MPLS Japan 2010

モバイルバックホール・トランスポート
としてのMPLS/MPLS-TP
2010年11月1日
NEC末村 剛彦

Outline
1. LTEのおさらい
2. LTEに向けたモバイルバックホールの変化
3. バックホールの課題

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LTEでは何が変るか▌CS (voice)とPS (data)に分かれていたコア網が1つのIPコア網（EPC）に統合▌RANコントローラ（BSC/RNC）の機能が、LTEでは基地局とEPCに配分される
From 2G/3G to LTE: Towards all-IP, simplified
network architecture
Broadband Forum focus
areas for backhaul

2G/3G
2G/3G

GMSC

CDMA / EVDO
GSM / GPRS

Voice

EDGE

Channels

UMTS

IP channelBTS

Internet

Packet Switched
CoreGGSN
HAVPN

New, all-IP mobile core network introduced with LTE End-to-end IP
 Clear delineation of control plane and data plane Simplified architecture: flat-IP architecture with a single core
Evolved Packet CoreIP channel
eNode B(eNB)

Transport (backhauland backbone)(All-IP)

Evolved Packet Core = end-to-end IP transformation of mobile core
12PSTN
Other
mobilenetworks

BSC / RNC
Node B
SGSN
PDSN

LTE+EPC
LTE+EPC

MGW

MSC

HSPA

What is EPC ?

Softswitch

Circuit SwitchedCore (Voice)

BSC: Base Station Controller
RNC: Radio Network Controller

Source: Broadband Forum, MD-234
Page 3© NEC Corporation 2010モバイルバックホールの定義▌一般に基地局とBSC/RNC/aGWの間のネットワークと定義される▌ただし、
z コア網をまたぐトラフィックもある
z BSC/RNC/aGWはトラフィックの増大につれてエッジ側へ移動する傾向
Mobile Backhaul NetworkAccess

Aggregation

Core Network
MetroMTSO

Cell Site
BTS
NBeNB

CSG

BTS
NBeNB

CSG

BTS
NB
eNB

BSC
RNC
aGW

MAR
CSG

Star or Ring

Ring or MeshPE
RouterTransport Nodes

BTS: Base Transceiver Station
NB: Node-B, eNB: E-UTRAN Node-B
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P
Router

CSG: Cell Site Gateway, MAR: Mobile Aggregation Router
MTSO: Mobile Telephone Switching Office

標準化
▌3GPP
z モバイル通信方式▌Metro Ethernet Forum (MEF)z Mobile Backhaul IA (MEF 22)▌Broadband Forum (BBF, 旧IP/MPLS Forum）
z IP/MPLS Forum 20.0.0▌NGMN (Next Generation Mobile Networks) Alliance
基地局(BTS/NB/eNB)

BSC/RNC/aGW

Radio Network
Layer

3GPP
NGMN

Transport Network
Layer

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Transport
Network

MEF

BBF

IETF
IETF

ITU-T
ITU-T

IEEE
IEEE

LTE時代に向けたモバイル網の変化 (1)▌ 大容量化z 下り回線容量: 384 kbps (3G) →14 Mbps (HSPA) →100 Mbps (LTE)z 従来のMBH網にはT1/E1等の専用線が多く使われていたが、• モバイルキャリアが自前でファイバやマイクロ回線を敷設する• ADSL, HFC（CATV網）, PON等にデータトラフィックをオフロードする• RAN Sharing（英Everything Everywhere等）

等の動きが起きている。

▌ IP化
z 基地局I/F: TDM (2G) →ATM (3GPP R99) → IP (3GPP R5以降）
z かなりの長期に渡って異なる基地局I/Fが混在（2G, 3Gは当分存続）
z IPトランスポートは固定網と統合される方向
z 基地局の同期（パケット網でのクロック分配）が課題に

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LTE時代に向けたモバイル網の変化 (2)▌RANアーキテクチャの変化（スターからフラットへ）
z RANコントローラを無くして装置の階層を減らす（p.3参照）
z MBHトランスポートの視点ではかえって複雑になる• 基地局間のインタフェース（X2）の追加• Multi-homingz バックホールはPoint-to-pointからMultipointへ
3G以前（スター）

LTE, Mobile WiMAX（フラット）

S1
Abis, Iub

X2

Source: IP/MPLS Forum 20.0.0
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モバイルバックホール網の変化（トポロジー）▌大容量化やフラット化に伴い、z リング化、メッシュ化
z BSC/RNC/aGWの分散化（コアからエッジへ）
Access（主に無線）

Aggregation（無線または光）Metro（光）
BSC
RNC
aGW

BTS/NB/eNB

BSC
RNC
aGW

BSC
RNC
aGW

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モバイルバックホール網の変化（テクノロジー）▌TDMからTDM/Packet HybridやAll-Packetへ
Access（主に無線）

Aggregation（無線または光）
TDM
(ATM)

TDM網
PDH

BTS
NB(ATM)

TDM
SDH

TDM
(ATM)

Hybrid網BTS
NB(ATM)

PDH

NB(IP)eNB

Ethernet

BTS
NB(ATM)BTS
NB(ATM)
NB(IP)eNB

Page 9PDH
PW

SDH/WDM

SDH

BSC
RNCTDM
WDM

L2/L3
Ethernet

L2/L3

BSC
RNC
L2/L3

WDM

L2/L3

RNC
aGW

L2/L3

PW

Ethernet
Ethernet© NEC Corporation 2010

TDM

TDM

L2/L3

All-Packet網

Metro（光）Ethernet

WDM

PW

BSC
RNC
RNC
aGW

MPLSとMPLS-TP▌（MPLS-TP）＝（TP以前のMPLSのある部分）＋（OAM等の拡張）▌TPでの拡張はMPLS共通の仕組みになるので、最終的にはMPLS-TPはMPLSのサブセットになる▌IP/MPLS、MPLS-TP等は、特定の用途に最適化したMPLSプロトコル群のサブセット（Profile）を表す言葉になると考えられる▌バックホール用途に最適化したサブセット(Backhaul Profile?)を考えたい
TP後のMPLS
MPLS-TP
TP以前のMPLS

Label
Merge

Label Switching

G-ACh

ECMP

PWE3OAM

PHP

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Protection

トランスポートネットワークに対する要件▌信頼性が高いこと

松田修, "OTNのアプリケーション"より

z 障害回復機能を持つこと▌管理可能なこと
z OAM機能を持つこと▌トラヒックエンジニアリングが可能なこと
z 転送経路を指定できること
z 使用する帯域を管理できること▌多様なクライアントを転送できること
z スケーラブルであること
z 複数のクライアント信号を多重化して、転送できること

参考文献：F. Huang, X. Yi, H. Zhang, and P. Gong, "Key Requirements of Packet Transport Network Based on MPLS-TP,“in Asia Communications and Photonics Conference and Exhibition, Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2009), paper ThFF2.
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MPLSによる解▌信頼性が高いこと
z 障害回復機能を持つこと→MPLS-TP Linear/Ring Protection, FRR, PW Redundancy▌管理可能なこと
z OAM機能を持つこと→MPLS-TP OAM▌トラヒックエンジニアリングが可能なこと
z 転送経路を指定できること
z 使用する帯域を管理できること→MPLS TE

▌多様なクライアントを転送できること
z スケーラブルであること
z 複数のクライアント信号を多重化して、転送できること→PWE3

基本的なトランスポート要件はMPLS/MPLS-TPで満たせそう

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モバイルバックホールにおける課題
1. 運用スタイル
2. マルチポイント接続
3. L2とL3の使い分け
同期
セキュリティQoS

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この講演のスコープ外1. 運用スタイル - 運用者は誰か ▌従来、トランスポート系（TDM, ATM, 光）とパケット系のネットワークの運用はかなり違っていた。
トランスポート的運用
集中管理
Deterministic

パケット的運用
自律分散
Cut and Try▌モバイルバックホールの運用を、従来のトランスポート系の人が行う場合と、従来のパケット系の人が行う場合とで、運用に対する要求は大きく違うと考えられる

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1. 運用スタイル - トランスポート的モバイルバックホール ▌モバイルバックホールをトランスポート的に運用するとすれば・・・
z 基本的に管理システムからのプロビジョニングz 制御プレーンは、設定情報を収集するための道具として使用

Management SystemTopology DBRouteCalculation

Provisioning

Configuration
information

Control plane protocols

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2. マルチポイント接続 - VPLS vs. VPWS ▌LTEのフラットRAN（S1, X2インタフェース）をL2VPNで実装する方法として、
VPLSベースとVPWSベースがあり得る
z VPLSだと基地局を追加した際のPW設定を自動化できる
z 管理対象となるPWの数はVPWSの方が少なくなるはずz 両者の混在が現実解か？
物理トポロジー
aGW

VPLSベース
VPLS

VPWS for X2

VPWSベース

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aGW

VPWS for S1
aGW

3. L2とL3の使い分け - VPN技術 モバイルだけでなく固定サービスも含めて考えてみると・・・▌L2VPNによるLTEバックホール
z 現状からのマイグレーションが容易（コアとバックホールの運用を分離し易い）
z バックホールをL2VPNに統一できる
Backhaul(MPLS)LTEPEz LTEのコアとバックホールをL3VPNに統一できる（運用は課題）
z L3VPNサービスのトラフィックをコアからバックホールにオフロードできるCore(MPLS)

aGW

PE

▌L3VPNによるLTEバックホール

Backhaul(MPLS)
LTEPE

PE

L3VPN
L3VPN
ServicePE

L2VPN
ServicePE

Page 17

L2VPN PE

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PE

L2VPN

aGW

Core(MPLS)

L3VPN
ServicePE

L2VPN
ServicePE

L3VPN

L3VPN

L2VPN

L2VPN

3. L2とL3の使い分け - どこまでMPLSか ▌MPLSをエッジ（基地局サイト）まで延ばせば、シンプルな網になるように見えるが、z 装置コストは（一般に）高くなる
z MPLS C-planeのスケーラビリティ要求が厳しくなる▌大事なのは、運用が首尾一貫していること
Cell Site

Hub Site

Aggregation

eNB

Option AOption B

Option CPage 18

National PoPRegional PoP

S1IP
EthS1IPEthS1IP
EthMetroaGW

Iub/S1
EthEthEthPW
MPLS
L2/L1PW
LSP

MPLS
L2/L1 L2/L1

EthPW
MPLS
L2/L1

Iub/S1
EthEthPW
MPLS
L2/L1PW
LSP

MPLS
L2/L1 L2/L1MPLS
L2/L1 L2/L1EthPW
MPLS
L2/L1

Iub/S1EthPW
MPLS
L2/L1© NEC Corporation 2010

MPLS
L2/L1 L2/L1PW
LSPMPLSL2/L1 L2/L1

MPLS
L2/L1 L2/L1

Eth
PW
MPLS
L2/L1

S1
IP
EthS1
IP
Eth

S1
IP
Ethまとめ▌LTEに向けて、バックホールネットワークには大きな変化が起きる。
z 大容量化z IP化z フラット化▌MPLS/MPLS-TPは、モバイルバックホールのトランスポートとしての基本的な要件を満たすが、以下のような点では更に検討が必要と思われる。
z 運用スタイルz マルチポイント接続
z L2 と L3の使い分け▌FMC時代のバックホールネットワークに最適化したMPLSのプロファイルを考えることが重要。

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