NFV/SDNから見るネットワークスライシング – 5G×ネットワークスライシング

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2019年2月20日に開催されたイベント「5G×ネットワークスライシング~5Gで実現するネットワーク優先制御」のステージには、次世代ICT基盤技術の実用化・普及を目指す一般社団法人 沖縄オープンラボラトリの壬生亮太氏(NEC)が登壇されました。
長年NFV(従来専用ハードウェアとして提供されていた各種ネットワーク機能を汎用サーバの仮想化されたOS上で動作するソフトウェアで実現する技術)に携わってきた氏の視点から、ネットワークスライシングに関連した技術紹介や今後への期待などが語られました。

ネットワークスライシングの概要については本間氏の講演記事をご参照ください。

講演者である壬生亮太氏の写真

「アンテナ、サーバ、ルータ、スイッチなどのネットワーク機能を仮想化しサービス提供する技術(NFV)について取り組んできました。ネットワークリソース(帯域・遅延・接続エリア)およびサーバリソース(CPU、メモリ、ストレージ)をNFV基盤の上で用途に応じて切り出すネットワークスライシングは実現すれば大きなメリットがあると同時に、技術的に非常に難しいであろうというのが最初に感じたことです」と、壬生氏は語ります。

ネットワークスライシングへの期待と不安

「キャリア目線では、特性の異なるネットワークスライシングを共通のリソースで提供できることで非常に経済効率がよくなり、ビジネスモデルを広げることができます。
またOTT(動画コンテンツや音声通話などをインターネット経由で提供するサービス)などサービス提供者の目線では、クラウドゲーミングのような低遅延で実現できるサービス、安定して繋がることでIoTやモビリティへの用途など新たなユースケースが誕生し、その新しいサービスを素早く展開できるということで夢は広がります。」

「ネットワークスライシングのイメージ」を表現したスライドの画像

大きな期待があると同時に、ネットワークスライシングを実現するには不安があると壬生氏は話します。

「ネットワークスライシングでは、ネットワークをエンドツーエンド(E2E)で機能やリソースを分離(アイソレーション)します。
そのためには5Gのネットワーク設備が普及しなければなりません。また利用者も対応した端末を準備する必要があります。
そのうえで、エンドツーエンドでネットワークをどのように分離するのか、分離したネットワークのサービス品質をどのように維持していくのかを、ネットワーク機器の提供者やサービス提供者が横断的にきちんと議論を行っていく必要があります」

現状、標準化団体やフォーラム団体でもそれができておらず、NFVの標準化団体の中には「ネットワークスライシングには共通の定義はない」という文書を出しているところもあるそうです。

ネットワークスライシングを実現するためにやらなくてはならないことを説明するスライドの画像

ネットワークスライシング実現を支える技術

壬生氏はサービス品質を維持し、ネットワークをエンドツーエンドで分離する為に活用できそうな技術・アイディアをいくつか紹介しました。

「ネットワーク機能を仮想化するNFVは、最新の性能を持つ仮想マシンに低コストで乗り換えやすくなるというメリットがあります。ただし同じ筐体にいくつものアプリが”相乗り”してくると、リソースを奪い合って性能上の懸念が出てくるため、【EPA】が登場しています。これはマシンの中でリソースを分割して割り当てられるように考えられたものです」

「またNFVの構成要素の一つである【NFV MANO】では、仮想化されたサービス(コンポーネント)そのものにインターフェースを持たせることで、操作要求を相互に投げ合い、例えば仮想マシンの構築や使用率に合わせたサイジング、故障時の代替インスタンスの起ち上げなどを自動化できます」

「ネットワーク構築、制御の自動化には【SDN】が必要です。ひとつのコントローラーから各ネットワーク機能の設定や集中制御を行い、さらにネットワーク網全体で論理的な面(スライス)を切り出すことが出来ます」

また3GPP(現在5Gの標準化にあたっているプロジェクト)で議論されている、ネットワークスライシングにおけるRAN側の仕組みについても言及します。
「端末からの通信に合わせて、RANのセレクションファンクションという機能部分が、アプリのIDやサービスのディスクリプター(特性)に応じて接続するスライスを選択する仕組みが検討されているようです」

課題解決のためには、幅広い議論が必要

「色々と使えそうな技術やアイディアはありますが、心配もあります」と、壬生氏は以下の4点を具体的な課題として挙げました。

  • 膨大多種な機器をどう監視・制御するか
  • キャパシティプランニング・性能分離をどう規定するか
  • 経済性を考慮したハードウェアは、どういうものになるのか
  • 5G関連の研究開発および標準化が、複数並走している
具体的な課題4件を提示するスライドと壬生氏の写真

「こういう部分を通信キャリアやサービス提供者/利用者の皆さんと議論して、ネットワークスライシングをどう実現していくかを考えていきたいと思っています」(壬生氏)

※1 NFV:Network Functions Virtualization
※2 EPA:Enhanced Platform Awareness
※3 NFV MANO:NFV Managed and Network Orchestration
※4 SDN:Software Defined Network
※5 RAN:Radio Access Network

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