2017 5G 時代のモバイルユーザープレーン再検討松嶋聡ソフトバンク

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れれだいほうじ
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1 2017 5G 時代のモバイルユーザープレーン再検討松嶋聡ソフトバンク

2 現のモバイルネットワーク ( 携帯網 ) の例 RAN, EPC, SGi に分割されて構築管理端末セッションごとのトンネル接続, 移動管理伝送路からみたパスの最適化が困難 Data-plane Role Access Node (enode-b) L2 Anchor Node (Serving Gateway) L3 Anchor Node (Packet Data Network Gateway) Service Functions GTP-U Tunnel IPv4/IPv6 GTP-U Tunnel VLAN, etc., Internet, Service network IPv4 IPv4 RAN EPC SGi

3 3GPP Rel-15 アーキテクチャ (5G Phase.1) ユーザープレーンは劇的に簡素化されている 3GPP TS23.501

4 5Gに対する般的な期待ユーザープレーンは複雑な最適化を要求されている要求の異なるサービスを重畳するネットワークスライシング少量セッション容量帯域 (embb) 低遅延信頼データ転送 (urllc) 量セッション少容量帯域 (mmtc) Source: NGMN white-paper

5 ID 空間とプロトコルからたネットワーク階層 User IPv6 SA (128) IPv6 DA (128) Tunnel ID (32) UDP SPort(16) UDP DPort(16) IP SA (32) IP DA (32) VLAN ID (12)

6 ID 空間とプロトコルからたネットワーク階層 User IPv6 SA (128) IPv6 DA (128) Tunnel ID (32) UDP SPort(16) UDP DPort(16) IP SA (32) IP DA (32) VLAN ID (12) Provides High Quality Reliability

7 ID 空間とプロトコルからたネットワーク階層 User IPv6 SA (128) IPv6 DA (128) Tunnel ID (32) UDP SPort(16) UDP DPort(16) IP SA (32) IP DA (32) VLAN ID (12) Enables Multiple Virtual Networks Co-exist Provides High Quality Reliability

8 ID 空間とプロトコルからたネットワーク階層 User IPv6 SA (128) IPv6 DA (128) Tunnel ID (32) UDP SPort(16) UDP DPort(16) IP SA (32) IP DA (32) VLAN ID (12) Deploys Back-haul and Core w/ High Quality and Reliability For C/U-Plane and O&M Networks Enables Multiple Virtual Networks Co-exist Provides High Quality and Reliability

9 ID 空間とプロトコルからたネットワーク階層 User IPv6 SA (128) IPv6 DA (128) Tunnel ID (32) UDP SPort(16) UDP DPort(16) IP SA (32) IP DA (32) VLAN ID (12) GTPv1U as Mobile User-Plane Protocol Multiplexes Sessions in A Tunnel Deploys Back-haul and Core w/ High Quality and Reliability For C/U-Plane and O&M Networks Multiple Virtual Networks Co-exist Provides High Quality and Reliability

10 ID 空間とプロトコルからたネットワーク階層 User IPv6 SA (128) IPv6 DA (128) Tunnel ID (32) UDP SPort(16) UDP DPort(16) IP SA (32) IP DA (32) VLAN ID (12) IPv6 as User PDN Protocol GTPv1U as Mobile User-Plane Protocol Multiplexes Sessions in A Tunnel Between Two Nodes Deploys Mobile Back-haul and Core w/ High Quality and Reliability For C/U-Plane and O&M Networks Multiple Virtual Networks Co-exist Provides High Quality and Reliability

11 ID 空間とプロトコルからたネットワーク階層 User IPv6 SA (128) IPv6 DA (128) Tunnel ID (32) UDP SPort(16) UDP DPort(16) IP SA (32) IP DA (32) VLAN ID (12) IPv6 as User PDN Protocol GTPv1U as Mobile User-Plane Protocol Multiplexes Sessions in A Tunnel Between Two Nodes さな ID 空間の多階層ネットワーク Deploys Mobile Back-haul and Core 合計 572 ビット w/ High Quality and Reliability For C/U-Plane and O&M Networks Multiple Virtual Networks Co-exist Provides High Quality and Reliability

12 ID 空間とプロトコルからたネットワーク階層 User IPv6 SA (128) IPv6 DA (128) Tunnel ID (32) UDP SPort(16) UDP DPort(16) IP SA (128) IP DA (128) VLAN ID (12) IPv6 as User PDN Protocol GTPv1U as Mobile User-Plane Protocol Multiplexes Sessions in A Tunnel Between Two Nodes さな ID 空間の多階層ネットワーク Deploys Mobile Back-haul and Core 合計 764 ビット w/ High Quality and Reliability For C/U-Plane and O&M Networks Multiple Virtual Networks Co-exist Provides High Quality and Reliability

13 IPv6 単レイヤで分な ID 空間を提供 User IPv6 SA (128) IPv6 DA (128) Tunnel ID (32) UDP Sport(16) UDP Dport(16) IP SA (32) IP DA (32) VLAN ID (12) 階層ごとネットワークの構築運をシンプルに 572 ビット 512 ビット空間 Segment-ID [1]* (128) Segment-ID [0]* (128) IPv6 SA (128) IPv6 DA (128) *Exist in Segment Routing Extension Header (SRH)

14 IPv6 単レイヤで分な ID 空間を提供 User IPv6 SA (128) IPv6 DA (128) Tunnel ID (32) UDP Sport(16) UDP Dport(16) IP SA (128) IP DA (128) VLAN ID (12) 764 ビットもっと増やせます (768 ビット ~) Segment-ID [3]* (128) Segment-ID [2]* (128) Segment-ID [1]* (128) Segment-ID [0]* (128) IPv6 SA (128) IPv6 DA (128) *Exist in Segment Routing Extension Header (SRH)

15 128 ビット ID に様々な機能を与える SRv6 SRv6 Function* Name Forwarding SRv6 Function* Name Forwarding End Lookup SRH T Pure IPv6 transit End.X L3 cross-connect to next-hop T.Insert Insert an SRv6 policy (SID list) End.T L3 lookup IPv6 table T.Encaps Encap SRv6 policy (SID list) by outer IPv6 hdr End.DT6 Decap outer IPv6 hdr and lookup IPv6 table End.DT4 Decap outer IPv6 hdr and lookup IPv4 table End.DX6 Decap outer IPv6 hdr and IPv6 cross-connect End.DX4 Decap outer IPv6 hdr and IPv4 cross-connect End.B6 Bound to an SRv6 policy(sid list) * SRv6 Network Programming

16 もしも SRv6 が現トンネルの代替になれたとしたら RAN, EPC, SGi に分割されて構築管理端末セッションごとのトンネル接続, 移動管理伝送路からみたパスの最適化が困難 IPv6に統することでモバイルと他ネットワークを統合モバイルNW 機能をSegment-IDで表現して実現する Access Node (enode-b) L2 Anchor Node (Serving Gateway) L3 Anchor Node (Packet Data Network Gateway) IPv ( 3 3 IPv4 )- SRv6 SIDs SRv6 Network

17 Segment-ID に持たせるモバイル NW の機能上り方向下り方向アクセスポイント T.Insert End.X L2 アンカー (ie SGW) End.B6 End.B6 L3 アンカー (ie PGW) End.T T.Insert アクセスポイント (enode-b) L2 アンカー (SGW) L3 アンカー (PGW) 上りリンク SRv6 SIDs 下りリンク Internet, Service network SRv6 Network

18 SRv6 でモバイルネットワーキング ( 上り ) SRv6 Network MN S:: A:: B:: C:: Internet, Service network D:: CN IPv6 Header SA=S:: DA=D:: NH=TCP

19 SRv6 でモバイルネットワーキング ( 上り ) SRv6 Network MN S:: A:: T.Insert B:: C:: Internet, Service network D:: CN IPv6 Header SA=S:: DA=D:: NH=TCP SRH SA=S:: DA=B:: NH=SRH(43) SL=1 SID[0]=D:: SID[1]=B::

20 SRv6 でモバイルネットワーキング ( 上り ) SRv6 Network MN S:: A:: T.Insert B:: End.B6 C:: Internet, Service network D:: CN IPv6 Header SA=S:: DA=D:: NH=TCP SRH SA=S:: DA=B:: NH=SRH(43) SL=1 SID[0]=D:: SA=S:: DA=C:: NH=SRH(43) SL=0 SID[0]=C:: SID[1]=B:: SRH SL=1 SID[0]=D:: SID[1]=B::

21 SRv6 でモバイルネットワーキング ( 上り ) SRv6 Network MN S:: A:: T.Insert B:: End.B6 C:: End.T w/ PSP Internet, Service network D:: CN IPv6 Header SA=S:: DA=D:: NH=TCP SRH SA=S:: DA=B:: NH=SRH(43) SL=1 SID[0]=D:: SA=S:: DA=C:: NH=SRH(43) SL=0 SID[0]=C:: IPv6 Header SA=S:: DA=D:: NH=TCP SID[1]=B:: SRH SL=1 SID[0]=D:: SID[1]=B::

22 SRv6 でモバイルネットワーキング ( 上り ) SRv6 Network MN S:: A:: T.Insert B:: End.B6 w/ PSP C:: End.T w/ PSP Internet, Service network D:: CN IPv6 Header SA=S:: DA=D:: NH=TCP SRH SA=S:: DA=B:: NH=SRH(43) SL=1 SID[0]=D:: SRH SA=S:: DA=C:: NH=SRH(43) SL=1 SID[0]=D:: IPv6 Header SA=S:: DA=D:: NH=TCP SID[1]=B:: SID[1]=B::

23 SRv6 でモバイルネットワーキング ( 下り ) SRv6 Network MN S:: A:: B:: C:: Internet, Service network D:: CN IPv6 Header SA=D:: DA=S:: NH=TCP

24 SRv6 でモバイルネットワーキング ( 下り ) SRv6 Network MN S:: A:: B:: T.Insert C:: Internet, Service network D:: CN SA=D:: DA=B:: NH=SRH(43) IPv6 Header SA=D:: DA=S:: NH=TCP SRH SL=1 SID[0]=D:: SID[1]=B::

25 SRv6 でモバイルネットワーキング ( 下り ) SRv6 Network MN S:: A:: End.B6 w/ PSP B:: T.Insert C:: Internet, Service network D:: CN SA=D:: DA=A:: NH=SRH(43) SA=D:: DA=B:: NH=SRH(43) IPv6 Header SA=D:: DA=S:: NH=TCP SRH SL=1 SID[0]=D:: SRH SL=1 SID[0]=D:: SID[1]=B:: SID[1]=B::

26 SRv6 でモバイルネットワーキング ( 下り ) SRv6 Network MN S:: A:: End.X w/ PSP End.B6 w/ PSP B:: T.Insert C:: Internet, Service network D:: CN IPv6 Header SA=S:: DA=D:: NH=TCP SRH SA=D:: DA=A:: NH=SRH(43) SL=1 SID[0]=D:: SRH SA=D:: DA=B:: NH=SRH(43) SL=1 SID[0]=D:: IPv6 Header SA=D:: DA=S:: NH=TCP SID[1]=B:: SID[1]=B::

27 現モバイルネットワークとステートレスインターワーク User pkt Tunnel header Tun-ID DA v4 IPv4 header SA v4 User pkt SRH IPv6 header DA v6 SA v6 Internet, Service network Internet, Service network Locator DAv4 SAv4 Tun-ID 128-a-b-c a b c Existing IPv4 Network SRv6 Enabled IPv6 Network

SRv6 でネットワークスライシングモバイル機能やパスの SID のセットをスライスとして表現 -> 1

SID をパケットに -> ソケット API からアプリが直接スライスを指定することができる payload

Contents for NetSlice-C SID set of NetSlice-B Contents

28 SRv6 でネットワークスライシングモバイル機能やパスの SID のセットをスライスとして表現 -> 1 セットの Segment-ID の共通プレフィクスをスライスの ID に端末のユーザーアプリからパケットに SID をパケットに -> ソケット API からアプリが直接スライスを指定することができる payload スライス SID SRH DA IPv6 header SA SID set of NetSlice-C Contents for NetSlice-C SID set of NetSlice-B Contents for NetSlice-B SID set of NetSlice-A Contents for NetSlice-A SRv6 Network

29 まとめ 5G 時代のユーザープレーンはシンプルでなければ複雑な最適化要求に対応できない現在の多階層ネットワークをシンプルにするためには分なきさの ID 空間を持つ単レイヤへインテグレーションすることが有効モバイルユーザープレーン機能を SRv6 で実現単レイヤ化複雑な要求に対応可能なシンプルなユーザープレーンを構築可能 SRv6によって End-to-End きる可能性ネットワークスライシングが実現で

30 参考資料 SRv6 for Mobile User-Plane draft-matsushima-spring-dmm-srv6-mobile-uplane SRv6 Network Programming draft-filsfils-spring-srv6-network-programming IPv6 Segment Routing Header (SRH) draft-ietf-6man-segment-routing-header

IETF(と3GPP)でのモバイル・5G関連活動

IETF(と3GPP)でのモバイル・5G関連活動 IETF( と 3GPP) でのモバイル 5G 関連活動ソフトバンク松嶋聡要約 SRv6 (Segment Routing IPv6) をモバイルユーザープレーンに適用するアイディアを IETF へ提案さらに良き協力者を得て 3GPP にも提案厳しい反論に遭いながらもステップバック妥協点を見出しユーザープレーンプロトコル検討のスタディアイテム化を合意 (3GPP CT4) 既存 (GTP-U)

2017 5G 時代の モバイルユーザープレーン 再検討 松嶋聡 ソフトバンク

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