SMORE : So)ware-Defined Networking Mobile Offloading - - PowerPoint PPT Presentation

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SMORE : So)ware-Defined Networking Mobile Offloading - - PowerPoint PPT Presentation

Jan 20, 2023 211 likes •807 views

SMORE : So)ware-Defined Networking Mobile Offloading Architecture Junguk Cho, Binh Nguyen, Arijit Banerjee, Robert Ricci, Jacobus Van der Merwe, and

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SLIDE 1

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡ Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡ Architecture ¡

Junguk ¡Cho, ¡Binh ¡Nguyen, ¡Arijit ¡Banerjee, ¡ ¡ Robert ¡Ricci, ¡Jacobus ¡Van ¡der ¡Merwe, ¡and ¡Kirk ¡Webb ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡ 1/59 ¡ ¡

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SLIDE 2

¡ ¡ Internet ¡

MoQvaQon ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SGW ¡ PGW ¡ WAN ¡delay ¡ ¡ (PGW<-­‑> ¡web ¡server) ¡ Radio ¡delay ¡ Core ¡network ¡delay ¡

Mobile ¡Network ¡

Game ¡server ¡ eNBs ¡

2/59 ¡ ¡

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SLIDE 3

¡ ¡ Internet ¡

MoQvaQon ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SGW ¡ PGW ¡ WAN ¡delay ¡ ¡ (PGW<-­‑> ¡web ¡server) ¡ Radio ¡delay ¡ Core ¡network ¡delay ¡

LTE/EPC ¡Mobile ¡Network ¡

Game ¡server ¡

Short ¡delay ¡

eNBs ¡

3/59 ¡ ¡

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SLIDE 4

¡ ¡ Internet ¡

MoQvaQon ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SGW ¡ PGW ¡ WAN ¡delay ¡ ¡ (PGW<-­‑> ¡web ¡server) ¡ Radio ¡delay ¡ Core ¡network ¡delay ¡

LTE/EPC ¡Mobile ¡Network ¡

Game ¡server ¡

Dominant ¡ ¡

eNBs ¡

4/59 ¡ ¡

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SLIDE 5

¡ ¡ Internet ¡

MoQvaQon ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SGW ¡ PGW ¡ WAN ¡delay ¡ ¡ (PGW<-­‑> ¡web ¡server) ¡ Radio ¡delay ¡ Core ¡network ¡delay ¡

LTE/EPC ¡Mobile ¡Network ¡

Game ¡server ¡

Distance ¡

eNBs ¡

5/59 ¡ ¡

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SLIDE 6

¡ ¡ Internet ¡

MoQvaQon ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SGW ¡ PGW ¡ WAN ¡delay ¡ ¡ (PGW<-­‑> ¡web ¡server) ¡ Radio ¡delay ¡ Core ¡network ¡delay ¡

LTE/EPC ¡Mobile ¡Network ¡

Game ¡server ¡

Hierarchical ¡rou?ng ¡

eNBs ¡

6/59 ¡ ¡

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SLIDE 7

Hierarchical ¡RouQng ¡

¡ ¡ Internet ¡ Game ¡server ¡ UE ¡ eNB ¡ SGW ¡ PGW ¡

The ¡number ¡of ¡eNodeBs ¡>>>>>>>>>>> ¡The ¡number ¡of ¡S/PGW ¡

8/25/14 ¡ SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 7/59 ¡ ¡

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SLIDE 8

MoQvaQon ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

LTE/EPC ¡mobile ¡network ¡is ¡s?ll ¡not ¡enough ¡for ¡delay-­‑ sensi?ve ¡applica?ons ¡like ¡online ¡gaming ¡

8/59 ¡ ¡

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SLIDE 9

PotenQal ¡SoluQon ¡: ¡Offloading ¡

SGW ¡ PGW ¡

8/25/14 ¡ SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡

¡ ¡ Internet ¡ Move ¡ Game ¡server ¡ UE ¡ eNB ¡

9/59 ¡ ¡

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SLIDE 10

PotenQal ¡SoluQon ¡: ¡Offloading ¡

SGW ¡ PGW ¡

8/25/14 ¡ SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡

¡ ¡ Internet ¡ UE ¡ eNB ¡ Game ¡server ¡

Removing ¡delay ¡between ¡PGW ¡and ¡Internet ¡

10/59 ¡ ¡

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SLIDE 11

PotenQal ¡SoluQon ¡: ¡Offloading ¡

SGW ¡ PGW ¡

8/25/14 ¡ SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡

¡ ¡ Internet ¡ UE ¡ eNB ¡ Game ¡server ¡

Allevia?ng ¡delay ¡from ¡hierarchical ¡rou?ng ¡

11/59 ¡ ¡

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SLIDE 12

Goals ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

Provide ¡mobile ¡offloading ¡architecture ¡with ¡ ¡ traffic ¡offloading ¡and ¡soNware-­‑define ¡network ¡

12/59 ¡ ¡

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SLIDE 13

Goals ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

Provide ¡mobile ¡offloading ¡architecture ¡with ¡ ¡ traffic ¡offloading ¡and ¡soNware-­‑define ¡network ¡

SoNware-­‑Define ¡Network(SDN) ¡

  • ­‑ Possible ¡fine-­‑grained ¡traffic ¡control ¡on ¡demand ¡
  • ­‑ SelecQvely ¡offload ¡traffic ¡based ¡on ¡flow ¡rules ¡

13/59 ¡ ¡

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SLIDE 14

Goals ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

However, ¡approaches ¡are ¡not ¡new ¡

14/59 ¡ ¡

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SLIDE 15

Key ¡contribuQons ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

  • Transparent ¡to ¡exis?ng ¡LTE/EPC ¡

mobile ¡network ¡

– No ¡requirement ¡to ¡modify ¡LTE/EPC ¡architecture ¡ and ¡3gpp ¡standard ¡since ¡it ¡is ¡not ¡easy ¡to ¡change ¡ them ¡

  • Built ¡working ¡prototype ¡

– It ¡supports ¡traffic ¡offloading ¡even ¡when ¡handover ¡ happens ¡

15/59 ¡ ¡

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SLIDE 16

Sweet ¡Spot ¡for ¡locaQon ¡ ¡

  • f ¡offloading ¡servers ¡
  • Related ¡to ¡business ¡between ¡mobile ¡carrier ¡

and ¡service ¡provider ¡

– Cost, ¡delay ¡and ¡coverage ¡effecQve ¡locaQon ¡for ¡

  • ffloading ¡servers ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡ 16/59 ¡ ¡

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SLIDE 17

Near ¡eNodeBs ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

LTE/EPC ¡Mobile ¡Network ¡

~ ¡thousands ¡of ¡eNBs ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Best ¡latency ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡A ¡lot ¡of ¡deployment ¡cost ¡ ¡ ¡

¡ ¡ Internet ¡ SGW ¡ PGW ¡ WAN ¡delay ¡ ¡ (PGW<-­‑> ¡web ¡server) ¡ Radio ¡delay ¡ Core ¡network ¡delay ¡ Game ¡server ¡ eNBs ¡

17/59 ¡ ¡

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SLIDE 18

Near ¡PGWs ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

LTE/EPC ¡Mobile ¡Network ¡

~ ¡low ¡tens ¡of ¡PGW ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Small ¡deployment ¡cost ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Worst ¡latency ¡

¡ ¡ Internet ¡ SGW ¡ PGW ¡ WAN ¡delay ¡ ¡ (PGW<-­‑> ¡web ¡server) ¡ Radio ¡delay ¡ Core ¡network ¡delay ¡ Game ¡server ¡ eNBs ¡

18/59 ¡ ¡

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SLIDE 19

Regional ¡aggregaQon ¡points ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

LTE/EPC ¡Mobile ¡Network ¡

¡ ¡ Internet ¡ SGW ¡ PGW ¡ WAN ¡delay ¡ ¡ (PGW<-­‑> ¡web ¡server) ¡ Radio ¡delay ¡ Core ¡network ¡delay ¡ Game ¡server ¡ eNBs ¡ Regional ¡aggrega?on ¡point ¡

~ ¡100 ¡– ¡150 ¡regional ¡aggregaQon ¡points ¡

  • ­‑ It ¡covers ¡a ¡large ¡metropolitan ¡area ¡ ¡
  • ­‑ Reasonable ¡loca?on ¡in ¡terms ¡of ¡cost ¡and ¡delay ¡

¡ ¡

19/59 ¡ ¡

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SLIDE 20

Regional ¡aggregaQon ¡points ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

LTE/EPC ¡Mobile ¡Network ¡

¡ ¡ Internet ¡ SGW ¡ PGW ¡ WAN ¡delay ¡ ¡ (PGW<-­‑> ¡web ¡server) ¡ Radio ¡delay ¡ Core ¡network ¡delay ¡ Game ¡server ¡ eNBs ¡ Regional ¡aggrega?on ¡point ¡ Cloud ¡ ¡

20/59 ¡ ¡

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SLIDE 21

Offloading ¡Infrastructure ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SGW ¡ PGW ¡ eNB ¡ Regional ¡ ¡ AggregaQon ¡ ¡Point ¡ ¡ Internet ¡

Offload ¡Cloud ¡ ¡ ¡

MME ¡

SDN ¡ 21/59 ¡ ¡

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SLIDE 22

SMORE ¡Architecture ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SGW ¡ PGW ¡ eNB ¡ Regional ¡ ¡ AggregaQon ¡ ¡Point ¡

SMORE ¡ ¡ Monitor ¡ SMORE ¡ ¡ Controller ¡ SMORE ¡ ¡ ¡ ¡ ¡DB ¡

¡ Internet ¡

Offload ¡Cloud ¡ ¡ ¡

MME ¡

SMORE ¡ ¡SDN ¡ 22/59 ¡ ¡

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SLIDE 23

SMORE ¡Use ¡Cases ¡

  • On-­‑demand ¡use ¡case ¡
  • SubscripQon ¡use ¡case ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡ 23/59 ¡ ¡

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SLIDE 24

On-­‑demand ¡Use ¡Case ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

MME ¡ eNB ¡ Regional ¡ ¡ AggregaQon ¡ ¡Point ¡

LTE/EPC ¡Mobile ¡Network ¡

24/59 ¡ ¡

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SLIDE 25

On-­‑demand ¡Use ¡Case ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

Regional ¡ ¡ AggregaQon ¡ ¡Point ¡

SMORE ¡SDN ¡

eNB ¡

SMORE ¡ ¡ Monitor ¡ SMORE ¡ ¡ Controller ¡ SMORE ¡ ¡ ¡ ¡ ¡DB ¡

SMORE ¡

MME ¡

Offload ¡Cloud ¡ ¡ ¡ 25/59 ¡ ¡

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SLIDE 26

Extract ¡Info ¡from ¡Akach ¡Event ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡ 26/59 ¡ ¡

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SLIDE 27

On-­‑demand ¡Use ¡Case ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SGW ¡ PGW ¡ eNB ¡ Regional ¡ ¡ AggregaQon ¡ ¡Point ¡

LTE/EPC ¡Mobile ¡Network ¡

27/59 ¡ ¡

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SLIDE 28

On-­‑demand ¡Use ¡Case ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SGW ¡ PGW ¡ eNB ¡ Regional ¡ ¡ AggregaQon ¡ ¡Point ¡ ¡ Internet ¡ Game ¡Frontend ¡Server ¡ ¡

Offload ¡Cloud ¡ ¡ ¡

LTE/EPC ¡Mobile ¡Network ¡

28/59 ¡ ¡

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SLIDE 29

On-­‑demand ¡Use ¡Case ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SGW ¡ PGW ¡ eNB ¡ Regional ¡ ¡ AggregaQon ¡ ¡Point ¡ Internet ¡ Game ¡Frontend ¡Server ¡ ¡

Offload ¡Cloud ¡ ¡ ¡

Game ¡Backend ¡Server ¡ ¡

LTE/EPC ¡Mobile ¡Network ¡

29/59 ¡ ¡

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SLIDE 30

On-­‑demand ¡Use ¡Case ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SGW ¡ PGW ¡ eNB ¡ Regional ¡ ¡ AggregaQon ¡ ¡Point ¡

SMORE ¡ ¡ Monitor ¡ SMORE ¡ ¡ Controller ¡ SMORE ¡ ¡ ¡ ¡ ¡DB ¡

¡ Internet ¡ Game ¡Frontend ¡Server ¡ ¡

Offload ¡Cloud ¡ ¡ ¡

SMORE ¡SDN ¡

SMORE ¡

30/59 ¡ ¡

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SLIDE 31

On-­‑demand ¡Use ¡Case ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SGW ¡ PGW ¡ eNB ¡ Regional ¡ ¡ AggregaQon ¡ ¡Point ¡

SMORE ¡ ¡ Monitor ¡ SMORE ¡ ¡ Controller ¡ SMORE ¡ ¡ ¡ ¡ ¡DB ¡

¡ Internet ¡ Game ¡Frontend ¡Server ¡ ¡

Offload ¡Cloud ¡ ¡ ¡

SMORE ¡SDN ¡

SMORE ¡

31/59 ¡ ¡

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SLIDE 32

On-­‑demand ¡Use ¡Case ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SGW ¡ PGW ¡ eNB ¡ Regional ¡ ¡ AggregaQon ¡ ¡Point ¡

SMORE ¡ ¡ Monitor ¡ SMORE ¡ ¡ Controller ¡ SMORE ¡ ¡ ¡ ¡ ¡DB ¡

¡ Internet ¡ Game ¡Frontend ¡Server ¡ ¡

Offload ¡Cloud ¡ ¡ ¡

SMORE ¡SDN ¡

SMORE ¡

32/59 ¡ ¡

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SLIDE 33

On-­‑demand ¡Use ¡Case ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SGW ¡ PGW ¡ eNB ¡ Regional ¡ ¡ AggregaQon ¡ ¡Point ¡

SMORE ¡ ¡ Monitor ¡ SMORE ¡ ¡ Controller ¡ SMORE ¡ ¡ ¡ ¡ ¡DB ¡

¡ Internet ¡ Game ¡Frontend ¡Server ¡ ¡

Offload ¡Cloud ¡ ¡ ¡

SMORE ¡SDN ¡

SMORE ¡

33/59 ¡ ¡

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SLIDE 34

On-­‑demand ¡Use ¡Case ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SGW ¡ PGW ¡ eNB ¡ Regional ¡ ¡ AggregaQon ¡ ¡Point ¡

SMORE ¡ ¡ Monitor ¡ SMORE ¡ ¡ Controller ¡ SMORE ¡ ¡ ¡ ¡ ¡DB ¡ Offload ¡Cloud ¡ ¡ ¡

¡ Internet ¡ Game ¡Frontend ¡Server ¡ ¡

SMORE ¡SDN ¡

SMORE ¡

34/59 ¡ ¡

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SLIDE 35

On-­‑demand ¡Use ¡Case ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SGW ¡ PGW ¡ eNB ¡ Regional ¡ ¡ AggregaQon ¡ ¡Point ¡

SMORE ¡ ¡ Monitor ¡ SMORE ¡ ¡ Controller ¡ SMORE ¡ ¡ ¡ ¡ ¡DB ¡ Offload ¡Cloud ¡ ¡ ¡

¡ Internet ¡ Game ¡Frontend ¡Server ¡ ¡ ¡ ¡Game ¡Backend ¡Server ¡ ¡

SMORE ¡SDN ¡

SMORE ¡

35/59 ¡ ¡

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SLIDE 36

On-­‑demand ¡Use ¡Case ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SGW ¡ PGW ¡ eNB ¡ Regional ¡ ¡ AggregaQon ¡ ¡Point ¡

SMORE ¡ ¡ Monitor ¡ SMORE ¡ ¡ Controller ¡ SMORE ¡ ¡ ¡ ¡ ¡DB ¡ Offload ¡Cloud ¡ ¡ ¡

¡ Internet ¡ Other ¡services ¡ ¡ ¡Game ¡Backend ¡Server ¡ ¡

SMORE ¡SDN ¡

SMORE ¡

36/59 ¡ ¡

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SLIDE 37

SMORE ¡Components ¡

  • SMORE ¡SDN ¡
  • SMORE ¡Controller ¡
  • SMORE ¡Monitor ¡

¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡ 37/59 ¡ ¡

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SLIDE 38

SMORE ¡SDN ¡

  • SMORE ¡SDN ¡

– Forward ¡traffic ¡based ¡on ¡flow-­‑entries ¡ – Traffic ¡offloading ¡evaluaQon ¡ ¡ – GTP ¡Tunnel ¡en/decapsulaQon ¡

¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡ 38/59 ¡ ¡

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SLIDE 39

GPRS ¡Tunnel ¡Protocol ¡(GTP) ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

eNB ¡ GTP ¡Tunnel ¡

SMORE ¡SDN ¡

¡UDP ¡(dst ¡port ¡: ¡2125 ¡) ¡ OUTER ¡IP ¡ ( ¡src ¡: ¡eNB ¡IP, ¡dst ¡: ¡SGW ¡IP ¡) ¡ L2 ¡ L1 ¡ PAYLOAD ¡ INNER ¡IP ¡ ( ¡src ¡:UE ¡IP, ¡dst ¡: ¡Server ¡IP ¡) ¡ ¡GTP ¡(TEID ¡: ¡SGW ¡TEID ¡) ¡ 39/59 ¡ ¡

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SLIDE 40

Two ¡Possible ¡Paths ¡for ¡Uplink ¡Traffic ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡ ¡UDP ¡(dst ¡port ¡: ¡2125 ¡) ¡ OUTER ¡IP ¡ ( ¡src ¡: ¡eNB ¡IP, ¡dst ¡: ¡SGW ¡IP ¡) ¡ L2 ¡ L1 ¡ PAYLOAD ¡

eNB ¡

INNER ¡IP ¡ ( ¡src ¡:UE ¡IP, ¡dst ¡: ¡Server ¡IP ¡) ¡ ¡GTP ¡(TEID ¡: ¡SGW ¡TEID ¡) ¡

GTP ¡Tunnel ¡

SMORE ¡SDN ¡

SGW ¡ SGW ¡ ¡ ¡Game ¡Backend ¡Server ¡ ¡

40/59 ¡ ¡

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SLIDE 41

Match ¡Rule ¡for ¡Uplink ¡Traffic ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

eNB ¡ GTP ¡Tunnel ¡

SMORE ¡SDN ¡

¡UDP ¡(dst ¡port ¡: ¡2125 ¡) ¡ OUTER ¡IP ¡ ( ¡src ¡: ¡eNB ¡IP, ¡dst ¡: ¡SGW ¡IP ¡) ¡ L2 ¡ L1 ¡ PAYLOAD ¡ INNER ¡IP ¡ ( ¡src ¡:UE ¡IP, ¡dst ¡: ¡Server ¡IP ¡) ¡ ¡GTP ¡(TEID ¡: ¡SGW ¡TEID ¡) ¡

Match ¡fields ¡

41/59 ¡ ¡

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SLIDE 42

Uplink ¡Traffic ¡RedirecQon ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

eNB ¡ GTP ¡Tunnel ¡

SMORE ¡SDN ¡

L2 ¡ L1 ¡ PAYLOAD ¡ INNER ¡IP ¡ ( ¡src ¡:UE ¡IP, ¡dst ¡: ¡Server ¡IP ¡) ¡

AcQon ¡ Match ¡ ¡GTP ¡(TEID ¡: ¡SGW ¡TEID ¡) ¡ & ¡INNER ¡IP ¡ ( ¡src ¡:UE ¡IP, ¡dst ¡: ¡Server ¡IP ¡) ¡ Ac?on ¡

  • 1. Decapsulate ¡GTP, ¡UDP, ¡OUTER ¡IP ¡
  • 2. Forward ¡it ¡to ¡game ¡backend ¡server ¡

Flow ¡Table ¡

……. ¡ ……. ¡

¡ ¡Game ¡Backend ¡Server ¡ ¡

42/59 ¡ ¡

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SLIDE 43

Uplink ¡Traffic ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡ ¡UDP ¡(dst ¡port ¡: ¡2125 ¡) ¡ OUTER ¡IP ¡ ( ¡src ¡: ¡eNB ¡IP, ¡dst ¡: ¡SGW ¡IP ¡) ¡ L2 ¡ L1 ¡ PAYLOAD ¡

eNB ¡

INNER ¡IP ¡ ( ¡src ¡:UE ¡IP, ¡dst ¡: ¡Server ¡IP ¡) ¡ ¡GTP ¡(TEID ¡: ¡SGW ¡TEID ¡) ¡

GTP ¡Tunnel ¡

SMORE ¡SDN ¡

SGW ¡ SGW ¡

¡UDP ¡(dst ¡port ¡: ¡2125 ¡) ¡ OUTER ¡IP ¡ ( ¡src ¡: ¡eNB ¡IP, ¡dst ¡: ¡SGW ¡IP ¡) ¡ L2 ¡ L1 ¡ PAYLOAD ¡ INNER ¡IP ¡ ( ¡src ¡:UE ¡IP, ¡dst ¡: ¡Server ¡IP ¡) ¡ ¡GTP ¡(TEID ¡: ¡SGW ¡TEID ¡) ¡

GTP ¡Tunnel ¡

43/59 ¡ ¡

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SLIDE 44

Downlink ¡Traffic ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

GTP ¡Tunnel ¡

SMORE ¡SDN ¡

SGW ¡ SGW ¡ ¡ ¡Game ¡Backend ¡Server ¡ ¡

44/59 ¡ ¡

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SLIDE 45

Downlink ¡Traffic ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SMORE ¡SDN ¡

L2 ¡ L1 ¡ PAYLOAD ¡ INNER ¡IP ¡ ( ¡src ¡:UE ¡IP, ¡dst ¡: ¡Server ¡IP ¡) ¡

Match ¡fields ¡

¡ ¡Game ¡Backend ¡Server ¡ ¡

45/59 ¡ ¡

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SLIDE 46

Downlink ¡Traffic ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SMORE ¡SDN ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡INNER ¡IP ¡ ( ¡src ¡:UE ¡IP, ¡dst ¡: ¡Server ¡IP ¡) ¡

AcQon ¡ Match ¡

Flow ¡Table ¡

……. ¡ ……. ¡

Ac?on ¡

  • 1. Encapsulate ¡GTP, ¡UDP, ¡OUTER ¡IP ¡
  • 2. Forward ¡it ¡to ¡eNB ¡

eNB ¡

¡UDP ¡(dst ¡port ¡: ¡2125 ¡) ¡ OUTER ¡IP ¡ ( ¡src ¡: ¡SGW ¡IP, ¡dst ¡: ¡eNB ¡IP ¡) ¡ L2 ¡ L1 ¡ PAYLOAD ¡ INNER ¡IP ¡ ( ¡src ¡: ¡Server ¡IP, ¡dst ¡: ¡UE ¡IP ¡) ¡ ¡GTP ¡(TEID ¡: ¡eNodeB ¡TEID ¡) ¡

¡ ¡Game ¡Backend ¡Server ¡ ¡

46/59 ¡ ¡

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SLIDE 47

Downlink ¡Traffic ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

GTP ¡Tunnel ¡

SMORE ¡SDN ¡

SGW ¡ SGW ¡

¡UDP ¡(dst ¡port ¡: ¡2125 ¡) ¡ OUTER ¡IP ¡ ( ¡src ¡: ¡SGW ¡IP, ¡dst ¡: ¡eNB ¡IP ¡) ¡ L2 ¡ L1 ¡ PAYLOAD ¡ INNER ¡IP ¡ ( ¡src ¡: ¡Server ¡IP, ¡dst ¡: ¡UE ¡IP ¡) ¡ ¡GTP ¡(TEID ¡: ¡eNodeB ¡TEID ¡) ¡

eNB ¡

¡UDP ¡(dst ¡port ¡: ¡2125 ¡) ¡ OUTER ¡IP ¡ ( ¡src ¡: ¡SGW ¡IP, ¡dst ¡: ¡eNB ¡IP ¡) ¡ L2 ¡ L1 ¡ PAYLOAD ¡ INNER ¡IP ¡ ( ¡src ¡: ¡Server ¡IP, ¡dst ¡: ¡UE ¡IP ¡) ¡ ¡GTP ¡(TEID ¡: ¡eNodeB ¡TEID ¡) ¡ 47/59 ¡ ¡

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SLIDE 48

ImplementaQon ¡

  • LTE/EPC ¡testbed: ¡OpenEPC ¡LTE/EPC ¡so)ware ¡

¡

  • SMORE ¡SDN ¡: ¡open ¡Vswitch ¡2.0 ¡

– Extending ¡GTP ¡evaluaQon, ¡en/decapsulaQon ¡funcQons ¡by ¡ using ¡vport ¡abstracQon ¡mechanism ¡

  • SMORE ¡Controller ¡: ¡Ryu ¡controller ¡

– Extending ¡ ¡Ryu ¡API ¡for ¡GTP ¡flow ¡management ¡

¡

  • SMORE ¡Monitor ¡: ¡Tshark ¡

– DetecQng ¡akach ¡and ¡detach ¡events ¡ ¡ – ExtracQng ¡informaQon ¡from ¡events ¡and ¡storing ¡them ¡to ¡

  • DB. ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡ 48/59 ¡ ¡

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SLIDE 49

PhantomNet ¡Testbed ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

enodeB UE SMORE SDN Offloaded Server

tunneled traffic traffic without tunneling

SMORE Controller & Monitor MME SGW

Internet

PGW

49/59 ¡ ¡

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SLIDE 50

EvaluaQon ¡

  • SMORE ¡SDN ¡overhead ¡
  • End-­‑to-­‑End ¡RTT ¡improvement ¡
  • We ¡use ¡ping ¡for ¡evaluaQon ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡ 50/59 ¡ ¡

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SLIDE 51

SMORE ¡SDN ¡Overhead ¡

  • Measure ¡overheads ¡from ¡addiQonal ¡

funcQonaliQes ¡in ¡SMORE ¡SDN ¡

– GTP ¡evaluaQon ¡ – GTP ¡en/decapsulaQon ¡

  • Compare ¡SMORE ¡SDN ¡with ¡naQve ¡open ¡

Vswitch ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

SMORE ¡SDN ¡

In_port ¡ Out_port ¡

Packet ¡In ¡

Matches ¡ & ¡AcQons ¡

Packet ¡Out ¡

Elapsed ¡Time ¡

eNB ¡ SGW ¡or ¡ Oflloading ¡server ¡ 51/59 ¡ ¡

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SLIDE 52

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡

Uplink ¡SMORE ¡SDN ¡Overhead ¡

Packet ¡In ¡

SMORE ¡SDN ¡

eNB ¡ Out_ ¡port ¡ Matches ¡ & ¡AcQons ¡ ¡ ¡Game ¡Backend ¡Server ¡ ¡ Overheads ¡from ¡ ¡

  • 1. ¡GTP ¡evalua?on ¡
  • 2. ¡GTP ¡decapsula?on ¡

Matches ¡ & ¡AcQons ¡ In_port ¡

Packet ¡Out ¡ 8/25/14 ¡ 52/59 ¡ ¡

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SLIDE 53

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡

Uplink ¡SMORE ¡SDN ¡Overhead ¡

Packet ¡In ¡

SMORE ¡SDN ¡

eNB ¡ In_port ¡ Matches ¡ & ¡AcQons ¡ Matches ¡ & ¡AcQons ¡ SGW ¡ Out_port ¡

Packet ¡Out ¡

Overhead ¡from ¡GTP ¡evalua?on ¡

8/25/14 ¡ 53/59 ¡ ¡

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SLIDE 54

Uplink ¡SMORE ¡SDN ¡Overhead ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

2 4 6 8 10 12 SMORE SMORE NATIVE

Processing time in each port(us)

ETH input port ETH output port GTP eval port GTP decap port Compared ¡with ¡Na?ve ¡OVS ¡

  • ­‑ ¡SMORE( ¡to ¡CLOUD) ¡: ¡5.3 ¡us ¡
  • ­‑ ¡SMORE( ¡to ¡SGW ¡) ¡: ¡1.9 ¡us ¡

GTP ¡eval ¡ GTP ¡Decap ¡ GTP ¡eval ¡

54/59 ¡ ¡

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SLIDE 55

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡

Downlink ¡SMORE ¡SDN ¡Overhead ¡

Packet ¡Out ¡

SMORE ¡SDN ¡

eNB ¡ Out_ ¡port ¡ Matches ¡ & ¡AcQons ¡ Overhead ¡from ¡ ¡ GTP ¡decapsula?on ¡ Matches ¡ & ¡AcQons ¡ In_port ¡ ¡ ¡Game ¡Backend ¡Server ¡ ¡

Packet ¡In ¡ 8/25/14 ¡ 55/59 ¡ ¡

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SLIDE 56

Downlink ¡SMORE ¡SDN ¡Overhead ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡

1 2 3 4 5 6 7 8 SMORE SMORE NATIVE

Processing time in each port(us)

ETH input port ETH output port GTP encap port

Compared ¡with ¡Na?ve ¡OVS ¡

  • ­‑ ¡SMORE( ¡from ¡CLOUD) ¡: ¡2.1 ¡us ¡

GTP ¡Encap ¡

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SLIDE 57
  • The ¡overall ¡overhead ¡due ¡to ¡processing ¡GTP ¡

func?onali?es ¡in ¡SMORE ¡SDN ¡is ¡not ¡high ¡ compared ¡to ¡end-­‑to-­‑end ¡delay ¡in ¡LTE ¡(~70ms) ¡

  • May ¡have ¡scalability ¡issue ¡in ¡SMORE ¡SDN ¡

– Explore ¡scalability ¡in ¡SMORE ¡SDN ¡

¡

  • Architectural ¡limitaQon ¡

– Limited ¡support ¡for ¡handover ¡(supporQng ¡Intra-­‑ LTE ¡Handover ¡using ¡the ¡X2 ¡interface) ¡

SMORE ¡: ¡So)ware-­‑Defined ¡Networking ¡Mobile ¡Offloading ¡Architecture ¡ 8/25/14 ¡ 57/59 ¡ ¡

Feasibility ¡and ¡LimitaQon ¡of ¡SMORE ¡ ¡

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SLIDE 58

Conclusion ¡

  • We ¡presented ¡SMORE ¡architecture ¡to ¡realize ¡

traffic ¡offloading ¡to ¡reduce ¡end-­‑to-­‑end ¡delay ¡

– No ¡modificaQon ¡of ¡exisQng ¡LTE/EPC ¡mobile ¡

  • network. ¡

– Show ¡how ¡offloading ¡for ¡selected ¡traffic ¡of ¡ subscribed ¡users ¡can ¡realized ¡even ¡when ¡ handover ¡happens ¡

  • Prototype ¡realizaQon ¡of ¡SMORE ¡architecture ¡

in ¡PhantomNet ¡LTE/EPC ¡testbed. ¡

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Thank ¡you! ¡ QuesQons? ¡

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Visit ¡phantomnet.org ¡

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