5G ServiceC1%A4%C1%A6… · Latency: ~1ms (Radio Interface) ... S11 Gn/Gp-C Gx Gy/Gx SGi S5-U SGi ... 5G 네트워크 포럼, Huawei . 08 Further Study

Network Slicing 기반 5G Service

1 Mobile Service Evolution

2 Data Explosion & New Mobile Biz.

3 Concepts of 5G

4 What is Network Slicing?

5 Why Network Slicing?

6 How to Slice Network

7 End-to-end Network Slice Management

8 Further Study

9 Conclusion

Mobile Service Evolution 01

1G Cellular

2G PCS/Digital Cellular

3G WCDMA

4G LTE

5G ?

1996 (PCS 3사 12월)

1984 (KMT 출범)

Analog Voice

1995년말 164만 가입자

Digital Voice, SMS

2002년 12월 약 3,230만 가입자

2003 (12월 WCDMA 개시, ‘07년 전국망)

MMS, 제한적 무선인터넷, Camera폰

2011

2010년 5,076만 가입자 (3G 60%)

무선인터넷, SNS, 스마트폰 음성

문자(SMS)

문자(MMS)

데이터(영상)

2020?

VR, Hologram?

?

New Device? Car? End of Cell Phone Era?

2016년 3월 5,950만 가입자 (LTE 72%)

Voice Messaging Web & App. ?

Data Explosion & New Mobile Biz. 02

Driving New Generation of Mobile Network

1인당 월 Data 사용량

2012.3 2013.3 2014.3 2015.3 2016.3

GBytes

0.55

3G

LTE

1.6

2.1 2.2

3.4

4.6

CAGR 30%

New types of Mobile Subscriptions

[ 2016년 모바일 가입자 현황 ]

[ 사물인터넷 가입자 추이 ] 단위: 천개

출처: 미래창조과학부 유무선 통계 출처: 미래창조과학부 유무선 통계

Concepts of 5G (1) 03

5G

eMBB CriC

mIoT eV2X

“enhanced Mobile Broadband”

Peak Data Rate : ~ 20Gbps

User Experienced Data rate : ~ 1Gbps

“Critical Communication”

Ultra Reliable Low Latency

Latency: ~1ms (Radio Interface)

“massive Internet of Things”

Connection Density : ~ 106 per km2

Area Traffic Capacity : ~ 10Mbps per m2

“enhanced Vehicle to Anything”

Mobility: 500km/h

참고: ITU-R WP 5D 21차 회의 결과, Netmanias


4G vs. 5G Use Case별 주요 특징

4G 대비 향상된 특성을 기반으로 다양한 서비스 속성을 가진 Use Case 지원이 가능

참고: ITU-R WP 5D 21차 회의 결과, Netmanias


3GPP SA1 “SMARTER”에서는 현재 총 74가지의 Use Cases를 정리 중 (2016.3)

참고: NGMN 5G White Paper

다양한 Use Case가 논의 중에 있으나, 5G를 이끌 새로운 Killer Application은 불확실


기존의 Mass 고객/Phone 中心에서 Business를 위한 Infra로 패러다임 전환이 필요

~ 4G 5G

Device RAN Core Network

Apps. Services

Monolithic Network

Focus on Phone-type UE

Multiple Apps. / Services

Phone Network

Vehicular Network

Smart City Network

Customized & Separated Network per Use Cases and Customers

Various Types of Devices

다양한 Device와 Use Case를 효과적으로 지원하기 위한 5G 망 구조로 “Network Slicing” 부각

What is Network Slicing? (1) 04

하나의 물리적 네트워크 위에서,

서로 다른 특성을 갖는 다양한 서비스를 위한 전용 네트워크를 구성하는 방법

- (1) 필요한 Network Function(NF)의 결정, (2) 관련 NF의 위치, (3) NF간 연결

참고: NGMN 5G White Paper, 2015. 02

Network Slice 정의

“composed of all (1)the Network Functions(NFs) that are required to provide the required Telecommunication Services and Network Capabilities, and (2)the resources to run these NFs.”

- 3GPP TR 23.799, Study on Architecture for Next Generation System


Efficient Use of Common Infrastructure Common Network with Dynamic & Secure Network Slices


New Kind of Industrial Revolution Enabled by Dedicated Industrial Infrastructure

Machines

Vehicles

Drones

Robots

Sensors

Nano/Bio machines

…

Why Network Slicing? (1) 05

Network Slice의 意義

Customer

Operator

Enterprise, Vertical 고객의 경우, 안정적인 인프라 이용

Network Slice의 용량, 특성, 기능에 대해 SLA 정의 가능

직접 Network Slice 설정, 운영/관리도 가능

다수의 Enterprise, Vertical 고객에게 즉시 전용망 제공 가능 (TTM)

공통의 물리적 망을 활용함으로써 경제성 확보가 용이

상이한 Slice간 서비스 영향을 제거해 안정적인 품질 제공이 가능

각 Network Slice內 기능 최적화로 운영/관리 복잡성 제거


Network Slice의 Business Opportunities

(1) Network-as-a-Service (NaaS)

RAN Core-C

Physical

Network

N/W Slice

Management

Network

Goods

Customers

Core-E

Network Connectivity를 상품으로 판매

- Platform, Cloud도 함께 판매하는 모델도 가능

고객 요구사항에 따라 Network Function, Capacity, Characteristics 등 Customize 가능

O&M 기능 및 Managed 서비스도 제공 가능

- (ex) N/W 자원관리, Device 관리 등

- N/W 운영/관리에 대한 위탁 서비스도 가능

- 이용기간 설정, 임시 N/W 서비스 등

자율/원격 주행용 Vehicle N/W, Smart City 인프라, Industrial N/W, Utility N/W 등



(2) Private Network Service (Enterprise 전용망 Biz.)

Public Core

Public UE

Enterprise N/W

Private UE

Private N/W Slice Enterprise 전용망 구축

- Private LTE 서비스 확장

(cf) 현재 P-LTE는 P-GW 자원만 분리 제공.

S-GW, MME, vRAN 등 추가적인 자원 분리 가능

Enterprise 전용망 내에 Phone Slice, IoT Slice 등 Use Case별 Slice 구성 가능

Enterprise Slice 내 자원 할당/관리 자체적으로 운영 가능

Private Core/RAN



(3) enhanced MVNO

기존 MVNO eMVNO

USIM, HSS 수준에서의 분리

RAN/CN 자원은 공유

Core

RAN

HSS

USIM

논리적인 망 분리 (CN, RAN 포함)

QoS, 가입자 관리, 과금 등 차별화 가능

Core

RAN

How to Slice Network (1) 06

What to Slice: Resources to provide the mobile service - Resources that can be sliced per each use case

- Resources that can be shared among use cases

- Bandwidth, Switching Function, Computation, Storage, …

UE Antenna/RF BBU S-GW P-GW

MME

HSS PCRF

단말 컴퓨팅 자원

무선주파수 자원

안테나 및 RF 장치

Front-haul 대역폭

DU컴퓨팅 자원

Back-haul 연결

EPC 요소별 컴퓨팅 자원


What to Slice

Core Network

Transport

Radio Access

User Device

Slice A Slice B Slice C

서비스 요구사항에 따라 Dedicated Resource 상이

- N/W Slice 별로 전용할당 vs. 자원 공유

Transport 자원: 회선, QoS

Radio 자원: 주파수, QoS, Processing Function

- 비싼 자원으로 가급적 공유 바람직

Core Network 자원: Processing/Switching Function

- Control Plane, User Plane

User Device

- 서비스 요구사항에 따라 전용 Device 활용


APN-based Core Network Slicing

기업전용 LTE (Private LTE) IoT 전용 EPC

UE

eNB

EPC 기업전용 P-GW

기업 사업장

기업 구내 진입시

Private 모드 전환

Public APN

Private APN

KT, 기업전용 LTE 상용화 (2015.6)

UE

eNB

EPC

Public APN

IoT Device

IoT 전용 Core IoT APN


3GPP Dedicated Core (Decor) - Rel.13

UE

eNodeB

MME #1

HSS

MME #2

S-GW P-GW

Attach Request

Initial UE (Attach Request)

Re-route Cmd. (NAS, NNSF, Redirect Info)

Initial UE (Attach Request)

UE Usage별로 별도 Core 정의 가능

서비스 개통 시 HSS에 UE Usage 유형 Provisioning

HSS, MME, eNB에 변경 발생

동일한 UE에서 서로 다른 Core Network Access 불가


3GPP enhancements to Dedicated Core (eDecor) - Rel.14

Redirection

Initial selection based on information from UE and available in the network

EPC

HSS

Internet

UE

UE

Optional (based on RAN Design)

SGi

Subscribed UE Usage Type

DCN selection assistance parameter

DCN-1

DCN-2

DCN-3

3GPP RAN

3GPP RAN

- Core Network Signaling을 줄이기 위해 DCN 선택 시 UE의 assistance parameter 활용

- Decor와 달리 UE Impact가 발생


3GPP enhancements to Dedicated Core (eDecor) - Rel.14

UE RAN DCNsn HSS

1: RRC Connection req/setup

2: RRC Connection Setup Complete

(Selected PLMN information, NAS Message,

DCN selection assistance)

3: Initial serving node selection Based on Selected PLMN info. and

DCN selection assistance

4: S1-AP Initial UE message (NAS message, DCN selection assistance)

5: Retrieve UE Usage Type

6: The Serving Node checks the selected DCN based on UE provided ‘DCN selection assistance’, HSS provided ‘UE Usage

Type’ and other available information A route is initiated of necessary and supported

7: S1-AP Reroute (NAS, MMEGI)

8: S1-AP Initial UE message (NAS message)

9: The NAS procedure executes normally

10: NAS Accept (‘DCN selection assistance’)

11: NAS Complete


3GPP Control/User Plane Separation (CUPS)

S-GW P-GW

S1-U

S5-U

S5-C

S11

Gn/Gp-U

Gn/Gp-C Gx Gy/Gx

S1-U

Sxa Sxb

Gn/Gp-C Gx Gy/Gx S11

SGi

SGi S5-U

S5-C

Network Slice별로 Control Plane과 User Plane의 구성, 위치의 최적화 가능


3GPP Next Generation System Architecture (Rel.14)

UE General RAN

Slice Selection & Routing Function

Other CN Instance N

General CN Instance A

General CN Instance B

NB CN Instance A

NB CN Instance B

NF1 NF2 NF3

NF1 NF2 NF3

NF1 NF3

NF1 NF3

Data Network 1

Data Network 2

Data Network 3

Data Network 4

PLMN xyz

참조: 3GPP TR 23.799 Study on Architecture for Next Generation System, “Network Slicing without slicing the Radio”

E2E Network Slice Management (1) 07

참조: “5G – a System of Systems for a programmable multi-service architecture”, Nokia”

5G Network Architecture & E2E Service Orchestration

E2E Network Slice Management (2) 07

참조: “Network Slicing” 세미나, 2016.4, 5G 네트워크 포럼, Huawei

Further Study 08

Next Generation Architecture

End-to-end Network Slicing Architecture

Network Slice ID, Slice Instance Selection

Radio Access Network Slicing

Network Slice Creation/Provisioning/Management

Security, Authentication

…

Conclusion 09

5G Platform for New Industrial Revolution

5G ServiceC1%A4%C1%A6… · Latency: ~1ms (Radio Interface) ... S11 Gn/Gp-C Gx Gy/Gx SGi S5-U SGi ... 5G 네트워크 포럼, Huawei . 08 Further Study

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