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    /P▲        ◆ JPNIC News & Views vol.1589【臨時号】2018.5.10 ◆
  _/NIC
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◆ News & Views vol.1589 です
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2018年3月下旬に、イギリス・ロンドンで開催されたIETFミーティングのレ
ポートを、vol.1587より連載にてお届けしています。

次世代のモバイルネットワークである5G (第5世代移動通信システム)につい
ては、その国際標準仕様が3GPPで検討されていますが、IETFにおいても関連
技術の議論が活発に行われています。このような議論の盛り上がりもあり、
連載第3弾となる本号ではIETF報告としては今回が初めてとなる、IETFにおけ
る5G関連の議論をご紹介します。

なお次号では、IPv6関連の動向をご報告します。また、これまでに発行した
全体会議およびDDoS対策技術であるDOTS関連のレポートについては、下記の
URLからバックナンバーをご覧ください。

  □第101回IETF報告

    ○[第1弾] 全体会議報告 (vol.1587)
    https://www.nic.ad.jp/ja/mailmagazine/backnumber/2018/vol1587.html

    ○[第2弾] DDoS対策(DOTS WG)関連報告 (vol.1588)
    https://www.nic.ad.jp/ja/mailmagazine/backnumber/2018/vol1588.html

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◆ 第101回IETF報告 [第3弾]  5G関連技術の動向報告 ~COMS BoF、DMM WG~
                        NTTネットワークサービスシステム研究所 本間俊介
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本稿では、2018年3月にロンドンにて開催されたIETF 101会合の内、5G関連に
おける議論の模様についてお伝えします。昨今、盛り上がりを見せている5G
モバイルネットワークに関する議論ですが、IETFでもさまざまな技術議論が
行われています。ここでは、ネットワークスライシング技術に関するBoF
(COMS/Common Operation and Management on network Slices BoF)と、現在、
モバイルネットワークのユーザープレーンを最適化するための技術提案が進
められている、DMM WG (Distributed Mobility Management WG)の議論動向を
中心にまとめます。特に、COMS BoFには、筆者は提案者サイドとして参加し
ており、BoFの舞台裏についても触れていきたいと思います。

なお、各セッションでの発表スライドや議事録は、IETFのWebサイトで公開さ
れています(*1)ので、詳細についてはそちらをご参照ください。

(*1) 発表スライド・議事録
     https://datatracker.ietf.org/meeting/101/materials/


■ ネットワークスライシング技術の標準化動向

○ネットワークスライシングとは

ネットワークスライシングとは、同一物理インフラ上に、サービス要件に応
じた仮想ネットワーク(ネットワークスライス)を構築する技術です。さまざ
まなIoTデバイスの登場や、コネクテッド・カー等の通信を活用するサービス
の多様化が進んでおり、ネットワークもこのような変化に対応していくこと
が求められます。ネットワークスライシングは、その解決手段の一つとして
近年注目を集めており、現在3GPP (Third Generation Partnership Project)
を筆頭として、多くの標準化団体で議論が行われています。

○IETFでの経緯

IETFでも、ネットワークスライシングに関する本格的な議論が進められてお
り、過去にサイドミーティングが2回、BoF (IETF 99 NetSlicing BoF)が1回
実施されています。

3GPPでの5G実現に向けた標準化議論の進展を受け、IETFでも5Gに関連する技
術議論を加速しようという機運が高まり、IETF 99にてネットワークスライシ
ングに関する議論の場として、NetSlicing BoFが開催されました(*2)。ここ
では、3GPPのChairmanを交え、IETFで議論すべきワークアイテムについて議
論されましたが、スライスの定義が曖昧であることや、スコープが広すぎる
とのAD (Area Director)からの意見もあり、新規WGの立ち上げは見送りとな
りました。IETFは、ボトムアップアプローチが得意であり、このようなトッ
プダウン的な検討は向かない、という考えもあったようです。

(*2) IETF Journal:Working Together: the IETF and 3GPP on 5G
     https://www.ietfjournal.org/working-together-the-ietf-and-3gpp-on-5g/

その後、一部の提案者により、定義の明確化やスコープの絞り込みが進めら
れ、スライスの管理に焦点を当てたCOMS (Common Operation and Management
on Slices)として再度BoFの実施を提案、今回の会合で受理され、開催と相成
りました。ただし、解決されるべきそもそもの課題や、IETFが議論の場とし
て適切であるか等、新規WGを立ち上げる動機が依然不明確であるというADの
判断から、non-WG-forming BoF (WGの立ち上げを判断するためのBoFではない)
形式での実施となりました。

○COMS BoFでの議論模様

上記の背景を受け、COMS BoFは技術的な課題やスコープに加え、ネットワー
クスライシングに対するモチベーションや、IETFでこれらの標準化を進める
意義に関するプレゼンテーションが実施されました。本セッションでのキー
ワードとなるのが、「(複数事業者網にまたがる)E2E (End-to-End)でのネッ
トワークスライスの構築・運用」となります。

今後、帯域や遅延、安全性等、ネットワークに求められる要件が厳しいサー
ビスの登場が予想されます。こういった要件へ適切に対応していくためには、
従来のベスト・エフォート(BE)基準の制御ではなく、E2Eで一定の通信品質を
保証する、ネットワークの制御を行う必要があります。現在のネットワーク
の多くは、複数の異なるドメインから構成されています。これら異なるドメ
インを、サービス要件に応じて統合的に制御するための仕組みが必要であり、
COMSではこのためのインフォーメーションモデルやアーキテクチャ、各機能
ブロック間のインタフェースの規定を目的としています。加えて、より具体
的なオペレーション機構を検討するため、データプレーン上に求められる機
能等の定義も、スコープの一つとなっています。

今回開催されたCOMS BoFには、150名を超える参加者が集まり、関心の高さが
うかがえるものとなりました。各プレゼンテーションを通じて、COMSのスコー
プや、IETFでネットワークスライシングの標準化を行う意義について、おお
むね合意を得られました。一方で、non-WG-formingとして開催されたことや、
他WGとのスコープの重複、IETFでの検討に対して懐疑的な意見がまだ残って
いることから、新規WGの立ち上げについては未定となっています。今後、AD
によってCOMSの進め方について議論され、方向性が示されると考えられます。

○今後の方向性について

新規WGの立ち上げについては、上記でも述べたように未確定となっています
が、COMS提案者の中でも大きく二つの意見が出ている状況です。一つが、引
き続き新規WG立ち上げに向け、議論を詰めていくべきであるという意見、も
う一つが、要素技術ごとに関連WGにて議論を進めていくべきという意見です。
実際、新規にWGを立ち上げるというのは非常に大きなパワーが必要であり、
今回のBoFに向けても、2018年1月上旬から毎週電話会議を開催し準備を進め
る等、多くの時間と稼働が費やされています。一方で、各WGで個別に提案し
ていく場合、全体での整合が取りづらく、特定の技術に特化したソリューショ
ンとなる可能性があります。

COMS以外のWGでも、ネットワークスライスに関する提案が出されており、ま
た、今回のBoFにも多くの参加者が集まったことからその注目度は高く、何
かしらの形で、スライスの議論は進んでいくものと思われます。


■ モバイルネットワーク ユーザープレーンへの技術提案

○提案技術について

現在一部の関係者の間で、IETFの技術を、3GPPで検討が進められている5Gの
ユーザープレーンへ適用しようという提案が進められており、盛り上がりを
見せています。提案されている技術は、2種類に大別されます。一つがSRv6
(Segment Routing IPv6)で、もう一つがLISP (Locator/Identifier
Separation Protocol)やILA (Identifier Locator Addressing)に代表され
る、ID・ロケータ分離技術となります。

SRv6を簡単に説明すると、IPv6のアドレス空間(128bit)で表現されるSID
(Segment Identifier)でパケットに対して実行される処理を定義し、これを
必要な処理に応じてパケットに埋め込み、運ぶ技術となります。中継の専用
ノードは、パケットに格納されたSID(厳密には宛先IPにコピーされているSID
情報)にもとづき、さまざまな制御をステートレスに実施することが可能とな
ります。SRv6をモバイルネットワークに適用することで、柔軟な制御を可能
とするとともに、複雑なプロトコルスタック・セッション管理を解消するこ
とが期待できます。また、SIDにスライス識別子を格納することで、スライス
単位の制御を提供する等、スライスへの親和性の高さも特徴となります。

ID・ロケータ分離技術は、現在のIPアドレスが担っている二つの役割、すな
わち端末の識別子と、ネットワークにおけるアドレス情報を、分離して管理・
制御する技術となります。この技術を用いることで、各端末に固定的なIDを
割り当てることができ、ユーザーポリシーの管理や、ローミング時のIPレイ
ヤでのセッション継続が容易となります。また、ID・ロケータ分離技術には、
IDからそのIDがアタッチされているロケータを判断し、パケットを直接当該
ロケータへ転送する機構を備えており、従来のアンカーポイントを経由する、
いわゆるトロンボーンルーティングの解消が期待されています。

つまり、ユーザープレーンプロトコルをSRv6へ置き換え、管理のシンプル化・
柔軟な制御を実現するとともに、コントロールプレーンにID・ロケータ分離
技術の要素を取り入れ、ユーザープレーントラフィックに対する最適な転送
パス設定を可能にすることで、モバイルユーザープレーンを総合的に進化さ
せようという提案になります。

SRv6と各ID・ロケータ分離技術(LISP、ILA)の、モバイルネットワークへの適
用例の詳細については、以下のI-Dをご参照ください。

  Segment Routing IPv6 for Mobile User Plane:
  https://tools.ietf.org/html/draft-ietf-dmm-srv6-mobile-uplane-01

  LISP for the Mobile Network:
  https://tools.ietf.org/html/draft-farinacci-lisp-mobile-network-03

  Identifier Locator Addressing for Mobile User-Plane:
  https://tools.ietf.org/html/draft-herbert-ila-mobile-01

○3GPPへの提案に至る経緯

SRv6やLISP等をモバイルネットワークへ適用するという議論は、もともと各
関連WGやサイドミーティングで行われていたのですが、どのようにモバイル
ネットワーク(3GPP)へ提案していくかについては、具体的な話はありません
でした。

話が大きく動き出したのがIETF 100です。DMM WGにて、SRv6をモバイルユー
ザープレーンへ適用しようという提案(draft-matsushima-spring-dmm-srv6-
mobile-uplane)が支持を集めました。さらに、2017年12月に3GPP CT4
(TSG Core Network and Terminals WG4)で、モバイルネットワークのユーザー
プレーンプロトコルの見直しが、次期Study Itemとして正式に認められたこ
とで、提案への道筋が具体的なものとなりました。これを受け、現在、DMMを
中心として、モバイルネットワークのユーザープレーンに対する各提案技術
の議論が進められています。

SRv6の提案の詳細な経緯が知りたい方は、以下をご参照ください。

  IETF(と3GPP)でのモバイル・5G関連活動
  https://www.isoc.jp/wiki.cgi?action=ATTACH&file=s4%2Dmatsushima%2Epdf&page=IETF100Update

○IETFでの議論状況

DMM WGですが、2018年1月に正式に3GPP CT4とリエゾンを結び、現在、各技術
の提案に関する議論が行われています。IETF側からの3GPPへのアウトプット
として、各提案技術の適用例や評価結果をまとめ、ドキュメント化しようと
いう動きがあり、以下のI-D作成が進行中となっています。

  Optimized Mobile User Plane Solutions for 5G:
  https://www.ietf.org/id/draft-bogineni-dmm-optimized-mobile-user-plane-00.txt

本会合のDMM WGセッションでは、リエゾンステータスや各提案技術の紹介が
なされました。提案技術がおおむね出揃い、今後は2018年7月に予定されてい
る、3GPP CT4でのユーザープレーンプロトコルの検討開始に向け、モバイル
ネットワークが抱える課題の整理および各技術の評価が進められる予定となっ
ています。

○提案技術の今後の争点

ここで、現在挙げられている技術課題について、簡単に触れておきます。

まず、SRv6についてですが、ユースケースによっては128bitのSIDを複数ス
タックすることになるため、オーバーヘッドによるトラフィック量の増加が
懸念されます。特に、M2M (Machine-to-Machine)通信等により、ショートパ
ケットの割合が大きくなると、この影響は顕著になります。また、3GPPのモ
バイルネットワークでは、20年にわたりGTP-U (GPRS Tunneling Protocol
User-plane)が利用されていることや、コントロールプレーンとユーザープ
レーンが分離され、複雑なトラフィック制御はコントロールプレーンで対処
するという設計思想があることから、ユーザープレーンの変更を望まないと
いう声も見られます。SRv6導入による経済効果や、GTP-Uでは実現できない
ユースケースの提示による支持者の拡大、オープンソースソフトウェア(OSS)
等による実装の加速ができるかが今後のポイントとなりそうです。

一方、ID・ロケータ分離技術に関しては、大きな課題の一つとして、マッピ
ングシステムのスケーラビリティが挙げられます。ID・ロケータ分離技術で
は、全端末のロケータ情報を管理する必要があり、これを行うのがマッピン
グシステムです。一方、モバイルネットワークでは、数千万規模の端末が接
続され、かつ、これらの端末が移動するため、マッピングシステムの処理負
荷が高くなることが予想されます。今後、実機評価等により、マッピングシ
ステムが十分にスケールすることを示せるかが、ポイントとなりそうです。


■ おわりに

簡単ではありますが、以上が現在IETFで進められている、5G関連議論の報告
内容となります。5Gの検討が世界的に進められている中、IETFでもその議論
が盛り上がりを見せています。本項でご紹介した技術は、固定・モバイル含
め、これまでのネットワークの運用や提供モデルを大きく変える可能性があ
り、広く注目されています。

ネットワークスライシングの新規WGの進退について、ある程度の方向性が明
らかになること、また、3GPPに向けたモバイルユーザープレーンの議論が一
段落することから、次回IETFが5G関連議論の一つの節目となりそうです。


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