Herën e kaluar folëm për karakteristikat e standardit të ri NB-IoT nga këndvështrimi i arkitekturës së rrjetit të aksesit radio. Sot do të diskutojmë për ndryshimet që kanë ndodhur në rrjetin e bërthamës (Core Network) në NB-IoT. Le të fillojmë.
Në bërthamën e rrjetit kanë ndodhur ndryshime të rëndësishme. Fillimisht, ka një element të ri, si dhe një sërë mekanizmash që janë përcaktuar nga standardi si "CIoT EPS Optimization" ose optimizimi i rrjetit mbështetës për internetin celular të gjërave.
Siç dihet, nĂ« rrjetet mobile ekzistojnĂ« dy kanale kryesore komunikimi, qĂ« quhen Control Plane (CP) dhe User Plane (UP). Control Plane Ă«shtĂ« i destinuar pĂ«r shkĂ«mbimin e mesazheve shĂ«rbyese ndĂ«rmjet elementĂ«ve tĂ« ndryshĂ«m tĂ« rrjetit dhe shĂ«rben pĂ«r tĂ« siguruar mobilitetin (Mobility management) e pajisjeve (UE) dhe pĂ«r tĂ« krijuar/rupur mbĂ«shtetje pĂ«r seancat e transmetimit tĂ« tĂ« dhĂ«nave (Session Management). User Plane â Ă«shtĂ«, nĂ« fakt, kanali i transmetimit tĂ« trafikut tĂ« pĂ«rdoruesit. NĂ« LTE klasike, shpĂ«rndarja e CP dhe UP pĂ«rmes njĂ« ndĂ«rfaqe duket si mĂ« poshtĂ«:
Mekanizmat e optimizimit CP dhe UP pĂ«r NB-IoT realizohen nĂ« nodet MME, SGW dhe PGW, tĂ« cilat pĂ«rcaktohen si njĂ« element i vetĂ«m nĂ«n emrin C-SGN (Cellular IoT Serving Gateway Node). Standardi gjithashtu parashikon krijimin e njĂ« elementi tĂ« ri tĂ« rrjetit â SCEF (Service Capability Exposure Function). NdĂ«rfaqja ndĂ«rmjet MME dhe SCEF quhet T6a dhe Ă«shtĂ« realizuar mbi bazĂ«n e protokollit DIAMETER. PavarĂ«sisht se DIAMETER Ă«shtĂ« njĂ« protokoll sinjalizimi, nĂ« NB-IoT ai Ă«shtĂ« i adaptuar pĂ«r tĂ« transferuar sasi tĂ« vogla tĂ« dhĂ«nash non-IP.
Sipas emrit, SCEF â Ă«shtĂ« njĂ« nod i ekspozimit tĂ« mundĂ«sive shĂ«rbimore. NĂ« fjalĂ« tĂ« tjera, SCEF fsheh kompleksitetin e rrjetit tĂ« operatorit, si dhe heq nga zhvilluesit e aplikacioneve nevojĂ«n pĂ«r identifikimin dhe autentifikimin e pajisjeve mobile (UE), duke ofruar mundĂ«sinĂ« qĂ« serverat e aplikacioneve (Application Server, AS) tĂ« marrin tĂ« dhĂ«na dhe tĂ« menaxhojnĂ« pajisjet nĂ«pĂ«rmjet njĂ« ndĂ«rfaqeje unike API.
Identifikues i UE nuk bëhet numri i telefonit (MSISDN) ose adresa IP, siç ishte në rrjetin klasik 2G/3G/LTE, por i ashtuquajturi "external ID", i cili është përcaktuar nga standardi në formatin e njohur për zhvilluesit e aplikacioneve "@". Kjo është një temë e veçantë e cila meriton një material të ndarë, prandaj nuk do të flasim shumë për të tani.
Tani do tĂ« shqyrtojmĂ« risitĂ« mĂ« tĂ« rĂ«ndĂ«sishme. "CIoT EPS Optimization" â Ă«shtĂ« optimizimi i mekanizmave pĂ«r transmetimin e trafikut dhe menaxhimin e seancave tĂ« abonentĂ«ve. Ja disa nga ato:
- DoNAS
- NIDD
- Mekanizmat e kursimit të energjisë PSM dhe eDRX
- HLCOM
DoNAS (Data over NAS):
Ky është një mekanizëm i zhvilluar për optimizimin e transmetimit të sasisë së vogël të të dhënave.
NĂ« LTE klasike, pajisja e abonentit gjatĂ« regjistrimit nĂ« rrjet krijon njĂ« lidhje PDN (nĂ« vijim PDN) pĂ«rmes eNodeB nĂ« MME-SGW-PGW. Lidhja UE-eNodeB-MME â Ă«shtĂ« quajtur "Signaling Radio Bearer" (SRB). Kur Ă«shtĂ« e nevojshme tĂ« dĂ«rgohen/marrin tĂ« dhĂ«na, UE krijon njĂ« lidhje tjetĂ«r me eNodeB â "Data Radio Bearer" (DRB), pĂ«r tĂ« transmetuar trafikun e pĂ«rdoruesit nĂ« SGW dhe mĂ« tej nĂ« PGW (ndĂ«rfaqet S1-U dhe S5 pĂ«rkatĂ«sisht). Pas pĂ«rfundimit tĂ« shkĂ«mbimit dhe nĂ« rast se nuk ka trafik pĂ«r njĂ« periudhĂ« tĂ« caktuar (zakonisht 5-20 sekonda), kĂ«to lidhje ndĂ«rpriten dhe pajisja kalon nĂ« gjendjen e prisni ose "Idle Mode". Kur Ă«shtĂ« e nevojshme tĂ« shkĂ«mbehen njĂ« sasi e re tĂ« dhĂ«nash, SRB dhe DRB ripĂ«rgatiten.
NĂ« NB-IoT, transmetimi i trafikut tĂ« pĂ«rdoruesit mund tĂ« realizohet pĂ«rmes kanaleve sinjalizimi (SRB), nĂ« mesazhet e protokollit NAS (). Krijimi i DRB mĂ« nuk kĂ«rkohet. Kjo e ul ndjeshĂ«m ngarkesĂ«n e sinjalizimit, kursen burimet radio tĂ« rrjetit dhe, mĂ« e rĂ«ndĂ«sishmja â zgjat jetĂ«n e baterisĂ« sĂ« pajisjes.
Në segmentin eNodeB - MME, të dhënat e përdoruesve fillojnë të transmetohen përmes ndërfaqes S1-MME, diçka që nuk ndodhte në teknologjinë klasike LTE, dhe për këtë përdoret protokolli NAS, në të cilin paraqitet "User data container".
Për të realizuar transmetimin e "User Plane" nga MME në SGW, shfaqet një ndërfaqe e re S11-U, e cila është e destinuar për të transmetuar sasi të vogla të të dhënave të përdoruesve. Protokolli S11-U bazohet në GTP-U v1, i cili përdoret gjithashtu për transmetimin e User Plane në ndërfaqe të tjera të arkitekturës së rrjetit 3GPP.
NIDD (non-IP data delivery):
Si njĂ« pjesĂ« e optimizimit tĂ« mĂ«tejshĂ«m tĂ« mekanizmave pĂ«r transmetimin e sasisĂ« sĂ« vogĂ«l tĂ« tĂ« dhĂ«nave, pĂ«rveç tipeve ekzistuese tĂ« PDN, si IPv4, IPv6 dhe IPv4v6, shfaqet njĂ« tip tjetĂ«r â non-IP. NĂ« kĂ«tĂ« rast, UE nuk i jepet njĂ« adresĂ« IP, dhe tĂ« dhĂ«nat transmetohen pa pĂ«rdorur protokollin IP. Ka disa arsye pĂ«r kĂ«tĂ«:
- Pajisjet IoT, si sensorët, mund të dërgojnë sasi shumë të vogla të të dhënave, 20 byte dhe madje më pak. Duke marrë parasysh se madhësia minimale e titullit IP është 20 byte, enkriptimi në IP ndonjëherë mund të jetë një ndihmë e shtrenjtë;
- Nuk ka nevojë për implementim në çipin e IP stekut, çka çon në uljen e kostos (çështje për t'u diskutuar në komente).
Në thelb, adresa IP është e nevojshme për pajisjet IoT për të transferuar të dhëna përmes internetit. Në konceptin NB-IoT, SCEF shërben si pika e vetme e lidhjes AS, dhe shkëmbimi i të dhënave midis pajisjeve dhe serverëve të aplikacioneve ndodh përmes API. Në mungesë të SCEF, të dhënat non-IP mund të dërgohen tek AS përmes një tuneli Point-to-Point (PtP) nga PGW dhe inkapsulimi në IP do të realizohet aty.
E gjithĂ« kjo pĂ«rputhet me paradigmat e NB-IoT â maksimalizimi i thjeshtĂ«sisĂ« dhe ulja e kostove pĂ«r pajisjet.
Mekanizmat e kursimit të energjisë PSM dhe eDRX:
Një nga avantazhet kryesore të rrjeteve LPWAN është efikasiteti energjetik. Tregohet një periudhë deri në 10 vjet punë autonome të pajisjes me një bateri. Le të shohim se si arrihen këto vlera.
Kur pajisja konsumon më pak energji? Saktë, kur ajo është e fikur. Dhe nëse nuk mund të fikim plotësisht pajisjen, le të fikim modulën radio, për atë periudhë kur nuk kemi nevojë për të. Por duhet të merret parasysh nga rrjeti përpara se të bëhet kjo.
PSM (Power saving mode):
Rejimi i kursimit të energjisë PSM lejon pajisjes të fikë për një kohë të gjatë modulën radio, duke mbetur regjistruar në rrjet, dhe pa ripërtrirë PDN çdo herë që është e nevojshme të dërgojë të dhëna.
PĂ«r tĂ« ditur rrjeti se pajisja Ă«shtĂ« ende e disponueshme, ajo periodikisht fillon procedurĂ«n e pĂ«rditĂ«simit â Tracking Area Update (TAU). Frekuenca e kĂ«saj procedure pĂ«rcaktohet nga rrjeti pĂ«rmes njĂ« timeri T3412, vlera e tĂ« cilit i kalon pajisjes gjatĂ« procedurĂ«s Attach ose TAU e ardhshme. NĂ« LTE klasik, vlera e paravendosur e kĂ«tij timeri Ă«shtĂ« 54 minuta, dhe maksimumi â 186 minuta. SidoqoftĂ«, pĂ«r tĂ« siguruar efikasitet tĂ« lartĂ« energjetik, nevoja pĂ«r tĂ« dalĂ« nĂ« radio çdo 186 minuta Ă«shtĂ« njĂ« luks shumĂ« i shtrenjtĂ«. PĂ«r tĂ« zgjidhur kĂ«tĂ« problem, u zhvillua mekanizmi PSM.
Pajisja aktivizon rejimin PSM duke dĂ«rguar nĂ« mesazhet 'Attach Request' ose 'Tracking Area Request' vlerat e dy timerĂ«ve T3324 dhe T3412-Extended. I pari pĂ«rcakton kohĂ«n gjatĂ« sĂ« cilĂ«s pajisja do tĂ« jetĂ« e disponueshme pas kalimit nĂ« 'Idle Mode'. I dyti â Ă«shtĂ« koha, pas sĂ« cilĂ«s duhet tĂ« kryhet TAU, vetĂ«m tani, vlera e tij mund tĂ« arrijĂ« 35712000 sekonda ose 413 ditĂ«. NĂ« varĂ«si tĂ« cilĂ«simeve, MME mund tĂ« pranojĂ« vlerat e timerĂ«ve qĂ« merr nga pajisja, ose t'i ndryshojĂ« ato duke u dĂ«rguar vlera tĂ« reja nĂ« mesazhet 'Attach Accept' ose 'Tracking Area Update Accept'. Tani pajisja mund tĂ« mos aktivizojĂ« modulĂ«n radio pĂ«r 413 ditĂ« dhe tĂ« mbetet regjistruar nĂ« rrjet. Si rezultat, arrijmĂ« njĂ« ekonomizim tĂ« jashtĂ«zakonshĂ«m tĂ« burimeve tĂ« rrjetit dhe efikasitet energjetik tĂ« pajisjeve!
Megjithatë, në këtë mënyrë pajisja është e paarritshme vetëm për komunikimet e hyrshme. Kur është e nevojshme të dërgojë ndonjë informacion në serverin e aplikacioneve, pajisja mund të dalë në çdo moment nga PSM dhe të dërgojë të dhëna, duke mbetur pas kësaj aktive për një kohë të caktuar sipas timerit T3324 për të marrë mesazhe informacioni nga AS (nëse ka të tilla).
eDRX (extended discontinuous reception):
eDRX, regjimi i zgjeruar i pranimit tĂ« ndĂ«rprerĂ«. PĂ«r tĂ« dĂ«rguar tĂ« dhĂ«na nĂ« pajisjen qĂ« ndodhet nĂ« 'Idle mode', rrjeti kryen procedurĂ«n e njoftimit â 'Paging'. Kur merr njoftimin, pajisja fillon krijimin e SRB pĂ«r komunikim tĂ« mĂ«tejshĂ«m me rrjetin. Por pĂ«r tĂ« mos humbur mesazhin e adresuar nga 'Paging', pajisja duhet tĂ« monitorojĂ« vazhdimisht frekuencĂ«n e radios, gjĂ« qĂ« gjithashtu Ă«shtĂ« mjaft e shtrenjtĂ« energjetikisht.
eDRX Ă«shtĂ« njĂ« regjim, ku pajisja pranon mesazhe nga rrjeti jo vazhdimisht, por periodikisht. GjatĂ« procedurave Attach ose TAU, pajisja ia pĂ«rcakton rrjetit intervalet e kohĂ«s, nĂ« tĂ« cilat do tĂ« 'dĂ«gjojĂ«' frekuencĂ«n. PĂ«rkatĂ«sisht, nĂ« kĂ«to intervale do tĂ« kryhet procedura e 'Paging'. NĂ« modin e eDRX, puna e pajisjes ndahet nĂ« cikle (cikli eDRX). NĂ« fillim tĂ« çdo cikli Ă«shtĂ« ajo qĂ« quhet 'dritarja e pagingut' (Paging Time Window, PST) â ky Ă«shtĂ« koha gjatĂ« sĂ« cilĂ«s pajisja dĂ«gjon kanalin e radios. Pas pĂ«rfundimit tĂ« PST, pajisja fik pĂ«rkohĂ«sisht modulĂ«n radio deri nĂ« fund tĂ« ciklit.
HLCOM (high latency communication):
Kur është e nevojshme të dërgoni të dhëna në Uplink, pajisja mund të dalë nga cilido prej këtyre dy regjimeve të kursimit të energjisë, pa pritur që të përfundojë cikli PSM ose eDRX. Por t'i dërgoni të dhëna pajisjes është e mundur, vetëm kur ajo është aktive.
Funksionaliteti HLCOM ose komunikimi me vonesa tĂ« larta â Ă«shtĂ« buferizimi i paketeve Downlink nĂ« SGW pĂ«r atĂ« kohĂ« kur pajisja Ă«shtĂ« nĂ« modalitetin e kursimit tĂ« energjisĂ« dhe e papĂ«rshtatshme pĂ«r komunikim. Paketat e buferizuara do tĂ« dorĂ«zohen sa herĂ« pajisja del nga PSM, duke bĂ«rĂ« TAU ose duke transferuar trafik Uplink, ose kur tĂ« ndodhĂ« PTW.
Kjo, pa dyshim, kërkon vetëdije nga ana e zhvilluesve të produkteve IoT, pasi komunikimi me pajisjen nuk është në kohë reale dhe kërkon një qasje të veçantë në ndërtimin e logjikës së biznesit të aplikacioneve.
NĂ« pĂ«rfundim mund tĂ« themi: implementimi i noviteteve Ă«shtĂ« gjithmonĂ« emocionues, dhe tani po merremi me njĂ« standard qĂ« nuk Ă«shtĂ« testuar plotĂ«sisht as nga 'gigantĂ«t' e botĂ«s, si Vodafone dhe Telefonica â prandaj kjo e bĂ«n edhe mĂ« emocionuese. Prezentimi ynĂ« nuk pretendon pĂ«r pĂ«rfundim tĂ« plotĂ«, por shpresojmĂ« se ofron njĂ« kuptim tĂ« mjaftueshĂ«m tĂ« teknologjisĂ«. Do tĂ« ishim tĂ« mirĂ«njohur pĂ«r reagimet tuaja.
Autori: Ekspert në sektorin e zgjidhjeve konverguese dhe shërbimeve multimediale, Aleksej Lapshin
Burimi: habr.com
