スマートフォンの普及率 Japan 20% AT&T (postpaid) 57% Singapore 54% Canada 39% Sweden 35% Spain 35% Global10% Source: TomiAhonen Consulting Dec. 2011

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1 エリクソンのスマートフォン トラフィック対策 Smartphones and their behavior in a world of applications and how a smart network can help エリクソン ジャパン

2 スマートフォンの普及率 Japan 20% AT&T (postpaid) 57% Singapore 54% Canada 39% Sweden 35% Spain 35% Global10% Source: TomiAhonen Consulting Dec. 2011

3 全世界のモバイルトラフィック量の推移 月毎の合計 ( 上り + 下り ) トラフィック量 (PetaByte/month) 年第 4 四半期にモバイルデータが音声を追い越し 2011 年第 1 四半期にモバイルデータが音声の2 倍に +93% YoY +26% Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q 音声 データ Source: Ericsson Traffic refers to aggregated traffic in mobile access networks. DVB-H and Mobile WiMax or WiFi traffic have not been included. M2M traffic not included. Ericsson Presentation Page 3

4 スマートフォンのトラヒック特性実測値に基づく分析 ユーザデータトラヒック * ipad データトラフィックは導入初期に測定 1 10 電話中心端末スマートフォン 40* ipad 100 PC RAN の制御信号トラヒック 電話中心端末スマートフォン PC 3 1 台の PC は 1 台のスマートフォンよりもデータトラヒックも制御トラヒックも多く生成 スマートフォンは数が多い上に使用頻度大 制御信号量は多大 RAN: Radio Access Network CN: Core Network CN の制御信号トラヒック 電話中心端末スマートフォン PC Ericsson Presentation Page 4

5 スマートフォンの制御信号の増加 Service Request (SR) Paging Release の割合が増加 : アプリケーションの動作 : Polling, Keep alive デバイスの動作 : Fast Dormancy サーバの動作 : Push status updates 結果的に : パケットコアの信号処理負荷が劇的に増加 多くの場合 パケット交換システムの容量増強が必要 EU SR EU Page NA SR NA Page EU: 欧州事業者 NA: 北米事業者 最繁時の UE 毎の信号生起数 Service request: パケット接続の設定を要求する信 0 Jan-09 Jan-10 Jan-11 Jan-12 Service Requests が 3 年間で 5 倍に増加 Ericsson Presentation Page 5

6 解決すべき課題と対策 トラフィックの急増がネットワークの不安定動作を招く可能性 制御信号の増加が無線ネットワーク及びパケットコアの過負荷を誘引する可能性 アプリなどの予測不可能な振舞いによりディメンジョニングがより困難に 大きなダウンロード時間 ビデオ凍結など ユーザへのサービス品質に問題 考えられる対策 信号トラフィックの振舞いを十分に理解した上でディメンジョニング 信号トラフィックの影響を最小化するように タイマーなどのパラメータを適切に設定 リアルタイムでトラフィックをモニターし 品質の問題が発生する前に対処 スマートフォンのトラフィック アプリの多様化に従い トラフィック量が継続的に増加 今日の何百倍のトラフィックに対応できるようにネットワークを設計する必要 Ericsson Presentation Page 6

7 エリクソンのスマートフォン ラボ業界の他の会社との連携 Service collaboration Google, Apple, Microsoft, Facebook Device collaboration Apple, Samsung, HTC, Motorola, Nokia, RIM, Sony, LG Chipset collaboration Qualcomm, STE, Motorola, Renesas, RIM, Intel, Nvidia, Samsung, Broadcom Ericsson Presentation Page 7

8 ストリーミングのトラフィック特性測定例 13 個のベンチマーク用端末 消費電力相対値 無線ネットワーク負荷 Ericsson Presentation Page 8

9 アプリ開発者向けの推奨事項の洗い出し TCP 効率化 TCP はデータ転送速度を制限するべきではない 通信接続の扱い 接続を最大限共用し切断処理を最適化すべき セキュア接続はオーバヘッドを発生させることに留意 ネットワーク リクエストの集約 アプリ内およびアプリ間でネットワークのアクティビティを調整すべし プッシュ対ポーリング およびバックグランド更新 OS ベースのプッシュにし ポーリングは避けるべし キャッシング データのキャッシングは広く利用すべし 使用率の増加 ネットワークのアクティビティをクロックと同期しないようにすべし スマートフォン ラボは主要モバイルインターネット プレイヤーにガイドラインを提供 Smartphone battery consumption Smartphone battery consumption YouTube ストリーミングのラボ ベンチマーク RAN Signaling ウェブ ページ ダウンロードのラボ ベンチマーク g ( ) RAN Signaling p g Ericsson Presentation Page 9 Source: Ericsson

10 スマートフォン ラボの影響力 最新の Android ガイドラインにはスマートフォン ラボの推奨事項が含まれている Ericsson Presentation Page 10 Source:

11 制御信号のエンド ツー エンドでの分析 スマートフォン NodeB RNC SGSN GGSN NAT/FW アプリケーション サーバ アプリケーションアプリケーション.. アプリケーション Android OS チップセット ステート マシーン RAN 信号 CN 信号 ステート マシーン URA Active Idle Keep Alive Keep Alive Keep Alive インターネット Keep Alive は RAN および CN に制御信 号を発生させる可能性あり パケット接続が存在しない場合これを設定する必要があり CN 信号を発生させる 無線ベアラが存在しない場合これを設定する必要があり RAN 信号を発生させる Ericsson Presentation Page 11 Keep Aliveの影響 状態 RAN CN Active なし なし URA/CellPCH 小 なし Preservation 大 小 Idle 大 大

12 スマートフォンの無線状態遷移 URA 及び 3GPP Rel.8 の fast dormancy がない場合 Pre Rel 8 FD HSPA ( 高速データ転送 ) FACH ( 低速データ転送 ) URA IDLE 3GPP Rel.8 以前の FD (fast dormancy) は IDLE 状態へ強制遷移 FACH 状態 ( 共用チャネル利用 ) は実質無データ転送状態として利用 URA 状態は規定せず IDLE から HSPA 状態への遷移に Iub( 基地局のネットワーク側 ) と Uu( 無線インタフェース ) 上で 30 以上の信号を転送 IDLE から HSPA への遷移に約 2 秒必要 URA (UMTS Registration Area): 複数セル ( 基地局カバーエリア ) の集まりで ページングの単位 端末は異なる URA に移動すると無線上で位置更新 状態としては データ通信は行っていないが 無線ネットワークとして端末がどの URA に在圏するかを認識している状態 Ericsson Presentation Page 12

13 スマートフォンの無線状態遷移 URA 及び 3GPP Rel.8 の fast dormancy を導入した場合 Rel 8 FD HSPA ( 高速データ転送 ) FACH ( 低速データ転送 ) URA IDLE 3GPP Rel 8 の FD: URA FACH HSPA により スマホを RAN 制御下に維持 FACH 状態おけるデータ転送を大幅に利用することで この状態の重要度が増大 URA FACH の遷移に Iub 及び Uu 上で 3 信号のみ必要 FACH HSPA の遷移に Iub 及び Uu 上で 12 信号必要 URA HSPA の遷移に約 1 秒 チャッティトラフィックの場合に約 0.5 秒 IDLE の滞在時間は大幅に削減 URA は 新たな IDLE に相当 Ericsson Presentation Page 13

14 エリクソンのパケットノード - トラフィック構成に応じて柔軟にリソース割当 - トラフィック タイプ / ミックスに対してシステムリソースの柔軟な割り当て スループット重視のシステム マルチ アプリケーション対応システム Control Plane Control Plane User Plane User Plane Control User Plane User Plane App1 App2 User Plane App3 各種のアプリケーション用の共通プラットフォーム 更なる柔軟性と装置有効利用のため スロット非依存 Ericsson Presentation Page 14

15 ネットワークレベルでの冗長構成 IP ネットワーク ICR ICR GW GW GW GW 冗長化 GW 群 APN 毎のPGW 選択 トラッキング エリア ( 位置登録単位 ) 毎の SGW 選択 MME MME MME MME MMEプール トラフィック負荷の分散 シグナリング量の低減 動的なリソース割り当て ICR: Inter-chassis redundancy enb enb LTE 基地局 MME: Mobility Management Entity APN: Access Point Name PGW: Packet Data Network GW SGW: Serving GW 高アベイラビリティと負荷分散 Ericsson Presentation Page 15

16 LTE E2E Idle Timer の最適化 長い idle timer 値 -> Service Request (SR) 頻度少 長い idle timer 値 CONNECTED 状態端末の割合大 -> ハンドオーバ頻度大 短い idle timer 値 IDLE 状態端末の割合大 -> 電池の寿命大 Idle timer 値が SR 及び HO 頻度に与える影響を 4 つの LTE ネットワークで比較評価 Ericsson Presentation Page 16 SR HO Op1 SR Op1 HO Op2 SR Op2 HO Op3 SR Op3 HO Op4 SR Op4 HO 1/BH/SAU Op1 Op2 Op3 Op4 10s 20s 61s 61s 異なる idle timer 値を設定した 4 つの LTE ネットワークにおける 最繁時の 1 ユーザ当りの制御信号数 Idle Timer を 61 秒にすることでパケットコアへの制御信号負荷が相当に減少 HO SR

17 スマートフォンに対するネットワーク最適化 スマートフォン向けのネットワーク最適化サービスを事業者に提供 最良のネットワーク性能を提供することで 競争力を確保することを支援 コスト パフォーマンスを保持する一方 最良の性能を提供するネットワーク設計および展開を実現確率 (%) 100 最適化されていないネットワーク 90 予測 最適化 測定 計画 展開 Ericsson Presentation Page 17 設計 x10 x3 最適化されたネットワーク DL:Mbps

18 まとめ スマートフォン ラボの活動 スマートフォントラフィックの実測とシミュレーション スマートフォン関連の業界関連各社と定期的な会合 エリクソンとしてのガイドライン提示 個々の事業者との意見交換で直近の課題を共有し 可能であれば解決策を提示 社内ソリューション / 製品開発部隊へのフィードバック 制御信号の影響 アプリにより振舞いが異なり ネットワークに与える影響を推測するのが困難 スマートフォンの増加により service request が急増 タイマー設定や制御信号の扱いを最適化する必要 Ericsson Presentation Page 18

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