Në herën e kaluar folëm për veçoritë e standardit të ri NB-IoT nga këndvështrimi i arkitekturës së rrjetit të qasjes radio. Sot do të diskutojmë se çfarë ka ndryshuar në bërthamën e rrjetit (Core Network) me NB-IoT. Le të fillojmë.
Në bërthamën e rrjetit ka ndodhur një ndryshim i rëndësishëm. Fillimisht, ka një element të ri, si dhe një sërë mekanizmash të definuar nga standardi si "CIoT EPS Optimization" ose optimizimi i rrjetit mbështetës për internetin mobil të objekteve.
Siç dihet, në rrjetet mobile ekzistojnë dy kanale kryesore komunikimi, të cilat quhen Control Plane (CP) dhe User Plane (UP). Control Plane është i destinuar për shkëmbimin e mesazheve administrative midis elementeve të ndryshëm të rrjetit dhe shërben për menaxhimin e lëvizshmërisë (Mobility management) të pajisjeve (UE) dhe për përfaqësimin ose mbajtjen e sesionit të transfertës së të dhënave (Session Management). User Plane është kanali i transfertës së trafikut të përdoruesit. Në LTE klasike, shpërndarja e CP dhe UP mbi interface shfaqet si mëposhtë:
Mekanizmat pĂ«r optimizimin e CP dhe UP pĂ«r NB-IoT zbatohet nĂ« node-t MME, SGW dhe PGW, tĂ« cilat nĂ« mĂ«nyrĂ« konvencionale bashkohen nĂ« njĂ« element tĂ« vetĂ«quajtur C-SGN (Cellular IoT Serving Gateway Node). Po ashtu, ŃŃĐ°ĐœĐŽĐ°ŃŃĐž parashikon shfaqjen e njĂ« elementi tĂ« ri rrjeti â SCEF (Service Capability Exposure Function). Interface midis MME dhe SCEF quhet T6a dhe Ă«shtĂ« realizuar mbi bazĂ«n e protokollit DIAMETER. MegjithĂ«se DIAMETER Ă«shtĂ« njĂ« protokoll sinjalizimi, nĂ« NB-IoT ai Ă«shtĂ« pĂ«rshtatur pĂ«r transfertĂ«n e volumesh tĂ« vogla tĂ« tĂ« dhĂ«nave non-IP.
Duke iu referuar emrit, SCEF është një node për ekspozimin e mundësive të shërbimit. Në terma të tjerë, SCEF fsheh kompleksitetin e rrjetit të operatorit, si dhe heq nevojën për identifikimin dhe autentifikimin e pajisjeve mobile (UE) nga ana e zhvilluesve të aplikacioneve, duke ofruar mundësinë që serverat e aplikacioneve (Application Server, më pas AS) të marrin të dhënat dhe të menaxhojnë pajisjet përmes një interface të vetëm API.
Identifikuesi i UE nuk është numri i telefonit (MSISDN) ose adresa IP, siç ishte në rrjetin klasik 2G/3G/LTE, por një "external ID" i njohur, i cili është definuar nga standardi në formatin e njohur për zhvilluesit e aplikacioneve "@". Ky është një temë e madhe, që meriton një material të veçantë, prandaj nuk do të flasim hollësisht për këtë tani.
Le të shqyrtojmë tani risitë më të rëndësishme. «CIoT EPS Optimization» është optimizimi i mekanizmave të transmetimit të trafikut dhe menaxhimit të sesioneve të abonentëve. 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 volumit të vogël të të dhënave.
NĂ« LTE klasike, pajisja e abonentit, gjatĂ« regjistrimit nĂ« rrjet, krijon njĂ« lidhje PDN (tĂ« mĂ«vonshme PDN) nĂ«pĂ«rmjet eNodeB nĂ« MME-SGW-PGW. Lidhja UE-eNodeB-MME quhet âSignaling Radio Bearerâ (SRB). NĂ«se Ă«shtĂ« e nevojshme tĂ« dĂ«rgoni/merrni tĂ« dhĂ«na, UE krijon njĂ« lidhje tjetĂ«r me eNodeB â âData Radio Bearerâ (DRB), pĂ«r tĂ« dĂ«rguar trafikun e pĂ«rdoruesit nĂ« SGW dhe mĂ« pas nĂ« PGW (nĂ« ndĂ«rfaqet S1-U dhe S5 pĂ«rkatĂ«sisht). Pasi tĂ« pĂ«rfundojĂ« shkĂ«mbimi dhe nĂ«se nuk ka trafik pĂ«r njĂ« kohĂ« tĂ« caktuar (zakonisht 5-20 sekonda), kĂ«to lidhje ndĂ«rpriten dhe pajisja kalon nĂ« modalitetin e pritjes ose âIdle Modeâ. NĂ« rastin e shkĂ«mbimit tĂ« njĂ« sĂ«rĂ« tĂ« dhĂ«nash tĂ« reja, SRB dhe DRB riparohen.
NĂ« NB-IoT, transmetimi i trafikut tĂ« pĂ«rdoruesit mund tĂ« realizohet nĂ«pĂ«rmjet kanalit tĂ« sinjalit (SRB), nĂ« mesazhet e protokollit NAS (). Krijimi i DRB-sĂ« nuk kĂ«rkohet mĂ«. Kjo ul ndjeshĂ«m ngarkesĂ«n e sinjalit, kursen burimet radiok dhe, mĂ« e rĂ«ndĂ«sishmja â zgjat jetĂ«n e baterisĂ« sĂ« pajisjes.
NĂ« segmentin eNodeB â MME, tĂ« dhĂ«nat e pĂ«rdoruesit fillojnĂ« tĂ« transmetohen nĂ«pĂ«rmjet ndĂ«rfaqes S1-MME, diçka qĂ« nuk ndodhte nĂ« teknologjinĂ« tradicionale LTE, dhe pĂ«r kĂ«tĂ« pĂ«rdoret protokolli NAS, nĂ« tĂ« cilin shfaqet âUser data containerâ.
PĂ«r tĂ« realizuar transmetimin e âUser Planeâ nga MME nĂ« SGW, shfaqet njĂ« ndĂ«rfaqe e re S11-U, e cila Ă«shtĂ« e dedikuar pĂ«r transmetimin e volumit tĂ« vogĂ«l tĂ« tĂ« dhĂ«nave tĂ« pĂ«rdoruesit. NĂ« bazĂ« tĂ« protokollit S11-U qĂ«ndron GTP-U v1, i cili pĂ«rdoret pĂ«r transmetimin e User Plane dhe nĂ« ndĂ«rfaqet e tjera tĂ« arkitekturĂ«s 3GPP.
NIDD (dërgimi i të dhënave jo-IP):
NĂ« kuadĂ«r tĂ« optimizimit tĂ« mĂ«tejshĂ«m tĂ« mekanizmave tĂ« transmetimit tĂ« volumit tĂ« vogĂ«l tĂ« tĂ« dhĂ«nave, pĂ«rveç llojeve ekzistuese tĂ« PDN, si IPv4, IPv6 dhe IPv4v6, ka dalĂ« njĂ« lloj tjetĂ«r â non-IP. NĂ« kĂ«tĂ« rast, UE nuk i jepet njĂ« adresĂ« IP dhe tĂ« dhĂ«nat transmetohen pa pĂ«rdorimin e protokollit IP. Ka disa arsye pĂ«r kĂ«tĂ«:
- Dispositive IoT, si si si kur datot, mund të transmetojnë sasi shumë të vogla të të dhënave, 20 byte dhe madje më pak. Duke pasur parasysh se madhësia minimale e kokës IP është 20 byte, inkapsulimi në IP ndonjëherë mund të jetë një shpenzim mjaft i madh;
- Nuk ka nevojë për implementimin e një steke IP në çip, gjë që rezulton në uljen e kostove (çështje për t'u diskutuar në komentet).
Në përgjithësi, adresa IP është e nevojshme për pajisjet IoT për të transmetuar të dhëna përmes internetit. Në konceptin NB-IoT, SCEF vepron si një pikë lidhëse për AS, dhe shkëmbimi i të dhënave midis pajisjeve dhe serverëve të aplikacioneve ndodh përmes API. Në mungesë të SCEF, të dhënat non-IP drejt AS mund të transmetohen përmes një tuneli Point-to-Point (PtP) nga PGW, dhe inkapsulimi në IP do të kryhet aty.
E gjithĂ« kjo i pĂ«rshtatet paradigmes NB-IoT â maksimumi i thjeshtĂ«sisĂ« dhe uljes sĂ« kostove pĂ«r pajisjet.
Mekanizmat e kursimit të energjisë PSM dhe eDRX:
Një nga përfitimet kryesore të rrjeteve LPWAN është efikasiteti i energjisë. Tregohet një jetëgjatësi deri në 10 vjet të funksionimit autonom të pajisjes me një bateri. Le të shohim se si arrihen këto vlera.
Kur pajisja konsumon më pak energji? E saktë, kur ajo është e fikur. Dhe nëse nuk mund ta fikni plotësisht pajisjen, le të fikim modulatin e radios, për kohën kur nuk ka nevojë. E vetmja gjë që duhet bërë është të koordinoni këtë me rrjetin.
PSM (Mjedisi i kursimit të energjisë):
Mjedisi i kursimit të energjisë PSM lejon pajisjes të fikë për një kohë të gjatë modulatin e radios, ndërsa mbetet e regjistruar në rrjet, dhe nuk e ripërtri PDN çdo herë që është e nevojshme të transmetojë të dhëna.
PĂ«r tĂ« ditur rrjeti se pajisja Ă«shtĂ« ende e disponueshme, ajo inicion periodikisht procedurĂ«n e azhurnimit 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 tĂ« ardhshĂ«m. NĂ« LTE-nĂ« tradicionale, vlera e defoltit tĂ« kĂ«tij timeri Ă«shtĂ« 54 minuta, dhe maksimali Ă«shtĂ« 186 minuta. MegjithatĂ«, pĂ«r tĂ« siguruar njĂ« efikasitet tĂ« lartĂ« energjie, nevoja pĂ«r tĂ« dalĂ« nĂ« spektrin e radios çdo 186 minuta Ă«shtĂ« njĂ« shpenzim shumĂ« i lartĂ«. PĂ«r tĂ« zgjidhur kĂ«tĂ« problem, Ă«shtĂ« krijuar mekanizmi PSM.
Dispositivi aktivizon modalitetin PSM duke dĂ«rguar nĂ« mesazhet 'Attach Request' ose 'Tracking Area Request' vlerat e dy timerĂ«ve T3324 dhe T3412-Extended. Timeri i parĂ« pĂ«rcakton kohĂ«n gjatĂ« sĂ« cilĂ«s dispositivi do tĂ« jetĂ« i qasshĂ«m pas kalimit nĂ« 'Idle Mode'. Tjetri Ă«shtĂ« koha pas sĂ« cilĂ«s duhet tĂ« realizohet TAU, pĂ«rveç qĂ« tani vlera e tij mund tĂ« arrijĂ« deri nĂ« 35712000 sekonda ose 413 ditĂ«. NĂ« varĂ«si tĂ« konfigurimeve, MME mund tĂ« pranojĂ« vlerat e timerĂ«ve tĂ« marra nga dispozitivi ose tâi ndryshojĂ« ato duke dĂ«rguar vlera tĂ« reja nĂ« mesazhet 'Attach Accept' ose 'Tracking Area Update Accept'. Tani dispositivi mund tĂ« mos aktivizojĂ« modul radiolar pĂ«r 413 ditĂ« dhe tĂ« mbetet i regjistruar nĂ« rrjet. Si rezultat, arrijmĂ« njĂ« kursim kolosal tĂ« burimeve tĂ« rrjetit dhe efikasitet energjie pĂ«r dispozitivat!
Megjithatë, në këtë modalitet, dispozitivi nuk është i aksesueshëm vetëm për komunikimet e ardhshme. Nëse është e nevojshme të dërgojë ndonjë informacion në serverin e aplikacioneve, dispositivi mund të dalë nga PSM në çdo moment dhe të dërgojë të dhëna, duke mbetur pas kësaj aktiv për një periudhë kohe sipas timerit T3324 për të pranuar mesazhe informuese nga AS (nëse ka).
eDRX (pranimi i zgjeruar të ndërprerjeve):
eDRX, modaliteti i zgjeruar i pranimit tĂ« ndĂ«rprerjeve. PĂ«r tĂ« dĂ«rguar tĂ« dhĂ«na nĂ« njĂ« dispozitiv qĂ« ndodhet nĂ« 'Idle mode', rrjeti realizon procedurĂ«n e njoftimit - 'Paging'. Pas marrjes sĂ« pŃjges, dispozitivi iniciaton vendosjen e SRB pĂ«r komunikim mĂ« tĂ« mŃtejshem me rrjetin. Por pĂ«r tĂ« mos humbur mesazhin e adresuar nĂ« Paging, dispozitivi duhet tĂ« monitorojĂ« vazhdimisht eterin radio, gjĂ« qĂ« gjithashtu shpenzon shumĂ« energji.
eDRX është një modalitet, në të cilin dispozitivi pranon mesazhe nga rrjeti jo vazhdimisht, por me periudha. Gjatë procedurave Attach ose TAU, dispozitivi harmonizon me rrjetin intervalet e kohës, gjatë të cilave do të 'dëgjojë' eterin. Në përputhje me këtë, procedura Pager do të realizohet vetëm në këto intervale. Në modalitetin eDRX, puna e dispozitivit ndahen në cikle (cikli eDRX). Në fillim të çdo cikli ka një 'ferk për pajisjen' (Paging Time Window, më tej PTW) - kjo është koha që pajisja dëgjon kanalin radio. Pas përfundimit të PTW, dispozitivi kundërshton modulin radio deri në fund të ciklit.
HLCOM (komunikimi me latencë të lartë):
Nëse është e nevojshme të dërgoni të dhëna në Uplink, pajisja mund të dalë nga cilido prej këtyre dy modaliteteve të kursimit të energjisë, pa pritur përfundimin e ciklit të PSM ose eDRX. Megjithatë, dërgimi i të dhënave në pajisje është i mundur vetëm kur ajo është aktive.
Funksionaliteti HLCOM ose komunikimi me vonesa tĂ« larta â Ă«shtĂ« buferizimi i paketave Downlink nĂ« SGW derisa pajisja Ă«shtĂ« nĂ« modalitetin e kursimit tĂ« energjisĂ« dhe e paarritshme pĂ«r komunikim. Paketat e buferizuara do tĂ« dorĂ«zohen sapo pajisja tĂ« dalĂ« nga PSM, tĂ« bĂ«jĂ« TAU ose tĂ« dĂ«rgojĂ« trafik Uplink, ose kur tĂ« ndodhĂ« PTW.
Kjo, pa dyshim, kërkon vetëdije nga ana e zhvilluesve të produkteve IoT, pasi komunikimi me pajisjen nuk realizohet në kohë reale dhe kërkon një qasje të veçantë në ndërtimin e logjikës së biznesit të aplikacioneve.
NĂ« pĂ«rfundim, le tĂ« themi: implementimi i tĂ« rejave gjithmonĂ« Ă«shtĂ« emocionues, dhe tani po merremi me njĂ« standard qĂ« ende nuk Ă«shtĂ« provuar plotĂ«sisht as nga âkolosĂ«tâ botĂ«rorĂ«, si Vodafone dhe Telefonica â prandaj kjo Ă«shtĂ« dyfish emocionuese. Shprehja jonĂ« e materialeve nuk pretendon tĂ« jetĂ« plotĂ«sisht e pĂ«rsosur, por shpresojmĂ« tĂ« sigurojĂ« njĂ« kuptim tĂ« mjaftueshĂ«m tĂ« teknologjisĂ«. Do tĂ« ishim mirĂ«njohĂ«s pĂ«r feedback.
Autori: Eksperti i departamentit të zgjidhjeve konvergente dhe shërbimeve multimedia, Aleksey Lapshin
Burimi: habr.com
