c/u - waseda.jp · nw仮想化システム汎用ハード 2016年3月にvepc商用導入開始...

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低遅延－コアNW技術の進化－C/Uプレーン分離（CUPS）

C/Uプレーンの機能分離を推進⇨ データ伝送距離の短縮により低遅延を実現

UE

効率的な配置

Cプレーン

Uプレーン

アプリサーバ

例：東京エリア

例：沖縄エリア

伝送距離の短縮

UE

C/Uプレーン分離構成

アプリサーバ

Cプレーン制御

Uプレーン制御

EPC

eNB

UE

アプリサーバ

EPC

eNB

EPC

eNB

EPC


スリープ時間が短い

スリープ

受信

スリープ

受信

従来技術(DRX)

低消費電力技術(eDRX)

基地局が信号を送らない時間を設け、その間、端末は受信を止める(スリープ)

ネットワーク内装置の連携を強化し、DRX適用時よりスリープ時間を伸ばす

スリープ時間が長い

時間

時間

消費電力

消費電力

Discontinuous Reception

extended DRX

eDRX※により端末の低消費電力を実現

多数・多様な端末接続－無線技術の進化－

※2017年10月導入済み


狭帯域化

周波数

LTELTE-M

1.4MHz

NB-IoT

200kHz

20MHz

微弱な信号でも合成により受信可能

繰り返し送信

端末のシンプル化のため狭い帯域で通信⇨ 低消費電力化

同じ信号を繰り返し送信⇨ 通信の安定化

合成

多数・多様な端末接続－無線技術の進化－


NWスライス

多数・多様な端末接続－コアNW技術の進化－NWスライス

NWを仮想的に分離(スライス)し、単一NWプラットフォームで多種サービスを実現⇨ ＮＷに求められる要求条件によりそれぞれ最適なNW機能を提供


仮想化レイヤー仮想化管理システム

・低コストな汎用ハード・自動切替用に共用ハード・統一的なメンテナンス

汎用ハード汎用ハード

ソフトソフト

NW仮想化システム

汎用ハード

2016年3月にvEPC商用導入開始NW仮想化の適用装置を拡大中

最新のクラウド技術・汎用ハードウェアを活用し、共用ハードウェア上で通信ソフトウェアが動作⇨ 新しい通信ソフトウェアの早期導入が可能

NW仮想化

多数・多様な端末接続－コアNW技術の進化－

ハードの計画/工事が必要

共用ハードで迅速なサービス提供

適用効果

サービス開始

ハード計画

サービス準備開始

ハード調達

ハード工事

ソフトインストール・設定

試験

サービス開始

ソフトインストール・設定

試験

サービス準備開始

＜従来装置＞＜NW仮想化適用装置＞

期間短縮

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5Gへのマイグレーション


LTEでは高度化C-RANにより効率的にネットワークを展開

集中管理

CA

制御部で複数の無線部を集中管理

マクロセルとスモールセルの連携により高スループットと安定した通信を実現

制御部

Carrier Aggregation

スモールセル

マクロセル

高度化C-RANによる5Gへのマイグレーション


オープンで共通なI/F

共通I/Fにより異なる

ベンダ間で接続が可能

LTEセル

制御部NR

CA

5Gセル

DC

5Gでも高度化C-RANをベースにエリアを展開

LTEの既存設備を活用したスムーズな導入

必要な場所へ柔軟にエリア展開が可能

ソフトウェアに5G機能の追加

ハードウェアの一部改造または追加

Dual Connectivityを用いて5Gで通信

高度化C-RANによる5Gへのマイグレーション

ベンダ A

ベンダ B

ベンダ C ベンダ D


オープン化の波はドコモから世界へ

オープンで共通な5G基地局インタフェースの推進

MWC2018

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https://www.google.co.jp/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwiX4-esmP3aAhWCWLwKHYOsAVwQjRx6BAgBEAU&url=https://classlawyer.lawyer/att-class-action-settlement/&psig=AOvVaw1oflldUD3OhRCJbZoNyjLk&ust=1526111958562519

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5G時代のコアネットワーク標準：5GC

UE RAN UPF

AMF

UDMAUSF

5GC

AFPCFSMF

モビリティ

認証加入者データ

Uプレーン

DN

ポリシーセッション

SBA

CUPS

● SBA(Service Based Architecture)：機能をサービスとして定義し再利用性を向上● CUPS(C/U-plane separate) ：C/Uプレーンを分離。各々独立に開発・発展が可能● NWスライス(Network Slicing) : 単一NWプラットフォームで多種サービス提供

NWスライス

EPCと親和性の高い要素技術により、より柔軟にNWを構築

AMF - Access and Mobility Management FunctionAUSF - Authentication Server FunctionPCF - Policy Control FunctionSMF - Session Management FunctionUDM - Unified Data ManagementUPF - User Plane Function


SBA(サービスベースドアーキテクチャ)

I/F：Service Based

機能をサービスとして捉えI/FをWebベースに統一する事で効率化を実現

I/F：従来

point-to-point

SGWPGW

HSS

MME PCRF

Diameter,GTP-C

相性Good！

AMF

UDMAUSF

PCFSMF

http/REST

バス型

モビリティ



●SBA：バス型のアーキテクチャを採用し、各装置の「サービス」を呼び出す形で制御

●従来：装置間でpoint-to-pointで参照点を規定

UDMAUSF

AMF PCFSMF

モビリティ




CUPS(C/U分離)実現方法

UDMAUSF

PCF

UE RAN UPF

AMF SMF

UPF

中央集約局舎地域分散

分散配備

①低遅延 ②データオフロード

● Uプレーン処理部の地域分散により、低遅延やデータオフロードを実現● 実装面では、C/Uプレーン部をそれぞれ独立に開発・発展させることが可能

物理的に端末-サーバ間が近づく地域～中央間トラフィック量を削減

5GC

GWサーバ

https://www.google.co.jp/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwj0trnXjdbWAhVCv7wKHV_3AWUQjRwIBw&url=https://pixabay.com/en/cabinet-file-cabinet-drawers-office-150726/&psig=AOvVaw21Zql0MEFp4SYeW0FXaPe2&ust=1507176850239693


標準上の5G展開シナリオ

eNB

UE

gNB

5GC

Option7:NR(NSA型)

eNB gNB

5GC

Option4:NR(SA型)

UE

eNB

UE

Option1:

eNB

UE

Option3:NR(NSA型)

EPC

EPC

eNB

UE

5GC

Option5

gNB

5GC

Option2:NR(SA型)

UE

EPC 5GC(5G Core)

≒

≒

最終形態

gNB

3GPPでは5GC/RANアーキテクチャとして7つのOptionを策定

● NSA型(NonStandAlone)：4G(LTE)との併用で動作● SA型(StandAlone) ：5G(NR：New Radio)単独で動作

NRをEPCと接続するOption6は標準上消滅

Dual Connectivity有無(Uプレーンルート)の違い

Dual Connectivity有無(Uプレーンルート)の違い


5G RAT収容方式(サービス開始時)

LTE

● EPCを拡張し、Option 3にて5G RATを収容● 本方式により、2020年の5G早期導入と、開発費の低減を両立

LTE

2020年(Option 3)

C-PlaneU-Plane

現在

C-Plane信号はRATによらず直接eNB経由で

EPCに接続する

NR

ドコモの2020年に向けた戦略

EPC

eNB

UE

EPC

eNB gNB

U-Plane信号は、gNBにてeNB経由UE，gNB-UEの2ルートに分割する

UE


5G RAT収容方式(5GC導入時)

●次のステップとして、5GCを導入

ドコモの5GC導入に向けた戦略

NR

20xx年~(Option 2)

NR

UE

gNB

LTE

2020年(Option 3)

NR

UE

EPC

eNB gNB

5GC

202x年~

LTE NR

UE

eNB gNB

5GC

EPC

5GC

EPC


パケットのトラヒックが増加するエリア

LTEエリア

5G展開エリア

スタジアムソリューション遠隔医療/診療

農業ICT

スマートシティ/スマートホーム

スマートマニファクチャリング

『新たな産業創出』『社会的課題解決』『地方創生』などに寄与するエリア

超過密/超高トラヒック

5Gのエリア展開の考え方多種多様な要求条件に応えるため

“適材適所“＝必要とされる場所に展開

https://openclipart.org/detail/169711/yamanote-train

http://www.bing.com/images/search?q=%e7%94%b0%e3%82%93%e3%81%bc&view=detailv2&qft=+filterui:photo-clipart&id=47E9BBF04BBB657E7C67426E9C5EAAD1A04C7358&selectedIndex=7&ccid=SB0M6AdA&simid=608044886433333403&thid=OIP.M481d0ce807401944c6fa93b166ae3da9o0




5Gの先に向けたあくなき挑戦

究極の高速通信

究極の低遅延

多数かつ多様な端末接続

本格的なミリ波伝送技術等

面的超大容量どこでもリッチコンテンツ利用

高確実性ビジネス向けサービスの拡大

幅広いユースケースに対応

End to Endの低遅延

100Gbps超えに向け継続挑戦

広カバレッジかつ低エネルギーかつ低コスト

革新的信号処理技術等

高度MIMO技術等

5Gの更なる先

経済性の更なる向上

高効率無線リソース管理技術等

f30GHz 100GHz

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