Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Performance Optimization of Virtualized Packet Processing Function for 5G RAN
KTH, School of Information and Communication Technology (ICT), Communication Systems, CoS, Radio Systems Laboratory (RS Lab). (CCS)
2017 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Prestandaoptimering av virtualiserad packet processing-funktion för 5G RAN (Swedish)
Abstract [en]

The advent of the fifth generation mobile networks (5G) presents many new challenges to satisfy the requirements of the upcoming standards. The 5G Radio Access Network (RAN) has several functions which must be highly optimized to keep up with increasing performance requirements. One such function is the Packet Processing Function (PPF) which must process network packets with high throughput and low latency. A major factor in the pursuit of higher throughput and lower latency is adaptability of 5G technology. For this reason, Ericsson has developed a prototype 5G RAN PPF as a Virtualized Network Function (VNF) using an extended version of the Data Plane Development Kit’s Eventdev framework, which can be run on a general purpose computer. This thesis project optimizes the throughput and latency of a 5G RAN PPF prototype using a set of benchmarking and code profiling tools to find bottlenecks within the packet processing path, and then mitigates the effects of these bottlenecks by changing the configuration of the PPF.

Experiments were performed using IxNetwork to generate 2 flows with GTP-u/UDP/IPv4 packets for the PPF to process. IxNetwork was also used to measure throughput and latency of the PPF.

The results show that the maximum throughput of the PPF prototype could be increased by 40.52% with an average cut-through latency of 97.59% compared to the default configuration in the evaluated test case, by reassigning the CPU cores, performing the packet processing work in fewer pipeline stages, and patching the RSS function of the packet reception (Rx) driver.

Abstract [sv]

Med den annalkande femte generationen av mobila nätverk (5G) följer en rad utmaningar för att uppnå de krav som ställs av kommande standarder. Den femte generationens Radioaccessnätverk (RAN) har flera funktioner som måste vara väloptimerade för att prestera enligt ökade krav. En sådan funktion är Packet Processing-funktionen (PPF), vilken måste kunna bearbeta paket med hög genomströmning och låg latens. En avgörande faktor i jakten på högre genomströmning och lägre latens är anpassningsbarhet hos 5Gteknologin.  Ericsson har därför utvecklat en prototyp av en PPF för 5G RAN som en virtuell nätverksfunktion (VNF) med hjälp av DPDK:s Eventdev-ramverk, som kan köras på en dator avsedd för allmän användning. I detta projekt optimeras genomströmningen och latensen hos Ericssons 5G RAN PPF-prototyp med hjälp av ett antal verktyg för prestandamätning och kodprofilering för att hitta flaskhalsar i pakethanteringsvägen, och därefter minska flaskhalsarnas negativa effekt på PPFens prestanda genom att ändra dess konfiguration.

I experimenten användes IxNetwork för att generera 2 flöden med GTP-u/UDP/IPv4-paket som bearbetades av PPFen. IxNetwork användes även för att mäta genomströmning och latens.

Resultaten visade att den maximala genomströmningen kunde ökas med 40.52% med en genomsnittlig latens på 97.59% jämfört med den ursprungliga PPF-prototypkonfigurationen i testfallet, genom att omfördela processorkärnor, sammanslå paketbearbetningssteg, och att patcha RSS-funktionen hos mottagardrivaren.

Place, publisher, year, edition, pages
2017. , p. vii,69
Series
TRITA-ICT ; 2017:198
Keywords [en]
5G, RAN, virtualization, packet processing, NFV, optimization
Keywords [sv]
5G, RAN, virtualisering, packet processing, NFV, optimering
National Category
Communication Systems
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-218090OAI: oai:DiVA.org:kth-218090DiVA, id: diva2:1159529
External cooperation
Ericsson
Presentation
2017-11-14, Seminar room Grimeton, Kistagången 16, East, Floor 4, Kista, 19:00 (English)
Supervisors
Examiners
Available from: 2018-02-09 Created: 2017-11-22 Last updated: 2018-02-26Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3167 kB)26 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 3167 kBChecksum SHA-512
fe2d91b8db0edd49d81e5506cd4b45ea54ec7d57375fd9e799b375179aa09ef2587625b57e6b72e3c1558f3d97082f46ea964806061b3fed0357fef6bea27e75
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Östermark, Filip
By organisation
Radio Systems Laboratory (RS Lab)
Communication Systems

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 36 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 113 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf