Хамгийн сүүлд бид NB-IoT шинэ стандартын онцлогуудын талаар радио хандалтын сүлжээний архитектурын үүднээс ярилцсан. Өнөөдөр бид NB-IoT-ийн хүрээнд үндсэн сүлжээнд юу өөрчлөгдсөнийг хэлэлцэх болно. За, явцгаая.
Сүлжээний үндсэн хэсэгт томоохон өөрчлөлтүүд гарсан. Стандартаар "CIoT EPS Optimization" буюу үүрэн интернетийн үндсэн сүлжээг оновчтой болгох гэж тодорхойлсон хэд хэдэн механизм, шинэ элемент гарч ирснээс эхэлье.
Таны мэдэж байгаагаар гар утасны сүлжээнд Control Plane (CP) болон User Plane (UP) гэсэн хоёр үндсэн холбооны суваг байдаг. Удирдлагын хавтгай нь янз бүрийн сүлжээний элементүүдийн хооронд үйлчилгээний мессеж солилцох зориулалттай бөгөөд төхөөрөмжүүдийн хөдөлгөөнт байдлыг (Хөдөлгөөний удирдлага) (UE) хангах, өгөгдөл дамжуулах сесс (Session Management) үүсгэх/хэрэгжүүлэхэд ашиглагддаг. Хэрэглэгчийн онгоц нь үнэндээ хэрэглэгчийн урсгалыг дамжуулах суваг юм. Сонгодог LTE-д CP ба UP-ийн тархалт нь интерфэйсүүдээр дараах байдалтай байна.
NB-IoT-д зориулсан CP ба UP оновчтой болгох механизмууд нь MME, SGW, PGW зангилаанууд дээр хэрэгждэг бөгөөд эдгээрийг уламжлалт байдлаар C-SGN (Cellular IoT Serving Gateway Node) хэмээх нэг элемент болгон нэгтгэдэг. Энэхүү стандарт нь сүлжээний шинэ элемент болох SCEF (Үйлчилгээний чадавхийг илрүүлэх функц) бий болно гэж үздэг. MME болон SCEF-ийн хоорондох интерфейсийг T6a гэж нэрлэдэг бөгөөд DIAMETER протокол дээр үндэслэн хэрэгжүүлдэг. DIAMETER нь дохионы протокол боловч NB-IoT-д IP бус бага хэмжээний өгөгдлийг дамжуулахад зориулагдсан байдаг.
Нэрнээс нь харахад SCEF нь үйлчилгээний чадавхийг харуулах зангилаа юм. Өөрөөр хэлбэл, SCEF нь операторын сүлжээний нарийн төвөгтэй байдлыг нуун дарагдуулахаас гадна програм хөгжүүлэгчдэд хөдөлгөөнт төхөөрөмжийг (UE) таних, баталгаажуулах хэрэгцээ шаардлагаас чөлөөлж, програмын серверүүдэд (Application Server, цаашид AS) өгөгдөл хүлээн авах, төхөөрөмжийг удирдах боломжийг олгодог. API интерфейс.
UE танигч нь сонгодог 2G/3G/LTE сүлжээнд байдаг шиг утасны дугаар (MSISDN) эсвэл IP хаяг биш, харин танил форматаар стандартаар тодорхойлогддог "гадаад ID" болж хувирдаг. програм хөгжүүлэгчдэд " @ " Энэ бол тусдаа материал шаарддаг тусдаа том сэдэв тул бид одоо энэ талаар дэлгэрэнгүй ярихгүй.
Одоо хамгийн чухал шинэчлэлүүдийг авч үзье. "CIoT EPS Optimization" нь замын хөдөлгөөний дамжуулалтын механизм болон захиалагчийн сессийн менежментийг оновчтой болгох явдал юм. Энд гол нь:
- DoNAS
- NIDD
- PSM болон eDRX эрчим хүч хэмнэх механизмууд
- HLCOM
DoNAS (NAS дээрх өгөгдөл):
Энэ нь бага хэмжээний өгөгдөл дамжуулахыг оновчтой болгох зорилготой механизм юм.
Сонгодог LTE-д, сүлжээнд бүртгүүлэх үед захиалагч төхөөрөмж MME-SGW-PGW руу eNodeB-ээр дамжуулан PDN холболт (цаашид PDN гэх) байгуулдаг. UE-eNodeB-MME холболт нь "Дохионы радио дамжуулагч" (SRB) гэж нэрлэгддэг. Хэрэв өгөгдөл дамжуулах/хүлээн авах шаардлагатай бол UE нь eNodeB-тэй өөр холболт - "Өгөгдлийн радио дамжуулагч" (DRB) -ийг бий болгож, хэрэглэгчийн урсгалыг SGW болон цаашлаад PGW руу (S1-U ба S5 интерфэйсүүд тус тус) дамжуулдаг. . Солилцоо дууссаны дараа хэсэг хугацаанд (ихэвчлэн 5-20 секунд) хөдөлгөөн байхгүй бол эдгээр холболтууд тасарч, төхөөрөмж зогсолтын горим эсвэл "Сул зогсолт" горимд шилждэг. Хэрэв өгөгдлийн шинэ хэсгийг солилцох шаардлагатай бол SRB болон DRB-г дахин тохируулна.
NB-IoT-д хэрэглэгчийн траффикийг дохионы сувгаар (SRB), NAS протоколын мессежээр дамжуулж болно.). DRB тохируулах шаардлагагүй болсон. Энэ нь дохионы ачааллыг эрс багасгаж, сүлжээний радио нөөцийг хэмнэж, хамгийн чухал нь төхөөрөмжийн батерейны ашиглалтын хугацааг уртасгадаг.
eNodeB - MME хэсэгт хэрэглэгчийн өгөгдлийг S1-MME интерфейсээр дамжуулж эхэлдэг бөгөөд энэ нь сонгодог LTE технологид байгаагүй бөгөөд үүнд "Хэрэглэгчийн мэдээллийн сав" гарч ирэх NAS протоколыг ашигладаг.
"Хэрэглэгчийн онгоц" -ыг MME-ээс SGW руу шилжүүлэхийн тулд бага хэмжээний хэрэглэгчийн өгөгдлийг дамжуулах зориулалттай S11-U шинэ интерфейс гарч ирнэ. S11-U протокол нь 1GPP архитектурын бусад сүлжээний интерфэйсүүд дээр Хэрэглэгчийн онгоцыг дамжуулахад хэрэглэгддэг GTP-U v3 дээр суурилдаг.
NIDD (IP бус өгөгдөл дамжуулах):
Бага хэмжээний өгөгдөл дамжуулах механизмын цаашдын оновчлолын хүрээнд IPv4, IPv6, IPv4v6 гэх мэт аль хэдийн байгаа PDN төрлөөс гадна IP бус өөр төрөл гарч ирэв. Энэ тохиолдолд UE-д IP хаяг өгөгддөггүй бөгөөд өгөгдлийг IP протокол ашиглахгүйгээр дамжуулдаг. Үүнд хэд хэдэн шалтгаан бий:
- Мэдрэгч гэх мэт IoT төхөөрөмжүүд нь 20 байт ба түүнээс бага хэмжээний өгөгдөл дамжуулах боломжтой. IP толгойн хамгийн бага хэмжээ нь 20 байт байдаг тул IP капсул нь заримдаа нэлээд үнэтэй байж болно;
- Чип дээр IP стекийг хэрэгжүүлэх шаардлагагүй бөгөөд энэ нь тэдний өртөг буурахад хүргэдэг (сэтгэгдэл дээр хэлэлцэх асуулт).
Ерөнхийдөө IoT төхөөрөмжүүд интернетээр өгөгдөл дамжуулахад IP хаяг шаардлагатай байдаг. NB-IoT концепцид SCEF нь нэг AS холболтын цэгийн үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд төхөөрөмжүүд болон програмын серверүүдийн хооронд өгөгдөл солилцох нь API-ээр явагддаг. SCEF байхгүй тохиолдолд IP бус өгөгдлийг PGW-ээс Point-to-Point (PtP) хонгилоор дамжуулан AS-д дамжуулах боломжтой бөгөөд түүн дээр IP капсулжуулалтыг хийнэ.
Энэ бүхэн нь NB-IoT парадигмд нийцдэг - хамгийн их хялбарчлах, төхөөрөмжийн өртөгийг бууруулах.
PSM болон eDRX эрчим хүч хэмнэх механизмууд:
LPWAN сүлжээний гол давуу талуудын нэг нь эрчим хүчний хэмнэлт юм. Энэхүү төхөөрөмж нь нэг батерейгаар 10 хүртэл жил ажиллах боломжтой гэж мэдэгджээ. Ийм үнэт зүйлд хэрхэн хүрч байгааг олж мэдье.
Төхөөрөмж хэзээ хамгийн бага эрчим хүч зарцуулдаг вэ? Унтраах үед засаарай. Хэрэв төхөөрөмжийг бүрэн хүчдэлгүй болгох боломжгүй бол радио модулийг шаардлагагүй болтол нь унтраацгаая. Та эхлээд үүнийг сүлжээтэй зохицуулах хэрэгтэй.
PSM (Эрчим хүч хэмнэх горим):
PSM эрчим хүч хэмнэх горим нь төхөөрөмжид сүлжээнд бүртгэлтэй байхын зэрэгцээ радио модулийг удаан хугацаанд унтрааж, өгөгдөл дамжуулах шаардлагатай болгонд PDN-ийг дахин суулгахгүй байх боломжийг олгодог.
Сүлжээнд төхөөрөмжийг ашиглах боломжтой хэвээр байгаа гэдгийг мэдэгдэхийн тулд энэ нь үе үе шинэчлэх процедурыг эхлүүлдэг - Tracking Area Update (TAU). Энэ процедурын давтамжийг сүлжээгээр T3412 таймер ашиглан тохируулдаг бөгөөд түүний утгыг Хавсаргах процедур эсвэл дараагийн TAU үед төхөөрөмжид дамжуулдаг. Сонгодог LTE-д энэ таймерын үндсэн утга нь 54 минут, дээд тал нь 186 минут байна. Гэсэн хэдий ч эрчим хүчний өндөр хэмнэлтийг хангахын тулд 186 минут тутамд агаарт гарах хэрэгцээ нь хэтэрхий үнэтэй юм. Энэ асуудлыг шийдэхийн тулд PSM механизмыг боловсруулсан.
Төхөөрөмж нь T3324 ба T3412-Өргөтгөсөн хоёр таймерын утгыг "Хүсэлт хавсаргах" эсвэл "Мөшгөх талбайн хүсэлт" зурваст дамжуулж PSM горимыг идэвхжүүлдэг. Эхнийх нь "Сул зогсолт" горимд шилжсэний дараа төхөөрөмж бэлэн болох хугацааг тодорхойлдог. Хоёр дахь нь TAU хийх ёстой цаг хугацаа бөгөөд зөвхөн одоо түүний үнэ цэнэ 35712000 секунд буюу 413 хоног хүрч болно. Тохиргооноос хамааран MME нь төхөөрөмжөөс хүлээн авсан таймерын утгыг хүлээн авах эсвэл "Хүлээн зөвшөөрөгдсөн хавсаргах" эсвэл "Хяналтын талбайн шинэчлэлтийг зөвшөөрөх" зурваст шинэ утгыг илгээж өөрчлөх боломжтой. Одоо төхөөрөмж 413 хоногийн турш радио модулийг асааж чадахгүй бөгөөд сүлжээнд бүртгэлтэй хэвээр байна. Үүний үр дүнд бид сүлжээний нөөц, төхөөрөмжүүдийн эрчим хүчний үр ашгийг асар их хэмнэж байна!
Гэсэн хэдий ч, энэ горимд төхөөрөмжийг зөвхөн ирж буй харилцаа холбоонд ашиглах боломжгүй. Хэрэв програмын сервер рүү ямар нэгэн зүйл дамжуулах шаардлагатай бол төхөөрөмж нь хүссэн үедээ PSM-ээс гарч өгөгдөл илгээх боломжтой бөгөөд үүний дараа T3324 таймерын турш AS-аас мэдээллийн мессеж хүлээн авах (хэрэв байгаа бол) идэвхтэй хэвээр байна.
eDRX (өргөтгөсөн тасалдалтай хүлээн авалт):
eDRX, Сайжруулсан завсарлагатай хүлээн авалт. "Идэвхгүй горим"-д байгаа төхөөрөмж рүү өгөгдөл дамжуулахын тулд сүлжээ нь мэдэгдлийн процедурыг гүйцэтгэдэг - "Paging". Пэйжинг хүлээн авсны дараа төхөөрөмж нь сүлжээтэй цаашид харилцах зорилгоор SRB-г үүсгэн байгуулж эхэлдэг. Гэхдээ түүнд хаягласан пейжинг мессежийг алдахгүйн тулд төхөөрөмж нь радио агаарыг байнга хянаж байх ёстой бөгөөд энэ нь маш их эрчим хүч зарцуулдаг.
eDRX нь төхөөрөмж сүлжээнээс мессежийг байнга авдаггүй, харин үе үе хүлээн авдаг горим юм. Хавсаргах эсвэл TAU процедурын үед төхөөрөмж нь нэвтрүүлгийг "сонсох" хугацааны интервалын талаар сүлжээтэй тохиролцдог. Үүний дагуу пейжерийн процедурыг ижил интервалаар гүйцэтгэнэ. eDRX горимд төхөөрөмжийн ажиллагааг мөчлөгт (eDRX мөчлөг) хуваадаг. Цикл бүрийн эхэнд "пэйжний цонх" гэж нэрлэгддэг (Paging Time Window, цаашид PTW) байдаг - энэ нь төхөөрөмж радио сувгийг сонсох цаг юм. PTW-ийн төгсгөлд төхөөрөмж нь мөчлөгийн төгсгөл хүртэл радио модулийг унтраадаг.
HLCOM (өндөр хоцролттой харилцаа холбоо):
Хэрэв Uplink руу өгөгдөл дамжуулах шаардлагатай бол төхөөрөмж PSM эсвэл eDRX мөчлөг дуусахыг хүлээлгүйгээр эдгээр хоёр эрчим хүч хэмнэх горимын аль нэгээс гарч болно. Гэхдээ төхөөрөмж идэвхтэй үед л өгөгдөл дамжуулах боломжтой.
HLCOM функц эсвэл өндөр хоцрогдолтой холбоо гэдэг нь төхөөрөмж эрчим хүч хэмнэх горимд байгаа бөгөөд холбоо барих боломжгүй үед SGW дээрх Downlink пакетуудыг буферлэх явдал юм. TAU хийж, Uplink урсгалыг дамжуулснаар төхөөрөмж PSM-ээс гарах эсвэл PTW тохиолдох үед буферлэгдсэн пакетуудыг хүргэх болно.
Энэ нь мэдээж хэрэг IoT бүтээгдэхүүн хөгжүүлэгчдийн мэдлэгийг шаарддаг, учир нь төхөөрөмжтэй харилцах нь бодит цаг хугацаанд хийгддэггүй бөгөөд хэрэглээний бизнесийн логикийг боловсруулахад тодорхой хандлагыг шаарддаг.
Эцэст нь хэлэхэд: шинэ зүйлийг нэвтрүүлэх нь үргэлж сэтгэл хөдөлгөм байдаг, гэхдээ одоо бид Vodafone, Telefonica зэрэг дэлхийн "бисонууд" ч бүрэн туршаагүй стандарттай тулгараад байгаа тул энэ нь хоёр дахин сэтгэл хөдөлгөм юм. Бидний танилцуулсан материал нь бүрэн гүйцэд болсон мэт дүр эсгэдэггүй, гэхдээ энэ нь технологийн талаар хангалттай ойлголттой болсон гэж найдаж байна. Бид таны санал хүсэлтэд талархах болно.
Зохиогч: Конвергентын шийдэл ба мультимедиа үйлчилгээний хэлтсийн мэргэжилтэн Алексей Лапшин
Эх сурвалж: www.habr.com