L3 Latency in Regional Networks : Preparing 5G launch

Abstract

The purpose of the research was to measure the two-way L3 latency in Telia Finland’s regional MPLS networks. The subject was topical, as 5G networks require a significantly smaller amount of delay compared to the existing 4G mobile networks. The primary objective was to produce a baseline for the network delay to be used in planning and development of the regional networks to prepare for the introduction of 5G.

An additional objective was to compare two measurement methods to determine their suitability for conducting measurements in the production network. Eventually ping was selected as a measurement method while TWAMP implementation was limited solely to Telia’s laboratory environment. However, the results gained from TWAMP testing were used as a reference when assessing the reliability of the results measured from production network.

The research constrained to Telia’s 13 regional networks consisting of Nokia’s SR, ESS, and SAS series routers and switches. In total, 1139 network elements were measured using fping program run on a Unix server in a separate management network. In order to assess the reliability of the results, additional data gained with traceroute program as well as inventory information such as location and site details was combined with the actual measurement data.

The result of the research was a reliability analysis of the measurement statistics and the baseline delivered to designers responsible for planning the regional networks. Despite the fact that ICMP traffic is de-prioritized in network elements, this research proves that a simple measurement method can produce accurate enough information for planning and can reveal issues in the network.

Tutkimuksen tavoitteena oli mitata kaksisuuntainen L3-viive Telia Finland Oyj:n MPLS-alueverkossa. Tutkittava aihe oli ajankohtainen, sillä 5G-verkon käyttöönotto vaatii operaattorin runkoverolta huomattavasti pienempää viivettä nykyiseen 4G-standardiin verrattuna. Pääasiallisena tavoitteena oli tuottaa tieto tuotantoverkon viiveistä viiveen vertailuarvojen tuottamiseksi, jolloin vertailuarvoja voidaan hyödyntää alueverkkojen suunnittelussa ja rakentamisessa 5G-verkon käyttöönottoa varten.

Tutkimuksessa tarkasteltiin lisäksi kahta eri mittausmenetelmää, jolloin menetelmistä sopivampi voitiin valita tuotantoverkon viivemittauksiin. Lopulliseksi mittausmenetelmäksi valikoitui ICMP-protokollaan perustuva ping ja TWAMP-protokollaa päädyttiin testaamaan ainoastaan Telian laboratorioympäristössä. TWAMP-protokollalla saatuja mittaustuloksia käytettiin kuitenkin tuotantoverkosta mitattujen viiveitten luotattavuuden arviointiin.

Mittaus rajoittui Telian 13 alueverkkoon, jotka koostuivat Nokian SR-, ESS- ja SAS-sarjan reitittimistä ja kytkimistä. Mittaukset toteutettiin fping-sovelluksella, jota ajettiin hallintaverkossa sijaitsevalta Unix-palvelimelta, ja mittaukset kohdistuivat yhteensä 1139 verkkolaitteeseen. Tulosten analysoinnin helpottamiseksi mittaustuloksiin yhdistettiin lisäksi laitetietokannan sijainti- ja teletilatietoja sekä traceroute-sovelluksella kerättyä dataa.

Työn lopputuloksena oli arvio mittaustulosten luotettavuudesta sekä taulukoitu viivestatistiikka, joka luovutettiin alueverkon suunnittelijoiden käyttöön. Siitä huolimatta että verkkolaitteet käsittelevät ICMP-liikennettä muuta liikennettä alemmalla prioriteetilla, tutkimus osoittaa, että yksinkertainen mittausmenetelmä voi tuottaa riittävän tarkkaa tietoa suunnittelutyöhön sekä paljastaa lisäksi verkon ongelmakohtia.