Dynamisk tjenestekvalitet i mobilnett Kjetil Stenhammer, Alcatel-Lucent 30. Mars 2011
Hva er tjenestekvalitet? Wiki.com Innen feltet datanettverk og andre pakkesvitsjede nettverk, refererer begrepet tjenestekvalitet (QoS) seg til styringsmekanismer for ressursreservasjon heller enn opplevd tjenestekvalitet (QoE). Tjenestekvalitet er evnen til å gi forskjellig prioritet til ulike applikasjoner, brukere eller datastrømmer, eller å garantere en gitt ytelse til en datastrøm. Som eksempler kan en påkrevet bitrate, forsinkelse, jitter, pakketaps-sannsynlighet og/eller bitfeilrate garanteres. Sikring av tjenestekvalitet er viktig dersom nettets kapasitet er utilstrekkelig.
Mobiloperatørenes dilemma Bruk av video og innholdsrike tjenester eksploderer Mobilt bredbånd har blitt allemannseie, smarttelefoner selges som aldri før, fler og fler bruker video / streaming applikasjoner Datatrafikken øker eksponentielt Kosten øker mer enn inntektene hos operatørene og brukerne forventer enda mere Enkelhet og personifisering, samme tjenester over alle terminaler på alle nett, 24/7 og overalt med tilgang til 3 rd party apps og innhold Brukerne har handler direkte med applikasjon- og innholds-butikker, og mobiloperatørene henter ut lite gevinst
Dagens forretningsmodell står for fall Massiv økning i båndbreddebehov og bruk (from Major Tier 1 worldwide operators) Kosten øker hurtigere enn inntektene
Heavy Reading: Differensiering av tjenester Trafikken øker mer enn inntektene Innføring av trafikkstyring Differensierte tjenester på brukernivå Bedre QoE for viktige (egne) applikasjoner søker å differensiere egne tilbud fra andres og skape innbringende tjenester Flertallet av operatører tror trafikkstyring er en viktig funksjon framover Differensiering er en av de viktigste driverne for innføring av tjenestekontroll/kvalitet Evnen til å øke kvaliteten og stabiliteten av egne ekstrabetalte tjenester ble vektlagt Gjøre mer ut av det man har Begrense trafikk fra heavy users Betale for differensierte tjenester Sikre kvalitet på egne tjenester Next-Generation Policy Management, A Multi- Client Study, July 2010, Heavy Reading
Eksempel: NetCom og Telenor Telenor vil ta betalt for garantert QoS
Nettverk for dynamisk tjenestekvalitet Standarder og muligheter
Hvorfor tjenestekvalitet blir et must Dedikerte radioressurser for tale og data TDM CS IP PS 2G/3G Access CS resources PS resources 2G/3G nettverksarkitekturer gir dedikerte ressurser for tale slik at: Forsinkelsen blir lav (optimalisert for taletjenester) Bit raten garanteres for hele samtalen, selv når nettverket er overbelastet Delte radio ressurser for tale og data TDM IMS PS IP (HSPA)/LTE Access Shared resources Uten tjenestekvalitet i flate, mobile IP nettverk vil brukeren oppleve (for tale/video-tjenster): Høy forsinkelse når nettet er overbelastet Høyt pakketap på tale når nettet er overbelastet Dårlig opplevelse for brukeren Styring av tjenestekvalitet blir påkrevet når operatøren skal tilby sanntidstjenester som tale, video / streaming og gaming over flate, mobile IP nettverk
Å tjene penger på tjenestekvalitet Differensiering av brukeren Business vs. Standard Post- vs. Pre-paid Roaming vs Non-roaming Prioritert (f.eks. politi) Flat rate abusers Terminaltype (dongle,..) Total Ende-til-Ende Transmisjonskapasitet Differensiering av tjenesten Egen eller 3 rd -part ACP Cloud Computing ebook nedlastning Video on Demand Sosiale nettverk Maskin-til-maskin IMS-baserte tjenester (f.eks. tale, IM, Presence) Audio/Video streaming Operatører begynner å bevege seg fra en enkel internett-tjeneste til et rikere sett av tjenester De nye tjenestene krever en ny og differensiert styring av tjenestekvalitet og fakturering Tjenestekvalitet gir bedre tjenester og bedre muligheter til å ta betalt
Kort repetisjon av 3GPP referansemodellen HLR/HSS Appl./ GERAN Iu-PS Content UTRAN RNC Direct Tunnel (opt) Iu-PS SGSN S3 Gn Gn Gx S1-MME MME S11 S5 PGW/GGSN SGi Packet Data Network (PDN) S5 E-UTRAN S1-U Control Plane SGW User (Data) Plane En samlet arkitektur for 2G, 3G og LTE Oppdelt i data plan og kontroll / signalerings plan
Tjenestekvalitet ende-til-ende Terminal Applications Application Function Application level (E)UTRAN/GERAN 8650 SDM HSS SPR 5780 DSC MME/SGSN S-GW P-GW/GGSN PCEF Gate enforcement Policy Control Level (Policy & Charging Resource Function) Packet flow level Packet inspection UL+DL packet flow policing UL packet filtering UL rate policing Radio admission UL+DL scheduling Radio congestion ARP preemption DL rate policing L1/L2 configuration Bearer Management Idle mode DL packet buffering Tunnel Switching DL packet filtering UL/DL rate policing Bearer level Transport admission Transport congestion Packet Marking UL traffic shaping Backhauling QoS-Aware Forwarding QoS-Aware Forwarding Packet Marking DL traffic shaping Transport level Mange elementer er viktige for å styre tjenestekvalitet i mobilnettverk
Dynamikken for tjenestekvalitet Terminal Application 1 Application signaling (e.g. content provider or IMS) AF Application level 8650 SDM (HLR/HSS) SPR 3 Subscription information 5780 DSC 2 Application information 4 Policy Decision 5 PCC rule Policy control level (E)UTRAN/ GERAN MME/SGSN Backhauling S-GW P-GW/GGSN PCEF/DPI 6 Bearer Binding Packet flow level UL packet filters Access Interface QCI ARP MBR GBR (opt.) 7 Establish or Modify Bearer/PDP Context Bearer Manager UL packet filters DL packet filters QCI ARP MBR GBR (opt.) Bearer level Transport level
Økosystem for dynamisk tjenestekvalitet Content Opt. API (QoS/BW) Application Content Partners App Enablement HSS/SPR Charging (OCS) MME Policy Manager () QCI=1 QCI=9 <CIR enode B Per Transport I/F Hierarchical QoS in Backhaul SGW Mobility Anchor All-IP Packet Core Hierarchical QoS GGSN/PGW/DPI Police and Shape Traffic Identify and Classify >CIR
: Policy & Charging Resource Function
3GPP grensesnitt Abonnent db HSS/SPR Applikasjon AF/IMS Wiki: er noden som er laget for å avgjøre tjenestekvaliteten i sanntid ut fra et regelsett for multi-media nettverk Sp Rx /Policy Server Prepaid Gxx/S7x Gx Gy OCS BBERF PCEF + DPI S-GW Nettverk/Mobile Core P-GW or GGSN Gz OFCS Postpaid 3GPP TS 23.203 Policy & Charging Control Architecture HSS: Home Subscriber Server SPR: Subscriber Profile Repository BBERF: Bearer Binding and Event Reporting func. PCEF: Policy Control Enforcement Function
Sentralisert regel-motor 3G/LTE Håndsett (UE) type Håndsett funksjoner IP adresse Applikasjonsbeskrivelse Media Type, BW krav, flytbeskrivelse Subscriber Flexible Business rules Network Purpose Built ACTAv2 Platform with high performance service blades 5780 DSC Dynamic Services Controller Abonnent id Abonnent tjenester, preferansedetaljer, og betalingsplan QoS detaljer Promotions Time of day preferanser Sesjonsattributter Ny nettverksforespørsel (initial, modify, etc) Roaming status Nettverks (over) belastning Lokasjonen til abonnenten Aksess type
Wireless Network Guardien, WNG Et ekstra element for sikring av tjenestekvalitet Dynamisk & Intelligent Analyse Igangsette aksjoner basert på: Abonnentens oppførsel, bruk av sesjoner Bruk av kapasitet uønsket oppførsel Sanntids Analyse Identifisere og analysere Håndsettenes oppførsel Trafikk og trusler Identifisere og analysere Per-ab, per-app, per-basestasjon BW begrensningers, mangel på kapasitet, Signalerings overbelastning hop by hop IP flyt-analyse Sette regler som: reduserer virkningen av identifiserte heavy users og apps, Aksjonerer mot sikkerhetstrusler Inkluderer ab profilen og rettigheter Gir ab mulighet for å kjøpe mer / få mer SGW MME PGW/GGSN DPI Viktige punkter for å styre tjenestekvalitet Etter hvert som nettverket blir optimalisert for LTE, vil nettverkets rolle i overbelastningskontroll og rettferdig fordeling av ressursene øke 17 WNG DSC Policy Integration May 2010
Bruk av dynamisk tjenestekvalitet Noen eksempler
i senteret av regler for tjenestekvalitet Abonnenten Navn Id Tjenestegruppe Nedlastningskvote Abonnerte tjenester Foreldrekontroll Tidspunkt på dagen Ukedagen System belastning Tillate ukjente ab. System defaults Nettverket Lokasjon Roaming Tidssone Forbruksstatus Nettverkstatus Terminaltype Packet Core Radio 8650 SDM Regelmotor forretnings regler Intelligent aksess Nettverk Nettmisbruk Port Scanning Battery Attack QoS & Charging rules 9900 WNG Applikasjoner Applikasjons Id Nødvendig båndbredde IP filtre IMS/non-IMS
Håndtering av roaming Abonnenten Navn Id Tjenestegruppe Nedlastningskvote Abonnerte tjenester Foreldrekontroll 8650 SDM Tier = VIP Tidspunkt på dagen Ukedagen System belastning Tillate ukjente ab. System defaults Regelmotor forretnings regler Nettverket Lokasjon Roaming Tidssone Forbruksstatus Nettverkstatus Terminaltype Roaming= True Intelligent aksess Nettverk Nettmisbruk Port Scanning Battery Attack Packet Core Radio For roaming VIP brukere skal DL begrenses til 1M, 512k for andre QoS & Charging rules 9900 WNG Applikasjoner Applikasjons Id Nødvendig båndbredde IP filtre IMS/non-IMS
Begrensning av unormal høy bruk Abonnenten Navn Id Tjenestegruppe Nedlastningskvote Abonnerte tjenester Foreldrekontroll Tidspunkt på dagen Ukedagen System belastning Tillate ukjente ab. System defaults Peak hour Nettverket Lokasjon Roaming Tidssone Forbruksstatus Nettverkstatus Terminaltype Packet Core Radio 8650 SDM Regelmotor forretnings regler Abusive Sub Intelligent aksess Nettverk Nettmisbruk Port Scanning Battery Attack For brukere med unormal høy bruk, begrens DL til 128k under overbelastning for 30min QoS & Charging rules 9900 WNG Applikasjoner Applikasjons Id Nødvendig båndbredde IP filtre IMS/non-IMS
Bruk av video-tjenester Abonnenten Navn Id Tjenestegruppe Nedlastningskvote Abonnerte tjenester Foreldrekontroll Tidspunkt på dagen Ukedagen System belastning Tillate ukjente ab. System defaults Nettverket Lokasjon Roaming Tidssone Forbruksstatus Nettverkstatus Terminaltype Packet Core Movie-Pass Radio 8650 SDM Regelmotor forretnings regler Intelligent aksess Nettverk Nettmisbruk Port Scanning Battery Attack For IPTV/VoD abonnenter, trekk fra nedlastingskvoten bruken av Video tjenesten. Sett QoS. QoS & Charging rules Application Id 9900 WNG Applikasjoner Applikasjons Id Nødvendig båndbredde IP filtre IMS/non-IMS
Dynamisk tjenestekvalitet: Hva skjer framover?
Aktørene er opptatt av tjenestekvalitet Brukeren Preferanser / Mer differensiering Skreddersydde pakker, muligheten for å gjøre forandringer selv dynamisk Applikasjonstilbyderen Er interessert i mobiloperatørenes nettverks-api er Vil vite mer om brukeren, vil utnytte nettet bedre Operatøren Ønsker å tilby mange og gode abonnement Vil finne muligheter til å tjene mer, også utenom abonnentene Annonsører Ønsker å assosiere seg med tjenestekvalitet Annonsere ut fra nettverksbruk, applikasjonsbruk og kategorisering
ALU web-side om intelligent trafikk-styring www.alcatel-lucent.com/itm
Konferanser og forum 3000+ attendees