Архитектура решения cisco mobile internet и€¦ · (e)nodeb fw/nat/sbc client...

© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential Presentation_ID 1

Архитектура решения Cisco Mobile Internet и Multimedia

Менеджер по разработке технических решений для операторов мобильной связи Сергей Вохмин [email protected]

2

© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential Presentation_ID

Содержание

Составляющие компоненты архитектуры

Cisco Mobile Internet и Multimedia

Особенности Cisco Mobile Packet Core

Результаты тестирования решения Cisco

в лаборатории EANTC

Изменение задач операторов

мобильной связи

3


Изменение задач операторов мобильной связи

Мобильной связи в Украине 17 лет . Назревает технологический прорыв.

4


Эволюция мобильных приложений Видео волна – акселлератор изменений

Voice

SMS/Email

Video

Mobile Internet LTE/EPC WiFi/Femto Mobile Video Managed B2B, M2M Cloud Services MetroE Policy Open Development Env Mobile Video IP E2E

Data Augmented 1xRTT/EVDO GPRS/UMTS SMS-C PDSN/HA/SGSN/GGSN WAP Gateway IP to the RAN

Voice-centric CDMA TDMA GSM T1 / Circuit Switch IP in the Core

1994 2000 2010

5


Оператор сети и Mobile Internet

Оператор сети имеет преимущество по отношению к поставщику услуг – контроль над ресурсами и транспортировкой информации

Usage

Time Location, Presence

Device Application

P2P

Filtering, Caching, &

Ad Insertion

Policy Control

Cloud Services

Roaming/ Handover

Bandwidth, QoS, Security

Application Delivery

Интеллект приложений Интеллект сети

Session Info

Network Conditions

P2P

Multimedia Mobile Network

Service

6


Cell phones Smartphones Laptops Video and MP3 Players

IP Core

Интеллектуальность

Производительность

 Инспекция пакетов , оптимизация  Профили абонентов и политики обслуживания   Расширенный биллинг  Маркировка QoS

 Высокая пропускная способность  Высокая скорость обработки сигнализации вызовов  Высокая доступность и надежность

Messaging

Сетевые услуги

Voice

Video

Music

Web Page

Peer-to-Peer

Мобильные Устройства

Интеллектуальные пакетные шлюзы Оптимизируют работу сети для каждого приложения и каждого абонента

7


На повестке дня .... User Experience

iPhone/Android это не GSM телефон с WAP и SMS

Бесплатная но медленная сеть уже не удовлетворяет пользователя ( видео и он-лайн)

Monetizaton

доходы растут у операторов ОТТ приложений а не у операторов сетей

сеть должна работать «платформой» для быстрого и инновационного создания и предоставления услуг добавляя он-лайн информацию об абоненте (определение приложений, технологии доступа, применение политик обслуживания)

Optimization Учитывая прогноз роста трафика ПД в х39 раз к 2014 году будет не рентабельно линейно расширять пропускную способность сетей

Оптимальная маршрутизация трафика от источника к потребителю с сохранением контроля сигнализации абонентских транзакций и объемов

8


Основная дилемма

Как построить Сеть , чтобы привлекать и удерживать абонентов , гарантировать долгосрочные доходы и одновременно оптимизировать OpEx и CapEx ?

Надо строить одновременно

производительную и интелектуальную сеть , легко наполняемую новыми услугами , знающую что делает каждый ее абонент и умеющую динамически перестраиваться в

зависимости от того, что именно требуется абоненту для создания положительного восприятия работоспособности сети

9


Как практически это реализовать , как быть уверенным …

1.  Ошибки допущенные в проектировании как правило приводят к дополнительным затратам на всех этапах жизни проекта и часто затраты на исправление превышают стоимость проверенных но на первый взгляд дорогих решений

2.  Высока вероятность , что инженер планируя сеть самостоятельно решает уже решенную (кем-то другим) задачу и попросту теряет время

3.  Любой ответственный инженер добивается практического подтверждения работоспособности решения

10


Составляющие компоненты архитектуры

Cisco Mobile Internet и Multimedia

Большое можно разглядеть только на расстоянии

11


Архитектурное Решение Cisco 1.  Баланс систем , архитектура которых разработана в полном соответсвии реальным потребностям

2.  Каждая система протестирована командой SPSU – NSITE –  Функциональность, производительность, масштабируемость

3.  На каждую систему составлена инструкция по внедрению (Design and Implementation Guide )

4.  Технические документы на все составные части представленны на сайте Cisco.com

5.  Архитектура систем поддерживается Cisco TAC

6.  Экономическая выгода подтверждена реальным Business / ROI анализом

12


Мобильные Устройства и их ПО

Сеть Радио доступа

Service Delivery

LTE

3G (UMTS)

Video

Content and Traffic

Optimization

Extended mobility

Voice

4G 2G/3G

IP RAN

IP/MPLS Core

RAN Backhaul

IP Core

Mobile Packet Core

Any Device, Any G , E2E System

Состав решения Cisco Mobile Internet and Multimedia

Next Generation

Network

2G/3G CDMA

WiMAX

Femto

WiFi

GSM/EDGE

Системы разработанные Cisco SPSU

13


Реальное решение реальных проблем Cisco Mobile Internet Требования Способности Выгоды

Предоставление Услуг с высокой доступностью и надежностью сети, без прерываний на обслуживание и без потери биллинговых данных

Решение базирующееся на ASR 5000 - не теряет сессий при отказах на уровне Линейного Модуля, Процессора , Платформы.

Оператор не останавливает процесс предоставления услуг и не теряет биллинговой информации

Персонализированные услуги и «монетизация» ОТТ приложений требует 100 % DPI что существенно снижает производителность , большинства MPC.

• Производительность платформы ASR5000 проектировалась с рассчетом 100% DPI

Оператор зарабатывает на монетизации и персонализации без добавления специализорованного оборудования

Развертывание полного набора LTE услуг с надежностью и производительностью не хуже чем на сетях 3G

• VoLTE • 5,000 LTE sessions per sec • 1M sessions • 20Gbits throughput • Zero packet/calls dropped

Оператор с первого дня активации LTE готов предоставлять полный набор услуг и в любых масштабах соответсвующих спросу на рынке

Компенсация отсутствия сплошного покрытия LTE

Бесперебойный хендовер видео сессии между 3G и LTE

Дополнительная привлекательность при экономии на покрытии

14


Особенности Cisco Mobile Packet Core

Многофункциональное Ядро системы гарантирует сохранение инвестиций на более длительный срок .

15


HSS

UE: User Equipment eNB: E-UTRAN Node B S-GW: Serving Gateway P-GW: PDN Gateway – Referred as PCEF in Gx specifications HSS: Home Subscriber Server PCRF: Policy Charging and Rating Function OCS : Online Charging System (Embedded on the PCRF) ADMF: Administration Function LEMF: Law Enforcement Monitoring Facility xCSCF: IMS Core Components AS: Application Server

S6a Gx

Internet

Operator Services -  Corporate VPN -  M2M Applications -  Video Applications

RAN EPC Core

AuC

OCS Gy

Cisco Mobile Packet Core Architecture

MME

S-GW P-GW

ADMF Delivery Function

DF2

Delivery Function

DF3

LEMF

X2 X3

X1_1

X1_2 X1_3

PCRF

Rx

P-CSCF

S-CSCF

I-CSCF

AS

I-BCF

ISC

Mw Mw

Mx Mx Other SIP

Sh,Dh

Cx,Dx

Services

DHCP DNS AAA

eNB

eNB

eNB

MWCE

ME3x00 76

00

AS

R9K

ME3x00

7600

A

SR

9K

7600

76

00

MWR

Gm

RNC

16


Cisco Mobile Packet Core System 1.0 Evolved Packet Core

ASR 5000

Linksys

DPI

In-Line Services

MME

ME3xxx MWR

7600 CE ASR9k

CRS-1

Radio Access Network

Access Devices

Services and Operations

External Networks and

Services MME In-line

eNb

Intelligent Aggregation

IP/MPLS MultiService

Core

Roaming Exchanges

IP Media Partners

Application Partners

VPN/Wholesale

Internet

S-GW P-GW

S-GW

P-GW

DHCP/DNS

UCS

HSS

PCRF/SPR

LI MD

17


1.  LTE/EPC Packaged Packet Core MME/SGW/PGW into a single ASR5K

2.  End-to-end QoS Consistent Transport (Metro-E), Core (GTP) and internet (Gi) QoS model

3.  IP Transport integration Design/Topology integration between MWCE and MPC (Connectivity and HA configuration)

4.  Policy Control PCRF/SPR capabilities on a single node (Cluster)

Use cases to show the combined PGW/PCRF integration via specific use cases

5.  HSS validation Verify the 3rd party HSS can accommodate all the use cases (Cx), and LI moving forward.

6.  LTE Session Management (IPv4,IPv6) Combined IPv4/IPv6 sessions on the same infrastructure

7.  LTE Mobility Management X2 with/without SGW relocation

MPC System 1.0 ключевые особенности

18


MPC System 1.0 ключевые особенности 1.  Common HW Backend

Consolidated HW backend support for PCRF/SPR, HSS, DHCP/DNS Server on UCS B-Series

2.  Inline Services (DPI, Traffic Steering) Uses cases showing the combination of DPI/Traffic Steering + PolicyServer

3.  Applications (Video, Voice) – Functional validation only VoLTE using IMS Core elements (P-, I-, S-CSCF), SiP/IMS Clients Basic Video Streaming solution

4.  Performance & Scaling Platform dimensioning for 1M subscribers . 1 PDN Session, up to 2 bearers, 10% Attach/Detach, 10% mobility, 512bytes UL/DL

5.  Network Management MPC component element management

6.  Lawful Intercept Implementation of MITG LI Interfaces via mediation partner. X1,X2, X3 implementation + model for

IWK with other 3rd party LI vendors

19


Centralized NDC’s

1.  Оптимизация затрат: нет нужды менять архитектуру 2.  Модернизация существующего ядра путем обновления ПО 3.  Распределенные SGW позволят получить максимальную выгоду от

централизованного P-GW высокой емкости 4.  Fast Path на SGW: без доп. задержек, обрабатываемый трафик не влияет на

сигнальную емкость 5.  Совмещенные MME-SGSN позволяют оптимизировать обращения к HLR / HSS

GERAN UTRAN

Cisco ASR5k

Gn

IMS Cisco ASR5k

GGSN 2G/3G SGSN

BSC

IP Services Internet

Gb

RNC

S1-U

S1-MME

eNB

LTE

P-GW

S-GW

MME S12 S5

S8

PMIP networks

Iu

MPC System 1.0 ключевые особенности

20


Результаты тестирования решения Cisco

в лаборатории EANTC

“This aggressive test of Cisco's mobile IP network shows that network operators can effectively scale their technology to match the data demands of the modern mobile consumer.

Phil Harvey, Editor-in-Chief, Light Reading . Cisco showed reassuring scalability and state-of-the-art functionality across all mobile technologies… this test really was outstanding, a true industry-first, an innovative and courageous undertaking,… Carsten Rossenhoëvel, Managing Director EANTC (AG)”

21


2010

22


ASR 9000

7609

CRS-3

CRS-3 ME3800

ASR 9000

ASR9000

•  HLR •  HSS •  PCRF

Nexus 7000

Nexus 7000 DC1

•  WAAS – Mobile •  iControl Smart Home

UCS

Nexus 5000

ASR5000

SGSN

SGSN MME

* Business Mobile VPN * SBC

ASR5000

GGSN

AX

GGSN

Master Clock

Nexus 7000

AX

STC

(e)NodeB

BTS NodeB

STC

(e)NodeB

ME3800

STC A

V

ASR5000

GGSN (R)

ASR5000

SGSN

LS

(e)NodeB

FW/NAT/SBC

Client

FW/NAT/SBC

Server

ME3800

STC

NAS

ACE

7609

7609 ASR 9000

ASR 9000

ASR 9000

ASR 9000

AV

Mobile Internet Client/Server

ME3600

BSC RNC

All-IP/LTE 120 Gbps

1M Mobile Devices

Any-G 27 Gbps 500K Mobile Devices

100

GE

Dat

a C

ente

r 20

TB

Tra

nsfe

r

Mobile Internet 20 Gbps – 1.5M+ Sessions

STC

Mobile NGN Test Architecture

23


ASR 9000

7609

CRS-3

CRS-3 ME3800

ASR 9000

ASR9000

Mobile Operator Data Center

•  HLR •  PCRF Nexus

7000

National Mobile Service Data Center

Nexus 7000


UCS

Nexus 5000

ASR5000

SGSN

SGSN MME


Regional Data Center

ASR5000 GGSN

AX

GGSN

IP NGN Mobile Multimedia – 3G/UMTS Performance

Master Clock

AX

STC

(e)NodeB

BTS NodeB

STC

(e)NodeB

ME3800

STC A

V

ASR5000 GGSN (R)

ASR5000 SGSN

(e)NodeB

FW/NAT/SBC

Client

FW/NAT/SBC

Server

ME3800

NAS

ACE

7609

7609 ASR 9000

ASR 9000

ASR 9000

ASR 9000

AV


ME3600

BSC RNC

Mobile Internet 20 Gbps - 1M Sessions

LS Test Case :

3G SGSN Attachment Rate 3G GGSN Activation Rate 3G Session Scale Deep Packet Inspection ( L7) – 1000 Rules Policy Charging Enforcement

Benefits: Personalize services and monetize applications Drive ARPU growth with granular market segmentation

Results: SGSN Attachments – 4000+ Per Second GGSN Activations – 18000+ Per Second GGSN Throughput – 20+ Gbps with 100% DPI 1 Million Mobile Sessions Per Metro Home Location Registry (HLR) Policy Charging Rules Function (PCRF) Gx Interface – 36K Transactions/sec

Differentiation: 3X Performance of Competitors with 100% DPI enabled

24


ASR 9000

7609

CRS-3

CRS-3 ME3800

ASR 9000

ASR9000



7000


Nexus 7000


UCS

Nexus 5000

ASR5000

SGSN

SGSN MME



ASR5000 GGSN

AX

GGSN

IP NGN Mobile Multimedia – High Availability

Master Clock

AX

STC

(e)NodeB

BTS NodeB

STC

(e)NodeB

ME3800

STC A

V

ASR5000 GGSN (R)

ASR5000 SGSN

LS

(e)NodeB

FW/NAT/SBC

Client

FW/NAT/SBC

Server

ME3800

NAS

ACE

7609

7609 ASR 9000

ASR 9000

ASR 9000

ASR 9000

AV


ME3600

BSC RNC

X

Test Case : Mobile Packet Core (GGSN) Availability Packet Services Card (PSC) Failure System Management Card (SMC) Failure Inter-Chassis Session Recovery (ICSR) Deep Packet Inspection ( L7) – 1000 Rules

Benefits: Always “on” uninterrupted mobile services

Results: 1 Million Mobile Sessions Per Metro 20+ Gbps Throughput Zero Session Loss State maintained Redundant GGSN Switchover based upon BGP detection/recovery

Differentiation: Industry only zero session loss packet core

25


ASR 9000

7609

CRS-3

CRS-3 ME3800

ASR 9000

ASR9000


•  HSS •  PCRF Nexus

7000


Nexus 7000


UCS

Nexus 5000

ASR5000

SGSN

SGSN MME



ASR5000 SGW/PGW

AX

GGSN

IP NGN Mobile Multimedia – LTE Performance

Master Clock

AX

STC

(e)NodeB

BTS NodeB

STC

(e)NodeB

ME3800

STC A

V

ASR5000 MME

LS

(e)NodeB

FW/NAT/SBC

Client

FW/NAT/SBC

Server

ME3800

NAS

ACE

7609

7609 ASR 9000

ASR 9000

ASR 9000

ASR 9000

AV


ME3600

BSC RNC

Mobile Internet 20 Gbps - 2M Sessions

Test Case : EPC Performance / Scale / Services

Benefits Seamless services evolution to LTE from 3G/UMTS Investment Protection – Simplified Operations / Maintenance High Quality User Experiences - Multi-session on Mobile Devices

Results: MME Attachments – 5000+ Per Second Bearer Activations – 10,000+ Per Second SGW/PGW Throughput – 20+ Gbps 2 Million Mobile Sessions Per Metro (Default and Dedicated) Home Subscriber Server (HSS) Policy Charging Rules Function (PCRF)

Differentiation: Industry leading evolved packet core solution

26


Industry First - 3G/LTE Session Handover

S1-MME

S11 SGi

S6a

Cx

SGSN

MME/SGW/PGW GGSN

SR-VCC UE

SR-VCC UE

3G

LTE

Emulated PCRF

Seamless 3G to LTE Mobility

Cost Optimized Performance

Integrated 3G & LTE Functions

Emulated HLR/HSS

ASR5000

ASR5000

Demonstration: Industry First 3G/LTE Handover MME/SGW/PGW/GGSN Contexts Emulated Home Location Register (HSS) Emulated Home Subscriber Server (HSS) Emulated Policy Charging Rules Function (PCRF) Activate Both 3G and LTE Sessions and Contexts Video Call Between 3G/LTE Clients Switchover every 2 minutes

Benefits Seamless services evolution from 3G to LTE Investment Protection Accelerate Time to Revenue

Differentiation: Industry first 3G/LTE Handover

27


Cisco Voice over LTE / One Voice

S1-MME S11

S6a S1-MME

S1-U

ASR5000 MME

ASR5000 SGW/PGW IMS Server - CSCF

Laptop – LTE UE

Laptop – LTE UE

Emulated LTE

EnodeB

Emulated Home Subscriber Server

PCRF

Emulated LTE

EnodeB

Demonstration: Voice over LTE / One Voice MME/SGW/PGW Contexts Integrated IMS Server – P-CSCF / S-CSCF Emulated Home Subscriber Server Activate Both LTE Client Sessions VoIP Call Completion Between Client PC Devices

Benefits Offer a complete suite of Voice and Data LTE Services

Differentiation: Industry Leading VoLTE Solution All Five Functions including IMS in one ASR5000 Node

28


ASR 9000

7609

CRS-3

CRS-3 ME3800

ASR 9000

ASR9000



7000


Nexus 7000


UCS

Nexus 5000

ASR5000

SGSN

SGSN MME



ASR5000 GGSN

AX

GGSN

IP NGN – Premium Business Services

Master Clock

AX

STC

(e)NodeB

BTS NodeB

STC

(e)NodeB

ME3800

STC

ASR5000 SGSN

LS

(e)NodeB FW/NAT/SBC

Client

FW/NAT/SBC

Server

ME3800

NAS

ACE

7609

7609 ASR 9000

ASR 9000

ASR 9000

ASR 9000

AV


ME3600

BSC RNC

AV

1M Firewall / NAT 200K Sessions Per Second

40000 VoIP/SBC with IMS 231 Calls Per Second

Test Case : Premium Business Services FW/NAT Capacity / Performance VoIP/Session Border Control with IMS

Benefits Offer hosted enterprise VoIP/Security services Generate Premium business service revenues Results: 1 Million Simultaneous Firewall / NAT Sessions 200 K Sessions Per Second – 10 Gbps 40 K Unique VoiP Sessions with SIP Registration / IMS 231 SIP Calls Per Second – G.711/G.729 No Impact SIP Header manipulation

Differentiation: Scalable business services in small edge router 10X FW/NAT session rate

29


WAAS Mobile – Cloud Service Application Acceleration

(e)NB ASR 9000

Carrier Ethernet Mobile Backhaul

MWR2941 CRS-3 7600

ASR5000 SGSN/GGSN

R N C

Enterprise / SMB

WAAS Virtualized Services

3G/LTE

3G

2G

WAAS Client 3G/LTE Laptop

App OS

App OS

App OS

UCS

MDS - SAN

Nexus5000 LAN/SAN

Nexus7000

NAS ACE

Virtualized Data Center

AN

ANUE Traffic Shaping

Test Case : Virtualized Service Delivery Wide Area Acceleration Service – Mobile File transfer rates with Acceleration

Benefits Offer WAN acceleration to Laptop Clients for 3G/LTE Enables Hosted Services in Virtualized Data Center Reduced Carbon Footprint (4X) for Service Delivery and Operations

Results: Set 3G Traffic Rates at 1 Mbps Down / 64 Kbps Up Set LTE Traffic Rates at 4 Mbps Down / 1 Mbps Up Measured up to 8X improvement in file upload rates Measured 5X improvement in file download rates

Differentiation: Virtualized applications in UCS platform

30


Virtualized Smart Home

(e)NB ASR9000

Mobile Backhaul

Emulated Smart Home Gateway Zigbee 802.15

MWR2941 CRS-3 7600

ASR5000 SGSN/GGSN

R N C

Smart Home Back Office

2G

3G

2G

App OS

App OS

App OS

UCS

MDS - SAN

Nexus5000 LAN/SAN

Nexus7000

NAS ACE

Emulated Smart-Home

Panels

Test Case : Virtualized Service Delivery Smart-Home (iControl) 50,000 Panel Sessions 10,000 Video-enabled Panels

Benefits Offer hosted smart-home control services Reduced Carbon Footprint (4X) – Services and Operations

Results: Emulated 50,000 Smart Panel Clients Icontrol Application deployed on 12 Virtual Machines 4X reduction in compute and power resources 230K video clips (1 MB / 30sec) transferred per hour Enhanced performance of reference solution by 30%

Differentiation: Virtualized application performance in UCS platform 4X reduction in compute and power resources

31


Mobile Infrastructure Validation Industry Firsts and Bests

Service Enablers Other vendors ?

8X Application Acceleration YES NO

Hitless Fabric Upgrade YES NO

Carrier Grade IP v6 YES NO

Zero Session Loss YES NO

Zero Impact - 100% DPI YES NO

3G/LTE Handover YES NO

SONET/SDH Precision Clock YES NO

32


Scale Services Savings

Scale Services

Savings

Cisco Mobile Internet обеспечивает Мобильные услуги третьей волны – экономично и с высоким качеством восприятия конечными пользователями

Пришло время начать преобразование своей сети

Mobile Services

Business IT Services

Multimedia Services

33


Архитектура решения cisco mobile internet и€¦ · (e)nodeb fw/nat/sbc client...

Documents