37
Оптимизация трафика в мобильных сетях Александр Фелижанко Ведущий консультант по технологиям Cisco

Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Оптимизация трафика в мобильных сетяхАлександр ФелижанкоВедущий консультант по технологиям

Cisco

Page 2: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Содержание

• Увеличение емкости RAN средствами EPC

• Улучшение опыта пользователей за счет оптимизации TCP на шлюзах EPC

• Разделение плоскостей управления и передачи данных на шлюзах EPC

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Page 3: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Увеличение емкости RAN средствами EPC

Page 4: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Рост объемов мобильного видеотрафика

• В 2017 году мобильный видеотрафик составлял 59% от общего объема мобильного трафика

• Между 2017 и 2022 годом объем мобильного видеотрафика вырастет в 9 раз и достигнет 79% от общего объема мобильного трафика

• При этом в 2022 году доля всего видео через Интернет составит только 71% от общего объема трафика Интернет

• Последствия роста видео трудно переоценить. С ростом видео профиль трафика Интернет из относительно устойчивого становится более динамичным

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Источники:• Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic

Forecast Update, 2017–2022• Cisco Visual Networking Index: Forecast and Trends,

2017–2022

Видео генерирует трафик, но не доходы!!!

Page 5: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Именно видеотрафик определяет капитальные и операционные расходы на сотовую сеть

• Видеосессии потребляют в 20,000 раз больше полосы пропускания, чем сессии Twitter и подобные, снижают эффективность eNodeB, уменьшая скорость абонентских сессий, снижая спектральную емкость и емкость eNodeB

• Именно видеотрафик определяет CAPEX/OPEX на сотовую сеть, влияет на EBITDA (прибыль) оператора, на качество связи и отток абонентов

• Поставщики базовых станций eNodeB не заинтересованы в решении этой проблемы, поскольку это может привести к снижению их доходов

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

4%Мобильных сессий IP

70%Мобильного

трафика

Видео

Page 6: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Порог емкости eNodeB для расширения RAN

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Сводка по мониторингу емкости базовых станций LTE

Когда RAN KPI “DL User Throughput”падает ниже порогового значения, оператору предлагается добавить базовые станции eNodeB, поскольку уровеньпользовательского опыта становится неприемлемым (а это CapEx и OpEx)

Page 7: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Методы сетевого уплотнения

• Для поддержания QoE операторы вынуждены постоянно предпринимать меры по уплотнению радиосети

• Сетевое уплотнение призвано поддерживать скорость передачи данных в заданной географической области на общем радиоканале по мере роста объема трафика

• Пропускная способность на единицу площади в расчете на одного абонента

• W * (bps/Hz) / user / km2

— ширина частотного канала, умноженная на спектральную эффективность, деленная на количество абонентов в определенной области и на ее площадь

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

• Дополнительные частотные диапазоны, как лицензируемые, так и нет (Wi-Fi)

• Повышение спектральной эффективности (3G→4G, 4G→5G)

• Более плотное использование существующего спектра – макро БС, микро БС, малые соты, MIMO

• SON для автоматического тюнинга параметров базовых станций

• CUTO – функция пакетной опорной сети на основе машинного обучения для повышения ёмкости базовых станций за счет интеллектуального управления потоками шифрованного и нешифрованного видеотрафика

Page 8: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Cisco Ultra Traffic Optimization на PGWСетевое уплотнение без увеличения расходов на радиосеть

• Обеспечивает более эффективное использование инвестиций в RAN

• Дает дополнительное преимущество в сетях с развернутыми решениями по оптимизации видео и оптимизации TCP

• Строит сетевую модель и реагирует на сетевые перегрузки на ежесекундной основе

• Улучшает QoE для всех абонентов и потоков данных (видео, веб, VoIP, TCP/UDP/QUIC)

• Без проксирования и эвристики

• Управляет шифрованным и нешифрованным трафиком

• Улучшает мгновенную пропускную способность абонентских потоков при высокой загрузке базовых станций

• Оказывает незначительное негативное влияние на производительность PGW – менее 3%

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Page 9: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Основные положения CUTO

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Во всех видеоплеерах реализован буфер видео на несколько минут, что делает видео больше не приложением реального масштаба времени!

Перегруженные сектора БС = много одновременных длинных потоков в сторону потребителей видеотрафика

Приводят к возникновению высокой конкуренции за радиоресурсы сектора БС

Стандартным потокам от других приложений не хватает радиоресурсов, что вызывает снижение скорости на соединениях всех пользователей!

Для поддержания QoE требуется постоянное расширение ёмкости RAN

Благодаря CUTO видеотрафик передается в периоды избыточной емкости, что ослабляет конкуренцию со стандартными потоками, приводит к увеличению скорости передачи данных и пропускной

способности сектора

ИЗБЫТОЧНАЯ ЕМКОСТЬ

Page 10: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Технология Cisco для сетевого уплотнения

• Использование существующей функциональности шлюзов EPC и новых встроенных возможностей по определению загруженности RAN и интеллектуальному управлению потоками видеотрафика

• Идентификация длинных потоков, характерных для видео, и управление ими при наступлении перегрузок на секторе

• Алгоритм самообучения управляет длинными потоками в масштабе реального времени для увеличения пропускной способности соединений и ёмкости RAN

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

S/PGW

CUTOИнтернет

Уровни применения алгоритма• Все сессии и потоки• Все сессии и потоки заданного rulebase• Все сессии и потоки на заданном APN• Все потоки на несущей с заданным QCI• Потоки от заданных приложений,

обнаруженных с помощью ADC• Все сессии и потоки через заданный сектор

БС

Триггеры для включения алгоритма• Создание сессии• Создание несущей с заданным QCI• Создание потока• Обнаружение приложения с помощью ADC• Смена сектора (ECGI)

Оптимизированный трафик

Page 11: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Эффективность применения CUTO для сетевого уплотнения

• Емкость сектора (Cell Site Capacity) определяется объемом трафика, который может быть доставлен по радиоканалу при обеспечении пользователям целевой скорости соединения, например, 3.5 Мбит/с

• В соответствии с RAN KPI при включенном CUTO Cell Site Capacity увеличивается на 40%

• Скорость на абонентских соединениях увеличивается на 10-30%

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

40% Increase In Cell Site Capacity

Page 12: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

CUTO эквивалентна добавлению спектра

• 55% абонентов находились на секторах со средним увеличением пропускной способности 8 Мбит/с и с пиком 15,61 Мбит/с

• Для увеличения пропускной способности всех этих секторов на 15,61 Мбит/с с использованием аппаратного обеспечения потребовалась бы дополнительная полоса шириной 10 МГц*

• Те же дополнительные 15,61 Мбит/с емкости секторов, выделяемые по требованию, можно получить с помощью ПО, развертывание которого по всей сети занимает не более часа

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

55% абонентов

* Из предположения, что спектральная эффективность LTE составляет ~1.5bps/Hz

Page 13: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Улучшение производительности с CUTO в сетях различных операторов

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Оператор Мобильныеабоненты

Преобладающийтарифный план

Профиль трафика Улучшение скорости соединений

eNodeBRAN KPI

OoklaSpeedtest

LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume*QUIC Optimization Off

+14% +25%

EU Operator 1 >20M Unlimited PlansAggressive on Video

3% of interactions use 72% of traffic volume

+34% +33%

EU Operator 2 >20M Unlimited PlansAggressive on Video

4% of interactions use 70% of traffic volume

+30% +44%

EU Operator 3 >25M Limited Plans 3% of interactions use 54% of traffic volume

+13% +30%

US Operator 1 >40M Unlimited Plans 3% of interactions use 68% of traffic volume

Not Measured +33%

US Operator 2 >40M Unlimited Plans 3% of interactions use 65% of traffic volume

+24% +29%

Page 14: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Ведущий сотовый оператор в СШАУлучшение RAN KPI по 32 секторам на 12 базовых станциях Nokia

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Page 15: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Ведущий сотовый оператор в РФУлучшение RAN KPI по 17 секторам на базовых станциях Ericsson

• CUTO увеличила DL User Throughput, измеренную на eNodeB, в среднем за неделю на 23%

• CUTO снизила Scheduler Latency на eNodeB в среднем за неделю на 11%

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Page 16: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

CUTO увеличивает пропускную способность в расчете на абонента (User Throughput)

• Традиционный подход – увеличение емкости сети методом аппаратного расширения (добавление новой несущей)

• После добавления пользователи распределяются уже по двум несущим

• Меньше пользователей теперь делят или «борются» за общую пропускную способность

• Поскольку меньше пользователей совместно используют канал, каждый пользователь получает более высокую пропускную способность

• Подход CUTO = Увеличение эффективности существующей несущей

• Пользователи видео потребляют намного больше, чем их справедливая доля общей пропускной способности

• Это делает использование несущей крайне неэффективным

• CUTO устраняет неэффективность видео, позволяя большему количеству пользователей и трафику совместно использовать канал

• Из-за этой улучшенной эффективности совместного использования каждый пользователь получает более высокую пропускную способность

• CUTO снижает количество eNodeB, которые требуют наращивания емкости

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Page 17: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Сопоставление CUTO с другими технологиями

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Оптимизация видео

• Использует механизмы типа трансрейтинг и транскодинг, которые неприменимы к шифрованному трафику

• Требует огромного количества оборудования и вычислительной мощности

• CUTO не являетсятехнологией оптимизации видео; CUTO это решение для управления потоками видеотрафика, которое обеспечивает оптимизацию RAN

Дросселирование

• Использование плоского дросселирования (MBR или Vasona) наносит ущерб сети

• Не облегчает перегрузки RAN в перегруженных сотах

• Удерживает трафик на канале дольше, чем необходимо (что увеличивает перегрузку)

• Ухудшает пользовательский опыт за счет ненужного снижения качества видео в не перегруженное время без какой-либо выгоды для сети

TCP Optimization

• Технология TCP Optimization подстраивает параметры предотвращения сетевых перегрузок TCP для повышения производительности

• Неприменима к трафику QUIC на основе UDP

• Дополняет CUTO и может сосуществовать с CUTO

Page 18: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

В чем ценность решения CUTO для операторов

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

40% 20%

Среднее увеличение пропускной способности

абонентских сессий во время перегрузок

(User Throughput)

20%

Увеличение емкости секторов

БС (Cell Site)

Уменьшение капитальных затрат

и операционных расходов (CapEx и

OpEx) на RAN

Page 19: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Улучшение опыта пользователей за счет оптимизации TCP на шлюзах EPC

Page 20: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Операторы стремятся к тому, чтобы стать №1 на рынке по скорости загрузки• AT&T обновил свои Distributed

Antenna System (DAS) на стадионе, чтобы обеспечить на 300% большую емкость LTE, чем было в начале сезона

• T-Mobile развернул более 300 малых БС, обновил стадионные DAS до наивысшей емкости и развернул уличную систему C-RAN для обслуживания зрителей на парковке

• Sprint развернул в Атланте Massive MIMO, а на самом стадионе – семь секторов и оборудования, достаточного для обслуживания небольшого города

• Verizon развернул почти 30 постоянных БС в Атланте и передвижных БС в местах проведения мероприятий

Источники:https://www.speedtest.net/reports/russia/https://www.tutela.com/blog/super-bowl-liii-best-network-real-time-scorehttps://www.speedtest.net/insights/blog/football-stadium-speeds-big-game-2019/

Page 21: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Cisco Ultra Services ProxyПовышение эффективной пропускной способности на соединениях TCP

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Среднее улучшение загрузки страниц 29.36%

Улучшение эффективной пропускной способности на 10.76%

• Модуль CUSP интегрирован в StarOS (коммерческая доступность с 21.10)

• Повышение эффективной пропускной способности потоков TCP за счет подстройки параметров TCP каждого потока в режиме реального времени

• Алгоритмы ускорения применяются к стеку TCP динамически на основе самообучения и автоподстройки и обеспечивают

• Повышение эффективной пропускной способности до 30%

• Повышение качества Web Experience до 25%

• Улучшение степени удовлетворенности абонентов

• Улучшение производительности TCP на 10-25% в зависимости от сетевых условий

• Негативное влияние на пропускную способность PGW до 50%

Page 22: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Алгоритмы управления перегрузками TCP

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Алгоритмы TCP

Примеры реализации

Как определяется перегрузка?

Производительность в сотовых сетях передачи данных

На основе анализа потери пакетов

TCP CUBICTCP Reno

TCP Westwood

и т.д.

Для обнаружения перегрузки

используется факт потери пакетов

Пропускная способность может уменьшится, особенно в сценариях, когда потеря пакетов

вызывается факторами, не связанными с перегрузками, такими как ослабление сотового

сигнала

На основе анализа сетевой

задержки

TCP VegasFAST TCPTCP-FIT

Для установления уровня перегрузки используется RTT и

его вариация

В сетях сотовой связи работает лучше, чем алгоритмы на основе анализа потери пакетов

Работа алгоритма нарушается при малых очередях на пути передачи пакетов данных и при частых

изменениях сетевой задержки, что характерно для сетей сотовой связи

На основе самообучения

Анализ характеристик

каждого потока TCP в режиме реального

времени

Механизм самообучения отслеживает факт наступления перегрузки на основе обработки

статистики трафика в режиме реального времени

Быстрая и точная реакция на любые изменения сетевых условий

Эф

фекти

вность

в с

ото

вы

х с

етя

х

Интегрированный механизм ускорения TCP отслеживает поведение сеансов TCP в режиме реального времени и производит корректировки на основе измеренного RTT, интервала времени между ACK, нарушения очередности пакетов, дублируемых ACK, SACK и т.д.

Page 23: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Cisco Ultra Services ProxyТехнология Cisco для ускорения TCP

• Внутри PGW соединения TCP разделяются на две части: одно соединение в сторону беспроводной сети, другое в сторону SGi. Соединения разделяются прозрачно для абонентских устройств и серверов в Интернет

• TCP Proxy гарантирует бесшовную передачу данных по этим двум разделенным соединениям TCP

• Оптимизация TCP применяется только на интерфейсе Gn/S5 для DL трафика в сторону абонентских устройств

• TCP proxy выполняет мониторинг и интеллектуальное управление окном перегрузки TCP (cwnd) для достижения оптимальной пропускной способности соединения

• Выборочное применение TCP Optimization для лучшего контроля над влиянием на производительность PGW, например, триггер по rulebase/APN, по объему данных на потоке, исключение потоков распознанных приложений ADC с ограничением по скорости, применение только к трафику IPv4 или только к IPv6

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Page 24: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Ведущий сотовый оператор в СШАРезультаты тестирования на коммерческом трафике в разных сценариях

Выводы

• Лучшие результаты для малого и среднего, затем для большого расстояния от антенны

• Лучшие результаты для менее загруженных секторов, чем для более загруженных

• Лучшие результаты для более широких каналов в диапазоне 1700 МГц (с агрегацией каналов), чем в диапазоне 700 МГц

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Page 25: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Ведущий сотовый оператор в СШАСокращение времени достижения максимальной пропускной способности TCP

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Без CUSP С включенным CUSP

Время до достижения макс. пропускной способности – 7 сек; общее время передачи данных

(20МБ) – 8 сек

Время до достижения макс. пропускной способности – 1.8 сек(более чем 3-кратное улучшение); общее время передачи – 4.2 сек

Page 26: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Cisco Ultra Services ProxyЗаключение

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Эффективная передача данных

Авто-тюнинг

На основе политик

• Динамически включается диспетчером сеансов sessmgr в соответствии с правилами политики

• Интеллектуальный TCP Pacing для максимизации пропускной способности и предотвращения перепосылок сегментов

• Интеллектуальная перепосылка “хвоста”сегмента после потери пакета (tail end re-transmission) во избежание процедуры медленного старта TCP

• Автоматически подстраивает параметры, не требует создания профилей и ручного вмешательства

• Автоматически справляется с широким диапазоном сценариев: от низких задержек и низких перегрузок до высоких задержек и тяжелых перегрузок

Page 27: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Разделение плоскостей управления и передачи данных на шлюзах EPC

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Page 28: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Control and User Plane Separation (CUPS)3GPP TS 23.214 V14.9.0 (2018-12) Architecture enhancements for control and user plane separation of EPC nodes

• Распределенная архитектура EPC для увеличения масштабируемости

• Независимое масштабирование функциональных элементов CP и UP

• Элементы UP могут добавляться или удаляться динамически и размещаться ближе к границе сети

• На интерфейсах Sx используются Packet Forwarding Control Protocol и GTP-U поверх UDP по TS 29.244

S/PGWGateway Function

MME AAA PCRF OCS

Монолитная шлюзовая функция

User Plane

Control Plane

User Plane

Gateway Control Plane (CP)

MME AAA PCRF OCS

GW User Plane(s)

Шлюзовая функция с разделенными плоскостями управления и пользовательских данных

Sx

User Plane

Control Plane

S1-U

S11 S6a Gx GyS11 S6b Gx Gy

S1-U

Page 29: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Преимущества Cisco CUPS

• Поддержка мультигигабитных скоростей на абонентских сессиях за счет использования VPP для обработки и коммутации трафика

• Масштабирование UP вне зависимости от CP

• Оптимизация бэкхола с использованием удаленного CUPS

• Делает возможными сценарии предоставления сервисов с границы сети, которые требуют низкую сетевую задержку (MEC)

• Централизованная плоскость управления для консолидации операций

• Независимое обновление ПО CP и UP

• Возможность выделения UP для специфичных сценариев (VoLTE, IoT, …)

• Изоляция неисправностей (авария UP не приводит к аварии на CP)

• Создает основу для миграции к 5G

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Page 30: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Дополнительная ценность Cisco CUPSНа интерфейсе Sx требуется расширенная функциональность!!!

• Упрощение процессов эксплуатации и управления

• Управление совмещенными и удаленными UP на протяжении жизненного цикла

• Интеллектуальное конфигурирование UP из единого центра (APN, Rule, и т.д.)

• Интеллектуальное распределение IP Pool по нескольким UP

• Отладка и мониторинг CP и UP из единого центра

• Консолидация сбора статистики с UP на CP

• Резервирование операторского класса (1:1, M:N)

• Поддержка автоматического обновления ПО

• Премиальные функции на UP, представляющие добавленную стоимость (такие как DPI, P2P/ADC, CUTO, CUSP и т.д.)

• Увеличение суммарной пропускной способности системы за счет интеграции премиальных функций в VPP

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Page 31: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Разновидности Cisco CUPS

Inline CUPS

• Первое логическое разделение обработки сообщений CP и пакетов данных UP на разных ядрах в рамках единой VNF

• Интерфейс Sx только в качестве функционального интерфейса

• Обработка пакетов на основе VPP

• Поддержка на ASR 5500 с картами пакетной обработки DPC2

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Co-located CUPS

• Разные VNF для CP и UP в одном и том же ЦОД

• Интерфейс Sx в соответствии с 3GPP

• Обработка пакетов на основе VPP

• CP на VPC-DI

• UP на VPC-SI

Remote & Hybrid CUPS

• Разные VNF для CP и UP в разных ЦОД

• Интерфейс Sx в соответствии с 3GPP

• Обработка пакетов на основе VPP

• CP на VPC-DI

• UP на VPC-SI или на ASR 5500 с картами пакетной обработки DPC2

Page 32: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

CUPS User Plane

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

* SMGR-P - CUPS UP sessmgr plugin

*

• Vector Packet Processing (VPP) это расширяемый программный код, который обеспечивает полную функциональность маршрутизатора / коммутатора промышленного качества

• Разрабатывался в Cisco с 2002 года, реализован в маршрутизаторах Cisco

• Cisco сделала VPP Open Source и передала проекту FD.io https://fd.io/

• В приложении к CUPS UP - это плоскость коммутации для мобильного пакетного ядра

• 400 Гбит/с на один сервер UCS C480 M5

• 4 x Intel® Xeon(R) Platinum 8180 CPU @2.50ГГц (4 x28C)

• 12 x Intel® Ethernet Converged Network Adapter XL710-QDA2 (2 x 10/25/40 GE каждый)

• Каждая UPF VM (всего 8 VM на сервер)

• 12 x vCPU (3 sessmgr + 9 VPP)

• 104ГБ vRAM

• 3 x 40GE vNIC (pass-through)

Page 33: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Inline CUPS на DPC2 с VPP

• Пул ядер для VPP• 8 ядер в каждой подсистеме

CPU отдаются под VPP

• 3 подсистемы CPU на DPC2 –всего 24 ядра будут отданы под VPP (конфигурируется на этапе загрузки)

• Demux мигрирует с MIO на DPC2 (для поддержки High-Speed CALEA)

• 48 ядер остается для диспетчеров сеансов sessmgr• Demux на DPC2 – всего 6 карт

x 48 ядер x 2 потока на ядро = 576 session managers

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

DPC2 Card (3x24=72 cores=144 vCPU)

CPU Subsystem CPU SubsystemCPU Subsystem

VPP VPP VPP

Page 34: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Поддержка мультигигабитных сессий с CUPSInline CUPS на ASR 5500 и Co-located CUPS на VPC

Note:

• Средний размер пакетов 700 байт

• 5 Гбит/с на одну сессию при упрощенной модели трафика

• Два инстанса UP на сервер

• Одна карта DPC2 зарезервирована для трафика LI. Этот трафик вычитается из общей пропускной способности системы

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Текущая Q2CY2019 Q3CY2019 Q3CY2020 Q3CY2021

На одну сессию 1 Gbps 5 Gbps 7 Gbps 10 Gbps 12 Gbps

На одну карту DPC2 20 Gbps 25 Gbps 30 Gbps 30 Gbps 30 Gbps

На систему (6 DPC2) 140 Gbps 140 Gbps 150 Gbps 150 Gbps 150 Gbps

Пропускная способность с Inline CUPS на ASR 5500 (Tier 1 US MNO Call Model)

ТекущаяM5 C2.x

Q3CY2019M5 C2.x

Q3CY2020M5 C2.x

Q3CY2021M5 C2.x

Q3CY2022M5/M6 C2.x

На одну сессию 4 Gbps 10 Gbps 15 Gbps 20 Gbps 20 Gbps

На один сервер 30 Gbps 45 Gbps 60 Gbps 70 Gbps 80 Gbps

На систему (6 серверов) 180 Gbps 270 Gbps 360 Gbps 420 Gbps 480 Gbps

Пропускная способность с Co-located CUPS на VPC (Tier 1 US MNO Call Model)

UCS C220 M5 HW: 48 core/Server (22 ядра для sessmgr / 20 ядер для VPP)

Page 35: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Roadmap CUPS (Co-located, Remote, Hybrid)Постепенное достижение функциональной эквивалентности CUPS с монолитным шлюзом в релизах StarOS в течение 2019 года

• NOTE: доступность Inline CUPS на ASR 5500 с полной функциональной эквивалентностью – FCS в Release 21.13 с планом выхода 28 марта 2019

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Initial FCS release

• Dedicated Bearer

• Charging (Gy, Gx)

• Flow level policing

• APN and Location based UP selection

• 5K flows per subscriber in VPP

High Speed UE

• UP session recovery

• VoLTE support

• High speed LI

• Basic WiFisupport

• High speed UE support (up to 5Gbps)

• PGW CDRs

UP Redundancyand I-RAT Handovers

• UP Redundancy (1:1, M:N)

• KPI support (stats framework to send stats from UP, bulk stats)

• LTE-WiFihandoff

• VoWiFi support

• SGW CDRs

Inline Services & Remote

CUPS

• Inline Services (DNS snooping, Header Enrichment, ADC, Tethering)

• 5G Parameter based & Dynamic UP selection

• Remote CUPS

• S4-SGSN

GGSN Support & Hybrid

CUPS

• GGSN support

• High speed UE support (up to 10 Gbps per session)

• Hybrid CUPS

• Multiple CP per UP

• NAT, FW, CUTO, CUSP

GA release for CUPS

• GTP Overload Control

• NB-IoT, eDRX, PSM, S11-U

• Emergency services (eMPS, WPS, NPLI)

• Traffic Shaping

• > 10 Gbps per session

February 19 April 19 June 19 August 19 October 19 December 19

Page 36: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Дополнительная информация

• Cisco Ultra Traffic Optimization

• https://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/wireless/asr_5000/21-12_6-6/PGW-Admin/21-12-PGW-Admin/21-12-PGW-Admin_chapter_01010.html

• Cisco Ultra Services Proxy (Inline TCP Optimization)

• https://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/wireless/asr_5000/21-12_6-6/PGW-Admin/21-12-PGW-Admin/21-12-PGW-Admin_chapter_0100010.html

• Control Plane and User Plane Separation (CUPS) Data Sheet

• https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/ultra-s ervices-platform/data-sheet-c78-741416.html

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Page 37: Оптимизация трафика в мобильных сетях...RAN KPI Ookla Speedtest LATAM Operator 1 >15M Limited Plans 1% of interactions use 30% of traffic volume *QUIC

Спасибо за внимание!

www.facebook.com/CiscoRu

www.instagram.com/ciscoru

www.youtube.com/user/CiscoRussiaMedia

www.vk.com/cisco

Оцените данную сессию в мобильном приложении конференции

Контакты:

Тел.: +7 495 9611410www.cisco.com

© 2019 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.