L-aħħar darba tkellimna dwar il-karatteristiċi tal-istandard il-ġdid NB-IoT mil-lat tal-arkitettura tan-netwerk tal-aċċess tar-radju. Illum ser niddiskutu dak li nbidel fin-Netwerk Ewlieni taħt NB-IoT. Allura, ejja mmorru.
Kien hemm bidliet sinifikanti fil-qalba tan-netwerk. Nibdew bil-fatt li deher element ġdid, kif ukoll għadd ta 'mekkaniżmi, li huma definiti mill-istandard bħala "CIoT EPS Optimization" jew ottimizzazzjoni tan-netwerk ewlieni għall-Internet ċellulari tal-affarijiet.
Kif tafu, fin-netwerks mobbli hemm żewġ kanali ta 'komunikazzjoni ewlenin, imsejħa Control Plane (CP) u User Plane (UP). Control Plane huwa maħsub għall-iskambju ta' messaġġi ta' servizz bejn diversi elementi tan-netwerk u jintuża biex jiżgura l-mobilità (Ġestjoni tal-Mobilità) ta' apparati (UE) u jistabbilixxi/jżomm sessjoni ta' trażmissjoni tad-dejta (Ġestjoni tas-Sessjoni). User Plane huwa, fil-fatt, kanal għat-trażmissjoni tat-traffiku tal-utent. Fl-LTE klassika, id-distribuzzjoni ta 'CP u UP fuq l-interfaces hija kif ġej:
Mekkaniżmi ta 'ottimizzazzjoni CP u UP għal NB-IoT huma implimentati fuq nodi MME, SGW u PGW, li huma kkombinati konvenzjonalment f'element wieħed imsejjaħ C-SGN (Cellular IoT Serving Gateway Node). L-istandard jassumi wkoll l-emerġenza ta 'element ġdid tan-netwerk - SCEF (Funzjoni ta' Espożizzjoni tal-Kapaċità tas-Servizz). L-interfaċċja bejn MME u SCEF tissejjaħ T6a u hija implimentata bbażata fuq il-protokoll tad-DIAMETER. Minkejja l-fatt li DIAMETER huwa protokoll ta 'sinjalazzjoni, fl-NB-IoT huwa adattat għat-trażmissjoni ta' ammonti żgħar ta 'dejta mhux IP.
Kif jissuġġerixxi isimha, SCEF hija Node ta' Esibizzjoni ta' Kapaċità ta' Servizz. Fi kliem ieħor, SCEF jaħbi l-kumplessità tan-netwerk tal-operatur, u jeħles ukoll lill-iżviluppaturi tal-applikazzjonijiet mill-ħtieġa li jidentifikaw u jawtentika tagħmir mobbli (UE), li jippermetti lis-servers tal-applikazzjonijiet (Application Server, minn hawn 'il quddiem AS) li jirċievu data u jimmaniġġjaw apparati permezz ta' wieħed. Interfaċċja API.
L-identifikatur tal-UE ma jsirx numru tat-telefon (MSISDN) jew indirizz IP, kif kien il-każ fin-netwerk klassiku 2G/3G/LTE, iżda l-hekk imsejħa "ID esterna", li hija definita mill-istandard fil-format familjari. lill-iżviluppaturi tal-applikazzjonijiet " @ " Dan huwa suġġett kbir separat li jistħoqqlu materjal separat, għalhekk mhux se nitkellmu dwaru fid-dettall issa.
Issa ejja nħarsu lejn l-aktar innovazzjonijiet sinifikanti. "CIoT EPS Optimization" hija l-ottimizzazzjoni tal-mekkaniżmi ta 'trażmissjoni tat-traffiku u l-ġestjoni tas-sessjoni tal-abbonati. Hawn huma dawk ewlenin:
- DoNAS
- NIDD
- Mekkaniżmi li jiffrankaw l-enerġija PSM u eDRX
- HLCOM
DoNAS (Data fuq NAS):
Dan huwa mekkaniżmu ddisinjat biex jottimizza t-trasferiment ta 'ammonti żgħar ta' data.
Fl-LTE klassika, meta jirreġistra fin-netwerk, apparat tal-abbonat jistabbilixxi konnessjoni PDN (minn hawn 'il quddiem imsejħa PDN) permezz tal-eNodeB mal-MME-SGW-PGW. Il-konnessjoni UE-eNodeB-MME hija l-hekk imsejħa “Signaling Radio Bearer” (SRB). Jekk ikun meħtieġ li tittrasmetti/jirċievi data, l-UE tistabbilixxi konnessjoni oħra mal-eNodeB - "Data Radio Bearer" (DRB), biex jittrasmetti traffiku tal-utent lill-SGW u aktar lill-PGW (interfaces S1-U u S5, rispettivament) . Fi tmiem l-iskambju u jekk ma jkunx hemm traffiku għal xi żmien (ġeneralment 5-20 sekondi), dawn il-konnessjonijiet jintemmu u l-apparat jidħol fil-modalità standby jew "Idle Mode". Jekk ikun meħtieġ li jsir skambju ta' porzjon ġdid ta' data, SRB u DRB jiġu ssettjati mill-ġdid.
Fl-NB-IoT, it-trażmissjoni tat-traffiku tal-utent tista 'titwettaq permezz ta' kanal ta 'sinjalazzjoni (SRB), f'messaġġi ta' protokoll NAS (). It-twaqqif ta' DRB m'għadux meħtieġ. Dan inaqqas b'mod sinifikanti t-tagħbija tas-sinjal, jiffranka r-riżorsi tar-radju tan-netwerk u, l-aktar importanti, jestendi l-ħajja tal-batterija tal-apparat.
Fit-taqsima eNodeB - MME, id-dejta tal-utent tibda tiġi trażmessa fuq l-interface S1-MME, li ma kienx il-każ fit-teknoloġija LTE klassika, u għal dan jintuża l-protokoll NAS, li fih jidher il-"Kontenitur tad-dejta tal-utent".
Biex twettaq it-trasferiment ta '"User Plane" minn MME għal SGW, tidher interface ġdida S11-U, li hija mfassla għat-trasferiment ta' ammonti żgħar ta 'dejta tal-utent. Il-protokoll S11-U huwa bbażat fuq GTP-U v1, li jintuża għat-trażmissjoni tal-User Plane fuq interfaces tan-netwerk oħra tal-arkitettura 3GPP.
NIDD (kunsinna tad-dejta mhux IP):
Bħala parti minn aktar ottimizzazzjoni ta 'mekkaniżmi għat-trażmissjoni ta' ammonti żgħar ta 'dejta, minbarra t-tipi PDN diġà eżistenti, bħal IPv4, IPv6 u IPv4v6, deher tip ieħor - mhux IP. F'dan il-każ, l-UE ma tiġix assenjata indirizz IP u d-dejta tiġi trażmessa mingħajr l-użu tal-protokoll IP. Hemm diversi raġunijiet għal dan:
- Apparat IoT bħal sensuri jistgħu jittrasmettu ammonti żgħar ħafna ta 'dejta, 20 bytes jew inqas. Minħabba li d-daqs minimu tal-header tal-IP huwa 20 bytes, l-inkapsulament tal-IP kultant jista 'jkun pjuttost għoli;
- M'hemmx bżonn li tiġi implimentata munzell IP fuq iċ-ċippa, li jwassal għat-tnaqqis fl-ispiża tagħhom (mistoqsija għal diskussjoni fil-kummenti).
B'mod ġenerali, indirizz IP huwa meħtieġ għall-apparati tal-IoT biex jittrasmettu data fuq l-Internet. Fil-kunċett NB-IoT, l-SCEF jaġixxi bħala punt ta 'konnessjoni AS uniku, u l-iskambju tad-dejta bejn l-apparati u s-servers tal-applikazzjoni jseħħ permezz tal-API. Fin-nuqqas ta' SCEF, dejta mhux IP tista' tiġi trażmessa lill-AS permezz ta' mina Punt għal Punt (PtP) mill-PGW u l-inkapsulament tal-IP se jsir fuqha.
Dan kollu jidħol fil-paradigma NB-IoT - simplifikazzjoni massima u tnaqqis fl-ispiża tal-apparati.
Mekkaniżmi tal-iffrankar tal-enerġija PSM u eDRX:
Wieħed mill-vantaġġi ewlenin tan-netwerks LPWAN huwa l-effiċjenza fl-enerġija. L-apparat huwa ddikjarat li jdum sa 10 snin ta 'ħajja tal-batterija fuq batterija waħda. Ejja naraw kif jinkisbu valuri bħal dawn.
Meta apparat jikkonsma l-inqas enerġija? Ikkoreġi meta tintefa. U jekk huwa impossibbli li l-apparat jitneħħa kompletament, ejja nneħħi l-enerġija mill-modulu tar-radju sakemm ma jkunx meħtieġ. L-ewwel trid tikkoordina dan man-netwerk.
PSM (Modalità tal-iffrankar tal-enerġija):
Il-modalità tal-iffrankar tal-enerġija PSM tippermetti li l-apparat jitfi l-modulu tar-radju għal żmien twil, filwaqt li jibqa 'reġistrat fin-netwerk, u ma jerġax jissettja l-PDN kull darba li jkollu bżonn jittrasmetti d-data.
Biex in-netwerk ikun jaf li l-apparat għadu disponibbli, perjodikament jibda proċedura ta 'aġġornament - Aġġornament taż-Żona ta' Traċċar (TAU). Il-frekwenza ta 'din il-proċedura hija ssettjata min-netwerk bl-użu ta' timer T3412, li l-valur tiegħu jiġi trażmess lill-apparat waqt il-proċedura Waħħal jew it-TAU li jmiss. Fl-LTE klassika, il-valur default ta 'dan it-tajmer huwa 54 minuta, u l-massimu huwa 186 minuta. Madankollu, biex tiġi żgurata effiċjenza għolja fl-enerġija, il-ħtieġa li tittella 'l-arja kull 186 minuta hija għalja wisq. Il-mekkaniżmu PSM ġie żviluppat biex issolvi din il-problema.
L-apparat jattiva l-mod PSM billi jittrasmetti l-valuri ta’ żewġ tajmers T3324 u T3412-Estiż fil-messaġġi “Ehmeż Talba” jew “Talba ta’ Żona ta’ Traċċar”. L-ewwel tiddetermina l-ħin li l-apparat se jkun disponibbli wara li taqleb għal "Idle Mode". It-tieni huwa l-ħin li warajh irid isir it-TAU, biss issa l-valur tiegħu jista 'jilħaq 35712000 sekonda jew 413-il jum. Skont is-settings, l-MME jista 'jaċċetta l-valuri tat-tajmer riċevuti mill-apparat jew jibdilhom billi jibgħat valuri ġodda fil-messaġġi "Ehmeż Aċċetta" jew "Aġġornament taż-Żona ta' Traċċar Aċċetta". Issa l-apparat ma jistax jixgħel il-modulu tar-radju għal 413-il jum u jibqa 'reġistrat fin-netwerk. Bħala riżultat, niksbu iffrankar enormi fir-riżorsi tan-netwerk u l-effiċjenza enerġetika tal-apparati!
Madankollu, f'dan il-mod l-apparat mhux disponibbli biss għall-komunikazzjonijiet deħlin. Jekk ikun meħtieġ li tittrasmetti xi ħaġa lejn is-server tal-applikazzjoni, l-apparat jista 'joħroġ mill-PSM fi kwalunkwe ħin u jibgħat data, u wara jibqa' attiv matul it-tajmer T3324 biex jirċievi messaġġi ta 'informazzjoni mill-AS (jekk ikun hemm).
eDRX (riċeviment mhux kontinwu estiż):
eDRX, Riċeviment Intermittenti Mtejba. Biex tittrasferixxi d-dejta għal apparat li jkun fil-"modalità Idle", in-netwerk iwettaq proċedura ta 'notifika - "Paging". Malli jirċievi paging, l-apparat jibda l-istabbiliment ta 'SRB għal aktar komunikazzjoni man-netwerk. Iżda sabiex ma titlifx il-messaġġ ta 'Paging indirizzat lilu, l-apparat għandu kontinwament jimmonitorja l-arja tar-radju, li hija wkoll pjuttost tikkonsma l-enerġija.
eDRX huwa mod li fih l-apparat ma jirċievix messaġġi min-netwerk b'mod kostanti, iżda perjodikament. Matul il-proċeduri Waħħal jew TAU, l-apparat jaqbel man-netwerk dwar l-intervalli ta 'ħin li matulhom "jisma" ix-xandir. Għaldaqstant, il-proċedura ta' Paging se titwettaq fl-istess intervalli. Fil-modalità eDRX, it-tħaddim tal-apparat huwa maqsum f'ċikli (ċiklu eDRX). Fil-bidu ta 'kull ċiklu hemm l-hekk imsejħa "tieqa ta' paging" (Paging Time Window, minn hawn 'il quddiem PTW) - dan huwa l-ħin li l-apparat jisma' l-kanal tar-radju. Fl-aħħar tal-PTW, l-apparat jitfi l-modulu tar-radju sa tmiem iċ-ċiklu.
HLCOM (komunikazzjoni b'latenza għolja):
Jekk jeħtieġ li tittrasferixxi d-dejta lil Uplink, l-apparat jista 'joħroġ minn waħda minn dawn iż-żewġ modi ta' ffrankar tal-enerġija mingħajr ma jistenna li ċ-ċiklu PSM jew eDRX jitlesta. Iżda huwa possibbli li tittrasferixxi data lill-apparat biss meta jkun attiv.
Il-funzjonalità HLCOM jew il-komunikazzjoni ta 'latenza għolja hija l-buffering ta' pakketti ta 'Downlink fuq l-SGW waqt li l-apparat ikun fil-modalità tal-iffrankar tal-enerġija u mhux disponibbli għall-komunikazzjoni. Pakketti buffered se jiġu kkonsenjati malli l-apparat joħroġ mill-PSM billi jagħmel TAU jew jgħaddi traffiku Uplink, jew meta jseħħ PTW.
Dan, ovvjament, jeħtieġ għarfien min-naħa tal-iżviluppaturi ta 'prodotti IoT, peress li l-komunikazzjoni ma' apparat ma tinkisebx f'ħin reali u teħtieġ ċertu approċċ għat-tfassil tal-loġika tan-negozju tal-applikazzjonijiet.
Bħala konklużjoni, ejja ngħidu: l-introduzzjoni ta 'xi ħaġa ġdida hija dejjem eċċitanti, iżda issa qed nittrattaw ma' standard li ma ġiex ittestjat għal kollox lanqas mill-"bisons" tad-dinja, bħal Vodafone u Telefonica - għalhekk huwa doppjament eċċitanti. Il-preżentazzjoni tagħna tal-materjal ma tippretendix li hija assolutament kompluta, iżda nittamaw li tipprovdi fehim suffiċjenti tat-teknoloġija. Napprezzaw il-feedback tiegħek.
Awtur: Espert tad-Dipartiment tas-Soluzzjonijiet Konverġenti u s-Servizzi Multimedjali Alexey Lapshin
Sors: www.habr.com