Πώς ένα βασικό δίκτυο ορίζει τις δυνατότητες του παρόχου συνδεσιμότητας IoT

Αναδημοσίευση από τον Πλάτωνα

Ακολουθούν: 0

Πώς ένα βασικό δίκτυο ορίζει τις δυνατότητες του παρόχου συνδεσιμότητας IoT — Εικόνα: © IoT για όλους

Σε αντίθεση με τα δίκτυα ραδιοπρόσβασης, στοιχεία των οποίων μπορούν να φανούν, όπως πύργοι κινητής τηλεφωνίας, το κεντρικό δίκτυο συνήθως παραμένει το αόρατο μέρος των συστημάτων κυψελοειδούς επικοινωνίας. Ωστόσο, παίζει βασικό ρόλο στη συνδεσιμότητα.

Εκτός από την κύρια λειτουργία του - τη δρομολόγηση και τη μεταφορά κίνησης δεδομένων - το κεντρικό δίκτυο είναι υπεύθυνο για την αναγνώριση μιας συσκευής και τη θέση της, τον έλεγχο ταυτότητας και την εξουσιοδότηση χρήσης ορισμένων υπηρεσιών, την παρακολούθηση της χρήσης της υπηρεσίας και τη χρέωση του πελάτη.

Είναι το βασικό δίκτυο που επιτρέπει πολιτικές εφαρμογών, όπως όρια κυκλοφορίας, περιορισμούς, περιορισμούς περιαγωγής ή υπηρεσίες που μπορούν να χρησιμοποιήσουν μόνο ορισμένες από τις συσκευές.

Ωστόσο, υπάρχουν περισσότερα σε ένα κεντρικό δίκτυο από την απλή εκτέλεση όλων των βασικών λειτουργιών, καθώς πολλά κρίσιμα χαρακτηριστικά συνδεσιμότητας εξαρτώνται από την αρχιτεκτονική, τα στοιχεία και τις λύσεις δικτύου που χρησιμοποιούνται.

Μπορεί να είναι ακόμη πιο σημαντικό για τις αναπτύξεις IoT, καθώς πολλές φορές έχουν απαιτήσεις που διαφέρουν από τους κανονικούς χρήστες κινητών, όπως απαιτήσεις συσκευής ή χρήσης για συγκεκριμένες περιπτώσεις.

Σε μεγάλο βαθμό, η ικανότητα του παρόχου να αντιμετωπίσει αυτές τις απαιτήσεις θα καθοριζόταν από το κεντρικό δίκτυο. Αν και δεν είναι απαραίτητο να κατέχετε όλα τα στοιχεία δικτύου για την παροχή υπηρεσιών συνδεσιμότητας, οι φορείς εκμετάλλευσης που έχουν δημιουργήσει τα βασικά τους δίκτυα έχουν ένα σημαντικό πλεονέκτημα.

Ποιος κατέχει και χρησιμοποιεί βασικά δίκτυα

Ένας φορέας εκμετάλλευσης δικτύου κινητής τηλεφωνίας, επίσης γνωστός ως Διαχειριστής δικτύου κινητής τηλεφωνίας (MNO), είναι μια εταιρεία που έχει δημιουργήσει ένα κεντρικό δίκτυο και ένα δίκτυο ραδιοπρόσβασης και τα χρησιμοποιεί για να παρέχει συνδεσιμότητα στους πελάτες της.

Εκτός από τους φορείς εκμετάλλευσης δικτύων κινητής τηλεφωνίας, άλλοι πάροχοι χρησιμοποιούν δίκτυα MNO για να προσφέρουν υπηρεσίες συνδεσιμότητας κινητής τηλεφωνίας, που ονομάζονται Mobile Virtual Network Operators (MVNO). Σε αντίθεση με τους MNO, αυτοί οι πάροχοι συνήθως επικεντρώνονται σε ένα συγκεκριμένο τμήμα της αγοράς και παρέχουν μια προσαρμοσμένη προσφορά συνδεσιμότητας, για παράδειγμα, για την αυτοκινητοβιομηχανία.

Ενώ οι πάροχοι εικονικής συνδεσιμότητας, όπως υποδηλώνει το όνομά τους, θα χρησιμοποιούσαν συνήθως την υποδομή που έχει κατασκευαστεί και ανήκει σε άλλες εταιρείες, η έννοια είναι πιο περίπλοκη. Υπάρχουν διάφοροι τύποι MVNO και διαφέρουν μεταξύ τους ως προς το μερίδιο της υποδομής που κατέχουν και, στη συνέχεια, το ποσό των υπηρεσιών που μπορούν να παρέχουν.

Ορισμένα MVNO επιλέγουν ένα επιχειρηματικό μοντέλο που δεν απαιτεί την κατοχή καμίας υποδομής, όπως το Brand Resellers, και υπάρχουν Light MVNO που μπορεί να κατέχουν ορισμένα από τα βασικά στοιχεία του δικτύου, αλλά όλα εξαρτώνται από τα βασικά δίκτυα άλλων φορέων μικρότερο βαθμό.

Μπορεί να είναι λιγότερο απαιτητικό όσον αφορά τις επενδύσεις, αλλά συνεπάγεται περιορισμένο έλεγχο τόσο τεχνικά όσο και επιχειρηματικά, επηρεάζοντας την πρόταση αξίας τους.

Το Full MVNO είναι ένας πάροχος που έχει δικό του κεντρικό δίκτυο πλήρους κλίμακας και χρησιμοποιεί μόνο δίκτυα ραδιοπρόσβασης άλλων φορέων για να συνδέσει τις συσκευές σε αυτόν. Η οικοδόμηση και η διατήρηση ενός βασικού δικτύου δεν είναι εύκολη υπόθεση: είναι δαπανηρή, απαιτεί χρόνο και απαιτεί πολλή τεχνογνωσία.

Ωστόσο, όσον αφορά τις υπηρεσίες, δίνει στα MVNO πλήρη ευελιξία στην προσφορά συνδεσιμότητας και τη δυνατότητα να καλύπτουν τις ανάγκες και τις ιδιαιτερότητες ορισμένων περιπτώσεων χρήσης, κάτι που είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη του IoT.

Υπάρχουν τοπικά και παγκόσμια πλήρη MVNO και η μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ τους είναι πού βρίσκονται τα δίκτυά τους φυσικά. Ένα τοπικό MVNO έχει κάθε κόμβο δικτύου στη χώρα καταγωγής του.

Ένα παγκόσμιο MVNO δεν έχει χώρα καταγωγής και θα έχει όλα τα βασικά στοιχεία δικτύου που βρίσκονται σε διαφορετικά μέρη σε όλο τον κόσμο. Έρχεται με την ανάγκη συντήρησης εξοπλισμού και αντιμετώπισης προβλημάτων σε πολλές μακρινές τοποθεσίες, αλλά παρέχει επίσης ορισμένα πλεονεκτήματα.

Τι σημαίνει η ιδιοκτησία ενός δικτύου

Υπάρχουν αρκετοί κόμβοι που πρέπει να κατέχουν οι πάροχοι για να έχουν τον πλήρη έλεγχο του βασικού δικτύου. Πρώτα είναι η βάση δεδομένων όλων των συνδρομητών, ονομάζεται HLR σε 3G, HSS σε 4G και UDM σε δίκτυα 5G.

Περιέχει πληροφορίες σχετικά με τους χρήστες, ποιες υπηρεσίες είναι εγγεγραμμένοι να λαμβάνουν, ποια είναι η τελευταία γνωστή τοποθεσία τους, εάν επιτρέπεται η περιαγωγή και εάν υπάρχουν άλλοι περιορισμοί σε διάφορες υπηρεσίες που μπορούν να χρησιμοποιούν. Κάθε φορά που ένας συνδρομητής προσπαθεί να αποκτήσει πρόσβαση στο δίκτυο, αποστέλλεται ένα ερώτημα σε αυτήν τη βάση δεδομένων για να ελεγχθεί εάν του επιτρέπεται να χρησιμοποιήσει μια συγκεκριμένη υπηρεσία.

Το άλλο στοιχείο είναι το PGW η πύλη πακέτων στο 4G ή το GGSN στο 3G. Τεχνικά, είναι ο δρομολογητής μέσω του οποίου η κίνηση δεδομένων από τους συνδρομητές δρομολογείται στον προορισμό του.

Η κατοχή αυτού του τμήματος του δικτύου διασφαλίζει ότι ο πάροχος ελέγχει τη ροή της κυκλοφορίας, μπορεί να επιβάλει διαφορετικούς περιορισμούς και πολιτικές, να εφαρμόσει τείχη προστασίας και λύσεις DPI ή να διαμορφώσει, να περιορίσει ή να αλλάξει το επίπεδο QoS.

Είναι επίσης σημαντικό να ελέγχετε ορισμένες πτυχές της πρόσβασης στο δίκτυο κατέχοντας την ενότητα Έλεγχος ταυτότητας, εξουσιοδότηση και λογιστική (AAA). Κάθε φορά που ένας συνδρομητής προσπαθεί να αποκτήσει πρόσβαση στο δίκτυο, πρέπει να είναι πιστοποιημένος και εξουσιοδοτημένος να χρησιμοποιεί τις υπηρεσίες.

Ορισμένες από τις λειτουργίες AAA μπορούν να παρέχονται από έναν διακομιστή RADIUS που μπορεί να ελέγχει την πρόσβαση στο δίκτυο εκχωρώντας διευθύνσεις IP.

Ωστόσο, το εύρος και η ποιότητα των υπηρεσιών συνδεσιμότητας που μπορεί να παρέχει ένα συγκεκριμένο MVNO δεν καθορίζονται μόνο από τα στοιχεία δικτύου που διαθέτει. Ο τρόπος με τον οποίο δημιουργείται και διαμορφώνεται το δίκτυο του παρόχου μπορεί να διαδραματίσει κρίσιμο ρόλο στην ανάπτυξη του IoT.

Βασικά χαρακτηριστικά όπως η καθυστέρηση, η ευρωστία, η επεκτασιμότητα και η συμμόρφωση με τους κανονισμούς εξαρτώνται από αυτό.

Αφάνεια

Η μέγιστη αποδεκτή καθυστέρηση μπορεί να διαφέρει ανάλογα με την περίπτωση χρήσης και τον τύπο της συσκευής, αλλά είναι σημαντικό να κατανοήσετε ότι το πραγματικό επίπεδο καθυστέρησης θα καθορίζεται από την αρχιτεκτονική του βασικού δικτύου.

Κάθε φορά που μια συσκευή IoT στέλνει δεδομένα χρησιμοποιώντας μια σύνδεση κινητής τηλεφωνίας, περνά μέσω του βασικού δικτύου κινητής τηλεφωνίας στον προορισμό της. Εάν η συσκευή βρίσκεται σε περιαγωγή, τα δεδομένα που στέλνει θα πρέπει να μεταβούν στο κέντρο δεδομένων του παρόχου συνδεσιμότητας πριν μεταβούν στο σημείο λήψης.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να αυξήσει σημαντικά την καθυστέρηση, ειδικά για παγκόσμιες αναπτύξεις, γεγονός που καθιστά τη γεωγραφική αρχιτεκτονική ενός βασικού δικτύου ένα σημαντικό κριτήριο.

Αυτό είναι όπου ένα παγκόσμιο MVNO έχει ορισμένα πλεονεκτήματα για τους συνδρομητές περιαγωγής: τοποθετώντας τα PGW σε διαφορετικές χώρες σε όλο τον κόσμο είναι δυνατό να διασφαλιστεί ότι τα δεδομένα του συνδρομητή δεν δρομολογούνται στην περιοχή καταγωγής του, αλλά αντιθέτως διαχειρίζονται από μια πύλη που είναι κοντά του. πραγματική τοποθεσία. Όσο περισσότερα PGW έχει ένα MVNO σε όλο τον κόσμο, τόσο καλύτερη υπηρεσία μπορεί να προσφέρει όσον αφορά τον λανθάνοντα χρόνο.

Αξιοπιστία

Δεδομένου ότι το κεντρικό δίκτυο έχει κρίσιμο ρόλο στη δρομολόγηση της κυκλοφορίας, πρέπει να είναι αξιόπιστο και περιττό. Οι χειριστές βασικών δικτύων εφαρμόζουν ορισμένες αρχιτεκτονικές, στοιχεία και πρωτόκολλα για τη διανομή της κυκλοφορίας για να εξασφαλίσουν υψηλή διαθεσιμότητα και να αποφύγουν αστοχίες.

Ωστόσο, η ικανότητα αντιμετώπισης οποιουδήποτε τύπου ζητήματος και, το πιο σημαντικό, η ταχύτητα αντίδρασης θα εξαρτηθεί κρίσιμα από το εάν ο πάροχος έχει άμεση πρόσβαση στο δίκτυο ή χρειάζεται να απευθυνθεί σε έναν συνεργάτη που το διαχειρίζεται.

Ο πλήρης έλεγχος του βασικού του δικτύου επιτρέπει σε ένα πλήρες MVNO να αναλύει την απόδοσή του και να κάνει τις απαραίτητες αλλαγές στο συντομότερο δυνατό χρονικό διάστημα.

Ο αριθμός και η θέση των PGW που κατέχει ο πάροχος επηρεάζουν άμεσα τον λανθάνοντα χρόνο, αλλά είναι επίσης σημαντικά για την ευρωστία του δικτύου. Τεχνικά, οι πύλες μπορούν να ρυθμιστούν σε πλεονάζουσα λειτουργία και εάν η σύνδεση με ένα από τα PGW αποτύχει ή η πύλη είναι εντελώς εκτός λειτουργίας, η κίνηση μπορεί να δρομολογηθεί σε διαφορετικό PGW.

Μπορεί να είναι λίγο πιο μακριά, κάτι που μπορεί να αυξήσει λίγο τον λανθάνοντα χρόνο, αλλά εξακολουθεί να είναι καλύτερη επιλογή από το να έχετε μια πύλη με έναν τοπικό πάροχο που συνήθως έχει μόνο ένα ή δύο PGW που χειρίζονται όλη την κίνηση που προέρχεται από έξω από τη χώρα.

Το HLR/HSS πρέπει να είναι διαθέσιμο 100 τοις εκατό του χρόνου και θα ήταν καταστροφή αν αποτύγχανε, επομένως ένας πάροχος θα το είχε συνήθως σε μια πλεονάζουσα εγκατάσταση, που σημαίνει ότι δύο κόμβοι αντιγράφουν ο ένας τον άλλον, ο ένας σε ενεργή κατάσταση, το άλλο σε κατάσταση αναμονής, ή και τα δύο ενεργά αλλά συνεχώς συγχρονίζονται μεταξύ τους.

Υπάρχει επίσης γεωγραφικός πλεονασμός: εάν οι κόμβοι τοποθετηθούν σε δύο διαφορετικές τοποθεσίες, η πιθανότητα να αποτύχει ταυτόχρονα λόγω διακοπής ρεύματος, φυσικής καταστροφής ή οποιουδήποτε άλλου λόγου είναι μικρότερη. Ωστόσο, η άλλη όψη του νομίσματος είναι πάντα κόστος, επομένως δεν υπάρχουν πολλοί πάροχοι που κάνουν το δίκτυό τους πραγματικά γεω-περιττό.

Απεριόριστες δυνατότητες

Με ορισμένες αναπτύξεις IoT, το κεντρικό δίκτυο πρέπει να είναι έτοιμο για την εκθετική αύξηση της κυκλοφορίας ή τη γεωγραφική επέκταση. Η κλιμάκωση έγινε πολύ πιο εύκολη καθώς τα δίκτυα εξελίχθηκαν και χώρισαν τα στοιχεία υλικού και λογισμικού του δικτύου.

Όλος ο βασικός εξοπλισμός του δικτύου συνήθως αποθηκεύεται σε κέντρα δεδομένων και αν στο παρελθόν υπήρχαν αποκλειστικές μονάδες υλικού με συγκεκριμένο λογισμικό που παρείχε συγκεκριμένη λειτουργικότητα, τώρα τα κέντρα δεδομένων γεμίζουν κυρίως με τυπικούς διακομιστές με συγκεκριμένο λογισμικό που εκτελείται σε αυτά.

Έτσι, σχεδόν κάθε διαδικασία κλιμάκωσης – ανεξάρτητα από το αν είναι η προσθήκη μιας άλλης πύλης, η επέκταση της χωρητικότητας του PGW ή η αύξηση του μεγέθους του HLR – τεχνικά μπορεί να γίνει αμέσως με την ενοικίαση ενός επιπλέον διακομιστή στο ίδιο κέντρο δεδομένων και την εγκατάσταση του απαραίτητου λογισμικού.

Απλοποιείται περαιτέρω από έναν άλλο διαχωρισμό, αυτή τη φορά στην αρχιτεκτονική μεταξύ του εξοπλισμού που χειρίζεται το τμήμα σηματοδότησης και του εξοπλισμού που ασχολείται με την κίνηση δεδομένων. Ενώ στα δίκτυα 2G και 3G, ο ίδιος εξοπλισμός χειριζόταν και τα δύο, τώρα είναι εύκολο να κλιμακωθεί, για παράδειγμα, μόνο το Mobile Management Entity (MME), ο κύριος κόμβος σηματοδότησης στο 4G, ή μόνο οι πύλες όταν χρειάζεται να χειριστείτε περισσότερη κίνηση.

Αρχιτεκτονικά, τα πλήρη MVNO διαθέτουν συνήθως ένα κατανεμημένο κεντρικό δίκτυο που συνδέει συσκευές IoT με μια σειρά οντοτήτων συνδεσιμότητας που συνδέονται με κεντρικούς κόμβους συνδεσιμότητας, όπως διακόπτες και διανομείς. Επιτρέπει τη γρήγορη επέκταση προσθέτοντας περισσότερα επίπεδα συσκευών πάνω από τα υπάρχοντα επίπεδα, διασφαλίζοντας επεκτασιμότητα για οποιαδήποτε ανάπτυξη IoT.

Υπεύθυνος Συμμόρφωσης

Οι περισσότερες χώρες έχουν ήδη θεσπίσει νομοθεσία για τον εντοπισμό δεδομένων και την κυριαρχία των δεδομένων, η οποία ενδέχεται να απαγορεύει στα δεδομένα που παράγονται και συλλέγονται στο εσωτερικό της χώρας να εγκαταλείψουν τα σύνορά της.

Μπορεί να είναι μια σοβαρή πρόκληση για τις παγκόσμιες αναπτύξεις IoT, επειδή για τη συμμόρφωση με τους τοπικούς κανονισμούς ορισμένα στοιχεία ενός βασικού δικτύου θα πρέπει να είναι διαθέσιμα σε κάθε χώρα στην οποία αναπτύσσονται οι συσκευές. Αυτό θα απαιτούσε είτε την επίτευξη συμφωνίας με άλλο φορέα εκμετάλλευσης που κατέχει την τοπική υποδομή είτε την προσθήκη απαραίτητων στοιχείων στο κεντρικό δίκτυο των παρόχων συνδεσιμότητας, κάτι που είναι δυνατό μόνο εάν είναι πλήρες MVNO.

Σε χώρες με αυστηρή ρύθμιση, όπως η Τουρκία, ένα MVNO μπορεί επίσης να έχει πρόσθετες ενσωματώσεις με τοπικούς εξουσιοδοτημένους φορείς για την παροχή απρόσκοπτης συνδεσιμότητας. Και εδώ, επίσης, όσο περισσότερες πύλες έχει ένας πάροχος σε όλο τον κόσμο, τόσο πιο εύκολο είναι να συμμορφωθεί με τις κανονιστικές απαιτήσεις.

Προσφορά προσαρμογής

Από επιχειρηματική σκοπιά, η ύπαρξη ενός βασικού δικτύου επιτρέπει στα πλήρη MVNO να είναι ανεξάρτητα από τους ιδιοκτήτες υποδομής, να γίνονται πιο ευέλικτα στις προσφορές τους και να τα προσαρμόζουν σε κάθε πελάτη αντί να χρησιμοποιούν την προσέγγιση που ταιριάζει σε όλους. Αυτό μπορεί να είναι ιδιαίτερα πολύτιμο για τους πελάτες IoT με τις περιπτώσεις χρήσης του κλάδου ή της συσκευής τους.

Ενώ μόνο οι μεγάλες επιχειρήσεις μπορεί να απαιτούν συγκεκριμένες λύσεις υποδομής, θεωρητικά ένα πλήρες MVNO θα μπορούσε εύκολα να εφαρμόσει ένα PGW στον τοπικό κόμβο του πελάτη. Ωστόσο, συνήθως αυτό που χρειάζονται οι πελάτες IoT σχετίζεται περισσότερο με υπηρεσίες, όχι με την υποδομή δικτύου.

Έτσι, δεδομένου ότι οι πελάτες συνήθως ζητούν ένα εύρος διευθύνσεων IP ή μια ρύθμιση VPN, οι δυνατότητες προσαρμογής θα εξαρτώνται από το εάν ένα MVNO μπορεί να παρέχει μια συγκεκριμένη υπηρεσία ή όχι. Ένα παγκόσμιο MVNO είναι πιο πιθανό να έχει ευελιξία και να παρέχει κάθε είδους προσαρμοσμένη προσφορά σε σχέση με ορισμένους άλλους φορείς.

Μαζί με τον ελάχιστο λανθάνοντα χρόνο και την πλήρη συμμόρφωση με τις κανονιστικές απαιτήσεις, ένα παγκόσμιο πλήρες MVNO έχει πολλά άλλα πλεονεκτήματα: καλύτερη κάλυψη, δυνατότητες κεντρικής διαχείρισης και ορατότητα στη χρήση δεδομένων και τα συμβάντα δικτύου.

Επιπλέον, καθώς ο κύκλος ζωής της συσκευής IoT είναι έως και 15 χρόνια και τα τοπία της τεχνολογίας και των κανονισμών υπόκεινται σε αλλαγές, είναι σημαντικό να διασφαλιστεί ότι οι αναπτύξεις είναι μελλοντικές και το ποιος είναι ιδιοκτήτης του βασικού δικτύου είναι το κλειδί.

Συνολικά, ακόμα κι αν η κλίμακα και η διαμόρφωση μιας συγκεκριμένης ανάπτυξης του IoT δεν απαιτούν γεωγραφικά συγκεκριμένη αρχιτεκτονική, υπάρχουν πολλοί καλοί λόγοι για τους οποίους ένας πάροχος συνδεσιμότητας που διαθέτει ένα πλεονάζον βασικό δίκτυο σε όλο τον κόσμο είναι η καλύτερη επιλογή.