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

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

2017

現⾏のモバイルネットワーク（携帯網）の例

SGi

EPC

RAN

GTP-U Tunnel GTP-U Tunnel

L2 Anchor Node (Serving Gateway)

L3 Anchor Node (Packet Data

Network Gateway) FunctionsService

IPv4

IPv4

• 

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

3GPP Rel-15 アーキテクチャ (5G Phase.1)

5Gに対する⼀般的な期待

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

⼤容量帯域

(eMBB)

低遅延

⾼信頼データ転送

(uRLLC)

⼤量セッション

少容量帯域

ID空間とプロトコルから⾒たネットワーク階層

ID空間とプロトコルから⾒たネットワーク階層

ID空間とプロトコルから⾒たネットワーク階層

Provides High Quality Reliability

ID空間とプロトコルから⾒たネットワーク階層

Enables Multiple Virtual Networks Co-exist

Deploys Back-haul and Core

w/ High Quality and Reliability

For C/U-Plane and O&M Networks

ID空間とプロトコルから⾒たネットワーク階層

Provides High Quality and Reliability

Multiple Virtual Networks Co-exist

Deploys Back-haul and Core

w/ High Quality and Reliability

For C/U-Plane and O&M Networks

GTPv1U as Mobile User-Plane Protocol

Multiplexes Sessions in A Tunnel

ID空間とプロトコルから⾒たネットワーク階層

Multiple Virtual Networks Co-exist

Deploys Mobile Back-haul and Core

w/ High Quality and Reliability

For C/U-Plane and O&M Networks

GTPv1U as Mobile User-Plane Protocol

Multiplexes Sessions in A Tunnel Between Two Nodes

ID空間とプロトコルから⾒たネットワーク階層

Provides High Quality and Reliability

Multiple Virtual Networks Co-exist

Deploys Mobile Back-haul and Core

w/ High Quality and Reliability

For C/U-Plane and O&M Networks

GTPv1U as Mobile User-Plane Protocol

Multiplexes Sessions in A Tunnel Between Two Nodes

IPv6 as User PDN Protocol

⼩さなID空間の

多階層ネットワーク

ID空間とプロトコルから⾒たネットワーク階層

Multiple Virtual Networks Co-exist

Deploys Mobile Back-haul and Core

w/ High Quality and Reliability

For C/U-Plane and O&M Networks

GTPv1U as Mobile User-Plane Protocol

Multiplexes Sessions in A Tunnel Between Two Nodes

IPv6 as User PDN Protocol

⼩さなID空間の

多階層ネットワーク

IPv6単⼀レイヤで⼗分なID空間を提供

階層ごとネットワークの

構築・運⽤をシンプルに

572ビット

512

ビット空間

IPv6単⼀レイヤで⼗分なID空間を提供

もっと増やせます

764ビット

(768ビット~)

128ビットIDに様々な機能を与えるSRv6

SRv6 Function*

Name

Forwarding

End

Lookup SRH

End.X

L3 cross-connect to next-hop

End.T

L3 lookup IPv6 table

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 Function*

Name

Forwarding

T

Pure IPv6 transit

T.Insert

Insert an SRv6 policy (SID list)

T.Encaps

Encap SRv6 policy (SID list) by

outer IPv6 hdr

もしもSRv6が現⾏トンネルの代替になれたとしたら

)-3 23

3 23 3 323 - 3 ( 3 23 3

IPv4 IPv4

•

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

に統⼀することで、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

SRv6 Network

SRv6 SIDs

Segment-IDに持たせるモバイルNWの機能

SRv6 Network

SRv6 SIDs

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

Internet, Service network

SRv6でモバイルネットワーキング

(上り)

S::

CN

D::

C::

B::

SRv6 Network

SA=S::

DA=D::

NH=TCP

Payload

A::

SRv6でモバイルネットワーキング

(上り)

S::

CN

D::

C::

B::

SRv6 Network

SA=S::

DA=D::

NH=TCP

Payload

SA=S::

DA=

B::

Payload

SL=

1

SID[

1

]=B::

A::

SRv6でモバイルネットワーキング

(上り)

S::

CN

D::

C::

B::

SRv6 Network

SA=S::

DA=D::

NH=TCP

Payload

SA=S::

DA=

B::

Payload

SL=

1

SID[

1

]=B::

SA=S::

DA=

C::

SL=

1

SL=

0

SID[

0

]=C::

A::

SRv6でモバイルネットワーキング

(上り)

S::

CN

D::

C::

B::

SRv6 Network

SA=S::

DA=D::

NH=TCP

Payload

SA=S::

DA=

B::

Payload

SL=

1

SID[

1

]=B::

SA=S::

DA=

D::

NH=TCP

Payload

SA=S::

DA=

C::

SL=

1

SL=

0

SID[

0

]=C::

A::

SRv6でモバイルネットワーキング

(上り)

SA=S::

DA=D::

NH=TCP

Payload

SA=S::

DA=

B::

Payload

SL=

1

SID[

1

]=B::

SA=S::

DA=

C::

SL=1

SA=S::

DA=

D::

NH=TCP

Payload

S::

CN

D::

C::

B::

SRv6 Network

A::

SRv6でモバイルネットワーキング

(下り)

S::

CN

D::

C::

B::

SRv6 Network

SA=D::

DA=S::

NH=TCP

Payload

A::

SRv6でモバイルネットワーキング

(下り)

S::

CN

D::

C::

B::

SRv6 Network

SA=D::

DA=S::

NH=TCP

Payload

SA=D::

DA=

B::

SL=

1

SID[

1

]=B::

A::

SRv6でモバイルネットワーキング

(下り)

S::

CN

D::

C::

B::

SRv6 Network

SA=D::

DA=S::

NH=TCP

Payload

SA=D::

DA=

B::

Payload

SL=

1

SID[

1

]=B::

SA=D::

DA=

A::

Payload

SL=1

SID[

1

]=B::

A::

SRv6でモバイルネットワーキング

(下り)

S::

CN

D::

C::

B::

SRv6 Network

SA=D::

DA=S::

NH=TCP

Payload

SA=D::

DA=

B::

SL=

1

SID[

1

]=B::

SA=D::

DA=

A::

Payload

SL=1

SID[

1

]=B::

SA=S::

DA=

D::

NH=TCP

Payload

A::

現⾏モバイルネットワークとステートレスインターワーク

SRv6 Enabled

IPv6

Network

Existing

IPv4 Network

Service network _{Service network}Internet,

SA

v4

Tun-ID

User pkt

DA

_v4

User pkt

_SRH

DA

_v6

SA

_v6

Locator DAv4 SAv4 Tun-ID

128-a-b-c a b c

IPv4 header Tunnel

SRv6 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

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

SID set of NetSlice-A

SID set of NetSlice-B

SID set of NetSlice-C

Contents for NetSlice-A Contents for NetSlice-B Contents for NetSlice-C

SA

DA

payload

スライス SID

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、⼗分な⼤き

さのID空間を持つ単⼀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、単⼀レイヤ化。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 ネットワークスライシングが実現で

きる可能性

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