Test des performances cellulaires

Figure 1 – Profil de puissance des activités du mode économie d’énergie

L’UE demande une valeur de temporisation active T3324 pendant les procédures d’attachement et de TAU. Le MME attribue la valeur T3324 à l’UE. Le temporisateur actif T3324 détermine la durée pendant laquelle le dispositif reste joignable pour la transaction mobile terminée lors de la transition du mode connecté au mode inactif. Le dispositif démarre la minuterie active lorsqu’il passe du mode connecté au mode inactif et lorsque la minuterie active expire, le dispositif passe en mode économie d’énergie. Le MME prend en compte la valeur demandée par l’UE et la configuration locale du MME pour déterminer la valeur du temporisateur actif. Le MME inclut l’IE de valeur T3324 dans le message ATTACH ACCEPT/TAU ACCEPT uniquement si l’IE de valeur T3324 a été inclus dans le message ATTACH REQUEST/TAU REQUEST. Un UE utilisant le PSM est disponible pour les services de terminaison mobiles uniquement pendant la période d’un temps actif après un événement d’origine mobile comme un transfert de données ou une signalisation, par exemple après une procédure TAU/RAU périodique. Le MME autorise une valeur de « 0 » pour le temporisateur T3324. Dans ce cas, l’UE passe immédiatement en mode économie d’énergie. Le tableau 1 résume les unités (incrément) pour le temporisateur actif T3324. La valeur a une longueur de 5 bits et doit être multipliée par l’incrément pour obtenir sa valeur réelle.

Tableau 1 – Unité et valeur du timer actif T3324

Le temporisateur T3412 est également appelé temporisateur de mise à jour périodique de la zone de suivi (TAU). La mise à jour périodique de la zone de suivi est utilisée pour notifier périodiquement la disponibilité de l’UE au réseau. La procédure est contrôlée dans l’UE par le temporisateur de mise à jour périodique de la zone de suivi (temporisateur T3412). La valeur de la minuterie T3412 est envoyée par le réseau à l’UE dans le message ATTACH ACCEPT et peut être envoyée dans le message TRACKING AREA UPDATE ACCEPT. L’UE doit appliquer cette valeur dans toutes les zones de poursuite de la liste des zones de poursuite attribuées à l’UE, jusqu’à ce qu’une nouvelle valeur soit reçue. Une minuterie TAU périodique plus longue est possible en utilisant la minuterie étendue T3412.

Lorsque l’UE inclut l’IE de la valeur T3324 et que l’UE indique qu’il prend en charge la valeur de la minuterie périodique étendue dans l’IE de prise en charge de la fonctionnalité du réseau de la station mobile, il peut également inclure l’IE de la valeur étendue T3412. Outre la valeur demandée par l’UE, le MME vérifie que la configuration locale est prise en compte lors de la sélection d’une valeur pour le temporisateur étendu T3412. Lorsque le MME inclut le T3412 extended value IE dans le message ATTACH ACCEPT ou le message TRACKING AREA UPDATE ACCEPT, le MME utilise le timer T3412 extended value IE comme valeur du timer T3412. Le tableau 2 résume les unités (incrément) pour le temporisateur étendu T3412. La valeur a une longueur de 5 bits et doit être multipliée par l’incrément pour obtenir sa valeur réelle.

Tableau 2 – Test d’automatisation du mode économie d’énergie

Pour mesurer le profil de puissance d’un appareil en modes normal et PSM, on peut utiliser un wattmètre numérique pour mesurer la consommation de courant. Ce compteur d’énergie numérique alimentera l’appareil, mesurera l’intensité du courant, puis calculera la consommation d’énergie et établira le profil d’énergie. Une configuration typique pour surveiller l’appareil à partir d’un ordinateur externe, du wattmètre et de l’émulateur de réseau PicoLTE est décrite dans « Error ! Reference source not found. » Cette configuration ne fait pas partie de la version actuelle, mais elle sera fournie dans les prochaines versions en tant que conception de référence.

Dans une procédure contenant plusieurs étapes, les opérations sont numérotées (1, 2, 3…). L’icône en forme de losange (♦) est utilisée pour indiquer une procédure ne contenant qu’une seule étape, ou des étapes secondaires. Des lettres minuscules (a, b, c…) peuvent également être utilisées pour indiquer les étapes secondaires d’une procédure complexe.

L’abréviation NC est utilisée pour indiquer l’absence de connexion.

Les lettres majuscules (A,B,C…) sont utilisées pour identifier tout terme marqué tel quel sur un instrument, comme les noms des connecteurs, des boutons, des témoins lumineux, etc. Les lettres majuscules sont également utilisées pour identifier les noms des touches du clavier d’un ordinateur.

Tous les termes utilisés dans les logiciels, tels que les noms des menus, des commandes, des boîtes de dialogue, des zones de texte et des options, sont présentés en caractères gras.

L’abréviation N/A est utilisée pour indiquer quelque chose qui n’est pas applicable ou pas disponible au moment de la mise sous presse.

Note:

Les captures d’écran de ce document sont tirées de la version du logiciel disponible au moment de la publication. Pour cette raison, elles peuvent différer légèrement de ce qui apparaît sur votre écran, en fonction de la version du logiciel que vous utilisez. En outre, les captures d’écran peuvent différer de ce qui apparaît sur votre écran si vous utilisez des paramètres d’apparence différents.

À des fins de démonstration, le PicoLTE fonctionne avec une cellule Cat.M1 à 1970 MHz (bande 20 du LTE) comme le montre la Figure 2. Les fichiers de configuration sont fournis dans le répertoire /opt/nutaq/picolte/examples/R1902/eps/ciot/emtc/enb.

Le principal fichier de configuration est enb.cfg situé dans le répertoire “./enb”. Il comprend les fichiers de configuration suivants (voir Tableau 3) :

Tableau 3 – Fichiers de configuration de l’eNodeB

L’eNodeB est connecté à l’EPC et prend en charge différents PDN, notamment le PDN non-IP pour gérer la connectivité non-IP et le NIDD pour les cas MO et MT.

Comme les fréquences centrales DL et UL du LTE sont liées, on peut utiliser l’EARFCN DL pour configurer les fréquences porteuses d’exploitation à la fois pour la liaison montante et la liaison descendante. Le DL EARFCN pour les bandes LTE standard peut être configuré dans le fichier de configuration enb.cfg situé dans le dossier ./enb. Le nom du paramètre est dl_earfcn (voir Tableau 4).

Tableau 4 – Réglage du DL EARFCN

Figure 2 – Spectre d’un LTE 10MHz supportant le Cat.M1 à 1960 MHz (LTE Band 2 – Downlink)

Il existe de nombreux outils web qui peuvent être utilisés pour trouver le EARFCN approprié en fonction de votre configuration. Le suivant propose de calculer à la fois la fréquence porteuse et les EARFCN : http://niviuk.free.fr/lte_band.php.

La puissance de sortie peut être configurée dans le fichier de configuration rf_driver.cfg situé dans le dossie ./enb. Le nom du paramètre est power_output (voir Tableau 5).

Tableau 5 – Réglage de la puissance de sortie RF

Le gain de réception peut être configuré dans le fichier de configuration rf_driver.cfg situé dans le dossier ./enb. Le nom du paramètre est rx_fssssront_end_gain (voir Tableau 6).

Tableau 6 – Réglage du gain de réception

Le port RF peut être configuré dans le fichier de configurationrf_driver.cfg situé dans le dossier ./enb. Les noms des paramètres sont downlink_rf_port_x and upink_rf_port_x, où x est l’index de la cellule (voir Tableau 7). Le tableau suivant indique les ports RF appropriés pour le scénario d’une cellule. Dans le cas de cellules multiples, veuillez vous reporter au Guide de l’utilisateur du PicoLTE pour plus de détails sur la configuration de cellules multiples.

Tableau 7 – Réglage des ports RF

Pour régler tout autre paramètre, veuillez lire la description de ce paramètre dans le Guide de l’utilisateur des paramètres de configuration et contactez [email protected] pour toute aide.

A des fins de démonstration, le PicoLTE exécute une configuration EPC permettant la gestion des appareils Cat.M1. Les fichiers de configuration sont fournis dans le répertoire/opt/nutaq/picolte/examples/R1902/eps/ciot/emtc/epc.

On peut utiliser un de ces exemples pour tester le mode économie d’énergie. Le fichier de configuration principal est mme.cfg situé dans le répertoire “./epc”. Il peut inclure la base de données de l’UE si elle n’y est pas déjà définie en utilisant la liste d’objets JSON : ue_db. Chaque objet de cette liste définit un abonné qui est défini par les informations de l’USIM (voir Tableau 8).

Tableau 8 – Fichiers de configuration de l’EPC

Un ou plusieurs PDN peuvent être définis dans le fichier de configuration mme.cfg à l’aide de la pdn_list. Il s’agit d’une liste JSON d’un ou plusieurs objets PDN. Le tableau suivant résume les paramètres clés d’un objet PDN.

Tableau 9 – Paramètres du réseau public de données

L’EPC peut gérer :

• Établissement de connexion PDN non IP
• MO Données non IP
• Données MT non IP
• Événements non IP

L’EPC fournit une API qui peut être utilisée par un service externe pour s’inscrire à des événements non IP et transmettre des données non IP à la fois sur la liaison montante et la liaison descendante entre le serveur d’application distant et l’EPC. L’EPC gère le trafic non IP vers et depuis les appareils NB-IoT.

Un PDN Non-IP doit être configuré pour permettre la livraison de données Non-IP Il suffit de définir le paramètre pdn_type d’un objet PDN sur “non-ip”.

La base de données de l’UE peut être définie dans le fichier de configuration mme.cfg ou elle peut être définie dans un fichier séparé et incluse dans le fichier de configuration mme.cfg mme.cfg à l’aide de la directive include (include « ue_db-ims.cfg« ,). Le paramètre ue_db est un tableau JSON d’objets qui doivent être utilisés pour configurer la base de données utilisateur (voir Tableau 10). Chaque élément de ce tableau est une entrée pour un utilisateur. Les propriétés suivantes sont disponibles :

Tableau 10 – Configuration de la base de données de l’UE

Cette section décrit comment configurer la fonction de mode d’économie d’énergie sur le MME. Le MME fournit un ensemble de paramètres énumérés dans le tableau 11 pour activer et définir les temporisations PSM Active et Extended. Ces paramètres, s’ils sont utilisés, doivent être définis et réglés dans le fichier de configuration du MME disponible dans les exemples NB-IoT.

Tableau 11 – Paramètres du mode d’économie d’énergie du MME

Les cas de test suivants peuvent être configurés et testés avec le PicoLTE et le dispositif C030 (voir Tableau 12).

Tableau 12 – Cas de test du mode économie d’énergie

La carte d’application SKY66430 de Skyworks est une solution de prototypage rapide prête à l’emploi pour les applications IoT prenant en charge CIoT telles que les modes NB-IoT et Cat.M1.

La figure suivante montre un tableau de bord des différents terminaux utilisés pour surveiller l’eNB et le MME LTE, la console du modem ainsi que l’interface utilisateur capturent le spectre utilisé par la cellule PicoLTE et le profil de puissance du modem.

Ce tableau de bord sera utilisé tout au long de ce document pour capturer les activités du modem pour les différents cas de test.

Figure 3 – Tableau de bord des terminaux

La figure suivante montre la sélection du mode Cat.M1 et de la bande 2 (AT+SQNBANDSE=0,”standard”,”2”). Lorsque l’appareil est allumé (AT+CFUN=1) il effectue une recherche de cellule sur la bande 2. Le modem détecte la cellule PicoLTE et envoie une demande d’attachement (trace PRACH sur la CLI de l’eNB) pour se connecter au réseau. Comme l’appareil utilise une carte SIM de test enregistrée dans le HSS, le réseau accepte la demande de connexion et enregistre l’appareil. Nous pouvons voir dans la CLI du MME que le dispositif est attaché au PicoLTE sur le PDN ayant l’APN “internet”. L’appareil se voit attribuer l’adresse IP « 192.168.3.1 ».

Figure 4 – Sélection du mode Cat.M1 et de la bande 2

Le PicoLTE est livré avec une interface graphique Web qui permet de comprendre ce qui se passe sur le réseau LTE (eNB et MME) de manière conviviale. L’interface graphique Web utilise une socket Web pour capturer les messages des couches et interfaces activées dans les fichiers de configuration.

Dans la figure suivante, nous pouvons voir les messages NAS sur le MME. Elle montre le flux d’appel entre le dispositif (UE) et le MME.

Nous pouvons voir toute la procédure, de la « demande d’attachement » à l' »acceptation de l’attachement » et à l' »achèvement de l’attachement ».

Figure 5 – Messages NAS sur le MME

La figure suivante montre les UEs enregistrés (IMSI/IMEI) et leur statut.

Figure 6 – Ues enregistrées

Pour tester la fonction de détachement, nous émettons la commande AT+CGATT=0 au modem et nous pouvons vérifier son statut dans la CLI du MME dans la colonne REG qui indique N dans ce cas (le périphérique n’est pas enregistré).

Figure 7 – Vérification de l’état

L’interface graphique Web montre également que l’état du dispositif passe de « vrai » à « faux », ce qui signifie que le dispositif n’est plus enregistré sur le réseau.

Figure 8 – Statut affiché

Les messages NAS montrent la procédure de détachement déclenchée par le dispositif comme illustré dans la figure suivante (« Detach Request » et « Detach Accept »). Les traces suivantes montrent également les messages NAS et RRC de la procédure de détachement du côté de l’eNB.

Figure 9 – Messages NAS et RRC

Pour mesurer le débit sur le DL/UL, nous utilisons « Iperf » et envoyons du trafic UDP au dispositif ayant l’adresse IP « 192.168.3.2 ».

iperf -c 192.168.3.2 -u -b 1M -t 3000 -d -i 1

L’eNB CLI rapporte le débit de données mesuré sur le DL et l’UL comme indiqué dans les colonnes brate (276 kbps sur le Dl et 19,6 kbp sur l’UL).

Figure 10 – Débit de données sur DL et UL

L’interface Web du PicoLTE saisit également le débit mesuré par l’eNB à la fois sur le DL et le UL, comme l’illustre l’onglet de débit suivant.

Figure 11 – Débit mesuré sur l’onglet Bitrate

Un UE est PSM activé uniquement lorsque :

• Il envoie le timer T3324 dans ATTACH/TAU.
• Le mode économie d’énergie est activé dans la configuration en fournissant les temporisateurs T3324 actif et T3412 étendu ou en configurant les valeurs du temporisateur «  »UE demandé » ».
• T3412-Etendue est exprimée comme une chaîne d’un nombre binaire codé sur 8 bits : 3 bits pour l’unité, 5 bits pour la valeur.
• T3324 codage est exprimé comme une chaîne d’un nombre binaire codé sur 8 bits : 3 bits pour l’unité, 5 bits pour la valeur.

Activez le PSM avec AT+CPSMS=1,,, »10000110″, »00001000″

• T3324:16s, (8 x 2 secondes)
• T3412-Extended: 3min (6 x 30 secondes)
• Ici, T3412 est réglé sur une très petite valeur pour faciliter les tests.

Remarque : Dans les tests PSM et eDRX, l’UE est enregistré sur un PDN ayant l’adresse IP « 192.168.7.1 ». L’adresse IP de l’appareil est « 192.168.7.2 ».

La figure suivante montre la configuration du PSM sur la console du modem dans le coin supérieur droit et la connexion des dispositifs établie sur le réseau PicoLTE comme indiqué dans les CLI de l’eNB et du MME ainsi que la courbe de courant sur le moniteur de puissance.

Figure 12 – Configuration du PSM et connexion du dispositif

Pour vérifier les temporisateurs PSM demandés par les dispositifs, nous pouvons afficher le message NAS « Attach Request » (demande d’attachement) comme le montre la figure suivante. Dans le coin inférieur droit, nous pouvons voir les T3324 et T3412 ainsi que leurs valeurs demandées par les périphériques.

Figure 13 – Message « Attach Request » du NAS

Dans le coin inférieur droit, nous pouvons voir les T3324 et T3412 ainsi que leurs valeurs acceptées par le réseau (MME) dans le message NAS « Attach Accept ».

Figure 14 – Message NAS « Attach Accept

Le profil d’alimentation de la figure suivante montre l’inactivité du dispositif en fonction des temporisations T3324 et T3412 demandées et confirme le comportement attendu du dispositif.

Figure 15 – Profil de puissance

Les figures suivantes montrent les messages de mise à jour de la zone de suivi du NAS (demande TAU et acceptation TAU) lorsque le dispositif sort du mode de sommeil profond pendant de nombreux cycles. Le profil de puissance mesuré confirme le comportement attendu de l’appareil.

Figure 16, 17, 18, 19, 20, and 21 — Messages de mise à jour de la zone de suivi NAS

Dans les figures suivantes, le dispositif initie une requête ping (AT+PING=”www.sequans.com”) qui réveille immédiatement la radio et envoie le trafic, même lorsque le dispositif est en veille profonde.

Figure 22, 23 and 24 — Demande de ping

Activez l’eDRX avec les paramètres

• AT+SQNEDRX=2,4, »0101″, »0000″
  • La durée du cycle eDRX est de 81.92s
  • PTW est de 1,28s

Activer CEREG URC

• AT+CEREG=2

S’attacher aux réseaux

• AT+CFUN=1

Dans les figures ci-dessous, la console du modem en haut montre le réglage des paramètres eDRX et le déclenchement de la connectivité (AT+CFUN=1). Le dispositif est ensuite enregistré sur le réseau à l’aide des paramètres eDRX demandés, comme indiqué dans les CLI du MME et de l’eNB ainsi que dans les messages NAS (« Attach Request » et « Attach Accept »). Le profil de puissance mesuré décrit l’activité du dispositif tout en utilisant la fenêtre de temps de radiomessagerie (PTW) et le cycle eDRX demandés.