close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

- Cisco Connect

код для вставкиСкачать
Теоретические и практические
аспекты интеграции Wi-Fi с сетями
сотовой связи
Александр Фелижанко
Инженер- консультант C is co, C C IE
+74959611422
afelizha@ cis co.com
Ноябрь 2014
Содержание

З ачем нужны малые соты?

В згляд 3GPP на вопросы интеграции W i- Fi с сетями сотовой
связи

Решения C is co по интеграции W i- Fi с сетями сотовой связи

С охранение сессий при хэндоверах 3GPP ↔ W i- Fi

З аключение
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Cisco Confidential
2
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Cisco Confidential
3
Взрывной рост мирового мобильного трафика данных в
2013–2018 г.г.
К 2018 году будет свыше 10 млрд
подключенных мобильных устройств,
включая узлы M2M
• Доля смартф онов вырастет с 21% до 54%
• Доля соединений 3G вырастет с 29% до
59%
• Число соединений 4G вырастет в 7.4 раза
с 203 млн до 1.5 млрд, их доля – с 3% до
15%
К 2018 году мировой мобильный траф ик
данных вырастет в 11 раз и достигнет
15.9 эксабайт в месяц
• Доля траф ика от смартф онов вырастет с
88% до 96%
• Доля траф ика 4G вырастет с 30% до 51%
• Объем видеотраф ика вырастет в 14 раз,
его доля составит 69%
• Число соединений M2M всех типов (2G/
3G/ 4G) вырастет с 0.3 млрд до 2 млрд
C is c o Vis ual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forec as t Update, 2013–2018, 5 ф евраля 2014 г.
http://www.c is c o.c om/en/US /s olutions /c ollateral/ns 341/ns 525/ns 537/ns 705/ns 827/white_ paper_ c 11- 520862.html
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Cisco Confidential
4
Суммарная пропускная способность макросетей не
справится с прогнозируемыми темпами роста трафика
Сегодня - 80МГц
2.3/2.6 ГГц
2.4 ГГц
2100 МГц
700 МГц
900 МГц
1800МГц
2100 МГц
1800 МГц
40
35
30
25
20
15
10
5
0
900 МГц
МГц
ДОСТУПНАЯ ШИРИНА ПОЛОСЫ КАНАЛА
2x рост
ширины
полосы
канала
2015 - 160МГц+
СПЕКТРАЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПО МЕРЕ
РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ РАДИОДОСТУПА
1.5x рост
эффективности ее
использования
ДЕНСИФИКАЦИЯ СЕТИ С ПОМОЩЬЮ
МАЛЫХ СОТ 3G, 4G, WiFi
4-5x рост
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
количества/
плотности
секторов
Требуется
обеспечить
11x рост
мобильного
трафика в
течение
5 лет
Для того, чтобы хорошо
масштабироваться, будущие сети,
обслуживающие мобильный Интернет,
должны будут включать в себя
архитектуры малых сот 3G, LTE и
Wi-Fi
Cisco Confidential
5
Трафик Wi-Fi растет намного быстрее мобильного
Источник: Mobidia
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Источник: Mark Grays on
Cisco Confidential
6
Сотовый трафик vs трафик Wi-Fi (публичный и домашний)

Местный сотовый траф ик уже проиграл битву домашнему W i- Fi


С отовый роуминговый траф ик уже проиграл битву публичному W i- Fi


По данным Mobidia, объем траф ика через публичный W i- Fi превышает сотовый роуминговый
траф ик в 2- 5 раз
Местный сотовый траф ик уже находится под угрозой со стороны публичного W i- Fi


По данным Mobidia, объем траф ика, передаваемого через домашний W i- Fi, превышает
местный сотовый траф ик более чем в 4 раза
По данным Mobidia, объем траф ика через публичный W i- Fi уже составляет около 30% всего
местного сотового траф ика
С огласно “iPas s W i- Fi Growth Map”, к 2018 году 1 публичный хотспот будет приходиться
на каждые 20 человек населения З емли (сейчас на 150 человек)
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Cisco Confidential
7
Время изобрести Wi-Fi заново?
Стратегия “Сначала Wi-Fi, а уже потом сотовая связь”?

Через W i- Fi уже передается огромный объем данных со смартф онов

IEEE 802.11ac уже превышает скорость передачи данных LTE- Advanced

W i- Fi обеспечивает не только сетевое присоединение, но и создает новые источники
доходов для операторов (сбор и корреляция данных, аналитика)

Услуги W i- Fi C alling и iMes s enge наглядно демонстрируют, как наиболее ценные для
мобильных операторов байты передаются через сети W i- Fi (голосовые вызовы и
текстовые сообщения)

Операторские сети W i- Fi уже превзошли LTE при проектировании и расчете емкости


С редняя скорость на абонента W i- Fi в ЧНН берется из расчета 100 кбит/с
С ложная многоуровневая архитектура сотовых сетей больше не требуется в мире
“good enough” (“и так сойдет”)
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Cisco Confidential
8
Увязка нелицензируемого и лицензируемого доступа
Существуют различные подходы
Мобильность на уровне приложения: Когда S ams ung Galaxy S 4 входит в зону покрытия W i- Fi,
ус тановленный вызов S kype мгновенно обрываетс я, но S kype его переус танавливает, когда
пос ле ус тановления с оединения с W i- Fi с мартф он с ам завершает с ес с ию 3G
Увязка на уровне сессии с реализацией в ОС: Для определенных с айтов и приложений iOS 7
пытаетс я с оглас овать опцию MultiPath TC P (R FC 6824). Первичное с оединение с с ервером
через W i- Fi, резервное через 3G. Для оптимизации опыта пользования с ервис ом iOS 7
измеряет R TT к S iri и передает данные через с оединение с наименьшим R TT
Увязка на уровне IP: В с пециф икации EPC 3GPP R eleas e 8 включена мобильнос ть на ос нове
DS MIPv6, а в R eleas e 10 DS MIPv6 доработан для поддержки IP Flow Mobility. UE должен с ам
принимать решение, какие потоки данных передавать через какую с еть радиодос тупа
Увязка на канальном уровне: В с пециф икациях UMA/I- W LAN определены оверлейные с ети
IPS ec /IKEv2 для туннелирования с отового канального уровня через IP. В 3GPP S aMOG R 12
определен подход без IPS ec , но с W LC P/UDP /IP и vMAC на TW AG для туннелирования данных
Двойное присоединение через LTE и Wi- Fi: Изучение возможнос ти двойного прис оединения к
с ети с агрегированием каналов LTE и W i- Fi, включая с овмещенные LTE/W iFi и раздельные
базовые с танции
Увязка на PHY- уровне: Изучение возможнос ти агрегирования полос (C arrier Aggregation) в
лицензируемом диапазоне и каналов в нелицензируемом диапазоне 5 ГГц. Требуетс я
добавление в LTE ф ункции W iFi Lis ten- B efore- Talk (LB T) для “вежливого” с ос ущес
твования
Unlicensed
Cisco Confidential
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
час тотных диапазонов
10
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Cisco Confidential
11
The 3rd Generation Partnership Project

Проект 3GPP основан в декабре 1998 года

Объединяет шесть организаций из Европы, С еверной Америки и Азии, разрабатывающих
телекоммуникационные стандарты для своих территорий. Э ти организации имеют статус
Организационных Партнеров проекта
ETS I (Европа), ATIS (С Ш А), TTC (Я пония), AR IB (Я пония), C C S A (Китай), TTA (Корея)

Первоначальной целью 3GPP была разработка Технических С пециф икаций (TS ) и Технических
Отчетов (TR ) для мобильных систем третьего поколения (3G) на основе развития технологий,
реализованных в опорной сети и сети радиодоступа GS M

В настоящее время сф ера стандартизации 3GPP охватывает сеть радиодоступа, опорную сеть и
сервисы

С оответствующие Группы разработки Технических С пециф икаций (TS G)

R adio Ac c es s Network (R AN), C ore Network & Terminals (C T), S ervic e & S ys tems As pec ts (S A) и GS M EDGE
R adio Ac c es s Network (GER AN)

Каждая из четырех TS G имеет в с воем с ос таве нес колько рабочих групп (W G)

На зас едания W G также приглашаютс я Партнеры, предс тавляющие телекоммуникационный рынок, такие
как GS M As s oc iation, Global mobile S uppliers As s oc iation (GS A), IMS Forum, S mall C ell Forum и др.
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Cisco Confidential
12
Что регламентирует 3GPP?



Радио- интерф ейсы 3GPP

2G радио: GS M, GPR S , EDGE

3G радио: W C DMA, HS PA

4G радио: LTE, LTE- Advanc ed
Опорная сеть 3GPP

2G/3G: Опорная с еть GS M

3G/4G: Evolved Pac ket C ore (EPC )
С ервисный уровень 3GPP

С ервис ы GS M

IP Multimedia S ubs ys tem (IMS )

Multimedia Telephony (MMTel)

Поддержка механизмов дос тавки с ообщений и другой ф ункциональнос ти, с пециф ицированной альянс ом
Open Mobile Allianc e (OMA)

С ервис ы экс тренных вызовов, а также оповещения и уведомления нас еления о чрезвычайных с итуациях

и т.д.
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Cisco Confidential
13
Концепция релизов 3GPP
Высокоскоростной
радиодоступ
Пакетная
опорная сеть
Common
IMS
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
2012
2013
2014
R13
2015
2016
HSPA+, LTE- A
Enhancements
2011
R12
MTC, HetNet
Mobility, WLAN
Interworking
2010
LTE- A
Enhancements
2009
Advanced IP
Interconnection of
Services (IPXS)
2008
R11
R10
LTEAdvanced
2007
LTE
2006
EPC
2005
R9
HSPA+
(MIMO…)
2004
R8
MMTel
2003
R7
HSUPA
MBMS
2002
R6
I- WLAN
2001
R5
HSDPA
W- CDMA
2000
R4
IMS
R99
Сервисы
Cisco Confidential
14
Четыре ключевые проблемы на границе 3GPP и WLAN
Источник: 4G Americas
Преждевременный выбор устройством сети W iFi
без сравнения условий в сетях 3GPP и W iFi
Узкая полоса пропускания на канале между
точкой доступа W iFi и опорной сетью
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
С ильный сигнал W iFi и при этом высокая
загрузка точки доступа W iFi
Э ф ф ект пинг- понг при примерно
одинаковых уровнях сигналов 3GPP и W iFi
Cisco Confidential
15
WLAN Network Selection for 3GPP Terminals (WLAN_NS)
3GPP TR 23.865 Release 12

Цели и задачи





Проблема № 1. В ыбор с ети W LAN через
роуминговые с оглашения
Оценить существующие процедуры выбора сети
доступа терминалами 3GPP, которые используют
механизмы Hots pot 2.0 и операторские политики на
основе ANDS F, на предмет необходимости доработки
специф икаций

С ущес твующий механизм выбора с ети 3GPP PLMN по
TS 23.122 должен быть с охранен

Могут потребоватьс я ус овершенс твования процедур ANDS F
Гарантировать, что содержимое объектов управления
(MO), относящихся к политикам и процедурам выбора
сети W LAN, которые используются операторами W i- Fi
и операторами 3GPP, не противоречит друг другу
Найти возможные пути решения потенциальных
конф ликтов между политиками, полученными от
провайдеров W i- Fi средствами Hots pot 2.0, и
политиками, полученными от операторов 3GPP через
ANDS F
3GPP PLMN
W LAN A
Роуминговый партнер X
(R oaming C ons ortium X)
S S ID A
Роуминговые соглашения
между оператором 3GPP и
роуминговыми партнерами
Роуминговый партнер Y
(R oaming C ons ortium Y)
W LAN B
UE
Роуминговые с оглашения между роуминговыми
партнерами и провайдерами с етей W i- Fi
S S ID B
W LAN C
S S ID C

Индивидуальные провайдеры
сетей доступа W i- Fi
UE получает от ANDS F приоритезированный список S S ID

Но оператор 3GPP не заинтерес ован в передаче с пис ка S S ID, он
даже может не знать вс е S S ID провайдеров с етей дос тупа W i- Fi

В мес то этого он заинтерес ован в передаче преф еренций типа
“W LAN, которые с вязаны с партнером X, имеют выс ший
приоритет” и “W LAN, которые с вязаны с партнером Y, имеют
с ледующий приоритет”

С текущими с пециф икациями ANDS F это невозможно (только S S ID)

Кандидат – реалмы, которые поддерживает W LANCisco
и которые
UE
Confidential
может рас познать с помощью Hots pot 2.0
Идентиф ицировано 9 ключевых проблем и 16
возможных решений
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
ANDS F
Политики с
преф еренциями S S ID
16
Optimized Offloading to WLAN in 3GPP RAT Mobility (WORM)
3GPP TR 23.890 Release 12

Цели и задачи



Изучение ключевых проблем и анализ возможных
технических решений для оптимизированной выгрузки
трафика в WLAN при хэндоверах между сетями
доступа 3GPP (E- UTR AN, UTR AN, GER AN)
Описание возможных расширений ANDS F, которые
позволят диф ф еренцировать политики предпочтения
различных типов сетей доступа 3GPP по отношению к
W LAN и, например, дадут возможность UE
предпочесть W LAN по отношению к UTR AN, но не по
отношению к E- UTR AN, причем как при начальном
подключении к сети, так и при хэндоверах

В озможные решения

Предпочтение W LAN по отношению к специф ичным
типам сетей радиодоступа 3GPP в ANDS F

Мобильность IP- траф ика при хэндоверах между
сетями доступа 3GPP может привести к потере,
деградации (нехватка ресурсов) или приостановке
траф ика (при C S FB) через несущие EPS , однако в
ряде случаев он мог бы быть переведен в W LAN
Э ф ф ект пинг- понг при выгрузке траф ика через
W LAN. Что делать с траф иком, например, в случае
© 2013- 2014
C is c o and/or itsвaffiliates
. All rights
res erved.
возврата
более
предпочтительную
чем W LAN сеть
(E- UTR AN) или в случае короткого вызова C S FB?


Предпочтение с пециф ичного типа дос тупа 3GPP (например,
GER AN, UTR AN, E- UTR AN) по отношению к W LAN

При этом диф ф еренциация внутри типа дос тупа (например,
R 99 UTR AN по отношению к HS PA) не поддерживаетс я

Обновление TS 23.402 в части поведения PDN GW –
при хэндовере соединения к PDN из 3GPP в W LAN и
индикации о том, что несущие EPS приостановлены,
считать их возобновленными и выполнить хэндовер

В дополнение – обновление TS 23.272 в части
поведения UE при C S FB: если на время терминации
C S - услуг (голос, US S D и т.д.) соединение к PDN было
переведено в W LAN, UE не обязательно возобновлять
пакетный траф ик через текущий сектор базовой
станции, и UE может остаться в W LAN

Во избежание эф ф екта пинг- понг, UE может
использовать любой, в том числе ф ирменный,
гистерезисный механизм, например, на основе
таймеров, чтобы предотвратить возврат пакетного
траф ика из W LAN в исходую сеть радиодоступа (типа
E- UTR AN) при кратковременном хэндовере в эту сеть
Ключевые проблемы и с ценарии

Обновление объектов управления ANDS F MO для IS R P
Cisco Confidential
17
Интеграция доверенного WiFi через S2a на основе GTP и PMIPv6
SaMOG – S2a Mobility based On GTP, 3GPP TS 23.402 Release 11

Цели и задачи



Определить дос туп в EPC из доверенной
с ети W LAN через интерф ейс S 2a на
ос нове GTPv2 и PMIPv6
Определить компоненты и
ф ункциональность доверенной с ети
дос тупа Trus ted W LAN Ac c es s Network
(TW AN)
HSS
S Wx
S 6a
PCRF
Gxc
Gx
3GPP
Ac c es s
Serving
Gateway
Ограничения в R eleas e 11



Для W LAN UE через W LAN допус кается
единс твенное с оединение с PDN
Одновременное с оединение W LAN UE с
EPC и с локальной с етью IP, дос тупной
через TW LAN, не поддерживаетс я
Мобильность без сохранения IP- адреса

© 2013- 2014
Не определен механизм согласования режима
соединения и передачи от UE в сторону EPC
через W LAN таких параметров как индикатор
хэндовера, имя APN, Protocol C onfiguration Options
O) its affiliates . All rights res erved.
C is(PC
c o and/or
S5
PDN
Gateway
Rx
S Gi
Operator’s
IP S ervic es
(IMS etc .)
S 6b
S2a
3GPP AAA
Server
HPLMN
Non- 3GPP
Networks
S Ta
S Ww
UE
Trus ted W LAN
Ac c es s Network
С пециф икации 3GPP
• TR 23.852
18
Cisco Confidential
• TS 23.402
SaMOG Release 11
Основные компоненты и их функции

3GPP рекомендовал возложить
выполнение ф ункций доверенной сети
доступа TW AN на следующие
ф ункциональные компоненты



Терминирует радиоканалы W LAN от UE

С остоит из одной или более точек доступа W LAN
Trus ted W LAN Acces s Network
Trus ted W LAN AAA Proxy (TW AP)
Терминирует S Ta (протокол DIAMETER )
Trus ted W LAN Ac c es s Gateway (TW AG)


Non- s eamles s W LAN offload (NS W O),
или Loc al B reakout (LB O)
W LAN Ac c es s Network (W LAN AN)


Интернет
Терминирует S 2a (протоколы PMIPv6 или GTPv2)
При этом интерф ейсы между W LAN
AN, TW AP, TW AG не рассматриваются
и не регламентируются в 3GPP
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
S Ww
W LAN
Acces s
Network
Trus ted W LAN
AAA Proxy
S Ta
Trus ted W LAN
Acces s Gateway
S 2a
Cisco Confidential
19
Усовершенствования в 3GPP TS 23.402 Release 12

Три режима работы UE при присоединении через Trus ted W LAN
1.
2.
3.
Transparent Single- Connection mode – не требует доработок на UE, полная с овмес тимос ть с R eleas e 11 с о
вс еми его ограничениями

В любой момент времени допускается единственное соединение с PDN при доступе к EPC или NS W O (местная
выгрузка траф ика с TW AG)

При доступе к EPC через W LAN присоединение только к APN, заданному по умолчанию

Мобильность без сохранения IP- адреса
Single- Connection mode – минимальные доработки на UE, а именно реализация рас ширений протокола
EAP- AKA’ для с оглас ования режима работы и таких параметров как тип с оединения (PDN или NS W O), тип
PDN (IPv4, IPv6 или IPv4v6), индикатор хэндовера, имя APN, Protoc ol C onfiguration Options (P C O)*

В любой момент времени допускается единственное соединение с PDN или NS W O

При доступе к EPC через W LAN присоединение к любому APN с указанным именем

Мобильность с сохранением IP- адреса
Multi- Connection mode – более с ерьезные доработки на UE: реализация рас ширений EAP- AKA’ и нового
протокола W LC P между UE и TW AG для управления с оединениями (W LAN C ontrol Protoc ol, 3GPP TS
24.244)

Несколько соединений через W LAN с разными PDN при доступе к EPC и в то же время возможен NS W O

Мобильность с сохранением IP- адреса

На Us er Plane – мультиплексирование соединений UE к разным PDN с использованием уникальных для каждого
соединения виртуальных MAC - адресов TW AG, согласуемых с UE через W LC P
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
* С м.например http://tools .ietf.org/id/draft- ietf- netext- wifi- epc - eap- attributes - 08.txt
Cisco Confidential
20
Стеки протоколов при различных режимах работы UE
3GPP TS 23.402 Release 12
C ontrol Plane for Tunnel Management
Single- Connection mode
L3 trigger
L3 trigger
802.11
including
L2 trigger
GTP- С
GTP- С
UDP
UDP
IP
IP
L2/ L1
L2/ L1
802.11
including
L2 trigger
S Ww
Single- и Multi- Connection mode
IPv4/ IPv6
IPv4/ IPv6
S 2a
UE
TW AN
P- GW
802.11
Multi- Connection mode
WLCP
WLCP
GTP- С
GTP- С
UDP
UDP
UDP
UDP
IP
IP
IP
IP
802.11
802.11
L2/ L1
L2/ L1
GTP- U
GTP- U
UDP
UDP
IP
IP
L2/ L1
L2/ L1
802.11
S Ww
UE
S 2a
TW AN
P- GW
S 2a
SWw
UE
Us er Plane
TW AN
© 2013- 2014
is c o and/or
affiliates .EAP
All rights
res erved.
L2 CTrigger
– Сitsобытие
S ucces
s вызывает
P- GW
отправку L2- триггера со стороны TW AP в сторону TW AG (с MAC - адресом UE и данными подписки)
L3 Trigger – З апрос Layer 3 Attach со стороны UE (например, сообщение DHC Pv4 Dis cover)
Cisco Confidential
21
Начальное присоединение UE к EPC через WLAN и S2a/GTP
Сценарий с L2-триггером и UE не в роуминге, 3GPP TS 23.402 Release 12
TWAN
UE
PDN- GW
TWAP/TWAG
hPCRF
HSS/
AAA
1. Non- 3GPP specific procedures
2. EAP Authentication
2. Authentication & Authorization (UE may negotiate with the AAA Server a connection mode, e.g.
single- connection or multi- connection mode)
3. Create Session Request (IMSI,
APN, RAT type, PDN Type, …)
4. IP- CAN Session
Establishment Procedure
5. Update PDN- GW Address
6. Create Session Response (UE
IP Address, PDN GW Address…)
7. GTP Tunnel
8. EAP Authentication
Completion (Success)
8. EAP Authentication Completion (TWAN informs AAA of the result of the tunnel setup, APN, TWAG
User Plane MAC address, PDN Type, PDN Address and other parameters received from the PGW)
9. L3 Configuration Completion (DHCPv4)
10. In Multi- Connection mode, UE- Initiated Connectivity to PDN in WLAN on S2a Procedure may be performed to establish another PDN connection
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Cisco Confidential
22
Multi-Access PDN CONnectivity (MAPCON)
3GPP Release 10



Цели и задачи

Определен для ситуаций, когда присутствуют сети
доступа 3GPP и не- 3GPP, например, W LAN

Дает возможность UE с несколькими сетевыми
интерф ейсами устанавливать несколько соединений с
PDN к различным APN через разные сети доступа
При межс ис темных хэндоверах вс е с оединения к
одному и тому же APN должны обес печиватьс я
через один и тот же дос туп
Операторс кие политики для контроля над
маршрутизацией данных через активные с оединения
с PDN (дос тупны с ANDS F)

3GPP Ac c es s
PDN# 1
PDN# 2
PDN
Gateway
UE
PDN# 3
APN1
Non- 3GPP Ac c es s
(W LAN, W iMAX)
APN2
Inter- System Mobility Policy (ISMP). Влияет на принятие
решений UE при межсистемных хэндоверах, например,
является ли W LAN более предпочтительным доступом к
EPC чем W iMAX или S S ID- 1 более предпочтительным
чем S S ID- 2
Inter- System Routing Policy (ISRP). Определяет,
разрешено ли UE маршрутизировать траф ик IP через
несколько радиоинтерф ейсов. Например, при
соединении к корпоративному APN передача данных
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
через W LAN может быть не разрешена

С пециф икации 3GPP
• TS 23.237
• TS 23.401
23
Cisco Confidential
• TS
23.402
IP Flow Mobility (IFOM)
3GPP Release 10

Определен только для с етей дос тупа 3GPP и W LAN

Цели и задачи




Обеспечить бесшовную выгрузку траф ика через W LAN
(s eamles s W LAN offload) для определенных потоков данных в
рамках соединения к одному и тому же APN
Интерф ейс S 2c на ос нове DS MIPv6 между UE и DS MIPv6
Home Agent (HA), который должен быть с овмещен с PGW
Поддерживаютс я с ценарии: UE в домашней с ети, UE в
роуминге с выгрузкой траф ика в домашней с ети, UE в
роуминге с мес тной выгрузкой траф ика в гос тевой с ети
(LB O)
3GPP Ac c es s
IP Flow # 1
UE
APN
PDN Gateway
IP Flow # 2
Non- 3GPP Ac c es s
(W LAN)
DSMIPv6 Home
Agent
Для поддержки IFOM обновлены:

IPMS (IP Mobility Management S election) – принятие решения о
типе мобильности при хэндовере (сетевая типа PMIPv6 или с
клиентом на UE типа DS MIPv6/MIPv4) и о сохранении IPадреса в случае сетевой мобильности

IS R P (Inter- S ys tem R outing Policy)

Процедуры обмена сигнальными сообщениями при
межсистемных хэндоверах
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
С пециф икации 3GPP
• TS 23.203
• TS 23.261
24
Cisco Confidential
• TS
23.402
Network Based IP Flow Mobility (NB-IFOM)
3GPP TR 23.861 Release 13

Цели и задачи


а, в) В текущем мес те дос тупны оба типа дос тупа – 3GPP и W LAN
Часть потоков IP идет через доступ 3GPP, часть через W LAN
APN
3GPP Ac c es s
PDN
Gateway
UE
Non- 3GPP Ac c es s
(W LAN)
Изучаетс я два типа NB - IFOM



Изучение сценариев, требований и технических
решений для обеспечения одновременного
подключения абонентских устройств с несколькими
беспроводными интерф ейсами к сети доступа 3GPP и
сети W LAN с использованием протоколов сетевой
мобильности – GTPv2 и PMIPv6 – на интерф ейсах
S 5/S 8, S 2a и S 2b
Один из с ценариев применения
Инициированный UE. UE сигнализирует PGW
желаемый мапинг IP- потоков на каналы сети доступа.
С еть может принять или отвергнуть запрос на IFOM
Э то событие – триггер для переключения всех потоков на доступ 3GPP
APN
Инициированный сетью. PGW сигнализирует UE
желаемый мапинг IP- потоков на каналы сети доступа.
UE может принять или отвергнуть запрос на IFOM
Политики маршрутизации пакетов для IP- потоков
загружаютс я на UE с с ервера ANDS F

б) Абонент перемес тилс я в мес то, где W LAN недос тупен
ANDS F может указать UE, что доступ 3GPP является
наиболее приоритетным для одного класса IP- потоков, а
W iFi – для другого
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
3GPP Ac c es s
PDN
Gateway
UE
Non- 3GPP Ac c es s
(W LAN)
IP
IP
IP
IP
IP
Flow
Flow
Flow
Flow
Flow
# 1,
# 2,
# 3,
# 4,
# 5,
сессия IPTV
голосовая часть видеовызова
видео часть видеовызова
загрузка P2P
синхронизация медиаф айлов
Cisco Confidential
25
WLAN - 3GPP Radio Interworking
3GPP TR 37.834 Release 12


Мотивы для изучения

Развернутые операторами сети W LAN часто недогружены

Однако при присоединении UE к перегруженной сети W LAN
впечатление абонента от пользования услугой ухудшается

Излишнее сканирование W LAN приводит к более быстрому
разряду батареи на UE

Один из кандидатов в решения для
отправки траф ика в с ети дос тупа W LAN
или UTR AN/E- UTR AN
Пос тановка задачи

Ф аза 1. С ф ормулировать требования к взаимодействию
W LAN и 3GPP на уровне R AN и сценарии применения с
учетом существующих стандартизованных механизмов

Ф аза 2. Выработать механизмы для удовлетворения
требований Ф азы 1, которые невозможно удовлетворить
стандартизованными методами



Более плотный контроль над взаимодейс твием с W LAN и
включение W LAN в операторс кий R adio R es ourc e Management
(R R M)
В ыбор с ети радиодос тупа и мобильнос ть с учетом качес тва
радиоканала на UE, канала до опорной с ети, загруженнос ти и т.д.
Оценить преимущества выработанных механизмов над
существующими методами взаимодействия опорной
пакетной сети с W LAN (ANDS F и т.д.)
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
 Новое с ообщение SystemInformationBlock или с пециальное
с ообщение R R C для получения параметров, с вязанных с R AN
 Процедуры с канирования (через B eac on ф рейм) или процедуры
ANQP для получения параметров, с вязанных с W LAN
 UE ис пользует вс е дос тупные параметры, такие как политики
ANDS F, параметры R AN/W LAN, локальные преф еренции, для
отправки с пециф ичных потоков траф ика (APN или потоков IP) в
3GPP или W LAN
 UE может заменять величины и пороговые значения
параметров из ANDS F MO на величины и пороговые значения
параметров из R AN/W LAN
Cisco Confidential
26
Multi-RAT Joint Coordination (FS_MultiRAT_JC)
3GPP TR 37.870 Release 13

Цели и задачи


Изучение и анализ возможных технических
решений для сценариев совместной
координированной работы сетей с различными
типами радиодоступа (R AT), а именно LTE, UMTS ,
GS M, C DMA и W LAN
Направления изучения

Динамическое перераспределение спектра
между R AT (временнОе, географ ическое и
комбинированное) во избежание образования
спектральных дыр – не используемых частей
спектра, наличие которых снижает суммарную
пропускную способность сети


С пектральные дыры в долгос рочной перс пективе
Перерас пределение с пектра между 3GPP R AT и W LAN
в данном изучении не рас с матриваетс я
Оптимальная выгрузка трафика UE через 3GPP
RAT (LTE и UMTS) или WLAN на уровне APN

Один из изучаемых с ценариев: оценка пропус кной
с пос обнос ти UE в W LAN и обмен инф ормацией между
3GPP и W LAN о загруженнос ти канала от W i- Fi AP во
избежание деградации пропус кной с пос обнос ти UE
пос ле ас с оциации UE с W i- Fi AP
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Краткос рочные с пектральные
дыры в течение с уток
С пектральные дыры на недогруженных
с отах, дос тупные для ис пользования в LTE
Cisco Confidential
27
Licensed-Assisted Access to Unlicensed Spectrum
(FS_LAA_LTE)
3GPP TR 36.889 Release 13

Цели и задачи


Изучение сценариев, конф игураций и архитектуры LTE
C arrier Aggregation, когда одна или несколько
маломощных базовых станций работают в
нелицензируемом частотном диапазоне, а макро- станция
– в лицензируемом. Агрегация или только DL, или DL и UL

Европейс кие правила ис пользования диапазона 5 ГГц

“Band A”: 5150 МГц – 5350 МГц (R ef: EN 301 893)

“Band B”: 5470 МГц – 5725 МГц (R ef: EN 301 893)

“Band C ”: 5725 МГц – 5875 МГц (R ef: EN 302 502) (в
соответствии с рекомендациями EC C это диапазон для
широкополосного беспроводного ф иксированного
доступа)
Ос новные положения

LAA в нелицензируемый диапазон всегда комбинируется
с лицензируемым диапазоном LTE

В диапазонах Band B и C мощность передачи разрешена
до 1 Вт

Лицензируемый диапазон может быть FDD или TDD


LAA особенно заметно увеличивает пропускную
способность в направлении к UE (типично DL/UL 8:1)
Требуется поддержка Dynamic Frequency S election (DFS )
и Trans mit Power C ontrol (TPC )

Лицензируемый диапазон LTE обеспечивает надежное
соединение для мобильности, сигнализации, голоса и
данных

Нелицензируемый диапазон LTE ускоряет передачу
данных при наличии приемлемого сигнала

eNodeB решает, как делить передачу данных между
лицензируемым и нелицензируемым диапазонами,
каждую 1 мс
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
•
DFS и Lis ten- B efore- Talk (LB T) требуютс я во избежание
интерф еренции с радарами
Cisco Confidential
28
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Cisco Confidential
29
Высокоуровневая архитектура решения Cisco для
поддержки малых сот 3G, LTE и Wi-Fi
Cisco Quantum™ SON
Self Organizing Network (SON)
Cisco Quantum™ Policy
Управление правилами обслуживания абонентов
Серия Cisco USC 8000
Крупные предприятия
Серии Cisco USC 5000 и 7000
Малый и средний бизнес
Серия Cisco 8000
USC Controller
Iuh, S1/X2
Серия Cisco USC 3000
Домашние пользователи
Интернет
PMIPv6 ,
EoGRE,
S2b
Серия Cisco USC 5000
Интеграция с точками доступа
Wi-Fi Aironet 3600/3700
Серия Cisco Aironet
Точки доступа Wi-Fi
внутри и вне
помещений
Cisco USC RAN Management System
© 2013- 2014
C is c o and/or
its affiliates . All rights res
Массовое
конфигурирование
иerved.
поддержка точек доступа
Серия Cisco 8500
Wireless LAN Controller
Cisco ASR 5x00
Cisco QvPC
Шлюз малых сот
SeGW, HNBGW, HeNBGW,
SaMOG GW, ePDG
Шлюз пакетной
опорной сети
PDN-GW, GGSN
Cisco Prime Central, Network, Performance, Infrastructure
Управление сетью и сетевыми элементами
Cisco Confidential
30
Интеллектуальная пакетная опорная сеть Cisco
Уникальная функциональность StarOS на различных аппаратных платформах
В строенные
(In- line)
сервисы
С етевые
Функции
Packet Inspection – SPI/DPI
Enhanced Charging (Multiple
Charging Records)
Statefull Firewall (SFW)
Content Filtering – Integrated
or ICAP based
Application Detection and
Control (P2P)
URL Blacklisting
Integrated Policy and Charging
Enforcement (PCEF)
HTTP Header Enrichment and
Encryption
Mobile Video Gateway
Network Address Translation
(NAT)
Tethering Detection
DNS Snooping
IMS
P- CSCF, I- CSCF, S- CSCF,
E- CSCF, A- BG
Применение политик и правил
тарификации (PCEF)
IPSG
Сетевое Управление
Аварии, статистика, мониторинг
GSM / UMTS
SGSN, GGSN
Аппаратные
Платф ормы
Cisco ASR 5000
ASR 5000, ASR 5500
Cisco UCS
Quantum Virtualized
Packet Core
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
LTE
MME, SGW,
PGW/ LMA, SAEGW
Small Cell Gateway
H(e)NBGW, SeGW, SaMOG
GW, (e)PDG/ TTG, eWAG
CDMA
PDSN, HA,
HSGW
WiMAX
ASN GW
Интеллектуальная
система управления
Prime™ Mobility,
MURAL
Cisco Confidential
31
Cisco SaMOG GW для доступа в EPC из доверенного Wi-Fi
S1-MME
eNodeB
MME
S11
E-UTRAN
SGW
LTE
S1-U
PGW / GGSN
ASR 5x00 или QvPC
S2a/GTPv2:
R16 – лаб.
R17 – General Availability
R18 – Поддержка Gy/Gz
S5/S8
SaMOG GW
TWAN
DHCP
WLC/AP (7.3/8.0/
Local Breakout
на основе APN (R16)
Per flow (R18)
SWw
802.1x
Доверенная
сеть Wi-Fi
Uw: PMIPv6 (R15),
8.1)
EoGRE (R16)
SGi
ASR 5000 – R15
ASR 5500 – R16
QvPC – R16
Мас штабируемос ть S aMOG GW
• AS R 5500 с R 16.0 и 6
активными картами DPC
Cw: AAA RADIUS
EAP-SIM / EAP-AKA’
(MAC, IMSI, MSISDN, APN)
 4 млн сессий PMIPv6 + EoGR E
STa:
DIAMETER
Gx
HSS
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Корпоративные
пакетные сети и
Интернет
SWx
3GPP
AAA
PCRF
Gy
OCS
Rf/ Ga/
Gz
OFCS
 Пропускная способность свыше
50 Гбит/с
S aMOG – S 2a Mobility Over GTPv2
PMIPv6 – Proxy Mobile IP v6
EoGR E – Ethernet Cisco
overConfidential
GR E
32
Cisco iWAG для доступа в пакетное ядро 2G/3G/LTE из
доверенного Wi-Fi
S1-MME
eNodeB
MME
S11
E-UTRAN
SGW
LTE
S1-U
PGW / GGSN
ASR 5x00 или QvPC
S2a/PMIPv6: с R12.2
S2a/GTPv2: R16 – лаб.
R17 – General Availability
R18 – Поддержка Gy/Gz
S5/S8
SGi
iWAG
ASR 1000
WLC/AP
Корпоративные
пакетные сети и
Интернет
DHCP (MAC)
L2 или EoGRE
802.1x
RADIUS EAP-SIM
(MAC, IMSI, MSISDN, APN)
ASR 1000
iWAG
Access Request (MAC) /
Access Accept
(IMSI, MSISDN, APN)
Доверенная
сеть Wi-Fi
Gx
HSS/
HLR
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
SWx/
Gr’
3GPP
AAA
PCRF
Gy
OCS
Мас штабируемос ть iW AG
Rf/ Ga/
Gz
• AS R 1000 с IOS XE 3.12S и
R P2/ES P100 (32ГБ)
 128,000 сессий GTP или
PMIPv6
OFCS
Cisco Confidential
33
Cisco ePDG для доступа в EPC из недоверенного Wi-Fi
S1-MME
eNodeB
Недоверенная
сеть Wi-Fi
MME
S11
E-UTRAN
LTE
SGW
S1-U
S5/S8
iPhone 6 / iOS 8
Samsung, HTC, LG, Sony / Android
или клиент на UE
ePDG
Cisco ASR 5x00
Cisco QvPC (R 17.1)
SWu: IPSec/IKEv2
WLC/AP
Корпоративные
пакетные сети и
Интернет
SGi
PGW
Мас штабируемос ть ePDG
 StarOS R16.0
WLAN
 ASR 5000: 1 млн сессий с
IPS ec, 18 Гбит/с, 2К C EPS
SWn
EAP-AKA через IKEv2
(IMSI, APN)
SWm
Gx
SWx
HSS
3GPP
AAA
Gy
Rf/ Ga/
Gz
 AS R 5500: 2 млн сессий с
IPS ec, 18 Гбит/с, 2К C EPS
• StarOS R17.0
 AS R 5000: как в 16.0
PCRF
OCS
OFCS
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
T- Mobile US goes gaga for W i- Fi c alling, AT&T to launc h in 2015
 AS R 5500: 3.25 млн сессий с
IPS ec, 28 Гбит/с, 2.8К C EPS
 QvPC - S I: 80K
400 34
Ciscoсессий,
Confidential
Мбит/с, 100 C EPS на блейд
Cisco – Лидерство на рынке MPC/EPC
Свыше 300 операторов более чем в 75 странах
Через пакетные опорные сети на оборудовании C is co
обслуживается 1 млрд. абонентов
Пакетные опорные сети на оборудовании C is co терминируют около
50% соединений LTE в мире
56 заказчиков C is co EPC для LTE в 33 странах
№ 1- 3 по доле на рынке Evolved Packet C ore и Mobile Packet C ore по
данным AC G R es earch за Q1C Y13- Q2C Y14
Первая в отрасли коммерческая реализация LTE S mall C ell Gateway
(HeNB GW ) в сетях операторов связи (KT в Корее)
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Победитель и ф иналист в различных номинациях
(B es t LTE, M2M/IoT, QvPC , NFV)
Cisco Confidential
35
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Cisco Confidential
36
Общие проблемы

Ф ундаментальная проблема сохранения сессии того или иного приложения даже при
сохранении IP- адреса после хэндовера в W iFi – это поддержка в ОС на мобильном
устройстве концепции “виртуального адаптера”, к которому приложение открывало бы
сокет TC P

Без виртуального адаптера, если сокет был открыт к IP- адресу ф изического радиоинтерф ейса 3GPP и произошел хэндовер в W i- Fi, приложение должно будет
переоткрыть сокет пусть на тот же IP- адрес, но уже другого ф изического радиоинтерф ейса W iFi

Как следствие, без такого виртуального адаптера в ОС даже при сохранении IP- адреса
часть приложений выживает, переустанавливая сессию, а часть не выживает, и
требуется перезапуск приложения

С другой стороны, современные версии ОС поддерживают активными оба радио: LTE и
W i- Fi – важно для поддержки 3GPP MAPC ON (Multi- Acces s PDN C onnectivity) и IFOM (IP
Flow Mobility)

Отсутствие стандартных методов сигнализации параметров 3GPP через сеть W i- Fi
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Cisco Confidential
37
LTE и Wi-Fi

Android, LTE →WiFi без сохранения IP- адреса (разные APN). Устройство разъединяет
соединение с PDN, переключается на W iFi и передает данные через W iFi, но остается
зарегистрированным в LTE

Android, LTE →WiFi с сохранением IP- адреса (тот же APN). Устройство сразу же
переподключается к LTE, оставляя W iFi активным. Получив запрос на присоединение
через LTE, PGW отзывает IP- адрес с W iFi и возвращает его устройству на LTE. В се
коммуникации зависают

iOS iPAD, LTE →WiFi без сохранения IP- адреса (разные APN). S kype не обрывает
соединение, но траф ик остается на соединении LTE. Э то следствие поведения iOS ,
который разрешает одновременные соединения через оба радио и держит траф ик на
старом соединении пока не запрашивается открытие нового сокета

iOS iPAD, LTE ↔ WiFi с сохранением IP- адреса (тот же APN). В се коммуникации
зависают из- за эф ф екта пинг- понг (UE отвергает запрос на разъединение через LTE и
переустанавливает соединение с PDN через LTE, создавая эф ф ект пинг- понг)
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Cisco Confidential
38
2G/3G и Wi-Fi через S4-SGSN и SaMOG GW

Android, 2G/ 3G →WiFi без сохранения IP- адреса (разные APN). S kype обрывает сессию,
но через некоторое время переустанавливает ее через W iFi. Android разъединяет
соединение через GS M/3G после установления соединения через W iFi –
одновременные сооединения через W iFi и 2G/3G не разрешены

Android, 2G/ 3G →WiFi с сохранением IP- адреса (тот же APN). S kype обрывает сессию,
но через некоторое время переустанавливает ее через W iFi. Android не делает
попыток переподключения через 2G/3G и остается на W iFi. Даже если бы PGW не
разъединял сессию 2G/3G первым, Android сам бы разъединил соединение через
2G/3G, поскольку для него W iFi более приоритетен

iOS iPAD, 2G/ 3G →WiFi без сохранения IP- адреса (разные APN). S kype не обрывает
сессию, но траф ик остается на соединении 2G/3G. Э то следствие поведения iOS . iOS
позволяет одновременные соединения через два радио и держит траф ик на старом
соединении пока не запрашивается открытие нового сокета

iOS iPAD, 2G/ 3G →WiFi с сохранением IP- адреса (тот же APN). PGW шлет в сторону S 4S GS N запрос Delete B earer. iOS отвергает запрос на разъединение через 2G/3G и
переустанавливает PDP- контекст, создавая эф ф ект пинг- понг. В се коммуникации
зависают
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Cisco Confidential
39
2G/3G и Wi-Fi через S4-SGSN и SaMOG GW
Хэндовер с сохранением IP-адреса (один и тот же APN для 2G/3G и WiFi)
UE
AP/ WLC
TWAP
TWAG
MRME
CGW
0. Data Access over 2G/3G
S4SGSN
S- GW
0. GTP- U Tunnel
HSS/
AAA
PDN- GW
0. GTP- U Tunnel
0. Data Access
1. WLAN
Association
2. Radius EAP Authentication /
EAP Success
3. DHCP Discover
2. STa: Diameter EAP Authentication & Authorization /
EAP Success – Internal Trigger
4. PMIPv6 Proxy Binding Update
5. S2a: GTPv2 Create Session Request
6. Update PDNGW Address
7. GTPv2 Delete
Bearer Request
8. GTPv2 Delete
Bearer Request
11. DHCP Offer
10. PMIPv6 Proxy Binding Ack
12. Data Access
over WLAN
13. DHCP
Request/ Ack
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
12. PMIPv6 Tunnel
9. S2a: GTPv2 Create Session Response
12. GTP- U Tunnel
14. GTPv2 Delete
Bearer Response
15. GTPv2 Delete
Bearer Response
Cisco Confidential
40
Заключение
Отличительные особенности сквозного решения Cisco
Доступ HetNet
Точки доступа WiFi
внутри помещений
и уличные, 3G/4G
Clip on, 3G/4G Small
Cell, домашние
фемто
Производительность
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Виртуализированный
HetNet Core
RMS, HNB GW,
HeNB GW,
SeGW, SON,
WLC, MSE, PI
Мобильная
пакетная
опорная сеть
SaMOG, ePDG,
PGW, SGW,
GGSN/PDSN,
MME
Масштабируемость
Telco Cloud
Core
GiLAN,
IMS Core,
Wi-Fi Calling
Сервисы
Cisco Confidential
41
Ждем ваших сообщений с хештегом
# C is coC onnectR u
Спасибо за внимание!
Пожалуйста, используйте код для
оценки доклада
8861
Ваше мнение очень важно для нас
CiscoRu
© 2013- 2014 C is c o and/or its affiliates . All rights res erved.
Cisco
CiscoRussia
Cisco Confidential
42
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа