IETF 101 (ロンドン) 報告会〜IETFにおける 5G に向けた取り組み〜

2018/4/27
栃尾 祐治(富士通研究所)
IETF 101報告会 (2018/4/27)

ここで報告すること/お願いしたいこと
n これまでIETF報告会では、5Gに向け要求される機能・プロトコルなどについての状況を報告
nIETF 98: Network Slicing (Side meeting) > pdf
n IETF 99: 3GPPとのコラボセッション、NetSlicing など > isoc_ietf99_5g.pdf
n IETF 100: モバイル・5G関連活動報告 > s4-matsushima.pdf

n 基本的には、今回の報告もこれらの延長ではあるが、 特に IETF101 で盛り上がったこととしては:
n 3GPP Rls 16以降を見据えたモバイル・5G関連(IPによるUser plane)に関する方式検討• 関連WG: DMM, ILA (BoF), LISPなど
n 低遅延を考慮したネットワーク検討• 関連WG: DetNetn ネットワークスライス管理に関する検討• 関連WG: COMS(BoF), ANIMA, TEAS, OPSAWGなど

n このセッションでは引き続き、(スコープが大きく突付きにくい)5Gに向けて何をすればいいのか、上記項目を報告し、今後の参考にしていただければと考える
nなので、積極的な、質問コメントお願いします _ _IETF 101報告会 (2018/4/27)

報告内容
n はじめにn 5Gのスコープ確認
n 3GPP 5Gの現状 (IETF99からの更新)

n IETFにおける 5G における取り組み
n 3GPP Rls 16以降を見据えたモバイル・5G関連(IPによるUser plane)に関する方式検討• 関連WG: DMM, ILA (BoF), LISPなど
n 低遅延を考慮したネットワーク検討• 関連WG: DetNetn ネットワークスライス管理に関する検討

本間さん• 関連WG: COMS(BoF), ANIMA, TEAS, OPSAWGなど

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はじめに: “5G”スコープの確認
n 5G networkでよく謳われる要求は、ITU-R M.2083で記載されている以下３つ
n eMBB (超高速)n URLLC (超高信頼・超低遅延)n mMTC (超大量接続)

Figure2/ITU-R M.2083

n これから紹介する内容(3GPP 5Gに向けたIETF活動)は、 上記に照らすとURLLC, mMTCを主眼にした内容(個人的意見)
n さらに3GPPとは言っても、無線基地局構築(gNB, RRUとか)、ならびに5G網の下位レイヤに関わる仕様(Mobile Backhaul/Middlehaul/Fronthaulとか)について、通称”5G Transport”は、今回の報告には直接関与しない (除く DetNet WG)
n あと、IMT-2020(ITU)については、今回報告に直接の関係はない
n

換言すると、IMT-2020 と 3GPP 5Gについては実質同じかもしれないけど後者のみ注目
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3GPP Release 計画
n 3GPP では 2018年 締めの Release 15 が重要なマイルストーン

http://www.3gpp.org/ftp/tsg_sa/TSG_SA/TSGS_79/Docs/SP-180220.zip
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3GPPの体制
n IETF99報告会資料を再利用
IETF と積極的にコラボを進めようとしているグループはTSG CT(Technical Specification
Group: Core Network and Terminals)のCT4など
n 他IETFではTSG SA2, SA5が関与
n

https://datatracker.ietf.org/meeting/99/materials/slides-99-netslicing-georg-mayer-3gpp-network-slicing
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IETF99では… (簡単な振り返り)
n 5G (3GPP rlease15, 2018)に向け、加速したIETF – 3GPP とのコラボレーションについて紹介
n SBA(Service Base Architecture)/TS23.501に向け
nService based interface (CP内IF)向けにIETFプロトコル適用の期待• HTTP2, QUIC,…

nTR29.891 5G System –Phase 1; CT WG4 Aspects として進行中

n 参考: SBA代表図

NSSF

AUSF

N22

N12N1

N10

N8AMF

C-plane network functions

UDM

N13

N11SMF

N7PCF

N5AF

N14
N15
N2
N4UE

NG (R)AN

AF: Application Function
AUSF: Authentication Server Function
AMF: Access and Mobility Management Function
DN: Data network (IP services)
NSSF: Network Slice Selection Function
PCF: Policy Control function

U-plane network functions
N6N3UPFData
NetworkN9
SMF: Session Management Function
UDM: Unified Data Management
UPF: User plane Function
UE: User Equipment(R)AN: (Radio) Access Network

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IETF 101 では。。。
n IETFにおける 5G 関連WGn 正しくは 3GPP 5G を意識したドラフトが議論/紹介あった WG

n 5Gコア関連 (TS23.501/TS29.244/TR38.801…)
n DMM (関連して: LISP, ILA), ICNRG
n その他 5GANGIP (何度もBoFにトライ), MCTCP (一ドラフトあり)

n 5G管理関連 (TS23.501/TR28.530/TR38.801…関連)
n COMS (NetSlicing) BoF
n他、関連してANIMA, OPSAWG, NMRG(IRTF), RTGWG (VPN+) , NFVRGn 5G Data(User) plane関連 (TR38.801/TR38.401…関連)
n DetNet, NTP/TICTOC• 低遅延とか同期とか

n その他
n EAP-AKA' (EAU WG(SEC)) – RFC5448bis (TS24.302)• https://tools.ietf.org/html/draft-arkko-eap-rfc5448bisn Wireless/IoT (6loなど) まわりについては今回は割愛
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IETF 101 から – 補足(後の議論に向けたinputとして)
n さも新しいことしているように見える一方で、実はすでに実現できている要素も存在する、特にスライス関連
n draft-arkko-arch-virtualization-01 からn

5G に見られる仮想ネットワーク実現に向けた考察など。実際に、仮想化やスライスは実現している技術や検討しているWGが存在

https://datatracker.ietf.org/meeting/101/materials/slides-101-coms-setting-the-scene-01
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モバイル・5G関連(DMM, ILA(BoF))

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背景と概要n IETF100報告会の通り、3GPP CT4 間にて、Rls16に向け3GPPでのUser Plane(UP)プロトコルのスタディ開始し、候補プロトコルのインプットをIETF DMM WGに要請 (期限: 今年の7月)
n その結果、IETF101の DMM WG ではSRv6以外にもLISP, ILA な
ど複数の提案が議論される状況に
n

DMM WG(int): Distributed Mobility Managementn LISP WG(rtg): Locator/ID Separation Protocol

n 最後に紹介するILAとは、今回開催されたBoFで、実はIETF99に開催されWGにはならなかったIDEASの再来のようなもの
n ILA (BoF): Identifier Locator Addressingn IDEASの行く末à https://datatracker.ietf.org/doc/charter-ietf-ideas/ballot/

n ここで登場し紹介する主な Internet draftn draft-bogineni-dmm-optimized-mobile-user-planen draft-ietf-dmm-srv6-mobile-uplanen draft-farinacci-lisp-mobile-network
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まずは現状
NSSF

AUSF

N22

N12

N1

C-plane network functions

UDM

N13

N10

N8
N11AMF

N7

SMF

PCF

N5AF

N14
N15
N2
N4UE

U-plane network functions
N6

N3NG (R)ANData
NetworkUPF
N9Application
PDU Layer

PDU Layer
Relay

AN ProtocolLayersUEAN Protocol
Layers

Relay
GTP-U

GTP-U

5G UP
Encapsulation

5G UP
Encapsulation

UDP/IP

UDP/IP

UDP/IP

UDP/IP

L2L2L2L2L1L1L1L1UPF

AN
N3UPF
(PDU Session Anchor)
N9

N6IETF 101報告会 (2018/4/27)

User Plane Protocol Study in 3GPPn CP-173160 (3GPP CT4àIETF DMM): 松嶋さん(SoftBank)が紹介
n

かいつまんで：n

1. Overall Description:n (Nevertheless, ) a study item* was approved for such a study to start in thesecond half of 2018. The study will evaluate between existing solutions within
3GPP and other protocols, based on the Release 16 stage 2 (systemarchitecture) requirements.
• *study item: user plane protocol in 5GC for Release-16 of 5G phase 2
n3GPP CT4 would like to point IETF DMM to the following specifications onGTP-U. The Release 16 stage 2 requirements are not yet known but it is worth
looking at latest GTP-U spec which will be evaluated through the study as theexisting protocol.
•3GPP TS 29.281 (V15.1.0): GPRS Tunnelling Protocol User Plane (GTPv1-U)

n 2. Actions:n To IETF DMM:
n ACTION: CT4 respectfully asks IETF DMM to provide any informationthat may be relevant to the above CT4 work by July 2018.
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draft-bogineni-dmm-optimized-mobile-user-planen SRv6, LISP, ILAなどの提案方式をまとめたもの
n 以下の要求をもとに検討
nUPF Requirements: 3GPP TS 23.501 Section 6.2.3
n N9 Requirements: 3GPP TR 29.891 Section 5.1.1

n Protocol stacks (従来のGTP-Uから今回の提案まで)

https://datatracker.ietf.org/meeting/101/materials/slides-101-dmm-optimized-mobile-user-plane-solutions-for-5g-00
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draft-bogineni-dmm-optimized-mobile-user-planen SRv6へのマイグレーションシナリオn

スライスの他、ID-LOC (LISP and/or ILA)とSRv6との連携も紹介

https://datatracker.ietf.org/meeting/101/materials/slides-101-dmm-optimized-mobile-user-plane-solutions-for-5g-00
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draft-ietf-dmm-srv6-mobile-uplanen 以下は基本となるプロトコルスタックとTraditional moden 他にも Enhancedや、N3 IF にてIPv4(左下)など、様々なケースを想定
n Slice, Entropy(Load balancing) にも言及

https://datatracker.ietf.org/meeting/101/materials/slides-101-dmm-srv6-for-mobile-user-plane-01
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LISP for 5G mobile
n draft-farinacci-lisp-mobile-networkhttps://datatracker.ietf.org/meeting/101/materials/slides-101-dmm-lisp-for-the-mobile-network-00
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LISP for 5G mobile, example
n draft-farinacci-lisp-mobile-network
EID: Endpoint Identifiers(Routing Locators)

https://datatracker.ietf.org/meeting/101/materials/slides-101-dmm-lisp-for-the-mobile-network-00
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ILA BoFについて
n 5G とか Mobile IP とか一旦忘れて

n Identifier-locator addressing (ILA) cheater 草案n

https://www.ietf.org/mail-archive/web/ila/current/msg00003.html

n 以下の変換に基づくNetwork overlayを提供• application-visible, non-topological “identifier” addresses• topological “locator” addresses.
n ILNP (RFC6741など) とは似ているがヘッダ拡張などはない
n ILA の Datapath (User plane)と Control planeを規定

Mobility, Datacenter, Overlay への適用を想定（他にもあるかも?）n Privacy, Secure, and Scalability に考慮n• アドレスのプライバシー確保(IPアドレス階層のパージとかで実現)、億単位のスケール

n 今回のBoFでは、時間が一時間しかなかったので、ILAの方式と、適用例について紹介を行い、反応だけを確認する作業に主な質問は、ILAの動作そのもの、Privacy問題をどう解決するか、IDEASなどの違いなど
n Hum では、動作の理解はあった一方、Scopeの理解は少なく、またユースケースに至っては理解されていいないとみたのか、Humは取っていない
n 現時点では、今後に向けてのアクションなどのメールはない(ようだ)nIETF 101報告会 (2018/4/27)

ILA 関連ドラフト
n ILA
n https://tools.ietf.org/html/draft-herbert-intarea-ila-01
n https://tools.ietf.org/html/draft-herbert-ila-ilamp-00(mapping protocol)

n Mobile (5GCN) 適用
n https://tools.ietf.org/html/draft-herbert-ila-mobile-01

n ほかにも多数。。。
n draft-herbert-intarea-ila
n draft-mueller-ila-mobility
n draft-lapukhov-bgp-ila-afi
n draft-herbert-ila-ilamp
n draft-lapukhov-ila-deploymentn draft-herbert-ila-mobilen draft-rodrigueznatal-ila-lisp
n draft-herbert-ipv6-prefix-address-privacy
n draft-bogineni-dmm-optimized-mobile-user-plane
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ILA 一枚で紹介すると…
n https://tools.ietf.org/html/draft-herbert-intarea-ila-01
IPv6だけhttps://datatracker.ietf.org/
meeting/101/materials/slid
es-101-ila-ila-introductionscope-and-isssues-03+--------++--------+| Host A +-++--->| Host B ||| |(2) ILA(')||+--------+ |...addressed....
() +--------+
V +---+--+ . packet. +---+--+ (_)(1) SIR| | ILA |----->-------->---->| ILA ||(3) SIR
addressed +->|router| .
. |router|->-+
addressed
packet+---+--+ .
IPv6. +---+--+
packet/.
Network.
/.
.
+--+-++--------++--------+/.
.
|ILA || Host || Host +--+.
.- -|host|||||.
.
+--+-++--------++--------+IETF 101報告会 (2018/4/27)

ILA for mobile (3GPP 5G core mobile)n https://tools.ietf.org/html/draft-herbert-ila-mobile-01[MN]
O---------------O||App Server |___v___||/ Radio ¥o-------o|+--------+ |/ Access ¥==| ILA-N ||| ILA-H | |¥NW/ o-------o|+--------+ |o-------o¥________/¥
O---------------O| ILA-M |¥||o-------o[MN]¥______||__|¥/¥___v___¥ /¥________/ Radio ¥o-------o/¥o-------o/¥/ Access ¥==| ILA-N |==/
IPv6-Only¥==| ILA-R |==/DN¥¥
NW/ o-------o ¥Network/ o-------o ¥(Internet)/¥________/¥ ILAドメイン /¥________/¥/¥__________IETF 101報告会 (2018/4/27)

今後
n 概要で記した通り、 LS ”CP-173160”への返信、すなわち候補に関してIETFà3GPPへのインプットを7月までに行う予定
n 候補インプットにあたって検討するべきこと(個人的見解)
n いくつかは、draft-bogineni, draft-ietf-dmm-srv6-mobile-uplaneでも言及されていることではあるが…)
n QoS
n ECMPn OAM
n MTU
n Scalabilityn N3 (or 5G-AN)インタフェースの柔軟な対応
n CP構成法(CPへのインパクト) ←これが一番重要?
n 他、TS23.501で紹介されている参照モデル・要求へインパクト…
n などなどn 詳細は、のちのフリーディスカッションにてIETF 101報告会 (2018/4/27)

DETNET WG (+ RTGエリア)

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DetNet WG とは
n Deterministic NetworkingnL2, L3 networkにおいて、低遅延、低ジッタ(delay variation)を実現を実現するためのネットワーキングを検討• 5G networking の要求沿ったネットワーク検討とも
n IEEE 802.1 TSN (Time sensitive networking) と連携
n IETFのWGなのでL3観点(IP, MPLS)で検討

n 現在の状況n

ユースケース/アーキテクチャ/セキュリティは WG IDにて検討• draft-ietf-detnet-use-cases• draft-ietf-detnet-architecture• draft-sdt-detnet-securitynEncapsulationもWG I-Dになったものの(draft-ietf-detnet-dp-sol)、基本となるEncapsulationについては合意がされないまま本日に至った• MPLS(PW)とIPv6で検討する方向性は概ね合意しているが、細部が決まらず• 特に、PREF (Packet Replication and Elimination Function)n

そこで今回の会合では金曜日1430まで開催し、Encapsulationの基本合意を取ることにした

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Detnetとは…
n 定義についてRTG Area で紹介

https://datatracker.ietf.org/meeting/101/materials/slides-101-rtgarea-deterministic-networking-detnet-00
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DetNetn Data plane に対する主な検討事項
nEncapsulation
Congestion protection & latency control, Explicit routes, Service protection

nOAM
Troubleshooting, Recognize flow(s) for analyticsn

PREF (Packet Replication and Elimination Function)n Packet reordering

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DetNet – Encapsulationに関する合意事項
n これらの内容は draft-ietf-detnet-dp-sol-04 に更新+---------------------------------+||n MPLSについては
nPREF (Packet Replication andElimination Function)無しだけ
n 01版での変更が、Control
Word については、 4 nibble +28 bit sequence number に変更。
Generic (Etherentでない)CWとして定義

n IP (Flow ID)については|DetNet Flow||
Payload Packet|||+---------------------------------+ <--¥|
DetNet Control Word||+---------------------------------++--> DetNet data plane|
S-Label||
MPLS encapsulation+---------------------------------+ <--/|
T-Label(s)|+---------------------------------+|
Data-Link|+---------------------------------+|
Physical|+---------------------------------+

n5-tuple (source address, destination
address, source port, destination port,
and the transport protocol type) を前提にするものの、DHCPを含めPHBを実現する6-tupleを採用する
n DetNet/IP over MPLS も範疇に含める
n IP Encapのドラフトは、いずれ分離独立• また03版まであった、Optional DetNet
DstOpt header / Routing header 構成例
は RFC8200マターとして削除される方向nつまりこんな感じだけ残る+------+| X|+------+ +------+| X| | IP |+------+ +------+
End-system | L2 | | L2 |+-----+======+-+======+--+======+DetNet tunnel| IP |+------+| L2 |+------+End system
DetNet (PSN)+------+| X|+======+| IP |+------+----+======+-| IP |+------+| L2 |+------+IETF 101報告会 (2018/4/27)

おまけ RTG Areaトピックス
n TRILL: Concluded
n ISIS & OSPF: Concluded à LSR (Link state vector) WG
n 前回の DCrouting bof をうけて2つのWGが誕生
n いずれのWGも基本方式の他、Applicability, Use case も検討
n RIFT: Routing In Fat Trees• draft-przygienda-rift (àdraft-ietf-rift-rift)n LSVR: Link State Vector Routing• draft-keyupate-lsvr-bgp-spf

n BIER:n マルチキャストを扱うWG。RFC8279 (アーキテクチャ/方式), RFC8296(Encapsulation) 発行。特筆するべき点は、Ethernet + BIER header による
Encap. にて Ethertype: 0xAB37 が IEEE から早々にアサインされたこと• デフォルトは MPLS label+ BIER headern 現在BIER-TE を進めていて、他WG(TEAS, PCE, DetNet, RIFT等)でも紹介された
n 今後、新たな適用検討が期待？
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まとめ

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まとめと私見n IETFにおける 5G における取り組みとして以下を紹介
n 3GPP Rls 16以降を見据えたモバイル・5G関連(IPによるUser plane)に関する方式検討• 関連WG: DMM, ILA (BoF), LISPなど
n 低遅延を考慮したネットワーク検討• 関連WG: DetNetn Slice はこのあと本間さんから

n 3GPP 5Gに限って話すと、GTPの優位性はある一方で、IP,MPLSを中心としたDP(UP)として考えどころはまだ存在する
n 3GPP 5Gに限らず話すと、重要なのは、DPだけを考えるのでなくCPとの関係や運用の観点で、どうIPやMPLSを構築するのかその代表例が、Network Slicingに向けた検討＞本間さんの報告

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ありがとうございました

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