NB-IoT: இது எப்படி வேலை செய்கிறது? பகுதி 2

கடந்த முறை ரேடியோ அணுகல் நெட்வொர்க் கட்டமைப்பின் பார்வையில் புதிய NB-IoT தரநிலையின் அம்சங்களைப் பற்றி பேசினோம். NB-IoT இன் கீழ் கோர் நெட்வொர்க்கில் என்ன மாறிவிட்டது என்பதை இன்று விவாதிப்போம். எனவே, போகலாம்.

நெட்வொர்க்கின் மையத்தில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றங்கள் ஏற்பட்டுள்ளன. "CIoT EPS ஆப்டிமைசேஷன்" அல்லது செல்லுலார் இன்டர்நெட் விஷயங்களுக்கான கோர் நெட்வொர்க்கை மேம்படுத்துதல் என தரநிலையால் வரையறுக்கப்பட்ட ஒரு புதிய உறுப்பு மற்றும் பல வழிமுறைகள் தோன்றியதன் மூலம் தொடங்குவோம்.

உங்களுக்குத் தெரியும், மொபைல் நெட்வொர்க்குகளில் இரண்டு முக்கிய தொடர்பு சேனல்கள் உள்ளன, அவை கண்ட்ரோல் பிளேன் (CP) மற்றும் பயனர் விமானம் (UP) என்று அழைக்கப்படுகின்றன. கண்ட்ரோல் பிளேன் என்பது பல்வேறு நெட்வொர்க் கூறுகளுக்கு இடையே சேவை செய்திகளை பரிமாறிக்கொள்வதற்காக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் சாதனங்களின் (UE) இயக்கம் (மொபிலிட்டி மேலாண்மை) மற்றும் தரவு பரிமாற்ற அமர்வை (அமர்வு மேலாண்மை) நிறுவ/பராமரிப்பதற்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது. பயனர் விமானம், உண்மையில், பயனர் போக்குவரத்தை கடத்துவதற்கான ஒரு சேனலாகும். கிளாசிக் LTE இல், இடைமுகங்கள் முழுவதும் CP மற்றும் UP இன் விநியோகம் பின்வருமாறு:

NB-IoT க்கான CP மற்றும் UP தேர்வுமுறை வழிமுறைகள் MME, SGW மற்றும் PGW முனைகளில் செயல்படுத்தப்படுகின்றன, அவை வழக்கமாக C-SGN (செல்லுலார் IoT சேவை கேட்வே நோட்) எனப்படும் ஒற்றை உறுப்புடன் இணைக்கப்படுகின்றன. புதிய நெட்வொர்க் உறுப்பு - SCEF (சேவை திறன் வெளிப்பாடு செயல்பாடு) தோன்றுவதையும் தரநிலை கருதுகிறது. MME மற்றும் SCEF இடையேயான இடைமுகம் T6a என அழைக்கப்படுகிறது மற்றும் DIAMETER நெறிமுறையின் அடிப்படையில் செயல்படுத்தப்படுகிறது. DIAMETER என்பது ஒரு சிக்னலிங் நெறிமுறையாக இருந்தாலும், NB-IoT இல் இது சிறிய அளவிலான IP அல்லாத தரவை அனுப்புவதற்கு ஏற்றது.

அதன் பெயர் குறிப்பிடுவது போல, SCEF ஒரு சேவை திறன் கண்காட்சி முனை ஆகும். வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், SCEF ஆனது ஆபரேட்டரின் நெட்வொர்க்கின் சிக்கலான தன்மையை மறைக்கிறது, மேலும் மொபைல் சாதனங்களை (UE) அடையாளம் கண்டு அங்கீகரிக்கும் தேவையிலிருந்து பயன்பாட்டு டெவலப்பர்களை விடுவிக்கிறது, இது பயன்பாட்டு சேவையகங்களை (அப்ளிகேஷன் சர்வர், இனிமேல் AS) தரவைப் பெறவும் சாதனங்களை ஒரே ஒரு வழியாக நிர்வகிக்கவும் அனுமதிக்கிறது. API இடைமுகம்.

UE அடையாளங்காட்டியானது, கிளாசிக் 2G/3G/LTE நெட்வொர்க்கில் இருந்ததைப் போல, தொலைபேசி எண் (MSISDN) அல்லது IP முகவரியாக மாறாது, ஆனால் "வெளிப்புற ஐடி" என்று அழைக்கப்படும், இது பரிச்சயமான வடிவத்தில் தரநிலையால் வரையறுக்கப்படுகிறது. பயன்பாட்டு உருவாக்குநர்களுக்கு " @ " இது ஒரு தனி பெரிய தலைப்பு, இது தனித்தனி பொருளுக்கு தகுதியானது, எனவே இதைப் பற்றி இப்போது விரிவாகப் பேச மாட்டோம்.

இப்போது மிக முக்கியமான கண்டுபிடிப்புகளைப் பார்ப்போம். "CIoT EPS உகப்பாக்கம்" என்பது போக்குவரத்து பரிமாற்ற வழிமுறைகள் மற்றும் சந்தாதாரர் அமர்வு நிர்வாகத்தின் மேம்படுத்தல் ஆகும். இங்கே முக்கியமானவை:

• டோனாஸ்
• NIDD
• PSM மற்றும் eDRX மின் சேமிப்பு வழிமுறைகள்
• HLCOM

டோனாஸ் (என்ஏஎஸ் மீது தரவு):

இது சிறிய அளவிலான தரவு பரிமாற்றத்தை மேம்படுத்த வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு பொறிமுறையாகும்.

கிளாசிக் LTE இல், நெட்வொர்க்கில் பதிவு செய்யும் போது, ​​ஒரு சந்தாதாரர் சாதனம் eNodeB வழியாக MME-SGW-PGW க்கு PDN இணைப்பை (இனிமேல் PDN என குறிப்பிடப்படுகிறது) நிறுவுகிறது. UE-eNodeB-MME இணைப்பு என்பது "சிக்னலிங் ரேடியோ பியர்" (SRB) என்று அழைக்கப்படும். தரவை அனுப்ப/பெற வேண்டிய அவசியம் ஏற்பட்டால், UE ஆனது eNodeB - "டேட்டா ரேடியோ தாங்கி" (DRB) உடன் மற்றொரு இணைப்பை நிறுவுகிறது, பயனர் போக்குவரத்தை SGW க்கும் மேலும் PGW க்கும் அனுப்புகிறது (முறையே S1-U மற்றும் S5 இடைமுகங்கள்) . பரிமாற்றத்தின் முடிவில் மற்றும் சிறிது நேரம் (வழக்கமாக 5-20 வினாடிகள்) போக்குவரத்து இல்லை என்றால், இந்த இணைப்புகள் நிறுத்தப்பட்டு, சாதனம் காத்திருப்பு பயன்முறையில் அல்லது "செயல்நிலை பயன்முறையில்" செல்கிறது. தரவின் புதிய பகுதியை பரிமாறிக்கொள்ள வேண்டிய அவசியம் ஏற்பட்டால், SRB மற்றும் DRB ஆகியவை மீட்டமைக்கப்படும்.

NB-IoT இல், NAS நெறிமுறை செய்திகளில் (SRB) ஒரு சமிக்ஞை சேனல் மூலம் பயனர் போக்குவரத்தின் பரிமாற்றம் மேற்கொள்ளப்படலாம் (http://www.3gpp.org/more/96-nas) DRB ஐ அமைப்பது இனி தேவையில்லை. இது சமிக்ஞை சுமையை கணிசமாகக் குறைக்கிறது, நெட்வொர்க் ரேடியோ வளங்களைச் சேமிக்கிறது மற்றும் மிக முக்கியமாக, சாதனத்தின் பேட்டரியின் ஆயுளை நீட்டிக்கிறது.

eNodeB - MME பிரிவில், S1-MME இடைமுகத்தில் பயனர் தரவு அனுப்பத் தொடங்குகிறது, இது கிளாசிக்கல் LTE தொழில்நுட்பத்தில் இல்லை, மேலும் NAS நெறிமுறை இதற்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இதில் "பயனர் தரவு கொள்கலன்" தோன்றும்.

MME இலிருந்து SGW க்கு "பயனர் விமானம்" பரிமாற்றத்தை மேற்கொள்ள, ஒரு புதிய இடைமுகம் S11-U தோன்றுகிறது, இது சிறிய அளவிலான பயனர் தரவை மாற்ற வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. S11-U நெறிமுறை GTP-U v1 ஐ அடிப்படையாகக் கொண்டது, இது 3GPP கட்டமைப்பின் பிற பிணைய இடைமுகங்களில் பயனர் விமான பரிமாற்றத்திற்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

NIDD (ஐபி அல்லாத தரவு விநியோகம்):

IPv4, IPv6 மற்றும் IPv4v6 போன்ற ஏற்கனவே இருக்கும் PDN வகைகளுக்கு கூடுதலாக, சிறிய அளவிலான தரவை கடத்துவதற்கான வழிமுறைகளை மேலும் மேம்படுத்துவதன் ஒரு பகுதியாக, மற்றொரு வகை தோன்றியது - IP அல்ல. இந்த வழக்கில், UE க்கு IP முகவரி ஒதுக்கப்படவில்லை மற்றும் IP நெறிமுறையைப் பயன்படுத்தாமல் தரவு அனுப்பப்படுகிறது. இதற்கு பல காரணங்கள் உள்ளன:

1. சென்சார்கள் போன்ற IoT சாதனங்கள் 20 பைட்டுகள் அல்லது அதற்கும் குறைவான அளவிலான தரவை மிகச்சிறிய அளவில் அனுப்பும். குறைந்தபட்ச ஐபி ஹெடர் அளவு 20 பைட்டுகளாக இருப்பதால், ஐபி இணைத்தல் சில நேரங்களில் மிகவும் விலை உயர்ந்ததாக இருக்கும்;
2. சிப்பில் ஒரு ஐபி ஸ்டேக்கை செயல்படுத்த வேண்டிய அவசியம் இல்லை, இது அவர்களின் செலவில் குறைப்புக்கு வழிவகுக்கிறது (கருத்துகளில் விவாதத்திற்கான கேள்வி).

மொத்தத்தில், IoT சாதனங்களுக்கு இணையத்தில் தரவை அனுப்ப ஒரு IP முகவரி அவசியம். NB-IoT கருத்தில், SCEF ஒற்றை AS இணைப்பு புள்ளியாக செயல்படுகிறது, மேலும் சாதனங்கள் மற்றும் பயன்பாட்டு சேவையகங்களுக்கு இடையே தரவு பரிமாற்றம் API வழியாக நிகழ்கிறது. SCEF இல்லாவிடில், PGW இலிருந்து ஒரு பாயிண்ட்-டு-பாயிண்ட் (PtP) சுரங்கப்பாதை வழியாக ஐபி அல்லாத தரவை AS க்கு அனுப்பலாம் மற்றும் அதில் IP என்காப்சுலேஷன் செய்யப்படும்.

இவை அனைத்தும் NB-IoT முன்னுதாரணத்துடன் பொருந்துகிறது - அதிகபட்ச எளிமைப்படுத்தல் மற்றும் சாதனங்களின் விலை குறைப்பு.

PSM மற்றும் eDRX மின் சேமிப்பு வழிமுறைகள்:

LPWAN நெட்வொர்க்குகளின் முக்கிய நன்மைகளில் ஒன்று ஆற்றல் திறன் ஆகும். இந்த சாதனம் ஒரு பேட்டரியில் 10 ஆண்டுகள் வரை நீடிக்கும் என்று கூறப்படுகிறது. அத்தகைய மதிப்புகள் எவ்வாறு அடையப்படுகின்றன என்பதைக் கண்டுபிடிப்போம்.

ஒரு சாதனம் எப்போது குறைந்த ஆற்றலைப் பயன்படுத்துகிறது? அது அணைக்கப்படும் போது சரி. சாதனத்தை முழுவதுமாக டீ-எனர்ஜைஸ் செய்வது சாத்தியமில்லை என்றால், ரேடியோ மாட்யூலைத் தேவையில்லாத வரையில் செயலிழக்கச் செய்வோம். இதை முதலில் நெட்வொர்க்குடன் ஒருங்கிணைக்க வேண்டும்.

பிஎஸ்எம் (சக்தி சேமிப்பு முறை):

PSM ஆற்றல் சேமிப்பு பயன்முறையானது ரேடியோ தொகுதியை நீண்ட நேரம் அணைக்க சாதனத்தை அனுமதிக்கிறது, அதே சமயம் பிணையத்தில் பதிவுசெய்து வைத்திருக்கும், மேலும் ஒவ்வொரு முறையும் தரவை அனுப்புவதற்கு PDN ஐ மீண்டும் நிறுவ வேண்டாம்.

சாதனம் இன்னும் உள்ளது என்பதை நெட்வொர்க்கிற்குத் தெரிவிக்க, அது அவ்வப்போது புதுப்பிப்பு செயல்முறையைத் தொடங்குகிறது - டிராக்கிங் ஏரியா புதுப்பிப்பு (TAU). இந்த நடைமுறையின் அதிர்வெண் டைமர் T3412 ஐப் பயன்படுத்தி பிணையத்தால் அமைக்கப்படுகிறது, இதன் மதிப்பு இணைப்பு செயல்முறை அல்லது அடுத்த TAU இன் போது சாதனத்திற்கு அனுப்பப்படுகிறது. கிளாசிக் LTE இல், இந்த டைமரின் இயல்புநிலை மதிப்பு 54 நிமிடங்கள் மற்றும் அதிகபட்சம் 186 நிமிடங்கள். இருப்பினும், அதிக ஆற்றல் செயல்திறனை உறுதிப்படுத்த, ஒவ்வொரு 186 நிமிடங்களுக்கும் காற்றில் செல்ல வேண்டிய அவசியம் மிகவும் விலை உயர்ந்தது. இந்த சிக்கலை தீர்க்க PSM பொறிமுறை உருவாக்கப்பட்டது.

இரண்டு டைமர்கள் T3324 மற்றும் T3412-இன் மதிப்புகளை "இணைப்பு கோரிக்கை" அல்லது "டிராக்கிங் ஏரியா கோரிக்கை" செய்திகளில் அனுப்புவதன் மூலம் சாதனம் PSM பயன்முறையை செயல்படுத்துகிறது. "செயல்நிலை பயன்முறைக்கு" மாறிய பிறகு சாதனம் கிடைக்கும் நேரத்தை முதலில் தீர்மானிக்கிறது. இரண்டாவது TAU செய்யப்பட வேண்டிய நேரம், இப்போதுதான் அதன் மதிப்பு 35712000 வினாடிகள் அல்லது 413 நாட்களை எட்ட முடியும். அமைப்புகளைப் பொறுத்து, MME ஆனது சாதனத்திலிருந்து பெறப்பட்ட டைமர் மதிப்புகளை ஏற்கலாம் அல்லது "ஏற்றுக்கொள்ளு" அல்லது "டிராக்கிங் ஏரியா புதுப்பிப்பு ஏற்றுக்கொள்" செய்திகளில் புதிய மதிப்புகளை அனுப்புவதன் மூலம் அவற்றை மாற்றலாம். இப்போது சாதனம் ரேடியோ தொகுதியை 413 நாட்களுக்கு இயக்க முடியாது மற்றும் பிணையத்தில் பதிவு செய்ய முடியாது. இதன் விளைவாக, நெட்வொர்க் வளங்கள் மற்றும் சாதனங்களின் ஆற்றல் திறன் ஆகியவற்றில் மகத்தான சேமிப்புகளைப் பெறுகிறோம்!

இருப்பினும், இந்த பயன்முறையில் உள்வரும் தகவல்தொடர்புகளுக்கு மட்டும் சாதனம் கிடைக்காது. பயன்பாட்டுச் சேவையகத்தை நோக்கி ஏதாவது அனுப்ப வேண்டிய அவசியம் ஏற்பட்டால், சாதனம் எந்த நேரத்திலும் PSM இலிருந்து வெளியேறி தரவை அனுப்பலாம், அதன் பிறகு AS இலிருந்து தகவல் செய்திகளைப் பெற T3324 டைமரின் போது அது செயலில் இருக்கும் (ஏதேனும் இருந்தால்).

eDRX (நீட்டிக்கப்பட்ட இடைவிடாத வரவேற்பு):

eDRX, மேம்படுத்தப்பட்ட இடைப்பட்ட வரவேற்பு. "செயல்நிலை பயன்முறையில்" உள்ள ஒரு சாதனத்திற்கு தரவை மாற்ற, நெட்வொர்க் ஒரு அறிவிப்பு செயல்முறையை செய்கிறது - "பேஜிங்". பேஜிங்கைப் பெற்றவுடன், சாதனம் நெட்வொர்க்குடன் மேலும் தொடர்பு கொள்ள ஒரு SRB ஐ நிறுவுகிறது. ஆனால் அதில் குறிப்பிடப்பட்ட பேஜிங் செய்தியைத் தவறவிடாமல் இருக்க, சாதனம் ரேடியோ காற்றை தொடர்ந்து கண்காணிக்க வேண்டும், இது மிகவும் ஆற்றல் நுகரும்.

eDRX என்பது ஒரு பயன்முறையாகும், இதில் சாதனம் நெட்வொர்க்கில் இருந்து செய்திகளை தொடர்ந்து பெறாது, ஆனால் அவ்வப்போது. இணைப்பு அல்லது TAU நடைமுறைகளின் போது, ​​சாதனம் நெட்வொர்க்குடன் நேர இடைவெளியில் உடன்படுகிறது, அந்த நேரத்தில் அது ஒளிபரப்பை "கேட்கும்". அதன்படி, பேஜிங் செயல்முறை ஒரே இடைவெளியில் செய்யப்படும். eDRX பயன்முறையில், சாதனத்தின் செயல்பாடு சுழற்சிகளாக பிரிக்கப்பட்டுள்ளது (eDRX சுழற்சி). ஒவ்வொரு சுழற்சியின் தொடக்கத்திலும் "பேஜிங் சாளரம்" (பேஜிங் நேர சாளரம், இனி PTW) என்று அழைக்கப்படும் - இது சாதனம் ரேடியோ சேனலைக் கேட்கும் நேரம். PTW இன் முடிவில், சாதனம் சுழற்சியின் இறுதி வரை ரேடியோ தொகுதியை அணைக்கிறது.

HLCOM (உயர் தாமத தொடர்பு):

Uplink க்கு தரவை மாற்ற வேண்டுமானால், PSM அல்லது eDRX சுழற்சி முடிவடையும் வரை காத்திருக்காமல் சாதனம் இந்த இரண்டு ஆற்றல் சேமிப்பு முறைகளிலிருந்து வெளியேறலாம். ஆனால் சாதனம் செயலில் இருக்கும்போது மட்டுமே தரவை மாற்ற முடியும்.

HLCOM செயல்பாடு அல்லது உயர் தாமதத் தொடர்பு என்பது SGW இல் டவுன்லிங்க் பாக்கெட்டுகளை இடையகப்படுத்துவது, சாதனம் மின் சேமிப்பு பயன்முறையில் இருக்கும் போது மற்றும் தகவல் தொடர்புக்குக் கிடைக்காது. TAU அல்லது Uplink ட்ராஃபிக்கைக் கடந்து சாதனம் PSM இலிருந்து வெளியேறியவுடன் அல்லது PTW ஏற்படும் போது இடையகப் பாக்கெட்டுகள் டெலிவரி செய்யப்படும்.

இதற்கு நிச்சயமாக, IoT தயாரிப்புகளின் டெவலப்பர்களின் தரப்பில் விழிப்புணர்வு தேவைப்படுகிறது, ஏனெனில் ஒரு சாதனத்துடன் தொடர்பு நிகழ்நேரத்தில் அடையப்படவில்லை மற்றும் பயன்பாடுகளின் வணிக தர்க்கத்தை வடிவமைக்க ஒரு குறிப்பிட்ட அணுகுமுறை தேவைப்படுகிறது.

முடிவில், சொல்லலாம்: புதிய ஒன்றை அறிமுகப்படுத்துவது எப்போதுமே உற்சாகமானது, ஆனால் வோடபோன் மற்றும் டெலிஃபோனிகா போன்ற உலகின் "பைசன்களால்" கூட முழுமையாக சோதிக்கப்படாத ஒரு தரநிலையை இப்போது நாங்கள் கையாளுகிறோம் - எனவே இது இரட்டிப்பு உற்சாகமாக இருக்கிறது. பொருள் பற்றிய எங்கள் விளக்கக்காட்சி முற்றிலும் முழுமையானதாகக் காட்டப்படவில்லை, ஆனால் இது தொழில்நுட்பத்தைப் பற்றிய போதுமான புரிதலை வழங்கும் என்று நம்புகிறோம். உங்கள் கருத்தை நாங்கள் பாராட்டுவோம்.

ஆசிரியர்: ஒன்றிணைந்த தீர்வுகள் மற்றும் மல்டிமீடியா சேவைகள் துறையின் நிபுணர் அலெக்ஸி லாப்ஷின்
 அஸ்லாப்ஷ்

ஆதாரம்: www.habr.com