Oxirgi marta biz yangi NB-IoT standartining radio ulanish tarmog'i arxitekturasi nuqtai nazaridan o'ziga xos xususiyatlarini muhokama qildik. Bugun biz NB-IoT bilan asosiy tarmoqda nima o'zgarganini muhokama qilamiz. Shunday qilib, keling, boshlaymiz.
Tarmoq yadrosiga sezilarli o'zgarishlar kiritildi. Birinchidan, standart tomonidan "CIoT EPS Optimization" yoki narsalarning uyali interneti uchun asosiy tarmoqni optimallashtirish sifatida belgilangan bir qator mexanizmlar bilan bir qatorda yangi element qo'shildi.
Ma'lumki, mobil tarmoqlarda ikkita asosiy aloqa kanali mavjud: boshqaruv tekisligi (CP) va foydalanuvchi tekisligi (UP). Boshqaruv tekisligi turli xil tarmoq elementlari o'rtasida xizmat xabarlarini almashish uchun mo'ljallangan va oxirgi qurilmalar (UE) harakatchanligini boshqarishni ta'minlash va ma'lumotlar seanslarini (Session Management) o'rnatish va saqlashga xizmat qiladi. Foydalanuvchi tekisligi, aslida, foydalanuvchi trafigini uzatish kanalidir. Klassik LTE-da CP va UP ning interfeyslar bo'ylab taqsimlanishi quyidagicha:
NB-IoT uchun CP va UP optimallashtirish mexanizmlari MME, SGW va PGW tugunlarida amalga oshiriladi, ular an'anaviy ravishda C-SGN (Cellular IoT Service Gateway Node) deb nomlangan yagona elementga birlashtiriladi. Standart shuningdek, yangi tarmoq elementini - SCEF (Service Capability Exposure Function) taqdim etadi. MME va SCEF o'rtasidagi interfeys T6a deb ataladi va DIAMETER protokoliga asoslanadi. DIAMETER signalizatsiya protokoli bo'lsa-da, NB-IoT-da u IP bo'lmagan kichik hajmdagi ma'lumotlarni uzatish uchun moslashtirilgan.
Nomidan ko'rinib turibdiki, SCEF xizmat ko'rsatish qobiliyatiga ta'sir qilish tugunini anglatadi. Boshqacha qilib aytganda, SCEF operator tarmog‘ining murakkabligini yashiradi va dastur ishlab chiquvchilarni mobil qurilmalarni (UE) identifikatsiyalash va autentifikatsiya qilish zaruratidan xalos qiladi, bu esa dastur serverlariga (AS) ma’lumotlarni qabul qilish va qurilmalarni yagona API orqali boshqarish imkonini beradi.
UE identifikatori endi klassik 2G/3G/LTE tarmog'ida bo'lgani kabi telefon raqami (MSISDN) yoki IP-manzil emas, balki dastur ishlab chiquvchilarga tanish formatda standart tomonidan belgilangan "tashqi identifikator" deb ataladi. @ "Bu alohida maqolaga loyiq bo'lgan alohida, katta mavzu, shuning uchun biz buni hozir batafsil muhokama qilmaymiz.
Endi eng muhim yangiliklarni ko'rib chiqaylik. "CIoT EPS Optimization" trafikni uzatish va abonent seansini boshqarish mexanizmlarini optimallashtiradi. Mana asosiylari:
- DoNAS
- NIDD
- PSM va eDRX energiya tejash mexanizmlari
- HLCOM
DoNAS (NAS orqali ma'lumotlar):
Bu kichik hajmdagi ma'lumotlarni uzatishni optimallashtirish uchun mo'ljallangan mexanizm.
Klassik LTE-da, tarmoqda ro'yxatdan o'tishda abonent qurilmasi eNodeB orqali MME-SGW-PGW ga PDN ulanishini (keyingi o'rinlarda PDN deb yuritiladi) o'rnatadi. UE-eNodeB-MME ulanishi "Signaling Radio Bearer" (SRB) deb ataladi. Ma'lumotlarni uzatish/qabul qilish kerak bo'lganda, UE foydalanuvchi trafigini SGW ga, keyin esa PGW ga (mos ravishda S1-U va S5 interfeyslari) o'tkazish uchun eNodeB - "Ma'lumotlar radiosi tashuvchisi" (DRB) bilan boshqa ulanishni o'rnatadi. Ma'lumotlar almashinuvi tugallangandan so'ng va ma'lum vaqt davomida (odatda 5-20 soniya) trafik bo'lmasa, bu ulanishlar tugatiladi va qurilma "Bo'sh rejim" ga o'tadi. Yangi ma'lumotlar almashinuvi zarur bo'lganda, SRB va DRB qayta tiklanadi.
NB-IoT da foydalanuvchi trafigini signalizatsiya kanali (SRB) orqali, NAS protokoli xabarlarida (). DRBni yaratish endi talab qilinmaydi. Bu signal yukini sezilarli darajada kamaytiradi, tarmoq radio resurslarini tejaydi va, eng muhimi, qurilma batareyasining ishlash muddatini uzaytiradi.
eNodeB-MME bo'limida foydalanuvchi ma'lumotlari S1-MME interfeysi orqali uzatila boshlaydi, bu klassik LTE texnologiyasida bo'lmagan va buning uchun NAS protokoli qo'llaniladi, unda "Foydalanuvchi ma'lumotlari konteyneri" paydo bo'ladi.
"Foydalanuvchi tekisligi" ni MME dan SGW ga uzatish uchun S11-U yangi interfeysi joriy etilmoqda. U kichik hajmdagi foydalanuvchi ma'lumotlarini uzatish uchun mo'ljallangan. S11-U protokoli GTP-U v1 ga asoslangan bo'lib, u foydalanuvchi tekisligini uzatish uchun va 3GPP arxitekturasining boshqa tarmoq interfeyslarida qo'llaniladi.
NIDD (IP bo'lmagan ma'lumotlarni etkazib berish):
Kichik ma'lumotlarni uzatish mexanizmlarini yanada optimallashtirish uchun IPv4, IPv6 va IPv4v6 kabi mavjud PDN turlariga yangi turdagi - IP bo'lmagan - qo'shildi. Bunday holda, UEga IP-manzil berilmaydi va ma'lumotlar IP protokolidan foydalanmasdan uzatiladi. Buning bir qancha sabablari bor:
- Sensorlar kabi IoT qurilmalari juda kichik hajmdagi, 20 bayt yoki undan ham kamroq ma'lumotlarni uzatishi mumkin. IP sarlavhasining minimal hajmi 20 bayt ekanligini hisobga olsak, IP inkapsulyatsiyasi ba'zan ancha qimmat bo'lishi mumkin;
- Chipda IP stekini amalga oshirishning hojati yo'q, bu ularning narxini pasaytirishga olib keladi (izohlarda muhokama qilish uchun savol).
Aslida, IoT qurilmalari ma'lumotlarni internet orqali uzatish uchun IP-manzilni talab qiladi. NB-IoT kontseptsiyasida SCEF AS uchun yagona ulanish nuqtasi vazifasini bajaradi va qurilmalar va dastur serverlari o'rtasida ma'lumotlar almashinuvi API orqali amalga oshiriladi. SCEF bo'lmasa, IP bo'lmagan ma'lumotlar IP inkapsulyatsiya sodir bo'ladigan PGW dan Point-to-Point (PtP) tunnel orqali ASga uzatilishi mumkin.
Bularning barchasi NB-IoT paradigmasiga mos keladi - maksimal soddalashtirish va qurilmalar narxini pasaytirish.
PSM va eDRX energiya tejash mexanizmlari:
LPWAN tarmoqlarining asosiy afzalliklaridan biri energiya samaradorligi hisoblanadi. Qurilmalar 10 yilgacha batareya quvvatiga ega ekanligi da'vo qilinadi. Keling, ushbu ko'rsatkichlarga qanday erishish mumkinligini ko'rib chiqaylik.
Qurilma qachon eng kam quvvat sarflaydi? To'g'ri, u o'chirilganida. Va agar qurilmani to'liq o'chirishning iloji bo'lmasa, kerak bo'lmaganda radio modulni o'chirib qo'yamiz. Avval buni tarmoq bilan muvofiqlashtirishga ishonch hosil qiling.
PSM (quvvatni tejash rejimi):
PSM quvvatni tejash rejimi qurilmaga tarmoqda ro'yxatdan o'tgan holda uzoq vaqt davomida radio modulni o'chirishga imkon beradi va har safar ma'lumotlarni uzatish kerak bo'lganda PDNni qayta o'rnatmaydi.
Tarmoq qurilmaga hali ham kirish mumkinligini bilishini ta'minlash uchun u vaqti-vaqti bilan Kuzatuv hududini yangilashni (TAU) boshlaydi. Ushbu yangilanishning chastotasi tarmoq tomonidan T3412 taymeridan foydalangan holda aniqlanadi, uning qiymati biriktirish protsedurasi yoki keyingi TAU paytida qurilmaga etkaziladi. Klassik LTE-da bu taymerning standart qiymati 54 daqiqa, maksimali esa 186 daqiqa. Biroq, yuqori energiya samaradorligini ta'minlash uchun har 186 daqiqada Internetga kirish juda qimmat. Ushbu muammoni hal qilish uchun PSM mexanizmi ishlab chiqilgan.
Qurilma PSM rejimini ikkita taymer, T3324 va T3412-Extended qiymatlarini "Birikish so'rovi" yoki "Kuzatuv maydoni so'rovi" xabarlarida uzatish orqali faollashtiradi. Birinchisi, "Bo'sh rejim" ga o'tgandan keyin qurilmaning mavjud bo'lish vaqtini belgilaydi. Ikkinchisi TAU bajarilishi kerak bo'lgan vaqtni belgilaydi, ammo endi uning qiymati 35 712 000 soniya yoki 413 kun bo'lishi mumkin. Sozlamalarga qarab, MME qurilmadan olingan taymer qiymatlarini qabul qilishi yoki ularni yangi qiymatlarni "Attach Accept" yoki "Tracking Area Update Accept" xabarlarida yuborish orqali o'zgartirishi mumkin. Endi qurilma 413 kun davomida faolsiz qolishi va tarmoqda roʻyxatdan oʻtganligicha qolishi mumkin. Bu tarmoq resurslarini sezilarli darajada tejashga va qurilmaning energiya samaradorligiga olib keladi!
Biroq, ushbu rejimda qurilma faqat kiruvchi aloqalar uchun mavjud emas. Agar u dastur serveriga ma'lumotlarni uzatishi kerak bo'lsa, qurilma istalgan vaqtda PSM-dan chiqishi va ma'lumotlarni yuborishi mumkin, AS dan ma'lumot xabarlarini olish uchun T3324 taymerining davomiyligi davomida faol qoladi (agar mavjud bo'lsa).
eDRX (kengaytirilgan uzluksiz qabul qilish):
eDRX (Kengaytirilgan uzluksiz qabul qilish rejimi). Kutish rejimida qurilmaga ma'lumotlarni uzatish uchun tarmoq peyjing protsedurasini amalga oshiradi. Peyjing xabarini olgandan so'ng, qurilma tarmoq bilan keyingi aloqa uchun SRB o'rnatishni boshlaydi. Biroq, u Peyjing xabarini o'tkazib yubormasligini ta'minlash uchun qurilma radio havosini doimiy ravishda kuzatib borishi kerak, bu ham juda energiya sarflaydi.
eDRX - qurilma tarmoqdan xabarlarni doimiy emas, balki vaqti-vaqti bilan qabul qiladigan rejim. Biriktirish yoki TAU protseduralari paytida qurilma tarmoq bilan radioni "tinglashi" vaqt oralig'ida kelishib oladi. Shunga ko'ra, ushbu intervallarda Peyjing protsedurasi ham sodir bo'ladi. eDRX rejimida qurilmaning ishlashi davrlarga bo'linadi (eDRX davrlari). Har bir tsiklning boshida "peyjing oynasi" (Paging Time Window, bundan keyin PTW) deb ataladigan narsa mavjud - bu qurilma radiokanalni tinglaydigan vaqt. PTW tugagandan so'ng, qurilma tsiklning qolgan qismida radio modulni o'chiradi.
HLCOM (yuqori kechikishli aloqa):
Agar ma'lumotlarni Uplink-ga o'tkazish kerak bo'lsa, qurilma PSM yoki eDRX tsiklining tugashini kutmasdan, ushbu ikkita quvvat tejash rejimidan birortasidan chiqishi mumkin. Biroq, ma'lumotlar qurilmaga faqat faol bo'lganda o'tkazilishi mumkin.
HLCOM yoki yuqori kechikishli aloqa, qurilma quvvatni tejash rejimida va aloqa uchun mavjud bo'lmaganda SGWdagi pastga ulanish paketlarini buferlaydi. Buferlangan paketlar qurilma PSM dan TAU ni amalga oshirish yoki yuqoriga ulanish trafigini uzatish orqali yoki PTW sodir bo'lganda darhol yetkazib beriladi.
Bu, albatta, IoT mahsulotlarini ishlab chiquvchilardan xabardorlikni talab qiladi, chunki qurilma bilan aloqa real vaqtda amalga oshirilmaydi va ilovalarning biznes mantiqini loyihalashda o'ziga xos yondashuvni talab qiladi.
Xulosa qilib aytganda, biz shuni aytamiz: yangi narsalarni amalga oshirish har doim hayajonli va hozir biz hatto Vodafone va Telefonica kabi global faxriylar tomonidan ham to'liq sinovdan o'tmagan standart bilan shug'ullanmoqdamiz - shuning uchun bu ikki baravar hayajonli. Bizning taqdimotimiz to'liq qamrovli deb da'vo qilmaydi, lekin biz texnologiya haqida etarli tushuncha beradi deb umid qilamiz. Sizning fikr-mulohazalaringiz uchun minnatdormiz.
Muallif: Aleksey Lapshin, Konvergent yechimlar va multimedia xizmatlari departamenti eksperti
Manba: www.habr.com
