[PPT] - Next-Gen Mobile Network Architecture for Advanced Wireless PowerPoint Presentation

SLIDE 1

Next-‑Gen ¡Mobile ¡Network ¡ Architecture ¡for ¡Advanced ¡Wireless

December ¡2, ¡2016 ¡ Shreyasee ¡Mukherjee ¡

SLIDE 2

The ¡Advanced ¡Wireless ¡Research ¡ Ini?a?ve

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SLIDE 3

Requirements ¡for ¡a ¡Next-‑Gen ¡Mobile ¡ Network

1.1. ¡Gigabit-‑speed ¡wireless ¡ broadband ¡

Mobile ¡phones ¡that ¡can ¡download ¡

full ¡length ¡HD ¡movies ¡in ¡< ¡5secs ¡

MulG-‑interface ¡capability ¡

1.2. ¡Millisecond ¡latencies ¡

Doctors ¡get ¡live ¡video ¡& ¡sensor ¡

data ¡from ¡ambulances ¡

1.3. ¡Millions ¡of ¡objects ¡with ¡ seamless ¡mobility ¡

Fully-‑autonomous ¡vehicles ¡that ¡can ¡

communicate ¡with ¡themselves ¡

¡

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SLIDE 4

Nokia

So ¡its ¡5G?

Ericsson Qualcomm Huawei

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SLIDE 5

Well, ¡not ¡just ¡the ¡G’s

The ¡fastest ¡Internet ¡and ¡the ¡fastest ¡networks ¡cannot ¡be ¡built ¡by ¡enhancing ¡just ¡ ¡the ¡edge ¡

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SLIDE 6

2.1. ¡FlaMer ¡networks ¡ 2.2. ¡Virtual ¡networks ¡and ¡network ¡ slicing ¡

CommodiGzaGon ¡of ¡network ¡

infrastructure ¡

2.3. ¡In-‑network/cloud-‑based ¡ ¡ services ¡

Compute/communicaGon ¡tradeoffs ¡
Smarter ¡core ¡protocols ¡
efficient ¡mulGcast, ¡anycast, ¡broadcast ¡

¡

Implicit ¡Core ¡Network ¡Requirements

Compute Communication Physical network Network slices VMs

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SLIDE 7

*Work done in collaboration with Francesco Bronzino

The ¡Named-‑Object ¡Abstrac?on ¡– ¡A ¡ Solu?on

What ¡to ¡Where ¡ Mapping ¡ WHAT ¡

WHERE ¡

HOW ¡

Virtual Link Mobility/Late Binding Multipoint Content/Anycast

SeparaGon ¡of ¡names ¡from ¡addresses ¡
Name ¡idenGfies ¡WHAT/WHO, ¡translates ¡to ¡current ¡locaGon(s) ¡(WHERE) ¡

which ¡are ¡used ¡to ¡idenGfy ¡HOW ¡to ¡perform ¡the ¡network ¡acGon. ¡

M a p p i n g ¡ S e r v i c e ¡ M a p p i n g ¡ S e r v i c e ¡ M a p p i n g ¡ S e r v i c e ¡ M a p p i n g ¡ S e r v i c e ¡ 7/16

SLIDE 8

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Send (GUID = 11011..011, SID=01, NA99, NA32, data)

High ¡Bandwidth ¡Wireless ¡for ¡a ¡Mul?-‑ Interface ¡Device ¡

Network-‑assisted ¡mulG-‑homing ¡

NCS GUID 11011..011 GUID Lookup GNRS MobilityFirst ¡Network (Data ¡Plane) Send (GUID = 11011..011, data) GNRS query

NA99 NA32 DATA DATA

GNRS update (GUID 11011..011, NA99, NA32, Stripe) WHO—John’s ¡laptop ¡ WHERE—MulGple ¡NAs ¡ HOW—Stripe ¡

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SLIDE 9

5meters/s(11mph) 10meters/s 20meters/s 30meters/s(67mph) 100 200 300 400 Speed of Vehicle File Transfer Completion Time (secs) WiFi & LTE WiFi only LTE only

High ¡Bandwidth ¡Wireless ¡(II) ¡

‑-‑ ¡with ¡mobility

10 20 30 40 50 60 70 80 90 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Time(secs) Aggregate Throughput(MBytes) use both WiFi and LTE use only WiFi use only LTE

No WiFi connectivity Aggregate throughput close to the sum of the throughput through each

WiFi ¡+ ¡LTE ¡mulGhoming ¡(NS3) ¡
In-‑network ¡data ¡striping ¡

Service ¡intent ¡(HOW) ¡– ¡WiFi+LTE, ¡best ¡interface, ¡only ¡WiFi, ¡etc. ¡ In-‑network ¡storage ¡counters ¡packet ¡loss ¡

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SLIDE 10

Millions ¡of ¡Objects ¡ ¡-‑-‑ ¡with ¡mobility

*Work done in collaboration with Akash Baid

NJ ¡Turnpike ¡and ¡

Jersey ¡City ¡vehicular ¡ mobility ¡

Random ¡assignment ¡
f ¡base-‑staGons ¡
Number ¡of ¡name-‑

locaGon ¡updates ¡in ¡ the ¡resoluGon ¡service ¡

160 ¡updates/sec ¡ Traffic ¡overhead— ¡<16KBps ¡

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SLIDE 11

*Work done in collaboration with Francesco Bronzino

Hundreds ¡of ¡Objects ¡(II) ¡

‑-‑in ¡a ¡mul?cast ¡group

1 ¡ Source Gs Destinations D e s t i n a t i

n

s 1

Gd3 Gd2 Gd4 Gd1 Gr11 Gr21 Gr22 Gr31 Gr32 GNRS Service Plane

GUID ¡ Mapping ¡ GMng ¡ Gd1,Gd2,... ¡ GMulG ¡ Gr11 ¡ Gr11 ¡ Gr21, ¡Gr22 ¡

P r e v i

u

s ¡ H e a d e r s ¡ P a y l

a

d ¡ S r c : ¡ G r 1 1 ¡ D s t : ¡ G r 2 1 ¡ S r c : ¡ G s ¡ D s t : ¡ G M ¡

20 50 100 1000 2 4 6 8 10 12 ·104 Graph Size Average packet hops NOMA PIM-SM+MSDP 20 50 100 500 1,000

Named-‑Object ¡MulGcast ¡

(NOMA) ¡

Recursive ¡trees ¡allowing ¡
dynamic ¡mobility ¡
flexible ¡tree ¡gen ¡algorithms ¡
good ¡scaling ¡properGes ¡

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SLIDE 12

PotenGal ¡savings ¡through: ¡

Self-‑cerGfying ¡names ¡
GNRS ¡based ¡mobility-‑management ¡
Improved ¡5G ¡PHY ¡and ¡MAC ¡

¡

FlaTer ¡Networks

Signaling exchanges in 3GPP Flatter core network with commodity routers

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SLIDE 13

Virtual ¡Networks

*Work by Francesco Bronzino

GUID ¡ VN ¡Type ¡ Locator ¡ R1 ¡ No ¡ 101 ¡ VNID_1 ¡ Yes ¡ VR1, ¡VR2, ¡… ¡ VR1 ¡ No ¡ R1 ¡

GNRS Service Plane

GUID to Location VN-ID to VN-Members VN-Name to Phy-Name

MeeGng ¡service ¡specific ¡requirements ¡
Name-‑based ¡virtual ¡network ¡layers ¡
Easy ¡management ¡through ¡GNRS ¡

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SLIDE 14

*Work done in collaboration with Adrian Lara, Francesco Bronzino & Feixiong Zhang

GUID ¡ Loc ¡ Type ¡ Expiry ¡ ¡ C ¡ P1 ¡ GUID ¡ never ¡ P1 ¡ 19 ¡ NA ¡ 1 ¡day ¡ M ¡ 53a ¡ NA ¡ 1min ¡

In-‑Network ¡Services ¡

‑-‑with ¡smarter ¡protocol

Src ¡GUID ¡ Src ¡NA ¡ Dst ¡GUID ¡ Dst ¡NA ¡ SID ¡ Ext. ¡ Service ¡Type ¡ Service ¡GUID ¡ Arguments ¡

GNRS Service Plane

Network 19

Edge ¡caching ¡
In-‑network ¡transcoding ¡
Cut-‑through ¡tunneling ¡
… ¡

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SLIDE 15

Unified ¡but ¡flexible ¡abstracGon ¡for ¡advanced ¡

mobility ¡services ¡

Smarter ¡core ¡network ¡protocols ¡for ¡next-‑gen ¡

applicaGon ¡requirements ¡

Ongoing ¡work ¡-‑ ¡Incremental ¡deployment ¡scenarios ¡

Summary: ¡Named-‑Objects ¡for ¡ Advanced ¡Wireless

MF Island Unmodified Internet Core

Global NRS

NRS

Mapping from GUIDs to getaway routers’ NAs Tunnel

MF Island MF Island NRS

Encapsulate MF messages in IP/UDP packets Tunnel

NRS 15/16

SLIDE 16

Thank ¡you

“[t]he ¡world ¡has ¡gone ¡wireless ¡and ¡we ¡cannot ¡be ¡ler ¡behind.” ¡ ¡-‑ ¡President ¡Obama ¡

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Next-­‑Gen ¡Mobile ¡Network ¡ Architecture ¡for ¡Advanced ¡Wireless