加入者ステアリングにジュニパーBNG CUPSを使用する
このセクションでは、ジュニパーBNG CUPSが加入者ステアリングをどのように使用するかについて説明します。これには、ブロードバンドアクセスネットワークの規格の説明、ジュニパーの加入者セッションステアリング、加入者セッションステアリングの構成要件の説明が含まれます。
標準の概要
従来のブロードバンドアクセスネットワークでは、アクセスノードがお客様をネットワークに接続します。サービスゲートウェイ(ブロードバンドネットワークゲートウェイなど)は、顧客をネットワークサービスに接続します。現在、アクセスノードとブロードバンドネットワークゲートウェイ(BNG)間の接続は、一般的に非常に静的です。特定のアクセスノードの加入者は、通常、同じBNG(サービスゲートウェイとも呼ばれます)に接続します。通常、加入者が設定を変更するのは、ネットワークの導入またはアップグレード時のみです。
しかし、ブロードバンドアクセスネットワークの要件とアーキテクチャは変化しています。世界はブロードバンドへの依存度を強めており、在宅勤務によってブロードバンドネットワークへの需要が高まっています。ビデオ ストリーミングはもはや単なるエンターテイメントではありません。それは私たちの学習方法と仕事の方法の重要な部分です。
エッジコンピューティングサービスとユーザーのニーズには、ユーザーに近いサービスゲートウェイへの接続が必要です。この接続により、ユーザーとサービス間の遅延が軽減されます。
BNGなどのサービスゲートウェイノードは、細分化に向けて進化しています。このように制御機能をユーザープレーン(またはデータプレーン)機能から分離することで、拡張性と柔軟性が向上します。サービスがエッジに移行するにつれて、拡張性の要件も変化します。より多くのBNGまたはより小さなBNGが必要になると、ディスアグリゲーションとスケールアウトが必要になります。
お客様のニーズに対応するために、メンテナンスアクティビティとアップグレードをより頻繁に実行する必要があります。仮想化により、オンデマンドでサービスゲートウェイの作成、アップグレード、削除など、新しいネットワーク機能が可能になります。
Broadband Forum WT-474加入者セッションステアリング (WT-474)要件は、これらの新しい要件を満たすために、より柔軟で動的なブロードバンドアクセスネットワークを標準化するものです。
WT-474の要件から、「WT474は、ネットワーク内の加入者の配置について動的にリアルタイムで決定できるようにするアーキテクチャである」と記載されています。
図1 は、WT-474要件で定義されているWT-474加入者セッションステアリングアーキテクチャを示しています。
この図は、Broadband Forumの TR-459 Control and User Plane Separation for a Disaggregated BNG(TR-459) テクニカルレポートで定義されている、細分化されたブロードバンドネットワークゲートウェイを示しています。
WT474アーキテクチャにリストされている新機能を以下に示します。
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アクセスセッション検出機能—新しい加入者がネットワークに接続しているときに識別するために使用します。
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ユーザープレーン選択機能—加入者をどのサービスゲートウェイとどのジュニパーBNGユーザープレーン(BNGユーザープレーン)に接続するかをリアルタイムで決定します。
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トラフィックステアリング機能制御レーン—トラフィックステアリング機能の設定を担当します。
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トラフィックステアリング機能—特定されたBNGユーザープレーンとの間で加入者のトラフィックを転送します。
WT474アーキテクチャで説明されているように、「アーキテクチャには、これらの新しい機能を専用ボックスに実装する要件はありません。たとえば、トラフィックステアリング機能は、単に既存のアクセスノードまたはアグリゲーションスイッチの不可欠な部分であることが期待され、トラフィックステアリング機能のコントロールプレーンとユーザープレーン選択機能は、専用ソフトウェアとして実装される場合があります。 またはSDNコントローラの一部として使用することができます。このアーキテクチャの目的は、セッションステアリングのアプローチ、インターフェイス、データモデルを標準化し、アクセスネットワークの標準機能にすることです。」
加入者ステアリングとロードバランシングのメリット
ジュニパーBNG CUPSは、運用上およびサービスを差別化する重要なメリットを提供します。
運用上のメリットは次のとおりです。
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ネットワーク全体のBNGユーザープレーンでの加入者のアクティブなロードバランシング
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メンテナンスが必要なBNGユーザープレーンから加入者をシームレスに移動
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ソフトウェアアップグレードに対する継続的な導入アプローチの実現
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加入者をより少数のBNGユーザープレーンに移動させることで消費電力を最適化
サービスにおける差別化のメリットは次のとおりです。
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必要なエンドユーザーエクスペリエンス(低遅延など)を提供できるエッジサービスロケーションへの顧客オンデマンド接続
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ネットワークの専用スライスへの特定のサービスタイプのマッピング
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ネットワーク全体のアップグレードを必要とせずに新しい機能を試すことができる柔軟性
ジュニパーBNG CUPS加入者セッションステアリングの概要
WT-474アーキテクチャで説明されているように、ユーザープレーン選択機能とジュニパーBNG CUPSコントローラ(BNG CUPSコントローラ)のトラフィックステアリング機能は、特定の運用担当者定義の特性に基づいて加入者セッションを配置します。
加入者セッションステアリングは、ユーザープレーン選択機能とトラフィックステアリング機能コントロールプレーンをユーザープレーン選択機能モジュールに集約します。ユーザープレーン選択機能モジュールは、特定の運用担当者定義の特性に基づいて、加入者BNGユーザープレーンの配置をトリガーします。
ジュニパーBNG CUPS加入者ステアリングは、加入者のトラフィックをアクセスネットワークを介して選択したBNGユーザープレーン(サービスアプリケーションポイント)に誘導するためのワンタッチメカニズムを提供します。
ステアリングは、RADIUSポリシーを使用して、加入者およびサービスごとに機能します。
加入者セッションステアリングの仕組み
ユーザープレーン選択機能モジュールは、加入者がログインすると起動します。このモジュールは、ジュニパーBNGユーザープレーンが加入者のサービスをサポートしていることを検証します。加入者のサービスをサポートできない場合、加入者のログインは終了します。ステアリング機能は、加入者を適切なBNGユーザープレーンに誘導します。
ユーザープレーン選択機能の選択では、加入者のサービスグループのVSA(ベンダー固有属性)を使用します。
サービスグループVSAは、ユーザープレーン選択機能で使用するために加入者に追加された新しいRADIUS VSAです。
ユーザープレーン選択機能モジュールは、RADIUSサービスグループVSAに基づいて加入者をホストするBNGユーザープレーンを選択します。( 図2を参照)。
デフォルトのBNGユーザープレーンは、加入者ログイン制御パケットのイングレスBNGユーザープレーンです。ターゲットBNGユーザープレーンは、ユーザープレーン選択機能によって加入者を配置する場所です。ネットワークアーキテクチャによっては、デフォルトのBNGユーザープレーンとターゲットBNGユーザープレーンが同じ物理BNGユーザープレーンになる場合があります。
例えば、家庭用ゲートウェイは、既知のC-TAGおよびS-TAG VLANを使用してアクセスネットワークに接続できます。ユーザープレーン選択機能モジュールは、アクセスネットワークを介して適切なBNGユーザープレーンへのトラフィックステアリングを実装します。これは、レジデンシャルゲートウェイのVLANタグを、目的のBNGユーザープレーンで終わる正しいアクセスノードの接続リンク(例えば、pseudowire)にマッピングすることで行われます。
加入者セッションのステアリングは、アクセスノードマネージャーがアクセスノードと通信できることを前提としています。また、レジデンシャルゲートウェイのVLANとアクセスノード間のBNGユーザープレーン接続リンクへのマッピングを変更できること。
クラスターは、アクセスノードにサービスを提供できる一連のBNGユーザープレーンです。アクセスノードがサービスを提供する加入者は、クラスターで終了します。各BNGユーザープレーンは、ユーザープレーン機能をジュニパーBNG CUPSコントローラに送信します。機能には、BNGユーザープレーンが属するクラスターの名前と、BNGユーザープレーンがサポートするサービスグループの名前が含まれます。
BNG CUPSコントローラは、BNGユーザープレーンの機能を保存し、ユーザープレーン選択ファンクションモジュールにイベントを送信します。このイベントを受信すると、ユーザープレーン選択関数モジュールは、このBNGユーザープレーンデータをユーザープレーン選択関数配置データベースに書き込みます。
加入者ログインシーケンスは、以下の手順に従います。
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BNGユーザープレーンは、サポートできるサービスグループのリストとそれが属するクラスターの名前を使って設定します。
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BNG CUPSコントローラに接続する場合、BNGユーザープレーンはサービスグループとクラスターのリストを機能としてBNG CUPSコントローラに提供します。
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配置アプリケーションは、BNG CUPSコントローラからBNGユーザープレーンサービスグループの機能とクラスターを取得します。次に、BNGユーザープレーンをローカルデータベースに入力します。
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RADIUSは、サービスグループ名を含む加入者用の新しいサービスグループVSAを作成します。
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AAAサービスフレームワークは、加入者のログインの一部として、加入者のサービスグループ名とBNGユーザープレーン識別子を提供します。
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ユーザープレーン選択ファンクションモジュールは、加入者が到着したデフォルトのBNGユーザープレーンがサービスグループをサポートできるかどうかを調べます。
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A.はい—ユーザプレーン選択ファンクションモジュールがAAAにACKログインリクエストを送信します。
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B. いいえ - 決定はユーザープレーン選択ファンクションモジュールに委ねられます。
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ユーザープレーン選択機能モジュールは、必要なサービスグループをサポートするクラスター内のBNGユーザープレーンを探します。
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ユーザープレーン選択機能モジュールは、アクセスノードマネージャーに、アクセスノードを正しいBNGユーザープレーンに接続して、加入者をルーティングするように指示します。
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ユーザープレーン選択機能モジュールは、NACKログイン要求をAAAに送信します。
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上記のシーケンスが完了すると、以下のようになります。 デフォルトのBNGユーザープレーンでサポートされていないサービスを加入者が必要とした場合、加入者は再接続し、必要なサービスグループをサポートするBNGユーザープレーンに配置されます。
加入者セッションステアリングの設定
次のユースケースを考えてみましょう。 BNG CUPSコントローラは、2つのBNGユーザープレーン(UP-example-1および UP-example-2)を管理します。どちらも同じクラスターの一部です。 UP-example-1 BNGユーザープレーンは、インターネットサービスのみを提供できます。 UP-example-2 BNGユーザープレーンは、ゲームなどのプレミアムサービスを低遅延で提供できます。そのため、 UP-example-1 に接続している加入者はインターネットサービスしか利用できないのに対し、 UP-example-2 に接続している加入者はゲームサービスを利用することができます。
BNGユーザープレーンで加入者セッションステアリング設定を実行します。RADIUSユーザーは、新しいサービスグループVSAを目的のサービスグループに設定する必要があります。
BNGユーザープレーンで、BNGユーザープレーンでサポートされるクラスターとサービスグループを定義します。BNGユーザープレーンで設定したサービスグループ名は、ユーザーのRADIUSサービスグループVSAと一致する必要があります。
加入者セッションステアリングを設定するには、BNGユーザープレーンで以下の手順を実行します。
加入者セッションステアリングの動作
前の例を使用して、ユーザーがゲームサービスに加入しているとします。また、100の加入者VLANタグを使用します。アクセスノードとBNGユーザープレーン間のリンクは疑似回線です。
例えば、アクセスノードから UP-example-1 へのリンクはps0.25です。アクセスノードから UP-example-2 へのリンクはps0.35です。
加入者がps0.25経由でUP-example-1にログインすると、BNG CUPSコントローラは加入者パケットを受信し、ユーザープレーン選択機能モジュールに通知します。ユーザープレーン選択機能はモジュールサービスゲームサービスグループをサポートできるかどうかをUP-example-1検索します。UP-example-1はサービスインターネットサービスグループのみをサポートできるため、ユーザープレーン選択機能モジュール、クラスター内の他のBNGユーザープレーンがサービスゲームサービスグループをサポートできるかを検索します。
ユーザープレーン選択機能は、サービスゲームサービスグループをサポートするBNGユーザープレーンUP-example-2モジュール検索します。次に、ユーザー プレーン選択機能モジュールは、アクセス ノード マネージャーに、加入者の VLAN タグ 100 をこのリンク(疑似回線 ps0.35)にクロス接続するように指示します。アクセスノードマネージャーは、ステアリング情報をアクセスノードに伝達します。そのため、加入者の次回のログイン試行時に、加入者は正しいBNGユーザープレーン(UP-example-2)にリダイレクトされます。
最後に、ユーザープレーン選択ファンクションモジュールがBNG CUPSコントローラ上のAAAサービスフレームワークにNACKを送信し、これにより加入者は再度ログインします。2回目のログイン試行は、目的のBNGユーザープレーンにリダイレクトされます。
加入者セッションステアリングとロードバランシングの組み合わせの運用動作
最も柔軟で強力なユースケースは、ネットワークロードバランシングとサービスの差別化のすべてのメリットを1つのトポロジーで一緒に得られる場合です。
図2では、このユースケースについて説明します。 BNGユーザープレーンが同じクラスターに属している場合、VLAN AとVLAN B間の異なるサービス要件(例えば、BNGユーザープレーンUP-example-1でのインターネットやBNGユーザープレーンUP-example-2でのゲームなど)に基づいて加入者を誘導できます。また、BNGユーザープレーンUP-example-1とユーザープレーンUP-example-3の間で、VLAN Aの加入者をロードバランシングすることもできます。