MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション...
Transcript of MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション...
![Page 2: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/2.jpg)
2
5G概要
![Page 3: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/3.jpg)
3
携帯電話サービスの進化
1G 2G 4G3G 5G
PDC, GSM, W-CDMA/ LTE/IS-95 HSDPA LTE-Advanced
cdma2000
音声通信 音声・SMS メール・web モバイル ネットワーク化社会インターネット IoT
1980年~ 1990年~ 2000年~ 2010年~ 2020年~
![Page 4: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/4.jpg)
4
5Gの実現する世界 (TR22.86x, SMARTER)
eMBB mMTC URLLC
![Page 5: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/5.jpg)
5
2020201920182017201620152014 202320222021
5G商用化に向けたスケジュール
REL-13
REL-14
REL-15
REL-16
5G Phase1仕様 5G Phase2仕様
2017.07 2018.09
無線 無線+NW 総合
商用開始(phase1)
5Gシステムコンセプト White Paper
干渉・共用検討総務省技術試験事務
周波数割当
置局展開工事
干渉・共用検討総務省技術試験事務?
周波数割当?
置局展開工事?
5GMF実証実験
商用開始?(phase2)
無線 無線+NW 総合SB実証実験
eMBB(超高速)
URLLC(超低遅延)
mMTC(多数同時接続)
![Page 6: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/6.jpg)
6
5Gコアのネットワークアーキテクチャ
![Page 7: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/7.jpg)
7
LTE (4G) のネットワークアーキテクチャ
中央制御型のネットワーク
オールIPネットワーク
モビリティの提供(端末IPは固定)
UE eNB S/P-GW
MME
EPC
S1-U
NAS Internet
HSS
IMS
(VoLTE)
![Page 8: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/8.jpg)
8
4G と 5Gのアーキテクチャ比較 (TR 23.799)
5G
4G
UE eNB S/P-GW
MME
EPC
S1-U
NAS
NG-
UENG-RAN L-UP
CP
NG-core
NG1
C-UP
InternetSGi
InternetNG6
NG6
RAN/コア分離C/U分離
NG3Any
access
中央制御型のネットワーク+エッジコンピューティング
オールIPネットワーク+IoT?
モビリティの提供(端末IPは固定)+動かない端末
ネットワークスライス
C/U分離、RAN/コア分離
![Page 9: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/9.jpg)
9
従来のモバイルネットワーク (4G)
Local data center
(GC局)Central data center
eNB
eNB
EPCL2/3IP backhaul
IP access
![Page 10: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/10.jpg)
10
現在のモバイルネットワーク (4G)
Local data center
(GC局)Central data center
RRH
RRH
vEPC
IP backhaulCPRI/Fiber
COTS
BBU
NFV
(サーバ仮想化)
C-RAN
(基地局集約)
![Page 11: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/11.jpg)
11
2020年のモバイルネットワーク (4G+5G)
Local data center
(GC局)Central data center
RRH
RRH
vEPC
IP backhaulCPRI/Fiber
COTS
5G-BBU
BBU
5G-RRH
5G-RRH
5G-RAN導入: 超高速ブロードバンドサービス(eMBB)
5G-RAN導入
![Page 12: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/12.jpg)
12
CPRI/Fiber
202x年のモバイルネットワーク (4G+5G)
Local data center
(GC局)Central data center
RRH
RRH
5G-core
SDN COTS
5G-RRH
5G-RRH
5Gコア導入: IoTサービス (mMTC, URLLC)
COTS
vEPC
5G-core
Core network slice
BBU
BBU
ネットワークスライス
![Page 13: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/13.jpg)
13
202y年のモバイルネットワーク (4G+5G)
Local data center
(GC局)Central data center
RRH
RRH
SDNCPRI/DF
COTS
vBBU
5G-RRH
5G-RRH
E2Eネットワークスライスの実現
COTS
vEPCE2E network slice
5G-core5G-core
基地局仮想化
![Page 14: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/14.jpg)
14
5Gに求められる仮想化技術
![Page 15: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/15.jpg)
15
コアの仮想化 (NFV)
![Page 16: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/16.jpg)
16
NFV: network function virtualization
Network Functionとは?
ルータ、スイッチ
ファイアウォール、ロードバランサ
アプリケーションサーバ、データベース
アプライアンス
Mobile Network Functionとは?
ルータ系: PGW, SGW
アプリケーションサーバ系: MME, PCRF
データベース系: HSS
専用ハードウェア
これまでハードウェアで提供されたNetwork Functionをソフトウェア化して汎用サーバ上で動かす!
![Page 17: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/17.jpg)
17
NFVによるEPC仮想化 (理想)
従来のEPC vEPC
超高性能・超高信頼ハードウェア(>Tbpsスループット・完全冗長) 汎用サーバ
オープンソース仮想プラットフォーム
vS
GW
vP
GW
vH
SS
vM
ME
vP
CR
F
オープンソースVNF
![Page 18: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/18.jpg)
18
NFVによるEPC仮想化 (現実)
従来のEPC vEPC
超高性能・超高信頼ハードウェア(>Tbpsスループット・完全冗長) キャリアグレード汎用サーバ?
キャリアグレード仮想プラットフォーム?
vS
GW
vP
GW
vH
SS
vM
ME
vP
CR
F
キャリアグレードVNF?
![Page 19: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/19.jpg)
19
キャリアグレードの5G-NFVの実現
性能収容加入者 数千万(人間)から数億・数兆(機械)へ
スループット Tbpsから Pbpsへ
信頼性可用性 99.999%, 99.9999%
重大事故が無いように!
※出典: 総務省ホームページ
![Page 20: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/20.jpg)
20
5G-NFVの課題
汎用サーバによる高性能化 VM or コンテナ
パケットIO (SR-IOV, DPDK, etc.)
タスクスケジューラ (省電力 vs 高パフォーマンス)
オープンソースによる高信頼化 Live migration
VM冗長化、VM間Failover
セキュリティ
汎用サーバとオープンソースでキャリアグレードを実現!
![Page 21: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/21.jpg)
21
ネットワークスライス(ネットワーク仮想化)
![Page 22: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/22.jpg)
22
バックホールネットワークローカル
データセンター
中央データセンター
共通ネットワークインフラ
ローカルデータセンター
仮想化プラットフォーム
eMBBスライス
mMTCスライス
URLLCスライス
コアノード
インターネット
エッジコアノード
制御サーバ
基地局コアノード
制御サーバ
自動運転
eMBB
URLLC
mMTC
ネットワークスライス
![Page 23: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/23.jpg)
23
ネットワークスライスのハードウェアインフラ
Transport network
Local data center
Local data center
Central data center
server
router switch
サーバ仮想化データセンター仮想化
NFVネットワーク仮想化
???
![Page 24: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/24.jpg)
24
ネットワーク仮想化技術
トランスポート (WAN) 仮想化 ATM/FR
L2/L3-VPN: MPLS, Ether/IP,
LAN仮想化ポートVLAN、タグVLAN
TRILL, SPB, FabricPath
VM用ネットワーク仮想スイッチ: LinuxBridge, Open vSwitch
LAN extension: VXLAN, NvGRE
SDN(集中制御ネットワーク)プロトコル: Openflow
コントローラ: OpenDayLight, ONOS
![Page 25: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/25.jpg)
25
課題:モバイルバックホールへの導入
現在のネットワーク
ネットワークスライス(NFV+オーバレイ)
ネットワークスライス(NFV+SDNバックホール)
L3-VPN
L3-VPN
SDNコントローラ
vCORE
VM
vBBU
VMvBBU
VM
vBBU
VM
vBBU
VM
VXLAN
COREBBU BBU
vCORE
VM
信頼性?性能?
コスト?マイグレーション期間?
SDNコントローラ
OVS OVS
動的スライス管理?⇒ NFV/SDNが必要
![Page 26: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/26.jpg)
26
基地局の仮想化
![Page 27: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/27.jpg)
27
基地局の仮想化に向けて
従来の基地局 C-RAN
(実際は “Cloud” ではなく “Centralized”)
eNB eNB
eNB eNB eNB
eNB eNB
集約基地局
eNB eNB eNB
eNB eNB eNB
光ファイバ(CPRI)
![Page 28: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/28.jpg)
28
基地局(eNB)の仕組み (LTE無線プロトコル)
MAC
PDCP
RLC
PHY
ヘッダ圧縮・暗号化
結合・分割
スケジューリング(多重)・再送
最適変調・符号化・MIMO・OFDMsch
ed
ule
r
IPパケット (U-plane)
PDCP
RLC
PDCP
RLC
RF アンプ・フィルタ
ベースバンド部(デジタル信号処理: DSP, FPGA)
![Page 29: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/29.jpg)
29
ソフトウェア基地局 (OpenAirInterface)
RFユニット
汎用サーバとオープンソースで基地局・端末を構築
![Page 30: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/30.jpg)
30
真のCloud-RANへ
Centralized RAN Cloud-RAN
集約基地局
eNB eNB eNB
eNB eNB eNB
専用ハードウェア(FPGA, DSP) 汎用サーバ
仮想プラットフォーム
veN
B
veN
B
veN
B
veN
B
ve
NB
veN
B
![Page 31: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/31.jpg)
31
基地局仮想化の課題
超高性能広帯域Massive MIMO対応
フロントホール CPRI
RoE (radio over Ethernet)
NGFI (next generation fronthaul interface)
基地局間時刻同期 TD-LTE (<1.5ms) ⇒ 5G (<0.5ms?)
VM間時刻同期
– NTPでは不十分
–仮想インターフェースで IEEE1588/SyncEther?
![Page 32: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/32.jpg)
32
まとめ
![Page 33: MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化 …...1 MPLS Japan 5Gセッション 5Gに求められる仮想化技術について ソフトバンク株式会社 研究開発本部](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022042021/5e78ada786e40a6d1924976a/html5/thumbnails/33.jpg)
33
まとめ
5Gに必要な仮想化技術とは汎用サーバ上で
オープンソースソフトウェアを用いて
キャリアグレードの高信頼性と高性能を実現
ビット単価の価格破壊 !!回線交換(電話) ⇒ パケット交換(IP) のようなインパクトを期待