Architekturen für IP-basierte Funkzugangsnetze

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1 Radio Network Concepts Architekturen für IP-basierte Funkzugangsnetze Michael Schopp,, Helmut Becker Radio Network Concepts Information and Communication Mobile Siemens AG ITG-Workshop IP in Telekommunikationsnetzen Bremen, Januar 2001

2 Gliederung Trends hin zu IP-basierter Telekommunikation Konzepte für ein IP-basiertes UMTS-Zugangsnetz Hierarchisches Mobilitätsmanagement Transport von Signalisierung Open-RAN-Architektur bei MWIF

3 Trends hin zu IP-basierter Telekommunikation Protokollarchitektur klassischer Telekommunikationsnetze Signalisierung (UNI) Signalisierung (NNI) Nutzverkehr (teilweise IP) Transport von Signalisierung Transport von Signalisierung Transport von Nutzverkehr

4 Trends hin zu IP-basierter Telekommunikation Zukünftige IP-basierter Telekommunikation Dienste und Anwendungen werden verstärkt IP-Protokolle nutzen Teilnehmersignalisierung wird zunehmend Ende-zu-Ende ausgetauscht werden und sich auf IP-Protokolle abstützen Nutzverkehr wird zu einem signifikanten Anteil aus IP-Verkehr bestehen Verteilte Architekturen und stärkere Aufteilung von Funktionen in logisch getrennte Ebenen (User Plane, Control Plane und Transport Plane) Zusätzliche Protokolle zur Steuerung von User-Plane-Funktionen durch Control-Plane-Funktionen (z.b. Media Gateway Control) IP-basierte Transportprotokolle (TCP, UDP, SCTP, RTP, SUA,...) Eine ganze Reihe von bestehenden Protokollen in der Control Plane werden in modifizierter Form weiterverwendet werden (mögliche Beispiele: ISUP/BICC, MAP, CAP, INAP, RANAP,...) Funktionale Grenzen in der Netzstruktur werden verschwimmen

5 IP-basierte Protokollarchitekturen Trends hin zu IP-basierter Telekommunikation Signalisierung (UNI + E2E) Signalisierung (NNI) Steuerung Nutzverkehr (signifikanter Anteil IP) Transport von Signalisierung Transport von Signalisierung Transport von Nutzverkehr IP-Protokolle (IP, UDP, TCP, SCTP, RTP, SUA,...)

6 Konzepte für ein IP-basiertes UMTS-Zugangsnetz Verteilte Architektur: User-Plane-Funktionen und Control-Plane-Funktionen auf verschiedene, getrennt skalierbaren Netzelementen IPv6-basierte Transportfunktionen Zugangsnetz-internes Mobilitätsmanagement: Konzepte für ein IP-basiertes UMTS-Zugangsnetz Mobilität in der User Plane wird durch (hierarchisches) Mobile IP in der Transport Plane unterstützt unabhängig vom Mobilitätsmanagement im Kernnetz / im Endgerät Möglichkeit zum Zusammenwachsen mit IP-basiertem Mobilitäts- management im Kernnetz / im Endgerät Kompatibel mit UMTS R 99 Netzinfrastruktur, Diensten und Endgeräten Evolutionspfad hin zu All-IP-Kommunikationsnetzen

7 Konzepte für ein IP-basiertes UMTS-Zugangsnetz Funktionale Gliederung Control Flows User Flows Transport Control Plane Control User Plane R`99 UTRAN Transport UMTS Kernnetze

8 Konzepte für ein IP-basiertes UMTS-Zugangsnetz Architektur eines IP-basierten UMTS-Zugangsnetzes R'99 UTRAN Node B ATM UPS IWU RNC ATM ATM Node B IPv6 UMTS Kernnetze Node B Control Plane User Plane UPS User Plane Server RCS Radio Control Server RCS UPS RCS

9 Rolle des IP-basierten RAN in UMTS Die selbe Funktionsverteilung wie in 3GPP Release 99 und Release 4: Luftschnittstelle (Uu( Uu) ) und Non-Access Stratum bleiben unverändert Konzept der Radio Access Bearer bleibt Konzepte für ein IP-basiertes UMTS-Zugangsnetz Option, die Iu-Protokolle an IP-Konzepte anzupassen Non-Access Stratum Radioprotokolle Radioprotokolle Iu- Protokolle Iu- Protokolle Access Stratum Endgerät Radio (Uu) IP-basiertes RAN Iu Kernnetze

10 Hierarchisches Mobilitätsmanagement Mobilitätsmanagement Mobilitätsmanagement in IP-basierten Mobilkommunikationsnetzen wird hierarchisch gegliedert sein: Macro Mobility Management (Mobilität zwischen Zugangsnetzen) Micro Mobility Management (Mobilität im Zugangsnetz) Layer 2 Mobility Management (Mobilität an der Luftschnittstelle) Protokolle: Mobile IP ist die Basis des Macro Mobility Management Zukünftiges, hierarchisches Mobile IP wird die Basis des Micro Mobility Management (und nicht etwa Verfahren, die Routing pro Endsystem durchführen, wie z.b. Cellular IP oder HAWAII) Layer 2 Mobility Management wird durch zugangstechnik- spezifische Techniken realisiert

11 Hierarchisches Mobilitätsmanagement Hierarchisches Mobilitätsmanagement Endgerät AN Layer 2 Mobility UPS HA AGW CN AN AN UPS Micro Mobility HMIP HA AN AN UPS HA AGW Macro Mobility MIP AN AN Access node (Node B) AGW Access gateway HA Home agent MIP Mobile IP HMIP Hierarchical Mobile IP CN Correspondent Node

12 Transport von Signalisiermeldungen In der IETF Working Group SIGTRAN werden Protokolle zum Transport von Telekommunikationssignalisierung spezifiziert. RFC 2719 gibt folgende Protokoll- architektur vor: Adaptation sublayer for SCN* signalling applications A common signalling transport protocol IP... Transport von Signalisierung M2UA: SS7 MTP-2 User Adaptation M3UA: SS7 MTP-3 User Adaptation IUA: ISDN Q.921-User Adaptation SUA: SS7 SCCP-User Adaptation SCTP... * SCN = Switched Circuit Network

13 Das Stream Control Transmission Protocol (SCTP) SCTP ist ein TCP für Datagramme mit flexibler Nachrichtenauslieferung und mit Unterstützung von multi multi-homed nodes. Transport von Signalisierung Es realisiert fortgeschrittene TCP-Konzepte und bietet besseren Schutz gegen blinde Angriffe

14 Transport von Signalisierung Flexibler Nachrichtenauslieferung Jede Nachricht wird beim Sender einem "Stream" Stream" zugeordnet. Zusätzlich wählt der Sender für jede Nachricht einen von zwei Auslieferungsmodi: Modus 1: Auslieferung in Ankunftsreihenfolge Modus 2: Reihenfolge- sicherung je Stream Sender Empfänger Beispiel mit drei Streams (blau, orange, grün)

15 Open-RAN-Architektur bei Funktionale Open-RAN-Architektur bei MWIF Signalling plane Bearer plane Radio L1 O&M functions Cell Control Function Cell Bearer Gateway UE GEO Location Common RAN Ctrl functions User Radio Gateway Common RRM funct. UE configuration function Paging- Broadcast Mobile Ctrl Functions Radio Control Server RAN Sign. IWF RAN Bearer IWF RAN policy mngmt Other RAN Local AAA Micro M Anchor Depends on µmm CN Sign. IWF CN bearer IWF

16 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit SIEMENS Siemens AG Information and Communication Mobile Dipl.-Ing. Michael Schopp Mobile Radio Radio Network Concepts Postal Address: Siemens AG - ICM N MR ST 10 D München Tel Fax SIEMENS Siemens AG Information and Communication Mobile Dipl.-Ing. Helmut Becker Mobile Radio Radio Network Concepts Postal Address: Siemens AG - ICM N MR ST 10 D München Tel Fax

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