Как базовая сеть определяет возможности вашего поставщика услуг подключения к Интернету вещей

Переиздано Платоном

Читают: 0

Как базовая сеть определяет возможности вашего поставщика услуг подключения к Интернету вещей — Иллюстрация: © IoT For All

В отличие от сетей радиодоступа, элементы которых можно увидеть, например, вышки сотовой связи, базовая сеть обычно остается невидимой частью систем сотовой связи. Однако он играет ключевую роль в подключении.

Помимо своей основной функции — маршрутизации и передачи трафика данных — базовая сеть отвечает за идентификацию устройства и его местонахождение, его аутентификацию и авторизацию на использование определенных услуг, отслеживание использования услуг и взимание платы с клиента.

Это базовая сеть, которая позволяет применять такие политики приложений, как ограничения трафика, регулирование, ограничения роуминга или услуги, которые могут использовать только некоторые устройства.

Но базовая сеть – это нечто большее, чем просто выполнение всех ключевых функций, поскольку многие важные функции подключения зависят от ее архитектуры, компонентов и используемых сетевых решений.

Это может быть еще более важно для развертываний Интернета вещей, поскольку часто у них есть требования, которые отличаются от требований обычных мобильных пользователей, например, требования к конкретному устройству или варианту использования.

В значительной степени способность провайдера удовлетворить эти требования будет определяться базовой сетью. Хотя для предоставления услуг связи не обязательно владеть всеми сетевыми элементами, операторы, построившие свои базовые сети, имеют большое преимущество.

Кто владеет и использует основные сети

Оператор сотовой сети, также известный как оператор мобильной сети (MNO), — это компания, которая построила базовую сеть и сеть радиодоступа и использует их для обеспечения связи своим клиентам.

Наряду с операторами мобильных сетей другие провайдеры используют сети MNO для предоставления услуг сотовой связи, называемые операторами мобильных виртуальных сетей (MVNO). В отличие от операторов мобильной связи, эти провайдеры обычно фокусируются на определенном сегменте рынка и предоставляют индивидуальные предложения по подключению, например, для автомобильной промышленности.

Хотя поставщики виртуальных подключений, как следует из их названия, обычно используют инфраструктуру, созданную и принадлежащую другим компаниям, концепция более сложная. Существует несколько типов MVNO, и они отличаются друг от друга долей принадлежащей им инфраструктуры и, следовательно, объемом услуг, которые они могут предоставить.

Некоторые MVNO выбирают бизнес-модель, которая не требует владения какой-либо инфраструктурой, например, брендированные реселлеры, а есть легкие MVNO, которые могут владеть некоторыми элементами базовой сети, но все они в большей или большей степени зависят от базовых сетей других операторов. меньшей степени.

Это может быть менее требовательно с точки зрения инвестиций, но предполагает ограниченный контроль как в техническом, так и в коммерческом плане, что влияет на их ценностное предложение.

Full MVNO — это провайдер, который имеет собственную полноценную базовую сеть и использует только сети радиодоступа других операторов для подключения к ней устройств. Создание и обслуживание опорной сети — непростая задача: она дорогая, требует времени и большого опыта.

Но с точки зрения услуг это дает MVNO полную гибкость в предложениях по подключению и возможность удовлетворить потребности и специфику определенных вариантов использования, что важно для развертывания Интернета вещей.

Существуют локальные и глобальные полноценные MVNO, и самая большая разница между ними заключается в физическом расположении их сетей. Локальный MVNO имеет каждый сетевой узел в своей стране.

У глобального MVNO нет страны базирования, и все элементы базовой сети будут расположены в разных местах по всему миру. Это связано с необходимостью обслуживания оборудования и устранения неполадок во многих удаленных местах, но также дает некоторые преимущества.

Что означает владение сетью

Существует несколько узлов, которыми провайдеры должны владеть, чтобы иметь полный контроль над базовой сетью. Во-первых, это база данных всех абонентов, она называется HLR в 3G, HSS в 4G и UDM в сетях 5G.

Он содержит информацию о пользователях, для получения каких услуг они зарегистрированы, каково их последнее известное местоположение, разрешено ли им роуминг и существуют ли какие-либо другие ограничения на использование различных услуг. Всякий раз, когда абонент пытается получить доступ к сети, в эту базу данных отправляется запрос, чтобы проверить, разрешено ли ему использовать определенную услугу.

Другим элементом является PGW, пакетный шлюз в 4G или GGSN в 3G. Технически, это маршрутизатор, через который трафик данных от абонентов направляется к месту назначения.

Владение этой частью сети гарантирует, что провайдер контролирует поток трафика, может налагать различные ограничения и политики, внедрять межсетевые экраны и решения DPI, а также формировать, регулировать или изменять уровень QoS трафика.

Также важно контролировать некоторые аспекты доступа к сети, владея модулем аутентификации, авторизации и учета (AAA). Всякий раз, когда абонент пытается получить доступ к сети, он должен пройти аутентификацию и получить разрешение на использование услуг.

Некоторые функции AAA могут обеспечиваться сервером RADIUS, который может контролировать доступ к сети путем назначения IP-адресов.

Однако диапазон и качество услуг подключения, которые может предоставить определенная MVNO, определяются не только тем, какими сетевыми элементами она владеет. Способ построения и настройки сети провайдера может сыграть решающую роль при развертывании Интернета вещей.

От этого зависят такие ключевые функции, как задержка, надежность, масштабируемость и соответствие нормативам.

Задержка

Максимально допустимая задержка может варьироваться в зависимости от варианта использования и типа устройства, но важно понимать, что фактический уровень задержки будет определяться архитектурой базовой сети.

Всякий раз, когда устройство IoT отправляет данные через сотовое соединение, они проходят через базовую мобильную сеть к месту назначения. Если устройство находится в роуминге, отправляемые им данные должны будут попасть в центр обработки данных поставщика услуг связи, прежде чем попасть в точку приема.

В некоторых случаях это может значительно увеличить задержку, особенно при глобальном развертывании, что делает важным критерием географическую архитектуру базовой сети.

Именно здесь глобальный MVNO имеет некоторые преимущества для роуминговых абонентов: размещая PGW в разных странах мира, можно гарантировать, что данные абонента не направляются в его домашний регион, а обрабатываются шлюзом, близким к нему. фактическое местоположение. Чем больше PGW имеет MVNO по всему миру, тем лучший сервис он может предоставить с точки зрения задержки.

Надежность

Поскольку базовая сеть играет решающую роль в маршрутизации трафика, она должна быть надежной и избыточной. Операторы базовой сети реализуют определенные архитектуры, компоненты и протоколы для распределения трафика, чтобы обеспечить высокую доступность и избежать сбоев.

Однако способность решать проблемы любого типа и, что более важно, скорость реакции будет критически зависеть от того, имеет ли провайдер немедленный доступ к сети или ему необходимо обратиться к партнеру, который ее эксплуатирует.

Полный контроль над своей базовой сетью позволяет MVNO анализировать ее производительность и вносить любые необходимые изменения в кратчайшие сроки.

Количество и расположение PGW, принадлежащих провайдеру, напрямую влияют на задержку, но они также важны для надежности сети. Технически шлюзы могут быть настроены в резервном режиме, и в случае сбоя подключения к одному из PGW или полного выхода из строя шлюза трафик можно перенаправить на другой PGW.

Это может быть немного дальше, что может немного увеличить задержку, но все же это лучший вариант, чем отключать шлюз у местного провайдера, у которого обычно есть только один или два PGW, обрабатывающих весь трафик, поступающий из-за пределов страны.

HLR/HSS должен быть доступен 100 процентов времени, и если он выйдет из строя, это будет катастрофой, поэтому провайдер обычно имеет его в резервной настройке, что означает, что два узла копируют друг друга, один в активном состоянии, а другой — в активном состоянии. другой в режиме ожидания или оба активны, но постоянно синхронизируются друг с другом.

Существует также географическая избыточность: если узлы размещены в двух разных местах, вероятность их одновременного выхода из строя из-за отключения электроэнергии, стихийного бедствия или по какой-либо другой причине снижается. Однако обратной стороной медали всегда является стоимость, поэтому не так много провайдеров, которые делают свою сеть по-настоящему геоизбыточной.

Масштабируемость

При некоторых развертываниях Интернета вещей базовая сеть должна быть готова к экспоненциальному росту трафика или географическому расширению. Масштабирование стало намного проще по мере развития сетей и разделения аппаратных и программных элементов сети.

Все базовое сетевое оборудование обычно хранится в центрах обработки данных, и если раньше существовали выделенные аппаратные блоки с определенным программным обеспечением, обеспечивающим определенный функционал, то сейчас центры обработки данных в основном заполнены стандартными серверами, на которых работает определенное программное обеспечение.

Таким образом, практически любой процесс масштабирования – будь то добавление еще одного шлюза, расширение емкости PGW или увеличение размера HLR – технически можно выполнить сразу, арендовав дополнительный сервер в том же дата-центре и установив необходимое программное обеспечение.

Это еще больше упрощается за счет еще одного разделения, на этот раз в архитектуре между оборудованием, обрабатывающим часть сигнализации, и оборудованием, обрабатывающим трафик данных. В то время как в сетях 2G и 3G одно и то же оборудование обрабатывало оба, теперь можно легко масштабировать, например, только Mobile Management Entity (MME), основной узел сигнализации в 4G, или только шлюзы, когда вам нужно обрабатывать больший трафик.

С точки зрения архитектуры полные MVNO обычно имеют распределенную базовую сеть, которая соединяет устройства IoT с рядом объектов подключения, которые связаны с центральными узлами подключения, такими как коммутаторы и концентраторы. Он позволяет быстро расширяться за счет добавления дополнительных уровней устройств поверх существующих, обеспечивая масштабируемость для любого развертывания Интернета вещей.

Комплаенс

Большинство стран уже приняли законодательство о локализации данных и суверенитете данных, которое может запрещать данным, созданным и собранным внутри страны, покидать ее границы.

Это может стать серьезной проблемой для глобального развертывания Интернета вещей, поскольку для соответствия местным нормам некоторые элементы базовой сети должны быть доступны в каждой стране, в которой развернуты устройства. Для этого потребуется либо заключить соглашение с другим оператором, владеющим местной инфраструктурой, либо добавить необходимые элементы в базовую сеть провайдеров связи, что возможно только в том случае, если это полноценный MVNO.

В странах с жестким регулированием, таких как Турция, MVNO также может иметь дополнительную интеграцию с местными уполномоченными организациями для обеспечения бесперебойного подключения. И здесь тоже, чем больше шлюзов у провайдера по всему миру, тем проще соблюдать нормативные требования.

Предлагая настройку

С точки зрения бизнеса наличие базовой сети позволяет MVNO быть независимыми от владельцев инфраструктуры, становиться более гибкими в своих предложениях и адаптировать их к каждому клиенту вместо использования универсального подхода. Это может быть особенно ценно для клиентов IoT, чьи сценарии использования зависят от отрасли или устройства.

Хотя только крупным предприятиям могут потребоваться специальные инфраструктурные решения, теоретически полноценный MVNO может легко реализовать PGW в локальном центре клиента. Однако обычно то, что нужно клиентам Интернета вещей, больше связано с услугами, а не с сетевой инфраструктурой.

Таким образом, поскольку клиенты обычно запрашивают диапазон IP-адресов или настройку VPN, возможности настройки будут сводиться к тому, может ли MVNO предоставлять определенную услугу или нет. Глобальный MVNO с большей вероятностью будет обладать гибкостью и предоставлять любые индивидуальные предложения, чем некоторые другие операторы.

Наряду с минимальной задержкой и полным соответствием нормативным требованиям глобальная полноценная MVNO имеет множество других преимуществ: лучшее покрытие, возможности централизованного управления и прозрачность использования данных и сетевых событий.

Кроме того, поскольку жизненный цикл устройств Интернета вещей составляет до 15 лет, а технологическая и нормативная среда может меняться, важно гарантировать, что развертывания будут ориентированы на будущее, а ключевое значение имеет то, кто владеет базовой сетью.

В целом, даже если масштаб и конфигурация определенного развертывания Интернета вещей не требуют географически специфичной архитектуры, существует множество веских причин, по которым поставщик услуг связи, владеющий резервной базовой сетью, распространенной по всему миру, является лучшим вариантом.