Hogyan határozza meg a maghálózat az Ön IoT-kapcsolati szolgáltatójának képességeit? Plato AiStream V2.1

Újra kiadta Platón

Követő: 0

Hogyan határozza meg a maghálózat az IoT-kapcsolatszolgáltató képességeit — Illusztráció: © IoT For All

Ellentétben a rádiós hozzáférési hálózatokkal, amelyek elemei, mint például a cellatornyok, a törzshálózat általában a cellás kommunikációs rendszerek láthatatlan része marad. Azonban kulcsszerepet játszik az összeköttetésben.

A maghálózat fő funkciója – az adatforgalom irányítása és továbbítása – mellett felelős az eszköz és annak helyének azonosításáért, hitelesítéséért, bizonyos szolgáltatások igénybevételének engedélyezéséért, a szolgáltatás igénybevételének nyomon követéséért, valamint a kliens terheléséért.

Ez az alaphálózat, amely lehetővé teszi az olyan alkalmazási szabályzatokat, mint a forgalmi korlátozások, a szabályozások, a roaming korlátozások vagy a szolgáltatások, amelyeket csak néhány eszköz használhat.

A maghálózat azonban többről szól, mint az összes kulcsfontosságú funkció elvégzése, mivel számos kritikus kapcsolódási funkció függ az architektúrától, az összetevőktől és a használt hálózati megoldásoktól.

Ez még fontosabb lehet az IoT-telepítéseknél, mivel gyakran olyan követelmények vonatkoznak rájuk, amelyek eltérnek a normál mobilfelhasználóktól, például eszköz- vagy használati esetspecifikus igények.

A szolgáltató ezen igények kielégítésére való képességét nagymértékben a törzshálózat határozza meg. Bár nem szükséges minden hálózati elemet birtokolni a kapcsolódási szolgáltatások nyújtásához, a törzshálózatukat kiépítõ szolgáltatók nagy elõnnyel rendelkeznek.

Ki birtokolja és használja az alaphálózatokat

A mobilhálózat-üzemeltető, más néven mobilhálózat-üzemeltető (MNO) egy olyan vállalat, amely maghálózatot és rádiós hozzáférési hálózatot is kiépített, és ezeket használja arra, hogy kapcsolatot biztosítson ügyfelei számára.

A mobilhálózat-üzemeltetők mellett más szolgáltatók is használnak MNO-hálózatokat mobilkapcsolati szolgáltatások, úgynevezett Mobile Virtual Network Operators (MVNO) nyújtására. Az MNO-kkal ellentétben ezek a szolgáltatók általában a piac egy bizonyos szegmensére összpontosítanak, és személyre szabott kapcsolódási ajánlatot kínálnak, például az autóipar számára.

Míg a virtuális csatlakozási szolgáltatók, ahogy a nevük is sugallja, jellemzően a más cégek által épített és más vállalatokhoz tartozó infrastruktúrát használnák, a koncepció összetettebb. Az MVNO-knak többféle típusa van, és ezek különböznek egymástól az általuk birtokolt infrastruktúra arányában, és ezt követően az általuk nyújtható szolgáltatások mennyiségében.

Egyes MVNO-k olyan üzleti modellt választanak, amely nem igényel semmilyen infrastruktúra birtoklását, mint például a márkaviszonteladók, és vannak olyan könnyű MVNO-k, amelyek birtokolhatják a maghálózati elemek egy részét, de mindegyik más szolgáltatók maghálózatától függ egy nagyobb vagy egy kisebb mértékben.

Lehet, hogy kevésbé igényes a befektetések szempontjából, de korlátozott ellenőrzést jelent mind technikailag, mind üzleti szempontból, ami befolyásolja az értékajánlatukat.

A teljes MVNO olyan szolgáltató, amely teljes körű saját maghálózattal rendelkezik, és csak más szolgáltatók rádiós hozzáférési hálózatait használja az eszközök csatlakoztatására. A törzshálózat kiépítése és karbantartása nem egyszerű feladat: drága, időigényes és nagy szakértelmet igényel.

A szolgáltatások tekintetében azonban teljes rugalmasságot biztosít az MVNO-knak a kapcsolódási kínálatukban, valamint azt a képességet, hogy megfeleljenek bizonyos használati esetek igényeinek és sajátosságainak, ami elengedhetetlen az IoT-telepítésekhez.

Léteznek helyi és globális teljes MVNO-k, és a legnagyobb különbség közöttük az, hogy fizikailag hol találhatók hálózataik. A helyi MVNO minden hálózati csomópontja a saját országában található.

A globális MVNO-nak nincs saját országa, és minden maghálózati eleme a világ különböző pontjain található. Ez magában foglalja a berendezések karbantartását és a hibaelhárítást sok távoli helyen, de bizonyos előnyökkel is jár.

Mit jelent a hálózat birtoklása

A szolgáltatóknak több csomóponttal kell rendelkezniük ahhoz, hogy teljes ellenőrzést gyakorolhassanak a maghálózat felett. Az első az összes előfizető adatbázisa, 3G-ben HLR-nek, 4G-ben HSS-nek, 5G-hálózatokban UDM-nek hívják.

Információkat tartalmaz a felhasználókról, arról, hogy milyen szolgáltatások igénybevételére regisztráltak, mi az utolsó ismert tartózkodási helyük, engedélyezik-e a barangolást, és vannak-e egyéb korlátozások az általuk használt szolgáltatásokra vonatkozóan. Amikor egy előfizető megpróbál hozzáférni a hálózathoz, a rendszer egy lekérdezést küld ebbe az adatbázisba annak ellenőrzésére, hogy jogosult-e egy bizonyos szolgáltatás használatára.

A másik elem a PGW, a csomagátjáró a 4G-ben vagy a GGSN a 3G-ben. Technikailag ez az útválasztó, amelyen az előfizetőktől érkező adatforgalom a rendeltetési helyre kerül.

A hálózat ezen részének birtoklása biztosítja, hogy a szolgáltató irányítsa a forgalom áramlását, különböző korlátozásokat és házirendeket írhat elő, tűzfalakat és DPI-megoldásokat alkalmazhat, vagy forgalom alakíthat, korlátozhat vagy módosíthat a QoS-szinten.

Szintén fontos a hálózathoz való hozzáférés bizonyos szempontjainak szabályozása a hitelesítési, engedélyezési és számviteli (AAA) modul birtokában. Amikor egy előfizető megpróbál hozzáférni a hálózathoz, hitelesíteni kell, és fel kell hatalmazni a szolgáltatások használatára.

Az AAA funkciók egy részét egy RADIUS-kiszolgáló biztosíthatja, amely IP-címek hozzárendelésével szabályozhatja a hálózathoz való hozzáférést.

Azonban egy bizonyos MVNO által nyújtható kapcsolódási szolgáltatások körét és minőségét nem csak az határozza meg, hogy milyen hálózati elemek vannak a tulajdonában. A szolgáltató hálózatának felépítése és konfigurálása kritikus szerepet játszhat az IoT-telepítésekben.

A legfontosabb jellemzők, mint például a késleltetés, a robusztusság, a méretezhetőség és az előírásoknak való megfelelés attól függnek.

Késleltetés

A maximális elfogadható várakozási idő a használati esettől és az eszköz típusától függően változhat, de fontos megérteni, hogy a késleltetés tényleges szintjét a maghálózati architektúra határozza meg.

Amikor egy IoT-eszköz mobilkapcsolaton keresztül adatokat küld, a mobil maghálózaton keresztül jut el a célállomásig. Ha az eszköz barangolást folytat, az általa küldött adatoknak a csatlakozási szolgáltató adatközpontjába kell eljutniuk, mielőtt a fogadási pontra mennének.

Egyes esetekben jelentősen megnövelheti a késleltetést, különösen a globális telepítéseknél, ami miatt a maghálózat földrajzi architektúrája fontos kritérium.

Ez az, ahol a globális MVNO-nak vannak előnyei a barangoló előfizetők számára: a PGW-k a világ különböző országaiban történő elhelyezésével biztosítható, hogy az előfizető adatait ne a saját régiójába irányítsák, hanem egy olyan átjáró kezelje, amely közel van az előfizetőhöz. tényleges hely. Minél több PGW-vel rendelkezik egy MVNO szerte a világon, annál jobb szolgáltatást tud nyújtani a késleltetés szempontjából.

Megbízhatóság

Mivel a maghálózatnak döntő szerepe van a forgalom irányításában, megbízhatónak és redundánsnak kell lennie. Az alaphálózati üzemeltetők bizonyos architektúrákat, összetevőket és protokollokat alkalmaznak a forgalom elosztására a magas rendelkezésre állás és a hibák elkerülése érdekében.

Mindazonáltal bármilyen típusú probléma kezelésének képessége, és ami még fontosabb, a reakció sebessége kritikusan függ attól, hogy a szolgáltatónak azonnali hozzáférése van-e a hálózathoz, vagy meg kell-e szólítania az azt üzemeltető partnert.

A maghálózata feletti teljes ellenőrzés lehetővé teszi a teljes MVNO számára, hogy elemezze teljesítményét, és a lehető legrövidebb időn belül elvégezze a szükséges változtatásokat.

A szolgáltató által birtokolt PGW-k száma és helye közvetlenül befolyásolja a késleltetést, de fontosak a hálózat robusztussága szempontjából is. Technikailag az átjárók redundáns módban állíthatók be, és ha az egyik PGW-hez nem sikerül kapcsolni, vagy az átjáró teljesen leállt, a forgalmat egy másik PGW-re lehet irányítani.

Lehet, hogy valamivel távolabb van, ami kissé megnövelheti a késleltetést, de még mindig jobb megoldás, mint egy átjáró egy helyi szolgáltatónál, amely általában csak egy vagy két PGW-vel rendelkezik, amely kezeli az országon kívülről érkező forgalmat.

A HLR/HSS-nek az idő 100 százalékában elérhetőnek kell lennie, és katasztrófa lenne, ha meghibásodik, ezért a szolgáltató általában redundáns beállításban használja, ami azt jelenti, hogy két csomópont másolja egymást, az egyik aktív állapotban. a másik készenléti állapotban van, vagy mindkettő aktív, de folyamatosan szinkronizálva van egymással.

Földrajzi redundancia is van: ha a csomópontokat két különböző helyen helyezik el, kisebb az esélye annak, hogy áramszünet, természeti katasztrófa vagy bármilyen más ok miatt egyidejűleg meghibásodnak. Az érem másik oldala azonban mindig a költség, így nincs olyan sok szolgáltató, amely valóban georedundánssá teszi hálózatát.

skálázhatóság

Egyes IoT-telepítések esetén a maghálózatnak készen kell állnia a forgalom exponenciális növekedésére vagy a földrajzi terjeszkedésre. A méretezés sokkal könnyebbé vált, ahogy a hálózatok fejlődtek, és kettéváltak a hálózat hardver- és szoftverelemei.

Az összes maghálózati berendezést általában adatközpontokban tárolják, és ha régebben voltak dedikált hardveregységek bizonyos szoftverekkel, amelyek speciális funkcionalitást biztosítottak, akkor most az adatközpontok főként szabványos szerverekkel vannak tele, amelyeken speciális szoftver futott.

Így szinte minden skálázási folyamat – legyen szó újabb átjáró beépítéséről, a PGW kapacitásának bővítéséről vagy a HLR méretének növeléséről – technikailag azonnal elvégezhető, ha ugyanabban az adatközpontban bérelünk egy további szervert, és telepítjük a szükséges szoftvereket.

Ezt tovább egyszerűsíti egy újabb felosztás, ezúttal a jelzőrészt kezelő berendezések és az adatforgalmat kezelő berendezések közötti architektúrában. Míg a 2G és 3G hálózatokban ugyanaz a berendezés kezelte mindkettőt, ma már egyszerűen méretezhető például csak a Mobile Management Entity (MME), a 4G fő jelzőcsomópontja, vagy csak az átjárók, ha nagyobb forgalmat kell kezelni.

Az architektúra szempontjából a teljes MVNO-k jellemzően elosztott maghálózattal rendelkeznek, amely az IoT-eszközöket számos olyan csatlakozási entitáshoz köti, amelyek központi csatlakozási csomópontokhoz, például kapcsolókhoz és hubokhoz kapcsolódnak. Lehetővé teszi a gyors bővítést azáltal, hogy több eszközréteget ad hozzá a meglévő rétegekhez, biztosítva a méretezhetőséget bármely IoT-telepítéshez.

Teljesítés

A legtöbb országban már törvénybe iktatták az adatok lokalizációját és az adatszuverenitást, amelyek megtilthatják az országon belül generált és gyűjtött adatoknak az ország határainak elhagyását.

Ez komoly kihívást jelenthet a globális IoT-telepítések számára, mert a helyi előírásoknak való megfelelés érdekében a maghálózat egyes elemeinek elérhetőnek kell lenniük minden országban, ahol az eszközöket telepítik. Ehhez vagy megállapodást kell kötni egy másik, helyi infrastruktúrával rendelkező szolgáltatóval, vagy ki kell egészíteni a szükséges elemeket a csatlakozási szolgáltatók maghálózatába, ami csak teljes MVNO esetén lehetséges.

Az erősen szabályozott országokban, például Törökországban, az MVNO-nak további integrációja lehet a helyi felhatalmazott szervezetekkel a zökkenőmentes kapcsolat biztosítása érdekében. És itt is minél több átjárója van egy szolgáltatónak szerte a világon, annál könnyebben tud megfelelni a szabályozási követelményeknek.

Testreszabás felajánlása

Üzleti szempontból a maghálózat lehetővé teszi a teljes MVNO-k számára, hogy függetlenek legyenek az infrastruktúra tulajdonosaitól, rugalmasabbá váljanak kínálatukban, és minden ügyfélre szabják azokat, ahelyett, hogy az egy méretben használható megközelítést alkalmaznák. Ez különösen értékes lehet az IoT-kliensek számára iparág- vagy eszközfüggő használati eseteikben.

Míg csak a nagyvállalatok igényelhetnek speciális infrastrukturális megoldásokat, elméletileg egy teljes MVNO könnyen megvalósíthatna egy PGW-t az ügyfél helyi központjában. Az IoT-ügyfeleknek azonban jellemzően inkább a szolgáltatásokhoz van szükségük, nem pedig a hálózati infrastruktúrához.

Tehát, mivel az ügyfelek általában IP-címtartományt vagy VPN-beállítást kérnek, a testreszabási lehetőségek azon múlnak, hogy egy MVNO nyújthat-e egy bizonyos szolgáltatást vagy sem. Egy globális MVNO nagyobb valószínűséggel rendelkezik rugalmassággal és bármilyen személyre szabott ajánlatot nyújt, mint néhány más szolgáltató.

A minimális késleltetés és a szabályozási követelményeknek való teljes megfelelés mellett a globális teljes MVNO-nak számos egyéb előnye is van: jobb lefedettség, központosított felügyeleti képességek, valamint az adathasználat és a hálózati események láthatósága.

Ezen túlmenően, mivel az IoT-eszközök életciklusa akár 15 év, és a technológia és a szabályozási környezet is változhat, fontos, hogy a telepítések jövőbiztosak legyenek, és kulcsfontosságú, hogy kié a maghálózat.

Mindent összevetve, még ha egy bizonyos IoT-telepítés mérete és konfigurációja nem is igényel földrajzilag specifikus architektúrát, számos jó oka van annak, hogy miért jobb választás egy olyan csatlakozási szolgáltató, amely egy, az egész világon elterjedt, redundáns maghálózattal rendelkezik.