چگونه یک شبکه اصلی قابلیت های ارائه دهنده اتصال اینترنت اشیاء شما را تعریف می کند

بازنشر افلاطون

دنبال: 0

چگونه یک شبکه اصلی قابلیت های ارائه دهنده اتصال اینترنت اشیاء شما را تعریف می کند — تصویر: © اینترنت اشیا برای همه

برخلاف شبکه‌های دسترسی رادیویی، که عناصر آن مانند برج‌های سلولی قابل مشاهده است شبکه اصلی معمولاً بخش نامرئی سیستم های ارتباط سلولی باقی می ماند. با این حال، نقش کلیدی در اتصال دارد.

جدا از عملکرد اصلی آن - مسیریابی و انتقال ترافیک داده - شبکه اصلی مسئول شناسایی یک دستگاه و مکان آن، احراز هویت و مجوز استفاده از خدمات خاص، پیگیری استفاده از سرویس و شارژ مشتری است.

این شبکه اصلی است که به سیاست‌های برنامه‌ای مانند محدودیت‌های ترافیک، کاهش فشار، محدودیت‌های رومینگ یا خدماتی اجازه می‌دهد که فقط برخی از دستگاه‌ها می‌توانند از آن‌ها استفاده کنند.

اما در یک شبکه اصلی چیزهای بیشتری از انجام تمام عملکردهای کلیدی وجود دارد، زیرا بسیاری از ویژگی های مهم اتصال به معماری، اجزا و راه حل های شبکه ای که استفاده می شود بستگی دارد.

ممکن است برای استقرار اینترنت اشیا حتی مهم‌تر باشد زیرا اغلب آنها نیازمندی‌هایی دارند که با کاربران عادی تلفن همراه متفاوت است، مانند دستگاه یا درخواست‌های خاص مورد استفاده.

تا حد زیادی، توانایی ارائه دهنده برای رسیدگی به این خواسته ها توسط شبکه اصلی تعریف می شود. در حالی که برای ارائه خدمات اتصال لازم نیست تمام عناصر شبکه را در اختیار داشته باشید، اپراتورهایی که شبکه های اصلی خود را ساخته اند دارای یک مزیت بزرگ هستند.

چه کسی مالک و از شبکه های اصلی استفاده می کند

اپراتور شبکه تلفن همراه، همچنین به عنوان اپراتور شبکه تلفن همراه (MNO) شناخته می شود، شرکتی است که هم یک شبکه اصلی و یک شبکه دسترسی رادیویی ایجاد کرده و از آنها برای ارائه اتصال به مشتریان خود استفاده می کند.

در کنار اپراتورهای شبکه تلفن همراه، سایر ارائه دهندگان از شبکه های MNO برای ارائه خدمات اتصال سلولی، به نام اپراتورهای شبکه مجازی موبایل (MVNO) استفاده می کنند. برخلاف MNO ها، این ارائه دهندگان معمولاً بر بخش خاصی از بازار تمرکز می کنند و برای مثال برای صنعت خودرو، یک پیشنهاد اتصال مناسب ارائه می دهند.

در حالی که ارائه دهندگان اتصال مجازی، همانطور که از نامشان پیداست، معمولاً از زیرساخت هایی استفاده می کنند که توسط شرکت های دیگر ساخته شده و متعلق به آنهاست. مفهوم پیچیده تر است. انواع مختلفی از MVNO وجود دارد و از نظر سهم زیرساختی که دارند و متعاقباً میزان خدماتی که می توانند ارائه دهند با یکدیگر تفاوت دارند.

برخی از MVNOها مدل کسب و کاری را انتخاب می کنند که نیازی به داشتن زیرساختی ندارد، مانند فروشندگان برند، و MVNO های سبک هستند که ممکن است برخی از عناصر اصلی شبکه را در اختیار داشته باشند، اما همه آنها تا حد زیادی به شبکه های اصلی اپراتورهای دیگر وابسته هستند. میزان کمتر

ممکن است از نظر سرمایه گذاری تقاضای کمتری داشته باشد، اما مستلزم کنترل محدودی هم از نظر فنی و هم از نظر تجاری است که بر ارزش پیشنهادی آنها تأثیر می گذارد.

یک Full MVNO ارائه‌دهنده‌ای است که یک شبکه اصلی در مقیاس کامل دارد و فقط از شبکه‌های دسترسی رادیویی اپراتورهای دیگر برای اتصال دستگاه‌ها به آن استفاده می‌کند. ساخت و نگهداری یک شبکه اصلی کار آسانی نیست: گران است، زمان می برد و به تخصص زیادی نیاز دارد.

اما از نظر خدمات، انعطاف‌پذیری کامل MVNOها را در ارائه اتصال و توانایی پاسخگویی به نیازها و ویژگی‌های موارد استفاده خاص، که برای استقرار اینترنت اشیا ضروری است، می‌دهد.

MVNOهای کامل محلی و جهانی وجود دارند و بزرگترین تفاوت بین آنها در محل قرارگیری فیزیکی شبکه آنهاست. یک MVNO محلی هر گره شبکه را در کشور خود دارد.

یک MVNO جهانی کشور اصلی ندارد و تمام عناصر اصلی شبکه در مکان‌های مختلف در سراسر جهان قرار دارند. این نیاز به نگهداری تجهیزات و عیب یابی در بسیاری از مکان های دور دارد، اما مزایایی نیز دارد.

داشتن یک شبکه به چه معناست

چندین گره وجود دارد که ارائه دهندگان باید آنها را داشته باشند تا کنترل کامل بر شبکه اصلی داشته باشند. اول پایگاه داده همه مشترکین است، HLR در 3G، HSS در 4G و UDM در شبکه های 5G نامیده می شود.

این شامل اطلاعاتی در مورد کاربران، خدماتی است که آنها برای دریافت آنها ثبت نام کرده اند، آخرین مکان شناخته شده آنها چیست، آیا آنها مجاز به پرسه زدن هستند یا خیر، و آیا محدودیت های دیگری برای سرویس های مختلفی که ممکن است استفاده کنند وجود دارد یا خیر. هر زمان که مشترکی سعی می کند به شبکه دسترسی پیدا کند، یک پرسش به این پایگاه داده ارسال می شود تا بررسی شود که آیا او مجاز به استفاده از یک سرویس خاص است یا خیر.

عنصر دیگر PGW دروازه بسته در 4G یا GGSN در 3G است. از نظر فنی، این روتر است که ترافیک داده‌های مشترکین از طریق آن به مقصد هدایت می‌شود.

مالکیت آن بخشی از شبکه تضمین می کند که ارائه دهنده جریان ترافیک را کنترل می کند، ممکن است محدودیت ها و سیاست های متفاوتی را اعمال کند، فایروال ها و راه حل های DPI را پیاده سازی کند، یا شکل دهی ترافیک، کاهش فشار یا تغییر سطح QoS را انجام دهد.

همچنین مهم است که برخی از جنبه های دسترسی به شبکه را با داشتن ماژول احراز هویت، مجوز و حسابداری (AAA) کنترل کنید. هر زمان که مشترکی سعی می کند به شبکه دسترسی پیدا کند، باید احراز هویت و مجاز به استفاده از خدمات باشد.

برخی از عملکردهای AAA را می توان توسط یک سرور RADIUS ارائه کرد که می تواند دسترسی به شبکه را با اختصاص آدرس های IP کنترل کند.

با این حال، گستره و کیفیت خدمات اتصالی که یک MVNO خاص می تواند ارائه دهد، تنها با عناصر شبکه ای که مالک آن است تعریف نمی شود. نحوه ساخت و پیکربندی شبکه ارائه دهنده می تواند نقش مهمی در استقرار اینترنت اشیا ایفا کند.

ویژگی های کلیدی مانند تأخیر، استحکام، مقیاس پذیری و مطابقت با مقررات به آن بستگی دارد.

تاخیر

حداکثر تأخیر قابل قبول ممکن است بسته به مورد استفاده و نوع دستگاه متفاوت باشد، اما درک این نکته مهم است که سطح واقعی تأخیر توسط معماری شبکه اصلی تعریف می‌شود.

هر زمان که یک دستگاه IoT داده را با استفاده از اتصال سلولی ارسال می کند، از طریق شبکه اصلی تلفن همراه به مقصد می رسد. اگر دستگاه رومینگ است، داده‌هایی که ارسال می‌کند باید قبل از رفتن به نقطه دریافت آن به مرکز داده ارائه‌دهنده اتصال منتقل شوند.

در برخی موارد، می تواند تأخیر را به طور قابل توجهی افزایش دهد، به ویژه برای استقرار جهانی، که معماری جغرافیایی یک شبکه اصلی را به یک معیار مهم تبدیل می کند.

اینجاست که یک MVNO جهانی مزایایی برای مشترکین رومینگ دارد: با قرار دادن PGW در کشورهای مختلف در سراسر جهان می‌توان اطمینان حاصل کرد که داده‌های مشترک به منطقه اصلی او هدایت نمی‌شوند، بلکه توسط دروازه‌ای نزدیک به او مدیریت می‌شوند. مکان واقعی هر چه یک MVNO در سرتاسر جهان PGW های بیشتری داشته باشد، از نظر تأخیر می تواند خدمات بهتری ارائه دهد.

قابلیت اطمینان

از آنجایی که شبکه اصلی نقش مهمی در مسیریابی ترافیک دارد، باید قابل اعتماد و اضافی باشد. اپراتورهای شبکه اصلی معماری ها، مؤلفه ها و پروتکل های خاصی را برای توزیع ترافیک برای اطمینان از دسترسی بالا و جلوگیری از خرابی پیاده سازی می کنند.

با این حال، توانایی مقابله با هر نوع مسئله و مهمتر از آن، سرعت واکنش به شدت به این بستگی دارد که آیا ارائه دهنده دسترسی فوری به شبکه دارد یا نیاز به رسیدگی به شریکی دارد که آن را اداره می کند.

داشتن کنترل کامل بر شبکه اصلی خود به یک MVNO کامل اجازه می دهد تا عملکرد خود را تجزیه و تحلیل کند و تغییرات لازم را در کوتاه ترین زمان ممکن انجام دهد.

تعداد و مکان PGW هایی که ارائه دهنده در اختیار دارد مستقیماً بر تأخیر تأثیر می گذارد، اما برای استحکام شبکه نیز مهم هستند. از نظر فنی، دروازه‌ها را می‌توان در حالت اضافی راه‌اندازی کرد، و اگر اتصال به یکی از PGW ها از کار بیفتد، یا دروازه به طور کامل قطع شود، ترافیک می‌تواند به یک PGW دیگر هدایت شود.

ممکن است کمی دورتر باشد، که ممکن است تاخیر را کمی افزایش دهد، اما همچنان گزینه بهتری نسبت به داشتن یک دروازه با یک ارائه دهنده محلی است که معمولا فقط یک یا دو PGW دارد که تمام ترافیک خارج از کشور را مدیریت می کند.

HLR/HSS باید 100 درصد مواقع در دسترس باشد و اگر شکست بخورد فاجعه‌بار خواهد بود، بنابراین یک ارائه‌دهنده معمولاً آن را در یک راه‌اندازی اضافی قرار می‌دهد، به این معنی که دو گره از یکدیگر کپی می‌کنند، یکی در حالت فعال، دیگری در حالت آماده به کار، یا هر دو فعال اما دائماً با یکدیگر همگام می شوند.

افزونگی جغرافیایی نیز وجود دارد: اگر گره ها در دو مکان مختلف قرار بگیرند، احتمال از کار افتادن همزمان آنها به دلیل قطع برق، بلایای طبیعی یا هر دلیل دیگری کمتر است. با این حال، روی دیگر سکه همیشه هزینه دارد، بنابراین ارائه دهندگان زیادی وجود ندارند که شبکه خود را واقعاً زائد کنند.

مقیاس پذیری

با برخی استقرارهای اینترنت اشیا، شبکه اصلی باید برای رشد تصاعدی ترافیک یا گسترش جغرافیایی آماده باشد. با تکامل شبکه ها و تقسیم عناصر سخت افزاری و نرم افزاری شبکه، مقیاس بندی بسیار آسان تر شد.

تمام تجهیزات اصلی شبکه معمولاً در مراکز داده ذخیره می‌شوند و اگر در گذشته واحدهای سخت‌افزاری اختصاصی با نرم‌افزار خاصی وجود داشت که عملکرد خاصی را ارائه می‌دادند، اکنون مراکز داده عمدتاً با سرورهای استاندارد با نرم‌افزارهای خاص در حال اجرا روی آنها پر می‌شوند.

بنابراین تقریباً هر فرآیند مقیاس‌پذیری - مهم نیست که یک دروازه دیگر اضافه کنید، ظرفیت PGW را افزایش دهید یا اندازه HLR را افزایش دهید - از نظر فنی می‌توان بلافاصله با اجاره یک سرور اضافی در همان مرکز داده و نصب نرم‌افزار لازم، انجام داد.

با یک تقسیم دیگر، این بار در معماری بین تجهیزاتی که بخش سیگنالینگ را مدیریت می کند و تجهیزاتی که با ترافیک داده سروکار دارد، ساده تر می شود. در حالی که در شبکه‌های 2G و 3G، تجهیزات یکسانی هر دو را مدیریت می‌کنند، اکنون اندازه‌گیری آن آسان است، به‌عنوان مثال، تنها نهاد مدیریت موبایل (MME)، گره اصلی سیگنال‌دهی در 4G، یا فقط درگاه‌هایی که نیاز به مدیریت ترافیک بیشتری دارید.

از نظر معماری، MVNOهای کامل معمولاً دارای یک شبکه هسته توزیع شده هستند که دستگاه های IoT را به مجموعه ای از موجودیت های اتصال که به گره های اتصال مرکزی مانند سوئیچ ها و هاب ها متصل هستند، متصل می کند. با افزودن لایه‌های بیشتری از دستگاه‌ها بر روی لایه‌های موجود، امکان گسترش سریع را فراهم می‌کند و مقیاس‌پذیری را برای هر گونه استقرار اینترنت اشیا تضمین می‌کند.

قبول

اکثر کشورها قبلاً قوانینی را در مورد محلی سازی داده ها و حاکمیت داده ها وضع کرده اند که ممکن است داده های تولید شده و جمع آوری شده در داخل کشور را از خروج از مرزهای خود منع کند.

این می تواند یک چالش جدی برای استقرار جهانی اینترنت اشیا باشد زیرا برای مطابقت با مقررات محلی، برخی از عناصر یک شبکه اصلی باید در هر کشوری که دستگاه ها در آن مستقر هستند در دسترس باشد. این امر مستلزم دستیابی به توافق با اپراتور دیگری است که زیرساخت محلی دارد یا عناصر لازم را به شبکه اصلی ارائه دهندگان اتصال اضافه می کند، که تنها در صورتی امکان پذیر است که یک MVNO کامل باشد.

در کشورهای به شدت تحت نظارت مانند ترکیه، یک MVNO همچنین ممکن است با نهادهای مجاز محلی ادغام بیشتری داشته باشد تا اتصال یکپارچه را فراهم کند. و در اینجا نیز، هرچه ارائه‌دهنده دروازه‌های بیشتری در سراسر جهان داشته باشد، پیروی از الزامات نظارتی آسان‌تر است.

ارائه سفارشی سازی

از منظر تجاری، داشتن یک شبکه اصلی به MVNOهای کامل اجازه می‌دهد تا از مالکان زیرساخت مستقل باشند، در ارائه‌های خود انعطاف‌پذیرتر شوند و به جای استفاده از رویکرد یک‌اندازه برای همه، آن‌ها را برای هر مشتری طراحی کنند. این ممکن است به ویژه برای مشتریان اینترنت اشیا با صنعت یا موارد استفاده وابسته به دستگاهشان ارزشمند باشد.

در حالی که تنها شرکت‌های بزرگ ممکن است به راه‌حل‌های زیرساختی خاصی نیاز داشته باشند، از نظر تئوری یک MVNO کامل می‌تواند به راحتی یک PGW را در مرکز محلی مشتری پیاده‌سازی کند. با این حال، معمولاً آنچه مشتریان اینترنت اشیا نیاز دارند، بیشتر به خدمات مربوط می شود، نه به زیرساخت شبکه.

بنابراین، از آنجایی که مشتریان معمولاً محدوده آدرس IP یا تنظیم VPN را درخواست می‌کنند، قابلیت‌های سفارشی‌سازی به این بستگی دارد که آیا MVNO می‌تواند خدمات خاصی را ارائه دهد یا خیر. یک MVNO جهانی نسبت به سایر اپراتورها به احتمال زیاد دارای انعطاف پذیری و ارائه هر نوع پیشنهادی است.

همراه با حداقل تأخیر و انطباق کامل با الزامات نظارتی، یک MVNO کامل جهانی مزایای دیگری نیز دارد: پوشش بهتر، قابلیت‌های مدیریت متمرکز، و دید به استفاده از داده و رویدادهای شبکه.

علاوه بر این، با توجه به اینکه چرخه عمر دستگاه اینترنت اشیا تا 15 سال است و چشم‌اندازهای فناوری و مقررات در معرض تغییر هستند، مهم است که اطمینان حاصل شود که استقرارها برای آینده مقاوم هستند و اینکه چه کسی مالک شبکه اصلی است، مهم است.

در مجموع، حتی اگر مقیاس و پیکربندی یک استقرار اینترنت اشیاء خاص به معماری جغرافیایی خاصی نیاز نداشته باشد، دلایل خوبی وجود دارد که چرا یک ارائه‌دهنده اتصال که دارای یک شبکه هسته اضافی در سراسر جهان است، گزینه بهتری است.