Network Slicing IPv6 avec Huawei

ARCEP

Le 7 décembre 2023, l’IDATE, l’Arcep et l’IPv6 Forum ont organisé, dans les locaux de l’Arcep, un atelier portant sur le développement et l’avancée de l’IPv6 en France. ------------ Cette vidéo (15 minutes) est l'enregistrement de la présentation de Huawei, réalisée par Jérémie Leguay Thème : Network Slicing IPv6 avec Huawei 1/ Motivation pour le Network Slicing : 5G et au-delà 2/ Architecture 5G E2E Network Slicing 3/ Architecture Network Slicing 4/ Encapsulation du plan de données : identification des Slices dans les paquets 5/ Plan de gestion : automatisation des Slices tout au long du cycle de vie 6/ Présentation des SDOs liés au Network Slicing 7/ Normes IETF Network Slicing 8/ État du déploiement du Network Slicing 9/ Nouveau livre sur le Network Slicing IPv6 ------------ La présentation est disponible au format PDF (19 pages) sur https://www.arcep.fr/fileadmin/reprise/observatoire/ipv6/202312_atelier_IPv6_13_Huawei_Network_Slicing.pdf

Transcript

00:00 Rebonsoir, je m'appelle Jérémy Loguet, je travaille au centre R&D de Boulogne.

00:04 J'ai travaillé pendant quelques années sur le sujet de slicing.

00:09 Je vais vous présenter cette technologie que peut-être la plupart d'entre vous connaissent déjà

00:14 et qui se base sur des extensions d'IPv6 et de segments de routing v6.

00:18 Mon équipe à Paris développe des algorithmes pour des contrôleurs SDN et des stacks de routage.

00:25 On a travaillé en collaboration avec les équipes standards et produits pour les développements de ces nouvelles solutions.

00:31 Le slicing, les modifications initiales viennent de la 5G, mais ça va au-delà.

00:38 L'idée c'est de déployer sur une même infrastructure physique, à travers l'accès radio, le transport et le cœur,

00:45 différentes applications ou d'héberger différents clients qui peuvent avoir des besoins très divers

00:53 en termes de bandes passantes, de délais, de fiabilité, mais aussi en termes d'isolation du trafic,

01:01 pour éviter qu'un client interfère avec un autre.

01:04 On peut parler de hard slicing, où on a une isolation stricte des ressources, par exemple,

01:10 et des choses un peu plus souples, de type soft slicing, qui sont plus des évolutions de VPN

01:15 avec des mécanismes de QoS plus traditionnels.

01:19 Ça peut aller jusqu'à une opération totalement indépendante d'un point de vue de la gestion de ces différents réseaux

01:26 qui partagent la même infrastructure physique.

01:29 Les services qui peuvent être déployés en tant que slice sur cette infrastructure

01:36 peuvent être pour du B2B, pour soutenir différents clients,

01:41 mais aussi pour mutualiser, faire de la convergence fixe mobile et servir des clients finaux.

01:48 En termes d'architecture, ici c'est une slide qui montre l'architecture du 3GPP.

01:54 Je pense que vous ne voyez pas très bien vu la taille de l'écran.

01:57 L'idée, c'est d'avoir une couche d'orchestration et de management

02:02 qui est au-dessus de contrôleurs de domaines,

02:05 qui vont gérer chacun le RAN, la partie radio, le transport au milieu, et puis la partie cœur.

02:12 Dans chaque domaine, on a un découpage des ressources.

02:16 Il peut être en temps/fréquence pour la partie radio,

02:19 en bande passante sur la partie transport,

02:21 et en termes de fonction au réseau sur la partie cœur.

02:25 Ce système d'orchestration va gérer la création de slice,

02:29 leur optimisation au cours du temps,

02:31 et aussi l'affectation, la souscription des clients, des terminaux,

02:35 vers les différentes slice qui vont être instanciées dans le réseau.

02:41 Ici, je me concentre sur la partie IP, transport.

02:45 En bas de la figure, on peut avoir différentes technologies sur le plan de données.

02:51 Des technologies issues du monde de la QoS, type Deep Serve, In Serve,

02:56 qu'on va plutôt appeler Soft Slicing, donc l'isolation soft.

03:02 C'est-à-dire que lorsqu'on a deux slice qui sont concurrentes,

03:06 on peut éventuellement avoir quelques interférences.

03:09 On peut arriver au fait qu'une congestion dans une slice

03:15 crée des petites perturbations en termes de gig, par exemple, dans une slice voisine.

03:19 C'est pour ça qu'il y a d'autres technologies de Data Plane qui ont été développées,

03:25 notamment Flex Ethernet, qui fonctionne sur un mécanisme de division temporale,

03:30 et qui permet d'avoir un découpage très fin de l'allocation des transmissions

03:35 au niveau des interfaces.

03:37 D'autres technologies plus avancées, pour des réseaux industriels, par exemple,

03:42 qui vont fournir des garanties, non seulement sur le découpage de bandes passantes,

03:47 donc sur la bande passante elle-même, mais aussi sur du délai,

03:51 ou de la variabilité du délai.

03:54 On parle ici de technologies TSN, donc Time Sensitive Networking,

03:59 ou DeadNet, par exemple.

04:02 Toutes ces ressources qui sont allouées dans le plan de données sont exposées

04:07 à la couche réseau au travers d'extensions IP ou de labels SRV6.

04:15 On le verra tout à l'heure, j'ai une slide sur l'encapsulation.

04:18 Elles sont ensuite manipulées par des protocoles de routage pour transporter

04:24 le trafic de proche en proche au travers de ces différentes ressources underlay.

04:30 On peut très bien utiliser des méthodes de routage distribuées,

04:34 comme FlexAlgo ou du routage multi-topologie,

04:38 ou des méthodes centralisées type SRTE à base de PCEP, par exemple.

04:46 Sur la partie contrôleur, on a besoin de modules qui vont gérer la planification

04:52 des ressources underlay et le routage du trafic au travers de ces ressources-là,

04:57 mais aussi la gestion de slice au cours de leur vie.

05:02 On peut être amené à réoptimiser, à faire grossir une slice en fonction

05:08 de leur utilisation, ou à réoptimiser la location au sein du réseau

05:13 des ressources underlay pour avoir une meilleure utilisation du réseau.

05:17 Voici la slide qui considère la partie IP,

05:23 et les deux grandes familles d'encapsulation.

05:27 Une première qui est une réutilisation de segments de routing,

05:31 et qui va considérer que des segments peuvent être affectés

05:37 à des ressources underlay particulières.

05:40 Dans ce cas-là, les segments vont définir la route à traverser,

05:44 mais aussi les ressources underlay à chaque sceau dans le réseau.

05:49 L'avantage principal, c'est qu'on réutilise complètement le segment de routing,

05:54 et qu'on n'a pas besoin d'avoir de nouvelles options dans le protocole.

06:01 Le désavantage de ce type de solution, c'est que ça ne passe pas forcément à l'échelle,

06:05 donc il faut énormément de segments à annoncer dans le réseau,

06:09 et puis potentiellement, si on fait du SR strict, on peut avoir des tailles de headers

06:13 qui sont assez conséquentes.

06:15 L'autre alternative, c'est une extension IPv6 dans le header,

06:21 qui permet d'identifier un ID de slice,

06:24 et qui va définir à chaque sceau les ressources underlay qui vont être utilisées.

06:29 C'est beaucoup plus simple à gérer, mais ça demande une modification

06:33 de la stack IPv6 pour que les paquets soient routés dans les bonnes ressources underlay.

06:39 Ces deux solutions ont été adoptées à l'IETF,

06:43 donc ces deux possibilités qui ont chacune leurs avantages et désavantages.

06:47 D'un point de vue gestion des slice tout au long de leur cycle de vie,

06:55 dans la partie contrôleurs et systèmes de management,

06:57 qui s'appelle iMaster NCE, Network Cloud Engine, c'est le contrôleur de Huawei,

07:03 on a développé tout un tas de modules et d'algorithmes

07:06 qui permettent de gérer un grand nombre de slice,

07:09 de gérer aussi une allocation de banque passante à une granularité plus ou moins fine,

07:13 d'automatiser le déploiement en quelques minutes,

07:17 d'être capable de calculer toute l'allocation de ressources,

07:21 et le découpage de ressources dans les data planes et les ressources underlay,

07:26 ainsi que le routage du trafic au travers de ces ressources.

07:29 Une partie monitoring et visualisation des performances de chaque slice,

07:34 et puis des mécanismes d'autodimensionnement en fonction des besoins du trafic,

07:42 des besoins utilisateurs et de la performance qui a été mesurée.

07:45 Ici c'est une slide qui résume un petit peu l'implication des différents organismes

07:51 de standardisation autour de slicing.

07:54 Le 3GPP s'occupe bien sûr de la partie RAN,

07:57 mais exprime ses attentes sur la partie transport à l'IETF.

08:04 Différents groupes à l'IETF s'occupent de définir les use cases,

08:08 le framework global, notamment un framework qui s'appelle VPN+

08:12 que Huawei a pas mal poussé,

08:14 et puis toutes les extensions de data planes et de control planes

08:17 pour qu'on puisse utiliser segment routing, IPv6,

08:20 mais aussi être capable de faire du routage distribué ou centralisé

08:24 comme j'ai mentionné tout à l'heure.

08:26 En complément, puisqu'on cherche à avoir une isolation pour le hard slicing

08:31 en particulier à l'intérieur du data plane

08:34 et une allocation de ressources très fine des ressources,

08:38 d'autres organismes sur la partie couche 2

08:44 s'occupent de standardiser les protocoles time sensitive networking

08:49 pour la partie réseau déterministe avec garantie de latence

08:53 sur le délai de bout en bout ou la gigue,

08:55 mais aussi le découpage des interfaces optiques ou Ethernet

09:04 avec ce mécanisme de division temporelle

09:06 qui permet de strictement isoler deux slices,

09:09 c'est-à-dire qu'il y a absolument zéro interférence

09:11 quand il y a une congestion dans une slice par rapport à une autre.

09:15 Et puis l'ITU aussi.

09:17 Ici c'est une slice qui se concentre sur la partie IETF

09:21 et donc vous pouvez voir les différents drafts en cours

09:25 qui ont été acceptés par les working group,

09:28 des drafts individuels et des drafts en cours d'adoption.

09:32 Sur la partie framework global, VPN+ pour la partie SR,

09:36 mais aussi extension IPv6 avec le slice ID notamment à l'IETF,

09:42 ça s'appelle Network Resource Partitioning, NRP.

09:47 Une partie management avec l'évolution des modèles YANG

09:51 pour la description des slices, leur opération,

09:55 le mapping des utilisateurs aux différentes slices,

09:58 les extensions pour le data plane, le control plane

10:01 distribué avec le routage multitopologie et FlexAlgo

10:07 et le routage centralisé avec les extensions BGP, FlowSpec et PSEP.

10:14 Les solutions de slicing ont été déjà déployées dans 80 réseaux

10:22 avec différentes technologies.

10:24 Ici c'est en général, ça concerne aussi le soft slicing.

10:30 Et pour différents use case, un use case c'est par exemple

10:38 des services pour différentes industries, différents verticaux.

10:43 Deuxième use case, c'est la convergence du fixe et du mobile.

10:46 Plutôt que d'avoir deux réseaux séparés, un opérateur peut les mettre

10:49 et les faire converger sur une même infrastructure physique.

10:52 Et puis la fourniture de services pour des clients finaux

10:56 en isolant bien des services multimédia avec une QoS particulière

11:02 avec le reste du trafic internet.

11:06 Donc voilà, très brièvement, le slicing c'est une technologie à base

11:12 pas que IPv6, on peut aussi le faire sur MPLS, mais qui profite

11:17 de la richesse d'IPv6 et de ses extensions pour garantir

11:22 des performances de bout en bout, qui nécessite une intégration

11:28 de plusieurs couches, donc la mise à disposition de ressources

11:35 au niveau 2 et dans les underlay, leur exposition à la couche IP,

11:41 une partie routage pour attirer le trafic dans toutes les ressources

11:45 qui ont été réservées et puis par-dessus ça, une gestion du cycle de vie

11:49 avec le provisioning, le monitoring et l'optimisation au cours du temps.

11:53 Les deux solutions sont possibles aujourd'hui, soit en utilisant du SRV6

11:59 et en affectant des segments à des ressources underlay.

12:06 Donc ça, ça ne passe pas très bien à l'échelle, mais ça peut être

12:09 une solution sur le court terme. En Asie, il y a pas mal de réseaux

12:13 qui sont construits nativement à SRV6 aujourd'hui, donc j'ai beaucoup

12:16 entendu parler de Legacy aujourd'hui, ce n'est pas forcément le cas

12:20 en Chine par exemple. Donc on peut déjà avoir du slicing disponible

12:26 sur des stacks IPv6 tout à fait standards et puis pour le long terme,

12:31 des évolutions avec le slice ID du header IPv6 qui permettent

12:35 le passage à l'échelle, mais qui nécessitent le remplacement

12:39 et l'adoption d'options dans la stack IP.

12:44 Je vous remercie, j'en profite juste pour faire la pub de ce livre

12:48 qui a été publié par des collègues sur le slicing,

12:52 des collègues qui sont impliqués à l'IETF, membres de l'IAB à l'IETF,

12:56 experts contribuant au standard.

13:00 Donc si vous voulez retrouver des use cases, du partage d'expérience

13:04 et puis des éléments d'architecture. Merci.

13:08 Merci beaucoup.

13:12 Une ou deux questions ?

13:16 Bonsoir, merci beaucoup. Juste une mini question.

13:20 Dans un déploiement industriel par exemple, est-ce que vous voyez

13:24 souvent des changements des slices ? Comment ça se passe,

13:28 c'est configuré une fois et après on ne touche pas trop ?

13:32 Ou ça a une vocation à être dynamique ?

13:36 Ça dépend des cas, mais le système est capable de gérer

13:40 l'arrivée de nouvelles slices au cours du temps, donc c'est dynamique,

13:44 et de réoptimiser. On a des solutions dites multi-slice

13:49 qui sont capables de réoptimiser de manière conjointe plusieurs slices

13:53 qui sont actives dans le réseau pour économiser des ressources

13:58 et dans le futur accepter plus de slices.

14:02 Donc potentiellement c'est dynamique, ensuite ça dépend des cas d'utilisation,

14:05 il peut y avoir des choses vraiment très statiques, qui sont planifiées une fois pour toutes,

14:09 et puis des choses beaucoup plus volatiles.

14:13 Autre question ?

14:17 Non. Eh bien écoutez,

14:21 merci beaucoup pour cette présentation,

14:25 c'était un plaisir de vous avoir tous aujourd'hui avec nous,

14:29 je voudrais remercier encore

14:33 nos partenaires, Vivien, Larsep, pour votre accueil,

14:37 pour votre support, remercier également l'IPv6 Forum,

14:41 Latif, Tayeb, pour vos présentations et votre support,

14:46 l'équipe E-DAT qui m'a aidé, qui est ici physiquement ou qui est en ligne

14:49 quand les micros ne marchent pas, et remercier tous les speakers

14:53 qui nous ont fait le plaisir de rester tard ce soir,

14:57 merci Faisal, et je vous donne déjà rendez-vous

15:01 l'année prochaine pour une troisième table ronde.

15:04 Bonne soirée à tous, à bientôt, au revoir !

15:08 [Applaudissements]

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