اقرأ في هذا المقال
- أساسيات نظام دعم الشبكة في اتصالات آلة إلى آلة
- مبدأ عمل نظام دعم الشبكة في اتصالات آلة إلى آلة
- تطور عمل نظام دعم الشبكة في اتصالات آلة إلى آلة
لتوفير نوع دعم الشبكة (bootstrapping) للاتصال من آلة إلى آلة يمكن لطبقة الخدمة تنشيط البنية التحتية لشبكة الوصول، بحيث يمكن ربط تطبيق على جهاز بخادم من آلة إلى آلة دون الحاجة إلى توفير على الطلب السابق من قبل شبكة الوصول، بحيث تتمثل الطريقة في توفير رسالة بروتوكول مصادقة الامتداد الأول (EAP) لعقدة الشبكة.
أساسيات نظام دعم الشبكة في اتصالات آلة إلى آلة
تتيح تقنية آلة إلى آلة (M2M) للأجهزة التواصل بشكل مباشر مع بعضها البعض باستخدام أنظمة الاتصالات السلكيةواللاسلكية، وتتيح تقنية (M2M) مزيداً من الإدراك لإنترنت الأشياء (IoT) وهو نظام يضم كائنات يمكن التعرف عليها بشكل فريد، وتمثيل افتراضي لهذه الكائنات التي تتواصل مع بعضها البعض عبر شبكة مثل الإنترنت.
تسهل إنترنت الأشياء التواصل مع المزيد من الأشياء اليومية مثل البضائع في متاجر البقالة أو الأجهزة في المنزل وبالتالي تقليل التكاليف والهدر من خلال تحسين المعرفة بهذه الأشياء، وقد يحتفظ المتجر ببيانات جرد دقيقة للغاية من خلال القدرة على الاتصال أو الحصول على بيانات من العناصر التي قد تكون في المخزون أو تم بيعها.
تتضمن رسالة (EAP) معرف مزود خدمة من آلة إلى آلة ويتم استلام رسالة (EAP) من عقدة الشبكة وتتضمن رسالة (EAP) الثانية رسالة (EAP) الثانية، بما في ذلك البيانات التي يمكن للجهاز استخدامها لإجراء مفتاح تشفير لاستخدامه عندما يتصل الجهاز بطبقة خدمة الخادم من آلة إلى آلة، ويتم بذل العديد من الجهود لتطوير بنيات موحدة للاتصال من آلة إلى آلة.
وهي تشمل هندسة مشروع شراكة الجيل الثالث (3GPP) وهندسة اتصالات الآلة (MTC) وهندسة (ETSI (M2M)) وهندسة (oneM2M)، ولم يتم تصميم شبكات (EPC) بطريقة تم تحسينها أولاً للتعامل مع الاتصالات من آلة إلى آلة (M2M)، ولكن أيضًا أجهزة عالية الأداء وأتمتة منزلية وصحة إلكترونية ومنتجات استهلاكية واتصال من نوع الآلة (MTC)، حيث تتواصل الأجهزة أو الأجهزة الخاصة بالاتصال مثل إدارة الأسطول مع بعضها البعض عبر شبكة.
لذلك عززت (3GPP) قدرة التشغيل البيني لشبكة (UMTS) الأساسية من أجل الاتصال القائم على الاتصالات من آلة إلى آلة، ويشير العمل البيني إلى الخوادم أو التطبيقات التي تتفاعل مع شبكة أساسية بغرض تبادل المعلومات أو التحكم في الأجهزة أو أجهزة المراقبة أو الاتصال بالأجهزة، وقد يتم توصيل جهاز المستخدم بـ (EPC) عبر شبكة وصول لاسلكي (RAN)، والتي قد تتضمن (E-UTRAN) وشبكة وصول (LTE).
والعقدة المتطورة (eNodeB) هي محطة أساسية لراديو (LTE)، وتشتمل (EPC) على بوابة خدمة تخدم (GW) وبوابة شبكة بيانات حزم (PDN GW) أو (P-GW)، وكيان إدارة التنقل (MME) وخادم مشترك منزلي (HSS) ويحتوي على عنصر شبكة، وهو عبارة عن قاعدة بيانات تحتوي على معلومات متعلقة بالمستخدم والمشترك، كما يوفر وظائف الدعم في إدارة التنقل وإعداد المكالمات والجلسة ومصادقة المستخدم وترخيص الوصول.
- “EAP” هي اختصار لـ “Extensible-Authentication-Protocol” و”HSS” هي اختصار لـ “home-shared-server”.
- “PDN” هي اختصار لـ “public-data-network” و”P-GW” هي اختصار لـ “Packet-Data-Network-Gateway”.
- “MME” هي اختصار لـ “Mobility-Management-Entity” و”LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution”.
- “RAN” هي اختصار لـ “radio-access-network” و”EPC” هي اختصار لـ “Evolved-Packet-Core”.
- “E-UTRAN” هي اختصار لـ “Evolved-Universal-Terrestrial-Radio-Access-Network” و”UMTS” هي اختصار لـ “Universal-Mobile-Telecommunications-System”.
- “3GPP” هي اختصار لـ “3rd-Generation-Partnership-Project” و”M2M” هي اختصار لـ “Machine-to-machine”.
- “MTC” هي اختصار لـ “Machine-type-communication” و”ETSI” هي اختصار لـ “European-Telecommunications-Standards-Institute”.
- “IoT” هي اختصار لـ “Internet-of-Things” و”GW” هي اختصار لـ “Gate-way”.
مبدأ عمل نظام دعم الشبكة في اتصالات آلة إلى آلة
تعالج البوابة (S-GW) و(P-GW) مستوى المستخدم وينقلون حركة بيانات (IP) بين معدات المستخدم (UE) والشبكات الخارجية، ويعتبر (S-GW) نقطة اتصال بين الجانب اللاسلكي و(EPC) وتخدم هذه البوابة (UEs) عن طريق توجيه حزم (IP) الواردة والصادرة، وهذه هي نقطة الارتكاز للحركة داخل (LTE) أي في حالة التسليم بين (eNodeBs) في (RAN) وتقع بين (LTE) والوصول إلى (3GPP) الأخرى، وهو متصل منطقياً بالبوابة الأخرى وهي (P-GW).
يُعد (P-GW) نقطة اتصال بين (EPC) وشبكة (IP) خارجية مثل الإنترنت، وتسمى هذه شبكات حزم البيانات (PDNs)، ويتم توجيه حزم (P-GW) من وإلى (PDN) ويؤدي (P-GW) وظائف مختلفة مثل تخصيص عنوان (IP) أو بادئة (IP) أو التحكم في السياسة والفوترة، ويعالج (MME) مستوى التحكم وإنّه يتعامل مع الإشارات المتعلقة بالتنقل والأمان للوصول إلى (E-UTRAN)، وتشارك (MME) في تتبع تجهيزات المستعمل والاستدعاء في وضع الخمول وهي أيضاً نقطة إنهاء طبقة عدم الوصول (NAS).
تمكّن البنية أيضاً تقنيات غير (3GPP) التي تربط بين (UEs) و(EPCs) ويعني عدم وجود (3GPP) أنّ هذه الوصول لم يتم تحديدها في (3GPP)، وتتضمن هذه التقنيات (WiMAX) أو (cdma2000) أو (WLAN) أو الشبكات الثابتة، ويمكن تقسيم الوصول غير (3GPP) إلى فئتين “موثوق” و”غير موثوق به” ويمكن أن يتفاعل الوصول الموثوق غير (3GPP) بشكل مباشر مع (EPC).
ويعمل الوصول غير الموثوق به غير (3GPP) مع (EPC) عبر كيان شبكة يسمى بوابة بيانات الحزمة المتطورة (ePDG)، ويتمثل الدور الأساسي لـ (ePDG) في توفير آليات أمان مثل نفق (IPsec) للاتصالات مع (UEs) عبر وصول غير موثوق به غير (3GPP)، ولا تحدد (3GPP) التقنيات التي لا تعتمد على (3GPP) التي يجب اعتبارها موثوقة أو غير موثوقة ويتم اتخاذ هذا القرار من قبل المشغل.
قد يوفر خادم قدرة الخدمة (SCS) خدمات للشبكات والأجهزة والتطبيقات الأساسية ويمكن أيضاً الإشارة إلى (SCS) باسم خادم (M2M) أو خادم (MTC) أو طبقة قدرة الخدمة (SCL) أو كيان الخدمة المشترك (CSE) وقد يتم التحكم في (SCS) بواسطة مشغل الشبكة المنزلية العامة للهاتف المحمول (HPLMN) أو بواسطة مزود خدمة (MTC).
- “S-GW” هي اختصار لـ “signaling-gate-way” و”CSE” هي اختصار لـ “common-service-entity”.
- “WLAN” هي اختصار لـ “Wireless-Local-Area-Network” و”HPLMN” هي اختصار لـ “Home-Public-Land-Mobile-Network”.
- “SCL” هي اختصار لـ “service-capacity-layer” و”NAS” هي اختصار لـ “Non-accessibility-layer”.
تطور عمل نظام دعم الشبكة في اتصالات آلة إلى آلة
يمكن نشر (SCS) داخل أو خارج مجال المشغل وإذا تم نشر (SCS) داخل مجال المشغل فيمكن أن تكون (SCS) وظيفة شبكة داخلية ويمكن التحكم فيها بواسطة المشغل، وإذا تم نشر (SCS) خارج مجال المشغل فقد يتم التحكم في (SCS) بواسطة مزود خدمة (MTC).
تخفي وظيفة التشغيل البيني (MTC-IWF) هيكل (PLMN) الداخلي من (SCS)، وإنّ (MTC-IWF) هو بروتوكول إرسال الإشارات يستخدم بينه وبين (SCS) لدعم وظيفة (MTC) داخل شبكة (PLMN)، يمكن ترحيلها أو تحويلها، وقد تطلب (SCS) من (MTC-IWF) إرسال مشغل إلى جهاز (MTC) وقد يقوم (MTC-IWF) بتسليم مشغل (MTC) إلى جهاز (MTC) عبر الرسائل القصيرة.
قد يستجيب جهاز (MTC) لـ (SCS) بناءً على المشغل، وقد يستجيب جهاز (MTC) بقراءة مستشعر وعندما يستجيب جهاز (MTC) لـ (SCS)، قد يستخدم جهاز (MTC) اتصال شبكة حزم البيانات (PDN) أو بروتوكول حزم البيانات (PDP) عبر (P-GW) للتواصل مع (SCS)، وقد يتصل جهاز (MTC) بـ (SCS) باستخدام اتصال (IP).
- “PLMN” هي اختصار لـ “Public-land-mobile-network” و”IP” هي اختصار لـ “Internet-Protocol”.
