ホワイトペーパー:携帯電話事業者向け LTE および VoLTE のサービス問題のトラブルシューティング|enterprise.netscout.com

ホワイトペーパー:携帯電話事業者向け LTE および VoLTE のサービス問題のトラブルシューティング

世界中の携帯電話事業者は、2G や 3G サービスから 4G テクノロジーに競って移行しています。Evolved Packet Core (EPC) 高速データ・サービスの展開や 3G からの移行、そして 4G LTE は、ネットワーク運用チームにとって大きな課題です。今日の LTE ネットワークでは、トラフィック量が増加しており、問題が発生すると、コントロール・プレーンのみならず、ユーザー・プレーン全体の IP およびアプリケーションのパフォーマンスをトラブルシューティングする必要があります。

このホワイトペーパーでは、変化するネットワークのトラブルシューティング機器の要件をはじめ、データ / 音声問題を迅速に解決するためにネットワーク・エンジニアが必要とする新たな機能について取り上げています。

    目次
  • はじめに
  • 統計
  • 市場の需要増加
  • LTE モバイル・ブロードバンドの地域の成長と普及率
  • 最適化された LTE ネットワークがもたらす財務メリット
  • LTE がもたらす新たなネットワークの課題
  • LTE および VoLTE をトラブルシューティングするための 360° のソリューション
  • エンドツーエンドな加入者セッション分析
  • ネットワーク・エンジニアに力を与える
  • 概要

はじめに

世界中の携帯電話事業者は、2G や 3G サービスから 4G テクノロジーに競って移行しています。導入されると、事業者は自社の LTE モバイル・ブロードバンド・ネットワークを最適化しなければなりません。LTE を展開するとすぐに、携帯電話事業者は 2G および 3G 音声サービスによってまだ使用されている貴重な帯域を解放し、LTE 用に再展開するため、VoLTE (ボイス・オーバー LTE)機能の統合とオーバーレイに向けたネットワーク・エンジニアリング計画を開始しなければなりません。

このプロセスは複雑で、事業者のエンジニアにとって、新たな試験およびトラブルシューティングの課題を生み出します。LTE や VoLTE 以前は、信号試験を通してトラブルシューティングすることが標準の作業形態でした。真のモバイル・ブロードバンド・サービスの出現により、特にモバイル通信のサイロ化された経験しか持たないネットワーク・エンジニアは、新たな水準を目指さなければなりません。サービスの問題を迅速かつ効果的に緩和するためには、新たな知識、スキルセット、および機器が不可欠です。

統計

モバイル・ブロードバンド・デバイスの爆発的成長は、どのグラフを見ても、ホッケースティック曲線(急激な上昇カーブ)を描いています。モバイル・ブロードバンドの発展は、先進国市場と発展途上市場におけるスマートフォンの急速な普及、PC モデム、次世代タブレット、ファブレット、マシンツーマシン・デバイス、そしてこれから構想されるであろうモバイル・データ・デバイスによって加速しています。コミュニケーションを図り、つながりを持ちたいと思う世界中の消費者の欲求が、携帯電話事業者に対する要求を高めています。

モバイル・デバイスの台数は、2017 年までに地球の全人口 = 103 億を上回ります


世界のモバイル・ブロードバンドについての予測と統計:

  • モバイル・デバイスの台数は、2014 年までに地球の全人口を上回ります
  • 2017 年までに、1 人あたりのデバイス数は 1.4 台になります。つまり、103 億台に相当します。
  • 2017 年までに、世界の LTE 普及率は 12% に達します。
  • 今日の IPv6 対応モバイル・デバイスは、10 億台(15%)です。
  • 2017 年までに、IPv6 対応機器が 42 億台(41%)になります。
  • 2014 年はじめのモバイル・ブロードバンド加入数は 21 億台です。
  • 2017 年終わりまでに、モバイル・ブロードバンド加入数が 80 億台になります。
  • データ消費量が年に 70% 増加しています。
  • 2017 年までに、データ・トラフィック量が 13 倍に増加します。


市場の需要増加

LTE および VoLTE は、顧客のユーザー体験を飛躍的に向上させます。携帯電話の顧客は、ネットワーク増築に伴い、より良いサービス・レベルとより広範なサービス範囲を経験しています。LTE のデータレートは 3G よりもはるかに高速のため、これは顧客が高速通信に依存するアリケーションやサービスのさらなる利用にもつながります。

サービス・プロバイダー同士の競争も熾烈を極まっており、顧客ロイヤルティーも、過去のものになっています。多くの市場において、プリペイド・サービスが新たな現実になりつつあり、顧客は自由に競合会社に乗り換えできます。このモバイル・データ帯域幅に対する絶えず高まる需要に応え、顧客をつなぎとめるために、携帯電話事業者は、非 4G 製品よりも 20 倍のデータ・トラフィック量を生み出している 4G デバイスと 4G 接続を支えるための LTE ネットワークの配備を大急ぎで行っています。

モバイル・データや音声通信のお客様は、企業ユーザーと個人ユーザーに提供される無線デバイスの柔軟性に依存しています。世界の大手企業は、競争力を維持するためにも、重要な情報の迅速かつ正確な配信に依存しています。新興市場の中小企業家は、事業経営にスマートフォンやモバイル・コンピューティング・デバイスを活用しています。1980 年代に造られた Small Office/Home Office(スモーオフィス/ホームオフィス)を表す SOHO の造語も、今日の世界各地で、Sole Owner/Handheld Office(単独所有者/携帯オフィス)と再定義されるかもしれません。LTE のサービス範囲、容量、端末のアップグレード数、そして新規ユーザーの加入数の拡大により、個人によるデータ使用が急増し続けています。モバイル・ブロードバンド・ユーザーは、ビデオのストリーミング、オンライン・ゲーム、プッシュ通知や数え切れないほどのアプリケーションの利用など、よりインタラクティブな接続を絶えず求めており、デバイスを「常時オン」にしておくことに拍車をかけています。

常時オンは、モバイル・ブロードバンドの企業ユーザーと個人ユーザーにとって、サービスモードの貴重な基準になっています。



常時オンは、モバイル・ブロードバンドの企業ユーザーと個人ユーザーにとって、サービスモードの貴重な基準になっています。ユーザーは、企業イントラネット、プッシュ・コンテンツ、購読サービス、仕事の仲間、そして友人に週7日24時間365日にフルアクセスできることを期待しています。モバイル・データの消費者は、車を持つ大多数の人とあまり変わりません。モバイル・サービスや自動車がどのように機能するかに興味ありません。ただ、いつでもどこでも、問題なく使えれば、それでいいのです。ユーザーは、高速かつ完璧なサービスを今すぐ求めているのです。


LTE モバイル・ブロードバンドの地域の成長と普及率

世界のモバイル・ブロードバンド統計(図 2)は、自社のブロードバンド・システムが急増するユーザーの需要に応えるにあたって直面する困難に携帯電話事業者が対策を講じなければならいことを示しています。GSA (Global Mobile Suppliers Association) の最近の報告によると、2013 年の終わりまでに、260 の LTE ネットワークが 93 か国で商用運用され、さらに 200 ネットワークが計画されているとのことです。


推定 1 億人いる LTE 加入者のうち、米国、カナダ、韓国、日本、およびオーストラリアがその 80% 以上を占めています。米国、カナダ、オーストラリアの広大な国土を考えると、人口の 80% が LTE のサービス範囲に含まれていることは注目に値します。

アジア太平洋地域では、LTE を他国に先駆けて導入した韓国が、2014 年の終わりまでにブロードバンド普及率 50% に達することが予想されます。日本は、米国と同様、LTE 普及率が 2013 年の終わりまでに、20% に到達する見込みです。一方、中国では、2014 年に 4G 周波数帯の割り当てとライセンス発給の完了を予定しており、TD-LTE(時分割方式)を推進しているもようです。サービスの開始後、中国のモバイル・ブロードバンド・サービスは、急速に巨大市場になることは間違いありません。ネットワーク事業者は、これら新規顧客を迎え入れる準備を行わなければなりません。


最適化された LTE ネットワークがもたらす財務メリット

顧客の要求を満たすことは、財政的に安定したモバイル・ブロードバンド事業に欠かせない基盤と言えます。LTE ネットワークを最適化することは、直接的かつ間接的にプラスの財務的影響を事業者にもたらします。最適化されたネットワークは、ネットワークのインフラと運用センターのハードウェア / サポートの設備投資を削減します。スキルを持つ人材に新サービスの創造とサポートに集中させることで、さらなる運用コストの削減も望めます。LTE ネットワークを全面的に最適化することで、事業者は 2G や 3G プラットフォームからの膨大なデータ・トラフィック量を移行させ、4G サービス用にその周波数帯を解放し、高価で取得が困難な周波数帯のより良い活用を可能にします。

また、満足度の高いモバイル・ブロードバンド・ユーザーからは、ARPU(加入者一人あたりの平均売上)の増加を期待できます。これらの顧客は、課金対象データをより使用し、事業者が提供するアプリやコンテンツを購入して、加入者の定着率を強化させ、新たな加入者として、同僚や友人、親戚を事業者側に紹介してくれる可能性が高まります。事業者が LTE および VoLTE ネットワークでもって顧客のニーズに効果的に応え、拡大された収益源から利益を享受するためには、サービス市場で十分なネットワーク・サービス範囲が提供され、ネットワーク事業者がユーザー体験の問題を迅速に解決して、最高のサービスを回復できなければなりません。

負荷の高いネットワークを持つ事業者の多くは、LTE ベース・サービスの顧客の要求に応えることができない現実に直面します。不満を抱える顧客がいることは、収益減、解約率の増加、そして評判の低下につながります。解約によって生じる 1 人あたりの損失額は、どこの地域か、事業者の子会社が顧客を獲得・取り込むために何を提供しているか、また料金プランが前払いまたは後払いのどちらかかによって異なります。いずれにせよ、加入者を失うと、元を取るためには、新たな価値が同等またはそれより高い加入者を獲得しなければなりません。

ネットワークの稼働開始後の低い QoS(サービス品質)の主な原因と、問題を迅速に改善し、高い水準のユーザー体験を維持するための方法をいくつか見てみましょう。すでに言及した通り、LTE はより高度かつ複雑な技術です。これに IPv6 ネットワークとそのプロバイダーが加わると、複雑度が増します。

モバイル・ブロードバンド・サービスの低下は、一般的に次の 2 つの形態で現れます。

  1. ネットワーク・サービスの問題:ローカルまたはシステム全体の問題で、LTE または VoLTE のどちらのサービスでも生じる可能性があり、複数のブロードバンド・デバイスや接続機器に影響を及ぼします。
  2. デバイス本体の問題:ユーザーに限定した問題で、データ接続ができない、音声品質が低い、通話が途切れる、あるいは場合によっては、サービスに接続できないといった形で現れます。

LTE がもたらす新たなネットワークの課題
バックホール・フィールド・エンジニア LTE コア・オペレーション / パフォーマンス・エンジニア キャリア IMS / データセンター・ネットワーク・エンジニア
課題
  • すべての IP ベース・トラフィックの増加
  • QoS 付き VoLTE の展開
  • 帯域幅を追加しても、もはや問題解決にならない
  • 新規ユーザーが期待する体験(VoLTE、ビデオ・ストリーミングなど)
  • LTE 発展のための IMS の拡大
  • 新たな収益創出サービスの展開
可視性のニーズ
  • 帯域幅、パケット損失、および遅延
  • トランスポート層の境界線
  • パケット損失および遅延
  • ユーザー・プレーンおよびコントロール・プレーンの分析(LTE、VoLTE)
  • ネットワーク構成要素の障害
  • IMS パフォーマンス基準
  • インターネット・トラフィックのプロファイリング
  • ビジネス・アプリケーションのパフォーマンス

最初のネットワークベースの問題では、考えられる原因は多数あります。これら問題の原因は、問題が潜む可能性があるコンポーネントやトランザクションが数多くあるため、それを克服することが困難な場合がよくあります。考えられる原因として、eNodeB(無線送受信機)、LTE Evolved Packet Core、IMS(インターネット・マルチメディア・サービス・プラットフォーム)、あるいは ISP(インターネット・サービス・プロバイダー)へのアップストリームなどが挙げられます。問題は eNodeB またはバックホールによって生じているのでしょうか?ネットワークにパケット損失が発生しているのは、ベアラが原因でしょうか?あるいは、問題の根本原因はユーザー・プレーンにあるのでしょうか?制御信号が正しく機能せず、Google や企業イントラネットとエンドツーエンドのリンクを確立できていないのかもしれません。

加入者の機器レベルでは、VoLTE は他の課題も提示します。3G から LTE への音声の移行は、シームレスでなければなりません。携帯電話事業者は、個々の顧客に関連する問題をトラブルシューティングし、漸進的なサポート・ティアを通して問題をエスカレートできなければなりません。いかなるサービスの低下も、ユーザーはすぐに気付きます。ユーザーはサービスにお金を払っています。したがって、使いやすさとサービスの品質の面において、インターネット経由でコンテンツを提供する Skype などの OTT アプリに対抗するだけでなく、打ち負かさなければなりません。

携帯電話、タブレット、モデム、M2M、およびその他の接続機器など、500 種類以上の 4G 端末が市場に出回っており、メーカー 100 社によって約 1,000 種以上の LTE デバイスが発表されている現状で、個々のユーザーの問題をトラブルシューティングすることが、ますます複雑になっています。デバイス本体の問題の原因を発見することは、ネットワーク事業者のエンジニア・チームにとって大きな懸念であり、原因を突き止め、修正することはとても難しいことです。デバイス本体の不適切なアルゴリズムのコーディングも考えられれば、CRM(顧客関係管理)部門が間違った顧客プランを設定した可能性もあります。ソフトウェア・バグがすべて修正される前に、デバイスが発売されたのかもしれません。ケースがアンテナを遮断していたり、干渉に異常に影響を受けていることも考えられます。ユーザー・データの一部が間違っているために、HSS(ホーム加入者サーバー)がユーザーを認証できないことに問題が関係している可能性もあります。

よく知られている試験装置製品をはじめとする従来のトラブルシューティング・ツールでは、便利ではあるものの、LTE が求める結果を出せません。コア・エンジニアが問題を発見するために、これらのツールを使用しても、数週間かかっても見つからないという話は、業界でも語り継がれています。これらのツールは、問題を迅速かつ効率的に修正する詳細な情報をコア・エンジニアに提供しません。LTE ネットワークが経験するのは、信号伝達の問題だけではありません。従来のツールは、信号伝達分析に焦点を当て、問題がネットワークではなく、アプリケーションにあることを説得力のある形で検証するために必要なアプリケーション分析をエンジニアに提供しません。

それに加え、これら機能性が低いツールは、バックホール/EPCの高データレートを扱う能力に欠けているため、パケットの廃棄やペイロード不足を招きます。また、キャプチャー・バッファーのオーバーフローを回避するための複雑なフィルターを設定できるように設計されていません。複数のキャプチャー・ポイントの同期には、時間がかかります。既存のテスト・ツールの多くは、複数のソースからのパケットを検出・相関付けするようにうまく設計されていません。コントロール・プレーンの情報をキャプチャーし、運用センターに転送する能力があまり高くありません。これらの試験装置は、設計と機能が根本的に高度のため、大抵の場合、現場の技術者が適切に利用するには複雑すぎるのです。これら機器を操作できる専門的能力と高いスイルを持つエンジニアを現場に派遣すると、コストが非常に高くなってしまいます。また、トラブルシューティングの任務に派遣するほど、IPv6、LTE、アプリケーション分析に精通した上級クラスのエンジニアを十分に擁するネットワーク運用センターは、いくつあるでしょうか?


LTE および VoLTE をトラブルシューティングするための 360° のソリューション

ネットワーク事業者は、自分のデバイスが「常時オン」であるという顧客の期待を満足させるために事業を行っていることを常に肝に銘じておく必要があります。この目標を達成するためには、ネットワークも「常時稼働」し、パフォーマンスの低下なしに運用しなければなりません。この最高基準でネットワークを維持するためには、事業者は高度かつ高性能なツールで問題の根本原因を診断する必要があります。

「時は金なり」ということわざがありますが、顧客がネットワークを使用できなかったり、顧客を失うことは、お金を失うことに等しく、迅速に問題解決を行うことが不可欠です。問題に対処し、「常時オン」という目標を達成するために、トラブルシューティング機器に必要とされる重要な特徴は、接続、キャプチャー、特定、および解決です。これらの特徴は、次の 4 つの機能で識別できます。

  1. 性能:トラブルシューティング機器は、事業者の負荷要件を効果的に処理できるスケーラビリティを備えていなければなりません。
  2. 可視性:ネットワーク・エンジニアは、問題が生じた時にすぐにかつ明確にパケットレベルのメトリクスを把握し、通信経路のどこにギャップが存在するか正確に特定できなければなりません。
  3. 携帯性:機器が、どのような環境でも、必要な時に特定の場所に迅速かつコスト効率よく持ち運びできる構造になっている必要があります。
  4. ユーザビリティ:現場の技術者がプラグアンドプレイのように簡単に操作でき、かつ通常は試験サイトから離れた場所にいる熟練したエンジニアに包括的なキャプチャーおよび解析機能を提供しなければなりません。

効果的なトラブルシューティングには、次を行うための可視性が必要です。

  • 「すべてのパケットとイベントのキャプチャーおよび保存」を行うことで、時間をさかのぼって問題をトラブルシューティングする。
  • 特定の加入者やサービス範囲に対し、音声/ビデオ/データ・アプリケーションを解析する。
  • 遅いアプリケーションや低い音声 QoS の根本原因を特定する。
  • 複数の場所のビデオ/音声/データを相関付けさせ、根本原因を特定する。

エンドツーエンドな加入者セッション分析

これらをまとめると、理想のトラブルシューティング・ツールとは、制御信号、制御トラフィック、ユーザー信号、およびユーザー・トラフィックを相関付ける能力を提供するツールのことをいいます。その結果として、ユーザー体験を明確に把握できます。

LTE において、ユーザー・トラフィックの質は、ネットワーク上にデータ・パケットを伝送するエンベロープまたはトンネルの役割を果たす「ベアラ」に依存しています。各ユーザーは、音声通話を行ったり、電子メールを閲覧したり、インターネットをする場合に、複数のベアラを同時に利用することができます。各ベアラは、音声、ビデオ・ストリーミング、SMS など各種データ・サービスに応じて、異なる品質管理指標でもって設定されます。ネットワーク・パフォーマンス担当のエンジニア・チームは、ベアラの状態とユーザー・プレーンのトラフィック性能に対する明確な可視性を持ち、それがユーザー・トラフィックにどのように相関付けられるか判断しなければなりません。リアルタイムな音声通話の品質は、加入者が最も明白に気付く点であり、いかなる品質の低下や遅延も容認することができないでしょう。

トラフィック量が極度に増加した時に、エンジニアはよりリッチな IP データのトラフィックが増加していることを簡単に見えなければなりません。トラブルシューティング・ツールは、ウェブベースの高解像度テレビやビデオ・ストリームなど各種異なる IP トラフィック・ソースをはじめ、携帯電話事業者のトラフィックが通過し、競合事業者からトラフィックの干渉を受けているインターネット・キャリアに対する最高品質のトラッキングを提供しなければなりません。また、各 IP ベースのフローを素早くキャプチャーし、サービスの品質が劣化または中断した時に、必要な情報を提供できなければなりません。データがより良くかつより速くキャプチャーされるほど、より早く問題解決に取り組み、質の高いユーザー体験を回復できます。


ネットワーク・エンジニアに力を与える

LTE と今日の IPv6 の出現以前は、IP トラフィックやネットワーク IP の問題ははるかに少なかったのです。ネットワーク運用・管理グループは、性能が低いパケット・キャプチャー装置で何とかやり過ごすことができ、高度な IP スキルを有するエンジニアが今ほど必要ありませんでした。今日の LTE ネットワークでは、トラフィック量が増加しており、問題が発生すると、コントロール・プレーンのみならず、ユーザー・プレーン全体の IP およびアプリケーションのパフォーマンスをトラブルシューティングする必要があります。フィールド・エンジニアが IP ベースの LTE 問題をトラブルシューティングする経験を培うのに時間がかかるため、今日のツールは、セットアップが簡単で、ネットワーク上のイベントに対する可視性を現場の技術者に与え、よりスキルを持つコア・エンジニアと連携し、自らの経験を積みながら問題を解決できるものでなければなりません。また、より効果的に連携できるチームとして、全体のパフォーマンスを向上できる能力をパフォーマンス・エンジニアリング・チームに与えなければなりません。

概要

LTE ブロードバンド・ネットワークが展開・拡大され、コア・エンジニアに課せられる課題が増大するにつれ、ネットワーク事業者が、数時間または数日ではなく、数分で問題の発見、分析、および原因特定を行えるオールインワン型(全能)トラブルシューティング・ツールを装備する重要性が増してきます。この目標を達成する上で、信号伝達とアプリケーションのデータ両方に対する最大限の可視性を届けられるツールが必要です。

LTE ネットワーク事業者のコア・エンジニアと最高経営幹部は、オールインワン型のポータブルなトラブルシューティング・デバイスのメリットにすぐに気付くことになるでしょう。コア・エンジニアは、優れた性能を発揮しながら、透過的な可視性を提供する使い勝手の良さを高く評価することでしょう。そして、CFO や CMO は、市場シェアとデータ使用量の拡大に加え、ARPU の増加、および資本と運用コストの節約を通して、定量化できる ROI を実現できることでしょう。

 
 
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