NIDD (Non-IP Data Delivery) のご紹介
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デバイスWebAPIコンソーシアム 第12回技術WG会合 ソフトバンク株式会社 花岡 博和 氏
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NIDD (Non-IP Data Delivery) のご紹介
- 2. 2 NB-IoTの特長 NB-IoTの提供方法 NIDD SCEF Based Delivery動作の概要
- 3. 3 NB-IoTの特長 NB-IoTの提供方法 NIDD SCEF Based Delivery動作の概要
- 4. 4 (エリア) (速度) 部屋 広域 高速 低速 L P WA 5 G LTE Wi-Fi Bluetooth Z-wave ZigBee EnOcean Cat-M1 NB-IoT Sigfox LoRaWAN
- 5. 5 簡素化によるデバイスコストの大幅な低減 電池の長寿命化 カバレッジの広域化 大量のデバイスを効率よく収容 少量データの送受信をターゲットに デバイスの簡素化を重視した仕様
- 7. 7 全二重 半二重 t t tt 送信 送信 受信 受信 LTE NB-IoT 復調方式 変調方式 LTE NB-IoT データ送受信の効率化よりも デバイスの簡易性を重視 QPSK 16QAM 64QAMBPSK 256QAM
- 9. 9 無線強度・品質に応じて、(応答有無に関係なく)同じデータを繰り返し送信 LTE 未到達のデータのみ再送 NB-IoT 到達確率を高めエリアを拡大 少量データを前提に到達率を向上しカバレッジを拡大
- 10. 10 System Information Random Access Preamble Random Access Response SRB0: Connection Request SRB0: Connection Setup SRB1: Connection Setup Complete + NAS System Information Random Access Preamble Random Access Response SRB0: Connection Request SRB0: Connection Setup SRB1: Connection Setup Complete + NAS SRB1: Security Mode Command SRB1: Security Mode Comp DRB:Data Transfer LTE NB-IoT アクセス制御 無線リソース設定手順 無線ベアラ設定手順 Data Data 無線ベアラ設定後にデータを送受信 制御信号内でデータの送受信 制御信号送受信の中に、データも入れて通信 少量データの特性を活かし手順を削減 SRB1: Connection Reconfiguration SRB1: Connection Reconfiguration Comp
- 11. 11 待ち受け状態(IDLE)において、信号受信確認を間欠的に行い、消費電力を抑制 NB-IoT 最大2.91時間 着信不可 着信不可 時間 LTE 最大2.56秒 時間 LTEの技術(DRX)を拡張して適用 eDRX: extended idle mode Discontinuous Reception eDRXによる着信不可の時間長も省電力はトレードオフ
- 12. 12 接続状態 CONNECTED 待ち受け状態 IDLE Power Save Mode 追加 デバイスは網に登録(Registered)のまま、電源OFFと同じ状態を維持 着信不可の時間長と省電力はトレードオフ Idle Idle Connected Connected 時間 PSM 着信可 着信可着信不可 (仕様上、最大413日まで指定可)
- 13. 13 NB-IoTの特長 NB-IoTの提供方法 NIDD SCEF Based Delivery動作の概要
- 14. 14 1. IP Data Delivery 2. Non-IP SGi based Data Delivery 3. Non-IP SCEF based Data Delivery
- 16. 16 Non-IP NB-IoT アプリケーション サーバー PGW IPネットワーク 移動体網 デバイスとアプリケーションサーバーの1対1の通信 通信先は、移動体網にあらかじめ設定 デバイス毎にPGWがIPアドレス(注)を割り当て アプリケーションサーバーは、IPアドレスでデバイスを識別 移動体網内もIPネットワークもUDPでデータ転送 (注) GREのTunnel IDなど、トンネリングプロトコルでも可能
- 17. 17 Data 172.16.0.2 10.0.1.2 UDP Data 172.16.0.3 10.0.1.2 UDP Data 172.16.0.4 10.0.1.2 UDP Data Data Data Data Data Data PGW アプリケーション サーバー 172.16.0.2 172.16.0.3 172.16.0.4Non-IP Non-IP Non-IP UDP/IP 着脱
- 18. 18 Non-IP NB-IoT SCSSCEF 移動体網 RESTful SCEF: Service Capability Exposure Function SCS: Service Capability Server デバイスとアプリケーションサーバーの1対1の通信 通信先は、移動体網にあらかじめ設定 デバイス毎にNAI形式の識別子(External-ID)(注)をあらかじめ設定 アプリケーションサーバーは、External-IDでデバイスを識別 移動体網内はSCTPで、IPネットワークはTCPで、データ転送 (注) 仕様上はMSISDNでも可
- 20. 20 方式 SGi Based SCEF Based アプリケーションサーバー におけるデバイスの識別 IPアドレス External-ID (NAI形式) データ転送 UDP 送達はアプリで確認 TCP/SCTP SCEFのAPIで確認 デバイスの セキュリティの確保 IPレベル HTTPレベル SGi Based 従来の移動体データ通信に近い SCEF Based ITとの親和性が高い
- 24. 24 NB-IoTの特長 NB-IoTの提供方法 NIDD SCEF Based Delivery動作の概要
- 25. 25 NB-IoT SCSSCEFMME 認証設備 MME: Mobility Management Entity IPネットワーク 移動体網 移動体網内は、C-Plane (通信を制御するための信号)のみを使用 従来の通信では、U-Plane (利用者が送受信するデータ)を利用 デバイスの 状態を管理
- 26. 26 MME SCEF SCS NIDD Configurations (POST) 認証設備 External-ID Notification送信先のURI External-ID 認証要求 認証OK IMSI 201 Created 生成したリソースのURI IMSIとExternal-IDの 対応付けを保持 IMSI: International Mobile Subscriber Identity SCSはデバイス単位にリソースを生成
- 27. 27 MME SCEF SCS認証設備 移動体網内はIMSIによりデバイスを管理 IMSIを通知 Attach Procedure PDN Connectivity Procedure 認証情報 接続先の情報 Non-IPセッション生成要求 IMSI IMSIとExternal-IDの 対応付けを確認 OK USIMからIMSIを読み出し デバイスはExternal-IDを知らない。知る必要もない。 USIMから読み出す情報のみで、通信することも可能
- 28. 28 MME SCEF SCS Non-IPデータ送信手順 デバイス送信データ OK リソース生成時に 指定されたURIへ通知 Uplink Data Notification External-ID + データ 200 OK
- 29. 29 MME SCEF SCS Non-IPデータ着信手順 生成したリソースへ POST デバイス着信データ OK 200 OK デバイスがCONNECTEDの場合 Downlink Data Deliveries (POST)
- 30. 30 MME SCEF SCS 生成したリソースへ POST Downlink Data Deliveries (POST) デバイス着信データ TEMPORARILY UNREACHABLE 202 Accept デバイスがすぐに着信できない場合 デバイスが着信不可状態 起床時の通知機能をON リソースを生成し、データを保持 ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～
- 31. 31 MME SCEF SCS デバイスが着信不可から着信可に遷移 ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ 起床時の通知機能をON データを保持 起床手順 起床通知 起床時の通知機能をOFF デバイス着信データ データ再送 Non-IPデータ着信手順 OK データ送信結果を通知 NIDD Downlink Data Delivery Status Notification
- 33. 33 S1AP Diameter SCTP SCTP IP IP L2 L2 Phy Phy Data (RDS) Non-IP Session NAS PDCP RLC MAC Phy Data HTTP TLS TCP IP L2 Phy (RDS) HTTP Non-IP Session Diameter TLS SCTP TCP IP IP L2 L2 Phy Phy NB-IoT SCSSCEFMME Relay Relay バイナリデータを透過に転送 デバイスとSCSでプロトコルの『決め』が必要 NAS S1AP PDCP SCTP RLC IP MAC L2 Phy Phy Relay
- 34. 34 SCEFMME SCS AS 3GPPで定義された構成 標準化対象 ただし、デバイス-SCS間のアプリケーションプロトコルを除く 標準化非対象 AS: Application Server 実装依存で、様々な構成が可能 T8 SCSはT8によりSCEFと通信する機能 それ以外、SCSとASを区別する定義はない (区別する必要もない) Server SCS ServerSCEF Server Server SCS ServerSCEF Server SCS SCEF Server SCS SCEF SCSとASの違いは？