Packet Core Workshop with DoCoMo - · PDF fileEricsson focuses heavily on the market trends from multiple perspective\爀屮Consumer Lab, insight on consumer experiences and tr\൥nds\爀屮Smartphone

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エリクソンがサポートする高信頼ネットワーク

2013年1月25日

Media Briefing on Network Reliability | 2013-01-25 | Page 2

目次

› 事業者の直面する課題とエリクソンの役割

› 多様なトラフィックパターンに柔軟に適応

› 制御信号負荷の抑制

› 高い拡張性、長期的な容量の確保

› 障害の発生を抑制する様々な工夫

› まとめ


目次






› まとめ


事業者が直面する課題

モバイルデータ・トラフィックが急速に増大

トラフィック・パターンの予測は、ますます困難に


世界のスマートフォンとモバイルPC加入予測

› スマートフォンは

四半期（Q3 2012）純増分の40%

› スマートフォンは2018 年に33億加入：携帯

電話全体の35%› 北米および西欧では

ほぼすべての端末が

スマートフォンに

› 中東、アフリカ、アジ

ア・太平洋地域では

3分の1程度


モバイルトラフィック予測

2010-2018

› モバイルデータトラフィックは2012年から2018年の間で12倍、年平均成長率（CAGR）

50%


デバイスごとのアプリケーション利用状況

› オンライン動画の比率はどのデバイスでも高い

（25-40%）

› スマートフォンではソフトウェアダウンロードの比率が高い

› ソーシャルネットワークサービスもスマートフォン

で比率が最大

* 調査対象：アジア、ヨーロッパ、南北アメリカ地域のWCDMA/HSPAおよびLTEネットワーク


エリクソンは市場・トラフィック動向を注視

› 多様な観点から市場動向を把握、分析

› 新たなトレンドに素早く対応

› ネットワーク進化の方向を主体的に予測

TRAFFICLAB

SMARTPHONE LAB

CONSUMER LAB

Presenter

Presentation Notes

Ericsson focuses heavily on the market trends from multiple perspective Consumer Lab, insight on consumer experiences and trends Smartphone Lab, device performance, operating systems Traffic Lab, traffic models, stress testing


エリクソンの提供するネットワークは高信頼

• 世界で同一システムを利用。様々な国での商用前試験/商用運用を通して多く

の検出された問題への解決策を講じ、システム展開の進展に伴いより安定した

稼動を保証。例えばスマートフォンの急増については、先行国での経験を通し

て問題点の洗い出しと対処を施し、他国での問題の発生を抑止。

• 様々なトラフィックパターンに柔軟に対応できるシステムアーキテクチャを採用。

例えば、無線ネットワーク制御装置（RNC）は、音声中心のトラフィックパターン

にもデータ中心のトラフィックパターンにも柔軟に対応可能。

• 様々な端末の相互接続（開発）試験を通して、市場投入前に十分な検証を行い、

端末毎の動作の違いを柔軟に吸収。主要アプリの検証試験も実施。

• 無線ネットワークとコアネットワークが連動して、制御信号トラフィックを抑えるた

めの様々な工夫（問題の発生を抑制）。

• 無線ネットワークとコアネットワークが連動したオーバーロード制御（問題が発

生した後の対応）。

• 将来予想される事態、例えばVoLTE本格導入によるトラフィックパターンの変化

についても、事前に十分に予測して対応。


19 の周波数帯域対応(700 (12), 700(13), 700 (14), 800DD, 800 SMR, 850,

900P, 900E, 1500, 17/18, 1800, 1900, 1900G, 17/2100, 2100, 2300, 1900TD, 2300TD, 2600 TD)

>240 RBS6000導入事業者の数

>607,000 2009年以来世界で導入されたRBS6000の数

エリクソン基地局RBS6000は世界中で導入

Presenter

Presentation Notes

Available Radio Units RUG on all 5 GSM bands�RUW 1500, 2100 RRUW 850, 1500, 1900, 2100 RRUL 700(12), 700(13), 1900, 17/21 RUS 01 700(12), 700(13), 700(14), 800DD, 850, 900P, 900E, 1800, 1900, 17/2100, 2600 RUS 02 900P RRUS 01 850, 900P, 900E, 17/18, 1800, 1900, 2100 RRUS 11 700(12), 800DD, 800 SMR, 850 , 1900, 1900G,17/2100, 2100, 2600 RRUS 02 900P RRUS 12 900E, 1800 RRUL 61 2300 (B40), B38 RRUL 62 B38 B40A RRUL 81 B38 B39 AIR 800D/900E, 1900/1721, 900E/800D, 1721/1900 RIR 11 850


› エリクソンはLTE / EPCのリーダー

–

一顧客との間で発覚した問題が他の全

ての顧客に影響

–

大きな責任と寄与

›

問題が発生しないように抑止

›

発生した問題が複数顧客で繰り返さ

ないように対処

› Google、Apple、Qualcommなどの業

界リーダーとの強い協力体制

–

市場導入前に、全てのフィーチャ、デバ

イス、チップセットが問題を起こさないよ

うに対応

グローバルベンダとしての責任と貢献

グローバルリーダーとして、安定稼動するネットワークの構築をサポート

することはエリクソンの責務

51ネットワークで商用稼働中

エリクソンのEPC パケットコア商用契約

45箇国で92の契約44 ネットワークで商用稼動中

エリクソンのLTE無線ネットワーク商用契約

45箇国で91の契約


VoLTE導入のネットワークへの影響

› VoLTEはネットワークの処理するベアラを倍増

› データ:–データ量の増加はほとん

どないが、パケット数が 50%増加

単一アプリケーションがネットワーク要件

を大きく変える可能性あり


多様なトラフィックパターンに柔軟に適応

制御信号負荷の抑制

高い拡張性、長期的な容量の確保

障害の発生を抑制する様々な工夫

ネットワークの信頼性を高める方策


目次






› まとめ


トラフィック・パターン変化の要因

デバイス、アプリケーションの進化：–

高速化

–

スクリーンと動画の高解像度化（多くの場合、HD）

–

新しいアプリケーションでリソース需要が増加:›

VoLTE

-

送受信パケットの増加

-

ベアラの倍増

-

制御信号が増加

›

多くのアプリがよりインテリジェントに

-

拡張現実、プレゼンス、次は何か（Google glass?）

–

人気アプリの変化

制御

データ動的な制御信号とデータ処理の必要性

Presenter

Presentation Notes

Sergey Mikhaylovich Brin co-founder of google.


柔軟性がキー

信号データ

データ信号

ソフトウェアコンフィグの変更

トラフィックパターンの変化に素早く対応

機器のディメンジョニング

エリクソン製品に適用

されている概念

Presenter

Presentation Notes

This slide answers the question about U-Plane and C-Plane allocation Monitoring is important


トラフィック、アプリケーションに柔軟に対応

トラフィック・タイプ/ミックスに

対してシステムリソースの

柔軟な割り当て

制御

信号

処理

データ

処理

データ

処理

制御

信号

処理

スループット重視のシステム

データ

処理

データ

処理

制御信号処理

マルチ・アプリケーション対応

システム

› 各種アプリケーション用の共通プラットフォーム

› 更なる柔軟性と装置有効利用のため、スロット非依存

データ

処理

Use

rP

lane

App

1A

pp2

App

3


10x10GE

10x10GE

10x10GE

10x10GE

10x10GE

SS

C U

P

SS

C U

P

SS

C U

P

SS

C U

P

SS

C U

P

SS

C U

P

SS

C U

P

SS

C U

P

SS

C U

P

SS

C U

P

SS

C U

P

SS

C U

P

SS

C U

P

SS

C U

P

SS

C U

P

SS

C U

P

SS

C C

P

SS

C C

P

Sw

itch, RP

, Alarm

ラインカード（伝送インタフェース）

– 5 x 10 x 10GE (500 Gbps)

制御信号処理用 – 2 x SSC CP (8M IPセッション)

データ処理用 – 13 x SSC UP (520Gbpsのデータ転送)

SSR8020コンフィグレーション例

最新パケット処理ノード（SSR）の例 - Smart Services Router -

同じボード（SSC: Smart Services Card）

が、ソフトコンフィグ（コマ

ンド）により、データ処理

中心でも、制御信号処

理中心でも使える。

CP: Control Plane, UP: User Plane


Traffic adaptive node for any traffic mixデータ処理量[Gbps]

Evo Controller 2013

4

>10x

30-50

1x

20

>5x

Evo Controller 2012

RNC3820 R1

8

>1.7x

R2

Evo Controller 2013

最新無線ネットワーク制御装置（RNC）の例 - EVO Controller -

制御

信号

処理

量（相

対値

）

Presenter

Presentation Notes

The Evo Controller 8200 / RNC uses the same HW, EPB, both for user data and for control signalling. The first release of Evo Controller 8200 / RNC will have a static allocation of resources for user- and control plane. The plan is to make it operator configurable in W13B. This will make the node completely traffic adaptive.


目次






› まとめ


解決すべき課題と対策

› トラフィックの急増がネットワークの不安定動作を招く可能性

–

制御信号の増加が無線ネットワーク及びパケットコアの過負荷を誘引する

可能性

–

各種アプリの予測不可能な振舞いによりディメンジョニングがより困難に

–

大きなダウンロード時間、ビデオ凍結など、ユーザへのサービス品質に問題

› ネットワークとしての対策

–

制御信号トラフィックの振舞いを十分に理解した上でディメンジョニング

–

信号トラフィックの影響を最小化するように、タイマーその他のパラメータを

適切に設定、制御信号を抑える対策

–

リアルタイムでトラフィックをモニターし、品質の問題が発生する前に対処


エリクソンのスマートフォン・ラボ業界の主要プレーヤとの連携

Service collaboration

Device collaboration

Chipset collaboration Qualcomm, STE, Motorola, Renesas, RIM, Intel, Nvidia, Samsung, Broadcom

Apple, Samsung, HTC, Motorola, Nokia, RIM, Sony, LG

Google, Apple, Microsoft, Facebook


p g

p p g ( )

RAN Signaling

Sm

artp

hone

bat

tery

con

sum

ptio

n

RAN Signaling

Sm

artp

hone

bat

tery

con

sum

ptio

n

TCP 効率化

–

TCP はデータ転送速度を制限すべきではない

通信接続の扱い

–

一つの接続を最大限共用し切断処理を最適化すべき

–

セキュア接続はオーバヘッドを発生させることに留意

ネットワーク･リクエストの集約

–

アプリ内およびアプリ間でネットワークのアクティビティ

を調整すべし

プッシュ対ポーリング、およびバックグランド更新

–

OS ベースのプッシュを使い、ポーリングは避けるべし

キャッシング

–

データのキャッシングは広く利用すべし

瞬時トラフィック増加の抑制

–

ネットワーク、アプリのアクティビティを時刻（例、毎正

時）と同期しないようにすべし

Source: Ericsson

アプリ開発者向けの推奨事項の洗い出し

スマートフォン･ラボは主要モバイルインター

ネット・プレイヤーにガイドラインを提供

YouTube ストリーミングのラボ･ベンチマーク

ウェブ･ページ・ダウンロードのラボ･ベンチマーク

Presenter

Presentation Notes

Key messages: Smartphone lab work with eco system, OS, Device, major apps to create network efficiency�- Impact SDK information and change in design for OS, Device and major app vendors


IDLE

URA-PCH

› 3GPP Rel 8のFD: URA – FACH – HSPA により、スマホをアクティブ状態に維持

› FACH状態おけるデータ転送を大幅に利

用することで、少量データ転送効率化

› URA

FACHの遷移に3信号のみ必要

（IdleからHSPAには30以上の信号必要）

› FACH

HSPAの遷移に12信号必要

› URA

HSPAの遷移に約1秒、チャッティ

トラフィックの場合に約

0.5秒

› IDLEの滞在時間を大幅に削減

Rel

8 FD

スマートフォン制御信号の抑制 URA状態及び3GPP Rel.8のfast dormancyを導入

HSPA（高速データ転送）

FACH (低速データ転送）

URA (UMTS Registration Area): 複数セル（基地局カバーエリア）の集まりで、ページングの単位。

端末は異なるURAに移動すると無線上で位置更新。URA-PCH（Paging Channel）状態では、デー

タ通信は行っていないが、無線ネットワークとして端末がどのURAに在圏するかを認識している。


LTEでのページング信号の抑制標準機能: ページングおよびTA（Tracking Area）リスト

• 端末は位置登録時に在圏TAに基づくTA リストをネットワークから受信

• 端末がアイドル状態の場合、ネット

ワークに位置登録（Tracking Area Update、TAU）を行うことなくTAリ

スト内で移動が可能

• ネットワークはTAリストの範囲で端末の

位置を認識

• ページングが必要な場合、ネットワーク

はTAリスト全体にページング

TA1

TA4TA3

TA2

› 位置管理のための複数個の基地局カ

バーエリアをTA（Tracking Area）と呼ぶ

› 複数のTAをTAリストとして規定。例えば、

TAリスト1はTA1+TA2+TA3、TAリスト2 はTA2+TA3+TA4

› TAリスト1のカバーエリアからTAリスト2 のカバーエリアに移動すると位置登録


スマートで適応的なページングどこにいるのか分かっていれば、全体をサーチする必要はない

標準エリクソン

TA リスト4回

TAリスト

Z回

TA Y回

eNodeB X回

+

+

› TAリストのみページング

(40～600の

ページング)

› 無線およびコアネットワークに大きな負

荷

› 最後に在圏した基地局（eNodeB）に

ページング

› 最後に在圏したeNodeBで70～90% の検出率

› 最大40の異なるページング･プロファイ

ル

› ページング･プロファイルに優先度付け

「最初にヒットしたものを使用」

Presenter

Presentation Notes

Why search all over when I know where you are? I will briefly go through the background to the benefits behind the feature Smart and adaptive paging. According to the standard the paging The Ericsson solution to minimize the paging volumes, consists of two parts, one smart and one adaptive The so called smart part of the feature decreases the paging messages flooding the network. This is done by going from narrow to wide range search i.e. escalating from last visited eNb last visited TA TA list where applicable. The adaptive part of the feature handles the “where applicable” aspect. The adaptive paging secures that different paging profiles can be mapped to different services dependent on urgency and/or service type. Adaptive paging is, or will soon become, essential and a prerequisite when using smart paging patterns in the network. An example of a scenario when adaptive paging is necessary is when introducing MMtel. For MMtel services it is crucial that the user is found quickly, or else the originating side may have to wait for a very long time until the call comes through which impacts the service perception, or even worse will hang up before reaching the terminating side which is direct loss of revenue. The beauty of adaptive paging is the ability to differentiate paging by need.


0回0回4回

スマートで適応的なページングページング最適化

3回

+VoLTE すべてのユーザ

スマートフォン更新 (push) 一般ユーザ

+ + =

=

1回1回

コンフィグ可能なページングの大きさ、時間間隔、再試行数

Presenter

Presentation Notes

Adaptive paging is, or will be, a necessity to be able to use the smart paging patterns. Without the adaptive paging (patented), the smart paging can not be used or there will be a direct impact on the service perception and thereby risk of lost revenue for the operator. E.g. when introducing VoIP it is crucial that the user is found quickly, or the originating side may have to wait for a very long time until the calls comes through, or even worse will hang up before reaching the terminating side. The adaptive paging secures that different paging patterns can be mapped to different services dependent on urgency or service type. In this example a voice/video call for any type of user will trigger a broad paging i.e. to the whole TA list. This is to secure that the user is reached quickly. A facebook (push) notice for a bronze user (prepaid) does not justify such a broad paging pattern as the voice call. It does not really matter if it takes 15-60 seconds before the user is reached. APN, QCI, ARP, IMSINS, IMEINS, Mobile inactivity timer are all parameters that can be combined in a paging profile. The smart paging pattern is also configurable with time interval between the pagings and the number of reattempts. Each paging profile will also have a priority and the first hit will be the one to use. Another good example for adaptive paging is M2M electrical meters which always are connected to the same eNodeB. In this case the eNodeB paging will be the only needed.

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http://www.google.se/imgres?imgurl=http://www.omteknik.se/wp-content/uploads/2010/06/iphone-4-bild-framsida.jpg&imgrefurl=http://www.omteknik.se/ios-4-slapps-idag-flera-lanktips-om-ios-4-och-iphone-4/&usg=__vCf3REfx8FXJ3TJA2r_4oCjBjfM=&h=610&w=350&sz=51&hl=sv&start=8&zoom=1&itbs=1&tbnid=KIMX00EKWTwmZM:&tbnh=136&tbnw=78&prev=/search%3Fq%3Diphone%2B4%26hl%3Dsv%26biw%3D761%26bih%3D386%26gbv%3D2%26tbm%3Disch&ei=burHTd3RDozdsgaZuMT8Dg

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http://www.google.se/imgres?imgurl=http://www.varme-kallan.se/userFiles/myImages/silver_medal.jpg&imgrefurl=http://www.varme-kallan.se/index.php%3FpageId%3D46&usg=__XoSR4lKYoqA5dxmVT-SR9vIZ1Ss=&h=400&w=400&sz=21&hl=sv&start=1&zoom=1&itbs=1&tbnid=daJ0UC7kHYkznM:&tbnh=124&tbnw=124&prev=/search%3Fq%3Dsilver%2Bmedal%26hl%3Dsv%26biw%3D761%26bih%3D386%26gbv%3D2%26tbm%3Disch&ei=qerHTZmEJ4mztAasl-X8Dg

http://www.google.se/imgres?imgurl=http://3.bp.blogspot.com/-nygyKNAYmmc/TY-KHgfz-mI/AAAAAAAAAC8/iO64ypas3aQ/s1600/gold%2Bmedal.jpg&imgrefurl=http://donnyshankle.blogspot.com/2011/03/on-weightlifting-personal-view_25.html&usg=__HxKU7zNtb17tm1PJtXpytix2zjY=&h=325&w=325&sz=19&hl=sv&start=2&zoom=1&itbs=1&tbnid=2EwYtM6Fsjq9RM:&tbnh=118&tbnw=118&prev=/search%3Fq%3Dgold%2Bmedal%26hl%3Dsv%26biw%3D761%26bih%3D386%26gbv%3D2%26tbm%3Disch&ei=merHTYTrA4zdsgaZuMT8Dg

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スマートで適応的なページングページング信号削減効果

最大88％のページング信号削減MMEで最大38％のCPU負荷低減

本フィーチャの起動

0

5

10

15

20

25

30

2011

-03-21

2011

-03-22

2011

-03-23

2011

-03-24

百万

時間毎ページング数

Presenter

Presentation Notes

From NA


端末ごとの動的TAIリスト

主な利点› UEのモビリティ・パターンを自動で習得

› DNSの静的TAIリストに対して、ページングとTAU手順が凡そ25%低減

› パケットコアの所要ノード・リソース量を低減することが可能

TA2TA1

TA4TA3

TA5 TA7

TA2TA1

TA4TA3

TA5 TA7TA3

TA2TA1

TA4

TA5 TA7

電力メータスマートフォン・ユーザ運転中のユーザ

TAI (Tracking Area Identifier)リスト：在圏する可能性の高いTA番号のリスト

Presenter

Presentation Notes

Different users and devices have different mobility patterns, e.g. M2M devices vs mobile broadband users vs smartphone users etc MME tracks these usage/mobility patterns, dynamically updating the users TAI list: A stationary M2M-device will only have one TA A mobile UE user regulary moving in a specific area will have �”its” TAI in the list, avoiding frequent TAU procedures and limiting paging to where the user is usually located Benefit is: This will better balance the cost of TAU procedures vs paging load than with static TAI lists in DNS. TAI – Tracking Area Identifier


目次






› まとめ


トラフィック量

将来

4

700

2010 2012 2014

世界規模で月毎のexabytes

350

500

250190

712

20

32固定網 + 移動網

アプリケーションの多様化

将来の容量増対応

2015年までに、

動画が

全ネットワーク・トラ

フィックの90%を占める

見込み

ノードの追加だけがソリューション

ではない


新世代プラットフォーム

DPI

キャッシュ/CDN

BNG/BRAS

SGSN-MME

PCRF

MSS/IMS

UDM

RNC

メディア/データ処理制御信号処理

パケット・ゲートウェイ

L2/L3 PEルータ

エリクソンSSR (Smart Services

Router)

エリクソン

ブレード・システム

(EBS)

User Data Management

CDN: Content Delivery Network

Broadband Network GatewayBroadband Remote Access Server

PE: Provider Edge

Serving GatewayPDN Gateway

プラットフォームをトラフィックのタイプに合わせて最適化

Policy &Charging Rules Function

Presenter

Presentation Notes

An industry standard for telecommunications and compute equipment practice as its name suggests. (Advanced Telecommunications and Computing Architecture). Specification owned by PICMG (PCI Computer Manufacturers Group). ============================== The Ericsson Blade System is a server-centric platform with highly programmable CPUs that are used for everything from Mobile Softswitch and IMS to SGSN, MME and policy control functions. It catapults signaling performance – in terms of “transactions per second” – into an entirely new arena. All while maintaining the pool and multi-access capabilities that have firmly established Ericsson as a market leader. EBS vs. ATCA ============================ Intended as a one-size-fits-all equipment practice Not cost optimal, not application optimal, many compromises were made underway to cover the targeted spectrum of different applications. As an example ATCA tries to unify payload and control, which makes it an expensive compromise for servers. This is one of the reasons that the TEMs today offering ATCA-based nodes, are only doing it for a limited number of node-types or within certain segments ATCA being an implementation standard will always lag behind relative to best-in-class performance, thus stifling technology evolution and eventually hampering operators’ competetiveness Ericsson’s equipment practice is from day one intended for telco IBM never jumped on the ATCA band-wagon, HP did but left and Intel divested its ATCA division. Ericsson stayed on its proprietary telco-grade equipment practice whereas other TEMs (Tier 1 – Tier 3) for various reasons embraced ATCA in certain segments due to lack of upgradeable own solutions Ericsson Blade System 3 times more efficient power consumption than a proprietary ATCA! SSR - The Smart Services Router is a multi-application platform with next-generation, packet processing capabilities. It is capable of supporting the high throughput requirements driven by HSPA, LTE and fixed broadband access. It combines a state-of-the-art, highly scalable and distributed control plane design with a wire-speed, programmable forwarding capability. This scalability in both control and user plane makes for a platform capable of delivering the stability, performance, investment protection and density required for a next-generation, smart IP service delivery platform. In addition, the Smart Services Router platform is powered by the well-proven and modular SmartEdge Operating System.


MME

EBS 2011

>1千万 SAU>4万 TPS>30 Gbps

EBS 2014/5

3千万-5千万 SAU >12万-20万 TPS120-150 Gbps

SSR 2012

500 Gbps15万TPS

3千万 IPセッション

SSR 2013/5

1000~2000 Gbps

1.2億加入者

26,000 TPS

2億+ 加入者

45,000+ TPS

SGW

PGW

GGSN

拡張性 – 容量増大

SGSN

PCRF

SAU: Simultaneous Attached Users TPS: Transactions per Second

MME

PCRF


エントリーレベル

最大容量

- トラフィック増大に合わせた拡張が可能

- ハードウェア非依存

- 汎用ブレードは、データ処理と制御信号処理の両方に使用可

プラットフォーム共通

ブレード拡張

ブレードレベルでの拡張性


目次






› まとめ


ネットワークの安定稼動をサポートする仕組み

同一機能を持つノードのプール化

柔軟なディメンジョニング

ネットワークレベルでの保護

ノード毎の保護

高信頼ハードウェア、ソフトウェア

5つの仕組み

55

44

33

22

11

冗長性を確保した上で負荷分散

変化するトラフィック状況に応じてディメンジョニングを変更

最大限、制御信号及びデータトラフィックを抑制

障害が発生する前に食い止め、問題を最小化する仕組み

高品質ハード、ソフトを使用し問題の発生を抑制

MME プール

IP ネットワーク

3G

LTE

HSS

PCRF

S/PGWCharging

制御信号

ユーザーデータ

22

33

55

11MME

44


SGSNプール

› 複数SGSN間での負荷分散

› 加入者識別番号や地理的位置に基づきSGSNを割当て

› オンラインでのファイル更新などを可能とする複数SGSN間冗長構成

RNCRNC

SGSNSGSN

GGSN

SGSNSGSN

SGSN 2008BSGSNPool

～55000 Cells

Presenter

Presentation Notes

Additional functionality related to move job: Load distribution based on geographical location and IMSI. For geographical prioritization, the feature reduces transmission cost as user can be located in their closest SGSN, given that capacity is available there. According to 3GPP TS 23.236 pool redistribution shall be triggered by the CN but the actual distribution shall be controlled by the RAN. However, in Ericsson's proprietary solution both triggering and distribution are controlled by the CN i.e. the SGSN. This requirement also includes the benefit of controlling the move process from a single node i.e. from the same node deciding what to trigger a move, which MSs to move and where to move them.


ネットワークレベルでの冗長性

MMEMME MMEMME MMEMME MMEMME

eNBeNB eNBeNB

MMEプール

S/PGWS/PGW S/PGWS/PGW S/PGWS/PGW S/PGWS/PGW

冗長化GW群

• トラフィック負荷の分散

• シグナリング量の低減

• 動的なリソース割り当て

• トラフィック負荷の分散

• シグナリング量の低減

• 動的なリソース割り当て

• APN毎のPGW選択

• トラッキング・エリア

(TA)毎

のSGW選択

• APN毎、地理的エリア毎の

GGSN選択

• APN毎のPGW選択

• トラッキング・エリア

(TA)毎

のSGW選択

• APN毎、地理的エリア毎の

GGSN選択

高いアベイラビリティと負荷分散

ICR ICR

ICR: Inter-chassis redundancy (近日提供予定)

Presenter

Presentation Notes

Reduced signaling load by up to 50% with the MME pool


エリクソンのプール化技術での実績

世界初の

GSM SGSNプール

AT&T (USA)

世界初の

WCDMA SGSN Pool Telstra (Australia)

世界全五大陸

でSGSNプール

の商用化

世界最大の

SGSNプール

商用化

SBM (日本)

世界初のマルチベ

ンダでの

SGSNプール

Vodafone (Egypt)

世界初の

GSM/WCDMA SGSNプール

Telstra (Australia)

世界初の

GSM/TD-SCDMA SGSNプール

CMCC (China)

世界初の

SGSN-MMEプール

TeliaSonera (Sweden)

世界初の

Pool Proxy利用

SGSNプール

CMCC (China)

2005 2006 2008 2009 2010 20112007

エリクソンはプール化技術において先行、世界をリード

Presenter

Presentation Notes

One of the main reasons for Ericsson’s leadership is the company’s investments in research and development, willingness to pioneer new solutions and dedication to help operators improve their business. These are not empty words. Take a look at this slide. It represents an outstanding track record in the SGSN-MME field. Ericsson was the first vendor to implement pool solutions for all major standards, including GSM, WCDMA, TD-SCDMA and LTE. It was also the first vendor to provide dual access pools for GSM/WCDMA and GSM/TD-SCDMA. All these references are for tier-one operators in major commercial networks but Ericsson’s pool solution is in service on all continents since 2008. The largest pool and the first multi-vendor network pool were also provided by Ericsson and earlier this year the first SGSN Pool Proxy was put in commercial service. The largest pool is impressive in its own right and proves that Ericsson’s solution works very well on a large scale in mega-networks. Softbank has three pools in their network serving the Tokyo, Tokai and Kansai regions, the biggest one being the Tokyo pool with 10 SGSNs and 44 RNCs. The sheer number of “world’s firsts” speaks for itself and as of today, we firmly believe that Ericsson is the only vendor that can provide a SGSN-MME triple access pool solution!


Core Network

ユーザ・セッションが確立されるまで、制御信号を処理するノード

① Gr: (HLR) 加入者認証と位置情報登録

② Gn: (Inner DNS) GGSNの選択

③ Gx: (PCRF) ポリシー制御

④ Gy: (OCS) Online課金

⑤ Gi: (RADIUS) 認証とアカウンティング要求

⑥ Gn: (GGSN) PDP要求

RNC

RBS

SGSN GGSN Internet

HLRPCRF

RADIUSDNS

PCEF Appl. Server

① ② ③⑤

OCS

④

コアネットワークでのパケット関連処理（3G）

⑥

SignalingUser Session

UE

OCS: Online Charging SystemPCRF: Policy Charging and Rules FunctionPCEF: Policy Charging and Enforcement Function


制御信号輻輳対策コアネットワークノード

› OLP (Over Load Protection)機能：

–

リクエスト送信側ノードにてOLP機能を実装

–

リクエストをバッファリング或いはキャッシュできる機能

–

対向ノードに送る秒間リクエスト数を制限

› ノードのキャパシティを向上

(キャパ増強と分散構成)

GGSN

③

Gy

OCS

GGSN

PCRF

④

Gx

SGSN

GGSN

⑥

PDP

SGSN

①

Gr

HLR

⑤

RADIUS

RADIUS

GGSNSGSN

②

DNS

DNS

送信側


制御信号輻輳対策 Radio Network Access Restriction

無線区間に対してAccess Classをローテーションして、端末から発信しないように

規制を実施することで、早期の輻輳収束を図る

RNC

RBS

セル

UE(AC2-9)

UE(AC0-1)

RNC

RBS

セル

UE(AC2-9)

UE(AC0-1)

RNAR Server

AC2-9規制, 120sec

AC0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

80%規制

RNAR: Radio Network Access RestrictionAC: Access Class


スマートフォンの異常な振舞い例

Presenter

Presentation Notes

When iOS 3.0 for iPhone was introduced a faulty behavior in the terminal appeared that, in the cases when the APN could not be resolved, resulted in a signaling storm. Up to 3-4 PDP activation requests per second was seen in many networks. In many cases the user uses apps to disable/enable the original APN provided by the operator. The reason for doing this is primarily to make sure that no background traffic will be charged for. In many cases the APNs were actually configured in a faulty way due to other reasons. The result was in both cases a major impact on the signaling in the network.


制御信号トラフィックの劇的な増加顧客事例

容量に相当な影響

Presenter

Presentation Notes

In two month time the number of PDP activation failures increased from 2M50M per day (23/s 580/s). The impact was caused by a very limited amount of users (200-300). This is a proof point to what can happen when the terminals and or the applications are not working correctly or in an insufficient way from a mobile network perspective


UE (端末)シグナリング制御

SGSN-MME

1

2

3

4状態: 正常状態: 過負荷

エリクソンンの提供する革新的機能

攻撃を意図した、または誤った動

作をするデバイス/アプリケーショ

ンが大量の制御信号を発生ロギング閾値を起動

分析を実施

破棄ルールを実行

保護機能起動

Presenter

Presentation Notes

In SGSN-MME 2011A we introduces the insurance against attacks or faulty behaving devices/applications that are causing signaling storms to the network. The solution is named “UE signaling control” and is an Ericsson innovation to protect the SGSN-MME and offload the network from unnecessary signaling. In worst cases signaling storms may cause instability in the network and could lead to unwanted outages with loss of revenue or user perception as the result. This is how the feature will work. This is a simplified example, but shows how the functionality can be put in place and tunes to suite the needs Traffic is running normally in the network and the status of the SGSN-MME is normal An attack or faulty behaving devices/applications creates heavy signaling towards the SGSN-MME and the signaling is impacting the SGSN-MME capacity and the OLP mechanism starts to throttle/discard messages. The feature is already activated in logging only mode using default threshold values. Since no attack has previously been seen in this SGSN-MME the discard rules has not yet been activated. The logs created, including a number of useful attributes such as IMSI, IMEI, etc is analyzed and the discard rules and thresholds can be properly tuned to catch the right terminals/users The discard rules are implemented and are directly activated and starts to discard messages for the users reaching the thresholds. Another log is now created showing the number of messages that are discarded per user. This is valuable to have for tuning purposes and more. Protection is now in place and the SGSN-MME load is down to the original normal levels 1. Configurable thresholds for counters are applied on UE level to control signaling rate and discard high rates of signaling/message type 2. If signaling rate > threshold => message discarding per UE 3. Possible to find UEs, e.g. smartphones, generating huge amounts of unwanted/unsuccessful traffic - List of IMSIs and IMEIs that consume the most signaling and payload capacity retrieved from SGSN in log files. This list can be used to inform or change these terminals configurations. Thresholds for counter can be set on the messages: Primary PDP Context Activation Intra-SGSN RAU (Routing Area Update) Request SMS-MO Request Service Request (W)


UEシグナリング制御の利点

› ノードの過負荷状態に対する保護

› 異常なトラフィック･パターンを持つデバイスに対する保護およびこのようなデバイスの信号ロギング

–

ハッキングを意図、または「誤動

作」したスマートフォン

–

DoSアタックを受けた複数の端末

Presenter

Presentation Notes

UE signaling control benefits The feature protects against node overload situations and works as an insurance against loss of revenue and bad user perception It has be capabilities to log and discard devices or users with abnormal traffic patterns. This is typically Hacked or ”misbehaving” smartphones or Multiple UEs involved in DoS attacks


ノードレベルでの冗長性 SSRの高信頼ハードウェア構成

ノン・ストップ

フォワーディング

いかなるルート・プロセッサー機器

の障害があっても、パケットフォ

ワーディングを継続


ノードレベルの輻輳制御

› エリクソンの製品は高度な過負荷保護メカニズムを具備–

メッセージに優先順位を付け、重要性の低いものを廃棄する機能

–

追加リソースを割り当てるため、（運用保守関連等）

重要でないタスクの

優先順位を下げる機能

–

事業者が直ちに対策を施すための、過負荷状態固有のカウンタ/アラーム

メッセージキュー長が限界到達

→

既に

サービス提供されている端末に対しても

メッセージを廃棄

CPU負荷が高い間は、CPU をあまり使用しないようにす

るためにカウンタ収集などの

O&Mジョブの速度を低減

緊急度の高いアラームのみが

アクティブ状態

OLPは全ての「新端末」か

らのメッセージを廃棄

OLPは複数の「新端末」からのメッ

セージの廃棄を開始

何らかの理由で、アタッチされている端末が受け入れ可

能数にも関わらず、CPU負荷が増大

アドミッション制御でアタッチされる端末

数を制限。通常、これで、CPU負荷を許容

範囲内に維持できる OLP: Overload Protection


目次






› まとめ


まとめ

› グローバルベンダとしてのエリクソンの強み

–

世界の市場、トラフィック動向の分析に基づき、ネットワーク構築をサポート

–

世界の市場で見出した問題、フィードバックに基づき常にシステムを改善

–

業界主要プレーヤと連携、端末・アプリを含めた高信頼ネットワーク構築

› ネットワークの信頼性を高める様々な方策

多様なトラフィックパターンに柔軟に適応

制御信号負荷の抑制

高い拡張性、長期的な容量の確保

障害の発生を抑制する多くの仕組み


Documents

Packet Core Workshop with DoCoMo - · PDF fileEricsson focuses heavily on the market trends from multiple perspective\爀屮Consumer Lab, insight on consumer experiences and tr\൥nds\爀屮Smartphone