөрдү алмашуу үчүн арналган жана түзмөктөрдүн мобилдүүлүгүн (Mobility башкаруу) камсыз кылуу (UE) жана маалыматтарды берүү сеансын (Session Management) түзүү/колдоо үчүн колдонулат. User Plane, чынында, колдонуучу трафигин өткөрүү үчүн канал. Классикалык LTEде CP жана UPтин интерфейстер боюнча бөлүштүрүлүшү төмөнкүдөй:
NB-IoT үчүн CP жана UP оптималдаштыруу механизмдери MME, SGW жана PGW түйүндөрүндө ишке ашырылат, алар шарттуу түрдө C-SGN (Cellular IoT Service Gateway Node) деп аталган бир элементке бириктирилген. Стандарт ошондой эле жаңы тармак элементинин пайда болушун болжолдойт - SCEF (Service Capability Exposure Function). MME жана SCEF ортосундагы интерфейс T6a деп аталат жана DIAMETER протоколунун негизинде ишке ашырылат. DIAMETER сигнал берүү протоколу болгонуна карабастан, NB-IoTде ал IP эмес маалыматтардын аз сандагы берилиши үчүн ылайыкташтырылган.
Анын аты айтып тургандай, SCEF - бул Кызмат жөндөмдүүлүгүн көрсөтүү түйүнү. Башкача айтканда, SCEF оператордун тармагынын татаалдыгын жашырат, ошондой эле тиркемени иштеп чыгуучуларды мобилдик түзүлүштөрдү (UE) идентификациялоо жана аутентификациялоо зарылдыгынан бошотуп, тиркеме серверлерине (Колдонмо сервери, мындан ары АС) маалыматтарды кабыл алууга жана түзмөктөрдү бирдиктүү башкаруу аркылуу башкарууга мүмкүндүк берет. API интерфейси.
UE идентификатору классикалык 2G/3G/LTE тармагындагыдай телефон номери (MSISDN) же IP дареги эмес, тааныш форматта стандарт тарабынан аныкталган "тышкы ID" болуп калат. тиркемени иштеп чыгуучуларга " @ " Бул өзүнчө чоң тема, ал өзүнчө материалды талап кылат, андыктан биз азыр ал жөнүндө кеңири сөз кылбайбыз.
Эми эң маанилүү инновацияларды карап көрөлү. “CIoT EPS Optimization” – бул трафикти өткөрүү механизмдерин оптималдаштыруу жана абоненттик сессияны башкаруу. Бул жерде негизгилери:
- DoNAS
- NIDD
- PSM жана eDRX энергияны үнөмдөө механизмдери
- HLCOM
DoNAS (NAS боюнча маалыматтар):
Бул аз өлчөмдөгү маалыматтарды берүүнү оптималдаштыруу үчүн иштелип чыккан механизм.
Классикалык LTEде тармакта каттоодо абоненттик түзүлүш MME-SGW-PGWге eNodeB аркылуу PDN байланышын (мындан ары - PDN) орнотот. UE-eNodeB-MME байланышы "Сигнал берүүчү радио алып жүрүүчү" (SRB) деп аталган. Эгерде берилиштерди берүү/кабыл алуу зарыл болсо, UE eNodeB менен башка байланышты орнотот - “Маалыматтарды радио алып жүрүүчү” (DRB), колдонуучу трафигин SGWге жана андан ары PGWге өткөрүү үчүн (тиешелүүлүгүнө жараша S1-U жана S5 интерфейстери) . Алмашуу аяктагандан кийин жана бир нече убакытка (көбүнчө 5-20 секунда) трафик жок болсо, бул байланыштар токтотулуп, аппарат күтүү режимине же "Бош режимге" өтөт. Маалыматтын жаңы бөлүгүн алмаштыруу зарыл болсо, SRB жана DRB баштапкы абалга келтирилет.
NB-IoTде колдонуучу трафигин берүү сигнализация каналы (SRB), NAS протоколдук билдирүүлөрүндө (). DRB орнотуу мындан ары талап кылынбайт. Бул сигналдын жүгүн бир топ азайтат, тармактык радио ресурстарын үнөмдөйт жана эң негизгиси аппараттын батареясынын иштөө мөөнөтүн узартат.
eNodeB - MME бөлүмүндө колдонуучу маалыматтары S1-MME интерфейси аркылуу бериле баштайт, бул классикалык LTE технологиясында болгон эмес жана бул үчүн NAS протоколу колдонулат, анда "Колдонуучунун маалымат контейнери" пайда болот.
“Колдонуучунун учагын” MMEден SGWге которууну ишке ашыруу үчүн жаңы S11-U интерфейси пайда болот, ал колдонуучунун аз өлчөмдөгү маалыматтарын өткөрүп берүүгө арналган. S11-U протоколу GTP-U v1ге негизделген, ал 3GPP архитектурасынын башка тармак интерфейстеринде User Plane өткөрүү үчүн колдонулат.
NIDD (IP эмес маалыматтарды жеткирүү):
Кичинекей көлөмдөгү маалыматтарды берүү механизмдерин андан ары оптималдаштыруунун алкагында, IPv4, IPv6 жана IPv4v6 сыяктуу PDN түрлөрүнөн тышкары, IP эмес башка түрү пайда болду. Бул учурда UEге IP дареги ыйгарылбайт жана маалыматтар IP протоколун колдонбостон өткөрүлүп берилет. Мунун бир нече себептери бар:
- Сенсорлор сыяктуу IoT түзмөктөрү 20 байт же андан азыраак маалыматтарды өтө аз өлчөмдө өткөрө алат. Минималдуу IP аталышынын өлчөмү 20 байт экенин эске алганда, IP инкапсуляциясы кээде абдан кымбат болушу мүмкүн;
- Чипте IP стектерин ишке ашыруунун кереги жок, бул алардын наркынын төмөндөшүнө алып келет (комментарийлерде талкуулоо үчүн суроо).
Жалпысынан алганда, IP дареги Интернет аркылуу маалыматтарды өткөрүү үчүн IoT түзмөктөр үчүн зарыл. NB-IoT концепциясында SCEF бирдиктүү AS байланыш түйүнү катары иштейт жана түзмөктөр менен колдонмо серверлеринин ортосунда маалымат алмашуу API аркылуу ишке ашат. SCEF жок болгон учурда, IP эмес маалыматтар ASке PGWден Point-to-Point (PtP) туннели аркылуу берилиши мүмкүн жана ага IP инкапсуляциясы жүргүзүлөт.
Мунун баары NB-IoT парадигмасына туура келет - максималдуу жөнөкөйлөтүү жана аппараттардын баасын төмөндөтүү.
PSM жана eDRX энергияны үнөмдөө механизмдери:
LPWAN тармактарынын негизги артыкчылыктарынын бири энергияны үнөмдөө болуп саналат. Аппарат бир батарейка менен 10 жылга чейин батарейкага жетет деп айтылат. Келгиле, мындай баалуулуктарга кантип жетишилгенин карап көрөлү.
Качан аппарат эң аз энергияны керектейт? Ал өчүрүлгөндө туура. Ал эми аппаратты толугу менен өчүрүү мүмкүн болбосо, радио модулду керексиз убакытка чейин өчүрөлү. Сиз жөн гана биринчи тармак менен макулдашуу керек.
PSM (кубат үнөмдөө режими):
PSM энергияны үнөмдөө режими аспапка тармакта катталган бойдон радио модулду узак убакытка өчүрүп коюуга жана PDNди ар дайым маалыматтарды берүү керек болгон сайын кайра орнотпоого мүмкүндүк берет.
Түзмөк дагы эле жеткиликтүү экенин тармакка билдирүү үчүн, ал мезгил-мезгили менен жаңыртуу процедурасын баштайт - Tracking Area Update (TAU). Бул процедуранын жыштыгы тармак тарабынан T3412 таймеринин жардамы менен белгиленет, анын мааниси Тиркеме процедурасы же кийинки TAU учурунда аппаратка берилет. Классикалык LTEде бул таймердин демейки мааниси 54 мүнөт, ал эми максимум 186 мүнөт. Бирок, жогорку энергия натыйжалуулугун камсыз кылуу үчүн, ар бир 186 мүнөт эфирге чыгуу зарылчылыгы өтө кымбат. Бул маселени чечүү үчүн PSM механизми иштелип чыккан.
Түзмөк PSM режимин эки таймердин T3324 жана T3412-Extended маанилерин "Тиркетүү өтүнүчү" же "Көзөмөлдөө аймагынын өтүнүчү" билдирүүлөрүндө өткөрүү менен иштетет. Биринчиси, "Бош режимге" өткөндөн кийин түзмөк жеткиликтүү боло турган убакытты аныктайт. Экинчиси, TAU жасалышы керек болгон убакыт, азыр гана анын мааниси 35712000 413 413 секунд же XNUMX күнгө жетиши мүмкүн. Орнотууларга жараша, MME аппараттан алынган таймердин маанилерин кабыл ала алат же аларды "Кабыл алууну тиркөө" же "Күзөтүү аймагын жаңыртууну кабыл алуу" билдирүүлөрүндө жаңы маанилерди жөнөтүү менен өзгөртө алат. Эми аппарат XNUMX күн бою радио модулду күйгүзө албайт жана тармакта катталган. Натыйжада, биз тармак ресурстарын жана аппараттардын энергия натыйжалуулугун эбегейсиз үнөмдөйбүз!
Бирок, бул режимде аппарат кирүүчү байланыштар үчүн гана жеткиликтүү эмес. Тиркеме серверине бир нерсени жөнөтүү зарыл болсо, түзмөк каалаган убакта PSMден чыгып, маалыматтарды жөнөтө алат, андан кийин ал ASтен маалымат билдирүүлөрүн алуу үчүн T3324 таймеринин ичинде активдүү бойдон кала берет (эгерде бар болсо).
eDRX (узартылган үзгүлтүксүз кабыл алуу):
eDRX, өркүндөтүлгөн үзгүлтүктүү кабыл алуу. Маалыматтарды "Бош режимде" турган түзмөккө өткөрүү үчүн тармак эскертме процедурасын аткарат - "Пейджинг". Пейджинг алгандан кийин, аппарат тармак менен андан ары байланыш үчүн SRB түзүүнү демилгелейт. Бирок ага даректелген Пейджинг билдирүүсүн өткөрүп жибербөө үчүн, аппарат радио абаны дайыма көзөмөлдөп турушу керек, бул дагы энергияны талап кылат.
eDRX - бул түзмөк тармактан билдирүүлөрдү дайыма эмес, мезгил-мезгили менен кабыл алган режим. Тиркеме же TAU процедураларында аппарат тармагы менен уктурууну “уга турган” убакыт аралыгын макулдашат. Демек, Пейджинг процедурасы бирдей аралыкта аткарылат. eDRX режиминде аппараттын иштеши циклдерге (eDRX цикли) бөлүнөт. Ар бир циклдин башында "пейджинг терезеси" (Paging Time Window, мындан ары PTW) деп аталган терезе бар - бул аппарат радио каналды угуучу убакыт. PTW аяктагандан кийин, аппарат циклдин аягына чейин радио модулду өчүрөт.
HLCOM (жогорку кечигүү байланышы):
Эгер ал Uplink'ке берилиштерди өткөрүп бериши керек болсо, түзмөк PSM же eDRX циклинин аякташын күтпөстөн, бул эки энергия үнөмдөө режиминин биринен чыга алат. Бирок ал активдүү болгондо гана түзмөккө маалыматтарды өткөрүп берүүгө болот.
HLCOM функционалдуулугу же жогорку кечигүүдөгү байланыш - бул түзмөк энергияны үнөмдөө режиминде жана байланыш үчүн жеткиликсиз болуп турганда SGWдеги Downlink пакеттерин буферлөө. Буфердик пакеттер түзмөк PSMден TAU кылып же Uplink трафигин өткөрүү менен, же PTW пайда болгондо дароо жеткирилет.
Бул, албетте, IoT продуктуларын иштеп чыгуучулардын маалымдуулугун талап кылат, анткени түзмөк менен байланыш реалдуу убакытта алынбайт жана тиркемелердин бизнес логикасын долбоорлоого белгилүү бир мамилени талап кылат.
Жыйынтыктап айтканда, айталы: жаңы нерсени киргизүү дайыма кызыктуу, бирок азыр биз Vodafone жана Telefonica сыяктуу дүйнөнүн «бизондору» тарабынан да толук сынала элек стандарт менен иштешип жатабыз - ошондуктан бул эки эсе кызыктуу. Биздин материалдын презентациясы толугу менен толук болуп көрүнбөйт, бирок ал технология боюнча жетиштүү түшүнүк берет деп үмүттөнөбүз. Биз Силердин пикиринерге алкыш айтуу.
Автор: Конвергенттик чечимдер жана мультимедиялык сервистер департаментинин эксперти Алексей Лапшин
Source: www.habr.com
