כיצד רשת ליבה מגדירה את היכולות של ספק קישוריות ה-IoT שלך

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

כיצד רשת ליבה מגדירה את היכולות של ספק קישוריות ה-IoT שלך — איור: © IoT לכולם

בניגוד לרשתות גישה לרדיו, שניתן לראות אלמנטים שלהן, כמו מגדלים סלולריים, את רשת ליבה בדרך כלל נשאר החלק הבלתי נראה של מערכות תקשורת סלולריות. עם זאת, הוא ממלא תפקיד מפתח בקישוריות.

מלבד תפקידה העיקרי - ניתוב והעברת תעבורת נתונים - רשת הליבה אחראית על זיהוי המכשיר ומיקומו, האימות שלו והרשאה לשימוש בשירותים מסוימים, מעקב אחר השימוש בשירות וחיוב הלקוח.

זוהי רשת הליבה המאפשרת מדיניות יישומים כמו מגבלות תעבורה, גז, הגבלות נדידה או שירותים שרק חלק מהמכשירים יכולים להשתמש בהם.

אבל יש יותר ברשת ליבה מאשר רק ביצוע כל פונקציות המפתח, שכן הרבה תכונות קישוריות קריטיות תלויות בארכיטקטורה, ברכיבים ובפתרונות הרשת שלה.

זה עשוי להיות אפילו חשוב יותר עבור פריסות IoT מכיוון שלעתים קרובות יש להם דרישות שונות ממשתמשים ניידים רגילים, כמו דרישות ספציפיות למכשיר או לשימוש.

במידה רבה, יכולתו של הספק לתת מענה לדרישות אלו תוגדר על ידי רשת הליבה. אמנם אין צורך להחזיק בכל רכיבי הרשת כדי לספק שירותי קישוריות, אך למפעילים שבנו את רשתות הליבה שלהם יש יתרון גדול.

מי הבעלים והמשתמש של רשתות ליבה

מפעיל רשת סלולרית, המכונה גם מפעיל רשת סלולרית (MNO), היא חברה שבנתה גם רשת ליבה וגם רשת גישה לרדיו ומשתמשת בהן כדי לספק קישוריות ללקוחותיה.

לצד מפעילי רשתות סלולריות, ספקים אחרים משתמשים ברשתות MNO כדי להציע שירותי קישוריות סלולרית, הנקראים מפעילי רשת וירטואלית ניידת (MVNO). בניגוד ל-MNO, ספקים אלה מתמקדים בדרך כלל בפלח מסוים של השוק ומספקים היצע קישוריות מותאם, למשל, לתעשיית הרכב.

בעוד שספקי קישוריות וירטואליים, כפי שמרמז שמם, ישתמשו בדרך כלל בתשתית שנבנתה ושייכת לחברות אחרות, הרעיון מורכב יותר. ישנם מספר סוגים של MVNO, והם נבדלים זה מזה על ידי חלק התשתית שבבעלותם, ולאחר מכן, כמות השירותים שהם יכולים לספק.

חלק מה-MVNO בוחרים במודל עסקי שאינו מצריך בעלות על תשתית כלשהי, כמו משווקי מותגים, וישנם MVNOs Light שעשויים להחזיק בחלק ממרכיבי הליבה של הרשת, אך כולם תלויים ברשתות הליבה של מפעילים אחרים עד לרמה גבוהה יותר או במידה פחותה.

זה אולי פחות תובעני מבחינת השקעות, אבל מרמז על שליטה מוגבלת הן מבחינה טכנית והן מבחינה עסקית, ומשפיע על הצעת הערך שלהם.

MVNO מלא הוא ספק בעל רשת ליבה בקנה מידה מלא משלו והוא משתמש רק ברשתות גישה לרדיו של מפעילים אחרים כדי לחבר את המכשירים אליו. בנייה ותחזוקה של רשת ליבה היא משימה לא פשוטה: היא יקרה, לוקחת זמן ודורשת מומחיות רבה.

אבל מבחינת השירותים, זה נותן ל-MVNO גמישות מלאה בהצעת הקישוריות שלהם ויכולת לתת מענה לצרכים ולפרטים של מקרי שימוש מסוימים, דבר חיוני לפריסות IoT.

ישנם MVNO מלאים מקומיים וגלובליים, וההבדל הגדול ביניהם הוא היכן הרשתות שלהם ממוקמות פיזית. ל-MVNO מקומי יש כל צומת רשת בארץ הולדתו.

ל-MVNO עולמי אין ארץ הולדת וכל רכיבי הליבה של הרשת יהיו ממוקמים במקומות שונים ברחבי העולם. זה מגיע עם צורך לתחזק ציוד ולפתור תקלות במקומות רבים ומרוחקים אבל גם נותן כמה יתרונות.

מה המשמעות של בעלות על רשת

ישנם מספר צמתים שספקים צריכים להחזיק כדי לקבל שליטה מלאה על רשת הליבה. ראשית הוא מסד הנתונים של כל המנויים, הוא נקרא HLR ב-3G, HSS ב-4G, ו-UDM ברשתות 5G.

הוא מכיל מידע על משתמשים, אילו שירותים הם רשומים לקבל, מהו מיקומם האחרון הידוע, האם הם רשאים לשוטט, והאם יש הגבלות אחרות על שירותים שונים שהם עשויים להשתמש בהם. בכל פעם שמנוי מנסה לגשת לרשת, נשלחת שאילתה למסד הנתונים הזה כדי לבדוק אם מותר לו להשתמש בשירות מסוים.

האלמנט השני הוא PGW שער החבילות ב-4G או GGSN ב-3G. מבחינה טכנית, זה הנתב שתנועת הנתונים מהמנויים מנותבת דרכו ליעדו.

בעלות על חלק זה של הרשת מבטיחה שהספק שולט בזרימת התעבורה, עשוי להטיל הגבלות ומדיניות שונים, ליישם חומות אש ופתרונות DPI, או לבצע עיצוב תעבורה, הצערה או שינוי רמת ה-QoS.

חשוב גם לשלוט בהיבטים מסוימים של גישה לרשת על ידי בעלות על מודול האימות, ההרשאה והחשבונאות (AAA). בכל פעם שמנוי מנסה לגשת לרשת, עליו להיות מאומת ומורשה להשתמש בשירותים.

חלק מהפונקציונליות של AAA יכולה להיות מסופקת על ידי שרת RADIUS שיכול לשלוט בגישה לרשת על ידי הקצאת כתובות IP.

עם זאת, הטווח ואיכות שירותי הקישוריות ש-MVNO מסוים יכול לספק אינם מוגדרים רק על ידי רכיבי הרשת שבבעלותו. האופן שבו הרשת של הספק בנויה ומוגדרת יכולה לשחק תפקיד קריטי בפריסות IoT.

תכונות מפתח כגון זמן אחזור, חוסן, מדרגיות ועמידה בתקנות תלויות בכך.

חֶבִיוֹן

זמן ההשהיה המקסימלי המקובל עשוי להשתנות בהתאם למקרה השימוש ולסוג המכשיר, אך חשוב להבין שרמת ההשהיה בפועל תוגדר על ידי ארכיטקטורת הליבה של הרשת.

בכל פעם שמכשיר IoT שולח נתונים באמצעות חיבור סלולרי, הוא עובר דרך רשת הליבה הניידת ליעדו. אם המכשיר נודד, הנתונים שהוא שולח יצטרכו לעבור למרכז הנתונים של ספק הקישוריות לפני שהם מגיעים לנקודת הקבלה שלו.

במקרים מסוימים, זה יכול להגדיל משמעותית את זמן ההשהיה, במיוחד עבור פריסות גלובליות, מה שהופך את הארכיטקטורה הגיאוגרפית של רשת ליבה לקריטריון חשוב.

זה המקום שבו ל-MVNO עולמי יש כמה יתרונות עבור מנויים נודדים: על ידי הצבת ה-PGWs במדינות שונות ברחבי העולם ניתן להבטיח שהנתונים של המנוי לא ינותבו לאזור הבית שלו אלא יטופל על ידי שער הקרוב אליו. מיקום בפועל. ככל שיש ל-MVNO יותר PGWs ברחבי העולם, כך הוא יכול לספק שירות טוב יותר מבחינת השהיה.

אמינות

מכיוון שלרשת הליבה יש תפקיד מכריע בניתוב תעבורה, עליה להיות אמינה ומיותרת. מפעילי רשת ליבה מיישמים ארכיטקטורות, רכיבים ופרוטוקולים מסוימים כדי להפיץ תעבורה כדי להבטיח זמינות גבוהה ולהימנע מכשלים.

עם זאת, היכולת להתמודד עם כל סוג של בעיה, וחשוב מכך, מהירות התגובה תהיה תלויה באופן קריטי בשאלה אם לספק יש גישה מיידית לרשת או שהוא צריך לפנות לשותף שמפעיל אותה.

שליטה מלאה ברשת הליבה שלו מאפשרת ל-MVNO מלא לנתח את הביצועים שלו ולבצע את כל השינויים הדרושים בזמן הקצר ביותר.

המספר והמיקום של PGWs שבבעלות הספק משפיעים ישירות על זמן ההשהיה, אך הם חשובים גם לחוסן הרשת. מבחינה טכנית, ניתן להגדיר שערים במצב מיותר, ואם הקישוריות לאחד מה-PGWs נכשלת, או שהשער מושבת לחלוטין, ניתן לנתב את התעבורה ל-PGW אחר.

זה עשוי להיות מעט רחוק יותר, מה שעשוי להגביר מעט את זמן ההשהיה, אבל הוא עדיין אופציה טובה יותר מאשר להפעיל שער עם ספק מקומי שבדרך כלל יש לו רק PGW אחד או שניים שמטפלים בכל התעבורה שמגיעה מחוץ למדינה.

ה-HLR/HSS חייב להיות זמין ב-100 אחוז מהזמן וזה יהיה קטסטרופה אם הוא נכשל, כך שלספק יהיה אותו בדרך כלל בהגדרה מיותרת, כלומר שני צמתים מעתיקים זה את זה, אחד במצב פעיל, השני במצב המתנה, או שניהם פעילים אך מסתנכרנים כל הזמן אחד עם השני.

יש גם יתירות גיאוגרפית: אם הצמתים ממוקמים בשני מיקומים שונים הסיכוי שהם ייכשלו בו זמנית בגלל הפסקת חשמל, אסון טבע או כל סיבה אחרת נמוך יותר. עם זאת, הצד השני של המטבע הוא תמיד עלות, כך שאין כל כך הרבה ספקים שהופכים את הרשת שלהם למיותרת גיאוגרפית.

בקרת מערכות ותקשורת

עם פריסות IoT מסוימות, רשת הליבה חייבת להיות מוכנה לצמיחה אקספוננציאלית של תעבורה או התרחבות גיאוגרפית. קנה המידה הפך להרבה יותר קל ככל שהרשתות התפתחו ופיצלו את רכיבי החומרה והתוכנה של הרשת.

כל ציוד הליבה של הרשת מאוחסן בדרך כלל במרכזי נתונים, ואם בעבר היו יחידות חומרה ייעודיות עם תוכנות מסוימות המספקות פונקציונליות ספציפית, כיום מרכזי נתונים מלאים בעיקר בשרתים סטנדרטיים עם תוכנות ספציפיות שפועלות עליהם.

כך שכמעט כל תהליך קנה מידה – לא משנה אם זה הוספת שער נוסף, הרחבת הקיבולת של ה-PGW או הגדלת גודל ה-HLR – טכנית יכול להיעשות באופן מיידי על ידי השכרת שרת נוסף באותו מרכז נתונים והתקנת התוכנה הדרושה.

זה מפושט עוד יותר על ידי פיצול נוסף, הפעם בארכיטקטורה בין הציוד המטפל בחלק האיתות לבין הציוד העוסק בתעבורת נתונים. בעוד שברשתות 2G ו-3G, אותו ציוד טיפל בשניהם, כעת קל להרחיב למשל רק Mobile Management Entity (MME), צומת האיתות הראשי ב-4G, או רק שערים כאשר אתה צריך לטפל בתעבורה רבה יותר.

מבחינה ארכיטקטונית, ל-MVNO מלאים יש בדרך כלל רשת ליבה מבוזרת המחברת התקני IoT למגוון של ישויות קישוריות המקושרות לצמתי קישוריות מרכזיים כמו מתגים ורכזות. זה מאפשר הרחבה מהירה על ידי הוספת שכבות נוספות של מכשירים על פני השכבות הקיימות, מה שמבטיח מדרגיות לכל פריסת IoT.

מענה לארועים

רוב המדינות כבר חוקקו חקיקה על לוקליזציה של נתונים וריבונות נתונים, אשר עשויה לאסור על הנתונים שנוצרו ונאספים בתוך המדינה לצאת מגבולותיה.

זה יכול להוות אתגר רציני עבור פריסות IoT גלובליות מכיוון שכדי לציית לתקנות המקומיות, חלק מהאלמנטים של רשת ליבה צריכים להיות זמינים בכל מדינה אליה נפרסים המכשירים. זה ידרוש להגיע להסכם עם מפעיל אחר שבבעלותו תשתית מקומית או להוסיף אלמנטים הכרחיים לרשת הליבה של ספקי הקישוריות, מה שאפשר רק אם מדובר ב-MVNO מלא.

במדינות בפיקוח כבד כמו טורקיה, ל-MVNO עשוי להיות גם אינטגרציות נוספות עם גורמים מורשים מקומיים כדי לספק קישוריות חלקה. וגם כאן, ככל שלספק יש יותר שערים ברחבי העולם, כך קל יותר לעמוד בדרישות הרגולטוריות.

מציע התאמה אישית

מנקודת מבט עסקית, רשת ליבה מאפשרת ל-MVNO מלאים להיות בלתי תלויים בבעלי תשתיות, להיות גמישים יותר בהצעות שלהם, ולהתאים אותם לכל לקוח במקום להשתמש בגישה המתאימה לכולם. זה עשוי להיות בעל ערך במיוחד עבור לקוחות IoT עם מקרי השימוש שלהם בתעשייה או התלויות במכשיר.

בעוד שרק ארגונים גדולים עשויים לדרוש פתרונות תשתית ספציפיים, תיאורטית MVNO מלא יוכל ליישם בקלות PGW ברכזת המקומית של הלקוח. עם זאת, בדרך כלל מה שלקוחות IoT צריכים קשור יותר לשירותים, לא לתשתית הרשת.

לכן, מכיוון שלקוחות בדרך כלל מבקשים טווח כתובות IP או הגדרת VPN, יכולות ההתאמה האישיות יסתכמו בשאלה אם MVNO יכול לספק שירות מסוים או לא. סביר יותר ש-MVNO עולמי יקבל גמישות ויספק כל סוג של הצעה מותאמת יותר מאשר מפעילים אחרים.

לצד זמן השהייה מינימלי ועמידה מלאה בדרישות הרגולטוריות, ל-MVNO מלא עולמי יש הרבה יתרונות נוספים: כיסוי טוב יותר, יכולות ניהול מרכזיות וניראות לשימוש בנתונים ואירועי רשת.

חוץ מזה, כאשר מחזור החיים של מכשירי ה-IoT הוא עד 15 שנים והן נוף הטכנולוגיה והרגולציה כפופים לשינויים, חשוב לוודא שהפריסה מוגנת עתיד, ומי הבעלים של רשת הליבה הוא המפתח.

בסך הכל, גם אם קנה המידה והתצורה של פריסת IoT מסוימת אינם דורשים ארכיטקטורה ספציפית גיאוגרפית, יש הרבה סיבות טובות לכך שספק קישוריות שבבעלותו רשת ליבה מיותרת הפרוסה בכל העולם הוא אופציה טובה יותר.