ソリューション QoS アーキテクチャと設計
図1に示すテストベッドは、アクセス、プリアグリゲーション、アグリゲーション、コアの4つのレイヤーのトランスポートインフラストラクチャを備えたMBH向けのシームレスなSR-MPLSアーキテクチャをエミュレートしたものです。この設定では、5Gフロントホールセグメントは、冗長HSR(AG1.1/1.2)を備えたスパインリーフアクセストポロジーを使用してサポートしています。この設定は、4Gプリアグリゲーションと5G HSRの役割を組み合わせたものです。Pre-Aggregation AG1ノードは、O-DU接続を提供し、環境を拡張するための追加のエミュレートされたアクセス挿入ポイント(RT)を含めています。ミッドホールとバックホールのセグメントは、リングトポロジーで表されます。これにはアグリゲーションロールとコアロールが含まれますが、JVDの焦点ではありません。
トラフィックフロー
テストネットワークには、以下のタイプのトラフィックフローが含まれます。
- O-RUからO-DUへのトラフィックフロー間のレイヤー2 eCPRI – 5Gフロントホール
- 5G O-DUとCU/EPC間のレイヤー3 IPパケットフロー – 5Gミッドホールとバックホール
- 4G CSRとEPC(SAG)間のレイヤー3 IPパケットフロー – 4G L3-MBH
- CSR(AN)からEPC(SAG)間のレイヤー2フロー – 4G L2-MBH
- 追加の接続セグメントをエミュレートするレイヤー2ミッドホールフロー – 4G ミッドホールとバックホール
セグメントルーティング
セグメントルーティングMPLSが基盤技術として使用されており、複数のISISドメインとAS間接続に及びます。アクセスノードはISIS L1ドメイン内に配置され、L1/L2 HSRノードとの隣接関係を確立します。L2ドメインは、アグリゲーションからネットワークのコアセグメントにまで及びます。シームレスなSR-MPLS接続を実現するために、ボーダーノードでBGPラベル付きユニキャスト(BGPラベル付きユニキャスト)が有効になっています。
ルートリフレクタ
ネットワーク拡張の増大に対応し、ネットワークの継続的な成長を促進するために、CR1 と CR2 で 2 セットのルート リフレクタが使用され、主に西部高速鉄道(AG1)クライアントにサービスを提供しています。AG1.1/AG1.2は、アクセスフロントホールセグメント専用の冗長ルートリフレクタとして機能します。AS間オプションBソリューションは、サービスアグリゲーションゲートウェイルーター(SAG)とHSR(AG1)間のマルチプロトコルBGPピアリングを通じてサポートされます。
オーバーレイサービス
オーバーレイサービスでは、 表3に示すように、VLAN操作のさまざまな組み合わせを使用します。これらの操作は、EVPN、L2Circuit、VPLS、L2VPNなど、このJVDで定義されている各レイヤー2サービスタイプに適用されます。Flow Aware Transport Pseudowire Label(FAT-PW)は、Junos OS Evolved 22.3R1以降、L2CircuitおよびL2VPNサービスでサポートされており、このJVDに含まれています。EVPNフロントホールおよびVPLS MBHサービスに対して、パフォーマンス監視機能付きのイーサネットOAMが有効になり、ネットワークパフォーマンスを効果的に監視できます。さらに、L3VPN サービスには IPv6 トンネリングが組み込まれており、6vPE 機能を検証できます。
5G QoS識別子(5QI)モデル
4G LTEネットワークでは、QoSモデルはベアラをベースにしています。ベアラは、ユーザー機器(UE)とネットワーク間の論理的な接続を表し、各ベアラは特定のQoSクラス識別子(QCI)に関連付けられています。QCI は、そのベアラ内のトラフィック フローの特性と優先度を決定します。4G LTE QCIモデルは、標準化され、パケット遅延、パケット損失、スループットなどの特定のQoSパラメータにマッピングされた、事前定義されたQCI値に基づいて、さまざまなレベルのサービスを提供することに重点を置いています。
対照的に、5Gネットワークでは、QoS識別子(QoS識別子:5QI)の概念を使用したフローベースのQoSモデルが導入されます。このモデルでは、QoS はネットワーク内の個々のデータ フローに関連付けられています。フローは、UEとネットワーク間の特定の通信パスまたはデータストリームを表します。各フローには、そのフローに必要なQoSパラメーター(遅延、信頼性、スループットなど)を示す一意の5QI値が割り当てられます。
フローベースの5G QoSモデルは、ベアラベースの4G LTE QCIモデルと比較して、よりきめ細かい制御と柔軟性を提供します。5Gでは、単一のQoS値をベアラ全体に割り当てる代わりに、同じベアラ内の異なるフローに個別のQoS要件を持たせることができます。これにより、よりきめ細かい QoS 管理が可能になり、さまざまなアプリケーションやサービスがそれぞれのニーズに応じてカスタマイズされた処理を受けることができます。また、ネットワークが個々のフローに合わせてQoSパラメータを動的に調整できるようになり、リソースの割り当てが最適化され、ユーザーエクスペリエンスが向上します。
4G LTE QCIモデルから5G QoS識別子(5QI)モデルに移行する場合、トラフィックの定義方法と処理方法にいくつかの類似点があります。ただし、5Gでは、非常に低い遅延と高帯域幅を必要とするフローに特化した新しいカテゴリが導入されています。これらは、5GフロントホールセグメントにおけるO-RUとO-DU間のユーザーおよび制御トラフィックストリームにとって極めて重要です。
5Gには、遅延クリティカルなGBR(保証ビットレート)フローカテゴリがいくつか新たに組み込まれています。5Gフロントホールセグメントでは、eCPRIベースのフローがO-RUとO-DU間のユーザーおよび制御トラフィックストリームを定義します。これらのトラフィック特性では、高帯域幅と非常に低い遅延が必要です。アクセス トポロジー内のすべてのデバイスで、このトラフィック タイプに最高の優先度を割り当てる必要があります。つまり、サービスプロバイダは、通常、最も優先度の高いキューが音声またはビデオトラフィック用に予約されていた既存のサービスクラスの設計を再考する必要があるかもしれません。
図2に示され、O-RAN[O-RAN.WG9.XPSAAS-v02.00]では、一般的なQCIおよび5CI QoSフロー特性を、遅延予算に基づいて4つの例示的なグループにグループ化します。
QoSスキーマは携帯電話会社によって異なります。このJVDは、特定の設計を推奨されるアプローチとして推奨するものではありません。
主な目的は、5G xHaulネットワーク内のサービス間で重要なトラフィックフローと重要でないトラフィックフローがどのように処理されるかという観点から、予測可能な動作を調べることです。QoS の実装は、決定論的な機能を示さなければなりません。トランスポートアーキテクチャは、トラフィックの優先順位を確保しながら、遅延予算の完全性を維持しながら、既存および新しいモバイルアプリケーションの適応をサポートできることを証明する必要があります。
この検証で考慮される特定の遅延と遅延予算の詳細については、ジュニパーネットワークスの担当者にお問い合わせください。
O-RAN/3GPPは、トランスポートネットワークの要件に対応するために、2つの共通のQoSプロファイルを提案しています。プロファイルA(図3)では、PTPやeCPRIなどの超低遅延フローを処理するための単一の優先度キューが定義されています。このキューは、他のすべてのキューよりも先に処理されます。その後、優先度の低いキューは、WFQ(Weighted Fair Queuing)ラウンドロビンとして処理されます。
プロファイルBモデルでは、キューの優先度(高、中、低)の階層が使用されます。これらの優先キューは、パケット遅延変動(PDV)を最小限に抑え、低遅延を必要とする重要なフローに優先順位を付けるプリエンプションをサポートします。具体的には、eCPRIトラフィックに割り当てられたキューは、他のキューを中断したり、他のキューよりも優先したりする機能を備えている必要があります。
ACX メトロルーターは、複数のストリクトハイ(SH)または低優先度のキューをサポートします。ストリクトハイキューはラウンドロビンとして処理され、別の優先度キューをプリエンプトすることはできません。このJVD用にプロファイルAが選択され、RUとDU間の超低遅延用にストリクトハイキューが予約されます。
サービスクラスの構成要素
サービス品質(QoS)は、トラフィックの転送、保存、またはドロップの方法を、輻輳を管理および回避するためのメカニズムと組み合わせて制御します。これには基本的な構成要素が含まれます。
- 分類
- スケジューリングとキューイング
- 書き換え
- シェーピング&レート制限
QoSモデルは、固有のトラフィックプロファイルと特性に基づいて、事業者によって異なります。ソリューションアーキテクチャでは、 表1に示すように、擬似顧客に基づいて現実的なCoSモデルが作成されます。このJVDで活用されるCoSモデルの詳細については、ジュニパーネットワークス担当者にお問い合わせください。
| 転送クラス | スケジューリング パラメーター | 分類と書き換え | トラフィックプロファイル | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| キュー | キューの優先度 | 伝送速度 | バッファサイズ | 802.1p | DSCP | MPLS EXP | パケット損失の優先度 | リソースタイプ | トラフィックタイプ | QCI/5CIマッピング | |
| ビジネス | 5 | 低い | 20% | 20% | 4 | CS4、 AF4x |
4 | 低い | GBR | Uプレーン保証ビジネス会話型リアルタイムゲーム/ビデオ | QCI1-4、6 QCI65-67 |
| ネットワーク制御 | 4 | 低い | 5% | 2% | 7 6 |
CS7 CS6 |
7 6 |
低い | GBR | プロトコル、タイミング | QCI82-90 |
| リアルタイム | 2 | ストリクトハイ | 40% 形状 |
30% | 5 | CS5 EF |
5 | 低い | 遅延クリティカルなGBR | eCPRI | CPRI QCI82-90 |
| シグナリングとOAM | 3 | 低い | 5% | 2% | 3 | CS3、 AF3倍 |
3 | 低い | 非GBR | シグナリングとOAM | QCI5 |
| 中 | 1 | 低い | 20% | 20% | 2 | CS2、 AF2x |
2 | 高い | 非GBR | ストリーミングインタラクティブ | QCI4、6-8 |
| ベストエフォート | 0 | 低い | 残り | 残り | 1 0 |
CS1、 AF1倍 RF |
1 0 |
低い 高い |
非GBR | バックグラウンド | QCI9 |
ソリューションアーキテクチャには、固定と動作集約の2つのスタイルのingress分類が含まれます。固定分類はコンテキストベースであり、特定のインターフェイスに到着するすべてのトラフィックが1つの転送クラスにマッピングされます。 動作 集約はパケットベースで、フローはレイヤー 3 DSCP、レイヤー 2 802.1Q プライオリティ コード ポイント(PCP)、または MPLS EXP で事前にマークされています。
O-RAN/3GPPは、インターフェイスごとに最小6個のキュー、最大8個のキューを提案しています。このソリューションアーキテクチャの全プラットフォームが、8つのキューをサポートします。トラフィックスキームの要件に対応するために、6つのキューと関連する転送クラスが使用されます。プロファイルAのサポートでは、優先度の低いキューが枯渇しないように整形(PIR)された、ストリクトハイキューが1つだけ使用されます。その他のキューはすべて、指定された送信レートに基づいて、低優先度として設定され、WFQ(Weighted Fair Queuing)ラウンドロビンとして処理されます。
エグレスでは、DSCP、802.1pまたはEXPコードポイントとPLP(損失優先度)が、割り当てられた転送クラスと書き換えルールの命令に基づいて書き換えられます。ACX Metroルーターは、デフォルトで外部タグの書き換えをサポートしています。一般に、プロバイダーは内部(C-TAG)802.1p ビットを保持し、変更や修正なしに透過的に送信する必要があります。
サービスカーブアウト
ベストプラクティスとして、超低遅延サービス(eCPRI)に最高の優先度が割り当てられます。MBH アプリケーションの処理はさまざまです。ソリューションアーキテクチャでは、サービスタイプ別にグループ化された優先度マッピングを使用します。 表2を参照してください。
| サービス | トラフィックタイプ | フォワーディングクラス | 分類子タイプ | 優先度 |
|---|---|---|---|---|
| EVPN-VPWS | 遅延クリティカルGBR(eCPRI) | リアルタイム | 固定 | ストリクトハイ |
| L2サーキット | 非GBRホールセール型ユーザープレーン | ベストエフォート | 固定 | 低い |
| L2VPN | 4G/5G 中ユーザープレーン | ベストエフォート/ミディアム | 動作集約 | 低い |
| BGP-VPLS | 非GBR/GBRユーザープレーン | ベストエフォート/ビジネス | 動作集約 | 低い |
| L3VPN | C/M/UプレーンGBR/非GBR | BE/MED/SIG-OAM/ビジネス | 動作集約 | 低い |
VLANの運用
ACX7000シリーズは、前世代のACXルーターと比較して、より包括的なVLAN操作操作セットをサポートします。このJVDには可能なすべての操作が含まれているわけではありませんが、L2Circuit、L2VPN、EVPNサービス全体で60のVLANの組み合わせを検証します。
テストシナリオには、以下のVLAN操作が含まれます。
- タグなし(UT)/ネイティブVLAN
- 単一タグ(ST)操作(ポップ、スワップ、プッシュ)
- デュアルタグ(DT)操作(swap-swap、pop-swap/swap-push、pop-pop/push-push、swap-push/pop-swap)
- PCPビットの書き換え
- PCPビットの保存
- PCP ビットの分類と FC マッピング
表3は、EVPN-VPWS、L2Circuit、L2VPNサービスで検証したVLAN動作を示しています。各操作の設定など、検証したVLAN操作の詳細については、ジュニパーネットワークスの担当者にお問い合わせください。
| VLANタイプ | 外部タグ | 内部タグ | 入力操作 | 出力動作 | 分類 | 書き換え |
|---|---|---|---|---|---|---|
| デュアル | 101 | 2201 | なし | なし | 固定 | 経験値書き換え |
| デュアル | 102 | 2202 | ポップ | プッシュ | 固定 | 経験値書き換え |
| デュアル | 103 | 2203 | スワップ | スワップ | 固定 | 経験値書き換え |
| デュアル | 104 | 2204 | スワップスワップ | スワップスワップ | 固定 | 経験値書き換え |
| デュアル | 105 | 2205 | ポップスワップ | スワッププッシュ | 固定 | 経験値書き換え |
| デュアル | 106 | 2206 | ポップポップ | プッシュプッシュ | 固定 | 経験値書き換え |
| 単一 | 107 | -- | プッシュ | ポップ | 固定 | 経験値書き換え |
| 単一 | 108 | -- | スワップ | スワップ | 固定 | 経験値書き換え |
| 単一 | 109 | -- | ポップ | プッシュ | 固定 | 経験値書き換え |
| 単一 | 110 | -- | スワッププッシュ | ポップスワップ | 固定 | 経験値書き換え |
| デュアル | 101 | 2201 | なし | なし | BA(経験値) | 802.1p 書き換え |
| デュアル | 102 | 2202 | ポップ | プッシュ | BA(経験値) | 802.1p 書き換え |
| デュアル | 103 | 2203 | スワップ | スワップ | BA(経験値) | 802.1p 書き換え |
| デュアル | 104 | 2204 | スワップスワップ | スワップスワップ | BA(経験値) | 802.1p 書き換え |
| デュアル | 105 | 2205 | ポップスワップ | スワッププッシュ | BA(経験値) | 802.1p 書き換え |
| デュアル | 106 | 2206 | ポップポップ | プッシュプッシュ | BA(経験値) | 802.1p 書き換え |
| 単一 | 107 | -- | プッシュ | ポップ | BA(経験値) | 802.1p 書き換え |
| 単一 | 108 | -- | スワップ | スワップ | BA(経験値) | 802.1p 書き換え |
| 単一 | 109 | -- | ポップ | プッシュ | BA(経験値) | 802.1p 書き換え |
| 単一 | 110 | -- | スワッププッシュ | ポップスワップ | BA(経験値) | 802.1p 書き換え |
O-RANおよびeCPRIエミュレーション
O-RANおよびeCPRIのテストシナリオには、エミュレートされたO-DUとリモート無線ユニット(RRU)を使用したいくつかの機能順列が含まれていました。パフォーマンスだけでなく、5G eCPRI通信の保証、U-Planeメッセージタイプの動作、O-RAN準拠を検証するための革新的な手順が講じられています。これらの手順により、注目のDUTがこれらの重要な5Gサービスを正しくかつ一貫して伝送できるようになります。
結果は複数のトポロジーにわたってさらに進化し、輻輳のないシナリオや輻輳のシナリオにおけるさまざまなDUT性能特性をキャプチャします。検証のこの部分は回帰サイクルに統合されておらず、このJVDでは報告されていないことに注意してください。eCPRIエミュレーションテストシリーズのテスト方法と結果の詳細については、ジュニパーネットワークス担当者にお問い合わせください。
ORANおよびeCPRIテストシナリオの概要は次のとおりです。
- eCPRI O-RANエミュレーション:標準IQサンプルファイルを活用してフローを生成します。
- O-RAN準拠:O-RAN仕様への準拠についてメッセージを分析します。
- 細工されたeCPRI O-RAN:遅延パフォーマンスを比較するための可変eCPRIペイロードを生成します。
- eCPRIサービスの検証:ユーザープレーンメッセージをエミュレートし、機能分析と整合性分析を実行します。
- eCPRIリモートメモリアクセス(タイプ4):反対側のeCPRIノード上の特定のメモリアドレスとの間で読み取りまたは書き込みを実行し、予想される成功/失敗条件を検証します。
- eCPRI 遅延測定メッセージ(タイプ 5):2 つの eCPRI ポート間の一方向遅延を推定します。
- eCPRIリモートリセットメッセージ(タイプ6):1つのeCPRIノードが別のノードのリセットを要求します。予想される送信側/受信側の操作を検証します。
- eCPRIイベント表示メッセージ(タイプ7):プロトコルのいずれかの側が、イベントが発生したことを示します。イベントは、発生した、または停止した障害、または通知のいずれかです。検証により、期待どおりに発生したイベントが確認されます。
包括的なテスト結果については、ジュニパーネットワークス担当者にお問い合わせください。