IETF102 報告会
5G User Plane + TE in Transport Network

KDDI総合研究所
宮坂今日お話しする内容

1. 5G User Planeについて
2. 5Gとトランスポートネットワー
クとの連携について2

Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights Reserved今日お話しする内容

1. 5G User Planeについて
2. 5Gとトランスポートネットワー
クとの連携について3

Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights Reserved今までのまとめIETF100 (2017/11)‣IETF(DMM WG)にて，SRv6をモバイルユーザープレーンに適用する提案 (SB 松嶋さん)‣3GPP(CT4)にて，ユーザープレーンプロトコルの検討のスタディアイテム化が合意• https://www.isoc.jp/wiki.cgi?file=s4%2Dmatsushima%2Epdf&action=ATTACH&page=IETF100Update

IETF101 (2018/3)‣3GPP(CT4)にて上記スタディを開始し，IETF(DMM WG)に対して，候補となるプロトコルのインプットを要求するリエゾンを発出 (期限は2018年7月)• https://datatracker.ietf.org/liaison/1572/‣上記リエゾンを受けて，SRv6以外にLISP, ILA, hICNなどの複数の提案が議論• https://www.isoc.jp/wiki.cgi?file=isoc%5Fietf101%5F5G%5Ftochio%2Epdf&page=IETF101Update&action=ATTACH

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Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights Reserved今までのまとめIETF100 (2017/11)‣IETF(DMM WG)にて，SRv6をモバイルユーザープレーンに適用する提案 (SB 松嶋さん)‣3GPP(CT4)にて，ユーザープレーンプロトコルの検討のスタディアイテム化が合意
IETF102のDMM WGミーティングではUPについてのサブセッションが設けられ，ここでは3GPPへのリエゾンリプライが主に議論された．
(本発表では上記議論について紹介)• https://www.isoc.jp/wiki.cgi?file=s4%2Dmatsushima%2Epdf&action=ATTACH&page=IETF100Update

IETF101 (2018/3)‣3GPP(CT4)にて上記スタディを開始し，IETF(DMM WG)に対して，候補となるプロトコ
ルのインプットを要求するリエゾンを発出 (期限は2018年7月)• https://datatracker.ietf.org/liaison/1572/‣上記リエゾンを受けて，SRv6以外にLISP, ILA, hICNなどの複数の提案が議論• https://www.isoc.jp/wiki.cgi?file=isoc%5Fietf101%5F5G%5Ftochio%2Epdf&page=IETF101Update&action=ATTACH

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Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights Reservedリエゾンへの返答に対して核となるドラフト
draft-bogineni-dmm-optimized-mobile-user-plane‣IETF DMM WGにおいて現在提案されているモバイルユーザープレーンプロトコルについてまとめたドラフト‣SRv6, LISP, ILA, hICNの4つの手法を紹介している• https://datatracker.ietf.org/doc/draft-bogineni-dmm-optimized-mobile-user-plane/

draft-hmm-dmm-5g-uplane-analysis‣3GPPにおける現状の5Gのユーザープレーンに関する分析を行うドラフト• ユーザープレーンプロトコルであるGTP-Uの技術的特徴を整理し，5Gのアーキテクチャ(TS23.501)がユーザプレーンに対する要求条件を抽出した‣GTP-Uを含めた候補プロトコルの評価観点をまとめた• ユーザプレーンへの要件から候補プロトコルの評価のためいくつかの観点を抽出• IETF102の前週に開催された3GPP CT4会合で本ドラフトを紹介し、得られたフィードバックについてもI
発表内で報告された• https://datatracker.ietf.org/doc/draft-hmm-dmm-5g-uplane-analysis/
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Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights Reserveddraft-hmm-dmm-5g-uplane-analysis

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Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights Reserveddraft-hmm-dmm-5g-uplane-analysis
日本の3キャリアが書いた最初のドラフトかも!?

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Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights Reserveddraft-hmm-dmm-5g-uplane-analysis の目的
1. まずは， IETFerに普段なじみのない3GPPのプロトコル(GTP-U)・アーキテクチャ(5GS)を理解してもらうため、 IETFフレンドリーな用語で要点をまとめること
2. [draft-bogineni-dmm-optimized-mobile-user-plane]がまとめている
各ソリューションがもたらす効果を客観的に示すための評価軸を提供すること

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Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights Reserveddraft-hmm-dmm-5g-uplane-analysis
まずは，IETF視点でGTP-Uの特徴をまとめる‣IETFerに，普段なじみのない3GPPのプロトコルをIETFフレンドリーな用語・図式を用いて要点をまとめた
GTP-U-1

An unidirectional Point-to-Point tunnelingprotocol.

GTP-U-8

Supports carrying QoS Identifiers transparently
for Access Networks in extension headers.

GTP-U-2

Supports Point-to-Multipoint tunneling.

GTP-U-9

Supports DSCP marking based on the QFI.

GTP-U-3

Supports load balancing by using dynamic UDP
port allocation.

GTP-U-10

Does not specify the rule for the extension
header order.

GTP-U-4

Does not support IPv6 flow label for loadbalancing in case of IPv6 transport.

GTP-U-11

Does not support an indication of next-header
type.

GTP-U-5

UDP zero checksum is not available in case ofIPv6 transport.

GTP-U-12

Supports active OAM as a path management
message "Echo Request/Response".

GTP-U-6

Does not support to response ICMP PTB for Path
MTU Discovery.

GTP-U-13

Supports tunnel management messages "ErrorIndication".

GTP-U-7

Supports sequence number option andGTP-U-14
sequence number flag in the header, but it is notrecommended to be used by almost GTP-U
10entities.

Supports tunnel management messages "EndMarker".
Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights Reserved(参考) GTP-Uパケットフォーマット
N9

N3UERANGTP Tunnel

UPF

N6

GTP Tunnel

Outer IP

UPF

Internet

DN

各携帯端末(UE)が接続するたびに，PDUセッションが接続され，そのUEのためのGTP-Uトンネルが基地局(RAN)からセンター設備(UPF)まで設定される

UDP
GTP-U

Inner IP
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Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights Reserveddraft-hmm-dmm-5g-uplane-analysis
次に，5Gのアーキテクチャがユーザープレーンに対する要求を整理する

https://datatracker.ietf.org/meeting/102/materials/slides-102-dmm-user-plane-protocol-and-architectural-analysis-on-3gpp-5gsystem-00
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Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights Reserveddraft-hmm-dmm-5g-uplane-analysis
User Plane Protocol and Architectural Analysis on 3GPP 5G System‣GTP-Uに代わる新規プロトコルに対する評価軸をまとめた

https://datatracker.ietf.org/meeting/102/materials/slides-102-dmm-user-plane-protocol-and-architectural-analysis-on-3gpp-5gsystem-00
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Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights Reservedそして… リエゾンに対する返答を3GPPへ…

https://datatracker.ietf.org/liaison/1587/
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そして舞台は3GPPへ・・

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Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights Reserved今日お話しする内容

1. 5G User Planeについて
2. 5Gとトランスポートネットワー
クとの連携について16

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5Gからトランスポートネットワークに対する要求
上に乗っているサービスの要求を満たすようにネットワークを提供しないといけない！

帯域 100Gbps確保！

UPF

L3VPN + MPLS-TE

DN
eMBB

遅延 10msec以下！

UE

RAN

UPF

L2VPN + MPLS-TE

DN
MIoT

遅延 5msec 以下！

UPF

L3VPN + SR-TE

DN
URLLC

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5QI：5GにおけるQoS特性
遅延・パケットロス率について明確な定義がある→ トランスポートネットワーク
においても守らないといけない
NSSF
Nnssf

NEF

NRF
Nnrf

Nausf

Namf

AUSF

Naf

SMFAMF(R)ANAF

Nudm

Nsmf

N4

N2UE

UDM

PCF
Npcf

Nnef

N3

UPF

N6DN

遅延対象区間※この表の遅延区間はUEからN6を終端するUPFまで

3GPP TS 23.501 18

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3GPPにおける検討状況
3GPP Mgnt System
ManageRANTN
COORManageCN

TN Mngt Sys

Users

RAN
NFs

TNRAN
NFs

CN
NFs

TNRAN

3GPP TS 28.530 (3GPP SA5)

CN
NFs

TNTN

APP
ServerCN※ TN = Transport Network

Transport Networkを含めたNetwork Sliceの運用管理機構が必要であることは
3GPPにおいて認識されている？

19Copyright © 2018 KDDI Corporation. All Rights Reserved

DetNetDetNet (Deterministic Networking)• L3ネットワークにおいて低遅延・高信頼性(0パケットロス)を実現する手法- 過去のIETF報告会でも数回報告されているので，ここでは省略…
› https://www.isoc.jp/wiki.cgi?file=isoc%5Fietf101%5F5G%5Ftochio%2Epdf&action=ATTACH&page=IETF101Update• 3GPPにおいても，URLLC(高信頼・低遅延 通信)のために，TSN/DetNetを用いる検討を実施している (3GPP SA2, TR23.725)

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ACTN
ACTN (Abstraction and Control of TE Network)‣RFC 8453 (今月RFC化されました！)‣トラフィックエンジニアリング用のSDNフレームワーク• 異なるネットワークドメインを統合的に管理し，そのネットワーク制御を外部のユーザーから実施できるようにする‣以下の3つのファンクションを定義し，カスタマーからの要求を元に，ノード間のネットワークを構成する• CNC：Customer Network Controller• MDSC：Multi-Domain Service Coordinator• PNC：Provisioning Network Controller
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ACTN
ACTN

MDSC

RFC8453
PNC

CNC

PNC

5G
UPF

5G
UPF

sa22

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ACTN
MDSC

CNC
1. TEパス生成の要求

PNC

draft-ietf-teas-actn-vn-yang-01
draft-ietf-teas-actn-yang-02

PNC

5G
UPF

5G
UPF

sa23

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ACTN
MDSC

CNC
2. 各ネットワークドメインへTEパス生成指示

PNC

draft-ietf-pce-stateful-hpce-05
draft-ietf-pce-applicability-actn-06

PNC

5G
UPF

5G
UPF

sa24

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ACTN
MDSC

PNC

CNC

PNC

3. 各ネットワークドメインでTEパスを生成
PCEなどの既存パス制御技術を利用

5G
UPF

5G
UPF

sa25

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3GPP + ACTN
3GPP Mgnt System
Manage
RAN

TN
COOR

PNC

Users

RAN
NFs

TN

RAN
NFs

CNC

ManageCN

MDSC

TN Mngt Sys
PNC

PNC

TN

CN
NFs

RAN

3GPP TS 28.530 (3GPP SA5)

PNC

CN
NFs

TNTN

APP
ServerCN※ TN = Transport Network

draft-king-teas-applicability-actn-slicing-03などでも議論している26

Copyright © 2018 KDDI Corporation. All Rights ReservedEnhanced VPN (VPN+)
Enhanced VPN (VPN+)• draft-dong-teas-enhanced-vpn-01- IETF102よりrtgwgからteasに移ってきた• Segment Routing(MPLS or IPv6)を用いて，VPN毎に，各リンクのリソース(帯域・バッファ量などなど)を”ハード”に確保するトラフィックエンジニ
アリング手法・全体アーキテクチャ- Segment Routing単体にはリソースの確保という概念はそもそも存在していな
かった27

Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights ReservedEnhanced VPN (VPN+)
5G Slice 1

5G Slice 1

UPF1

UPF1

UPF2

UPF2

5G Slice 2

100Gbps Link

100Gbps Link

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5G Slice 2

Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights ReservedEnhanced VPN (VPN+)
5G Slice 1

UPF1

5G Slice 1
100

UPF2
5G Slice 230Gbps

200100Gbps Link

30Gbps100Gbps Link

UPF1
UPF2
5G Slice 2

各VPNにおいて必要なリソースを各リンクで確保し，SR SIDを割り振る

どうやって確保する？
• FlexE, Queue確保，TSN/DetNet・・・
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Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights ReservedEnhanced VPN (VPN+)
5G Slice 1

UPF1
UPF2

5G Slice 1
10030Gbps

20030Gbps

10150Gbps

20150Gbps

5G Slice 2100Gbps Link

100Gbps Link

UPF1
UPF2
5G Slice 2

各VPNにおいて必要なリソースを各リンクで確保し，SR SIDを割り振る

どうやって確保する？
• FlexE, Queue確保，TSN/DetNet・・・
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Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights ReservedEnhanced VPN (VPN+)
5G Slice 1

PayloadUPF1
UPF2
5G Slice 2

Payload200100Payload

Payload200

10030Gbps

20030Gbps

10150Gbps

20150Gbps

201100Gbps
Link 201
Payload

100Gbps
Link
Payload101

Payload

5G Slice 1

UPF1
UPF2
Payload

5G Slice 2

各リンクで割り振られたSIDをつけてパケットを投げることで，確保されたリソースを利用することができる

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Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights Reservedまとめ：今日お話しした内容

1. 5G User Planeについて
2. 5Gとトランスポートネットワー
クとの連携について32

Copyright © 2017 KDDI Corporation. All Rights Reservedまとめ：今日お話しした内容
1.
‣‣‣

5G User Planeについて
GTP-Uに変わる候補プロトコルについての検討が進んでいる
5Gアーキテクチャを満たすために必要な評価軸をまとめ始めた
3GPP CT4へのリエゾンを返答

2.
‣‣

5Gとトランスポートネットワークとの連携について
5Gはアプリケーション毎に要求が異なる
トランスポートネットワークにおいて，その要求を満たすようなトラフィックエンジニアリングが必要
様々なトラフィックエンジニアリング技術が提案されている‣

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