Control plane performance comparison in virtualized Base Station Controller
Moglia, Luca (2015)
Moglia, Luca
2015
Tietotekniikan koulutusohjelma
Talouden ja rakentamisen tiedekunta - Faculty of Business and Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-04-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201503231144
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201503231144
Tiivistelmä
Mobile networks are in a middle of big changes. Requirements for scaling the networks while data and subscriber amounts are rapidly increasing make current network architectures too ossified. Current way of deploying mobile network with proprietary hardware and software of telecom equipment vendors is no longer sustainable. Telecom operators are having or will have profit problems with the current way. Fundamentals of building networks have to be changed.
New paradigms from IT and internet world are coming also to mobile networks. Virtualized IT server hardware and cloud based service model together with latest concepts like SDN (Software Defined Networking) and NFV (Network Function Virtualization) are eagerly integrated as a parts of operator’s mobile network. Although most studies are concentrating on latest generations of mobile networks, mainly 4G, also older generations need to be part of the whole network portfolio. Future networks need to be transparent for users. In this scope, RAN (Radio Access Network) is in the biggest role being in the middle of the mobile user and the core network. This thesis studies the Single RAN concept from 2G BSC (Base Station Controller) point of view and what cloud, SDN and NFV would mean in that context.
There were two main objectives for this study. First, based on literature, it was studied how telecom networks are technologically emerging from the current situation towards cloud service era. That was reflected to how all virtualization and cloud related technologies will possibly influence to the mobile network evolution and what high level steps are expected in the journey. As the study was focused in BSC, it was examined how the current architecture could be evolved to meet telecom industry requirements of the upcoming changes. Single (or common) radio access network is one part of the evolution and from the BSC point of view the scope was also to evaluate, what possibilities there are to merge the radio network controller functionality in 2G and 3G on top of a common virtualized hardware. Secondly two different initiatives of possibly needed steps in BSC part of the evolution were studied in practice. Many small steps will be needed and these experiments were just very small pieces in the entity. Those, however, indicated that a lot of studies, experiments and BSC architecture redesign will be needed. Mobiiliverkot ovat suurten muutosten keskellä. Nykyinen verkkoarkkitehtuuri on liian kankea vastatakseen verkon skaalautumisvaatimuksiin tiedon ja tilaajamäärien nopeasti kasvaessa. Nykyinen tapa kehittää mobiiliverkkoja verkkolaitetoimittajien suljetuilla laitteisto- ja ohjelmistoratkaisuilla ei enää ole kestävää. Nykyisellä tavalla mobiiliverkko-operaattoreilla on tai tulee olemaan kannattavuusongelmia. Mobiiliverkkojen rakentamisperiaatteiden täytyy muuttua.
IT- ja internetmaailman uudet ajatusmallit tekevät tuloaan myös mobiiliverkkoihin. Virtualisoitu IT palvelinlaitteisto, pilvipalvelumallit yhdessä viimeisimpien käsitteiden, kuten SDN (Software Defined Networking) ja NFV (Network Function Virtualization) integroidaan innolla mobiiliverkkoihin. Vaikka useimmat tutkimukset keskittyvätkin viimeisiin mobiiliverkkoteknologioihin, kuten 4G, myös vanhempien teknologioiden täytyy olla osana laajempaa mobiiliverkkoa. Tässä tarkastelussa radioverkko on suurimassa roolissa mobiilikäyttäjän ja runkoverkon välissä. Tämä lopputyö tutki yhden radioverkon mallia 2G-tukiasemaohjaimen näkökulmasta, ja mitä nuo SDN ja NFV voisivat siinä yhteydessä tarkoittaa.
Tässä lopputyössä oli kaksi pääkohdetta. Ensiksi, tutkittiin kirjallisuudesta, miten mobiiliverkot ovat teknisesti kehittymässä nykyisestä tilanteesta kohti pilvipalvelumallia. Tämä heijastuu siihen, miten kaikki virtualisointi ja pilvipalveluun liittyvät teknologiat tulevat mahdollisesti vaikuttamaan mobiiliverkkojen kehitykseen, ja mitä vaiheita kehitykseen liittyy. Koska lopputyö kohdistui 2G-tukiasemaohjaimeen, sen nykyistä arkkitehtuuria arvioitiin, miten se voisi kehittyä vastatakseen mobiiliverkkojen tuleviin vaatimuksiin. Yhteinen radioverkko on myös osa tätä kehitystä, siksi tuliaseman näkökulmasta pohdittiin myös, mitä vaihtoehtoja olisi yhdistää 2G- ja 3G-tukiasemaohjaimet toimivaksi yhteisessä virtualisoidussa laitteistossa. Toiseksi, tutkittiin käytännössä kahta mahdollista vaihetta, mitä saatetaan tarvita, kun tukiasemaohjainta virtualisoidaan. Nuo olivat pieniä vaiheita kokoisuuden kannalta mutta osoittivat, että tarvitaan paljon tutkimuksia, käytännön kokeiluja sekä tukiasemaohjaimen arkkitehtuurin uudelleen suunnittelua lopullisten tavoitteiden saavuttamiseksi.
New paradigms from IT and internet world are coming also to mobile networks. Virtualized IT server hardware and cloud based service model together with latest concepts like SDN (Software Defined Networking) and NFV (Network Function Virtualization) are eagerly integrated as a parts of operator’s mobile network. Although most studies are concentrating on latest generations of mobile networks, mainly 4G, also older generations need to be part of the whole network portfolio. Future networks need to be transparent for users. In this scope, RAN (Radio Access Network) is in the biggest role being in the middle of the mobile user and the core network. This thesis studies the Single RAN concept from 2G BSC (Base Station Controller) point of view and what cloud, SDN and NFV would mean in that context.
There were two main objectives for this study. First, based on literature, it was studied how telecom networks are technologically emerging from the current situation towards cloud service era. That was reflected to how all virtualization and cloud related technologies will possibly influence to the mobile network evolution and what high level steps are expected in the journey. As the study was focused in BSC, it was examined how the current architecture could be evolved to meet telecom industry requirements of the upcoming changes. Single (or common) radio access network is one part of the evolution and from the BSC point of view the scope was also to evaluate, what possibilities there are to merge the radio network controller functionality in 2G and 3G on top of a common virtualized hardware. Secondly two different initiatives of possibly needed steps in BSC part of the evolution were studied in practice. Many small steps will be needed and these experiments were just very small pieces in the entity. Those, however, indicated that a lot of studies, experiments and BSC architecture redesign will be needed.
IT- ja internetmaailman uudet ajatusmallit tekevät tuloaan myös mobiiliverkkoihin. Virtualisoitu IT palvelinlaitteisto, pilvipalvelumallit yhdessä viimeisimpien käsitteiden, kuten SDN (Software Defined Networking) ja NFV (Network Function Virtualization) integroidaan innolla mobiiliverkkoihin. Vaikka useimmat tutkimukset keskittyvätkin viimeisiin mobiiliverkkoteknologioihin, kuten 4G, myös vanhempien teknologioiden täytyy olla osana laajempaa mobiiliverkkoa. Tässä tarkastelussa radioverkko on suurimassa roolissa mobiilikäyttäjän ja runkoverkon välissä. Tämä lopputyö tutki yhden radioverkon mallia 2G-tukiasemaohjaimen näkökulmasta, ja mitä nuo SDN ja NFV voisivat siinä yhteydessä tarkoittaa.
Tässä lopputyössä oli kaksi pääkohdetta. Ensiksi, tutkittiin kirjallisuudesta, miten mobiiliverkot ovat teknisesti kehittymässä nykyisestä tilanteesta kohti pilvipalvelumallia. Tämä heijastuu siihen, miten kaikki virtualisointi ja pilvipalveluun liittyvät teknologiat tulevat mahdollisesti vaikuttamaan mobiiliverkkojen kehitykseen, ja mitä vaiheita kehitykseen liittyy. Koska lopputyö kohdistui 2G-tukiasemaohjaimeen, sen nykyistä arkkitehtuuria arvioitiin, miten se voisi kehittyä vastatakseen mobiiliverkkojen tuleviin vaatimuksiin. Yhteinen radioverkko on myös osa tätä kehitystä, siksi tuliaseman näkökulmasta pohdittiin myös, mitä vaihtoehtoja olisi yhdistää 2G- ja 3G-tukiasemaohjaimet toimivaksi yhteisessä virtualisoidussa laitteistossa. Toiseksi, tutkittiin käytännössä kahta mahdollista vaihetta, mitä saatetaan tarvita, kun tukiasemaohjainta virtualisoidaan. Nuo olivat pieniä vaiheita kokoisuuden kannalta mutta osoittivat, että tarvitaan paljon tutkimuksia, käytännön kokeiluja sekä tukiasemaohjaimen arkkitehtuurin uudelleen suunnittelua lopullisten tavoitteiden saavuttamiseksi.