5G:公共安全要件からネットワークスライスへ

第五世代ネットワーク(5G)は、通信業界に根本的なパラダイムシフトをもたらそうとしています。製造業、小売業、自動車産業などの業界では、モバイルサービスの潜在能力を十分に活用できていないため、「1つのネットワークですべてをカバーする」戦略という現在の常識を覆すことになります。例えば、ある企業では超高信頼性のサービスが求められ、他の企業では帯域幅に関係なく極めて低いレイテンシーが求められるかもしれません。消費者がネットワークに適応するのではなく、5Gネットワークが外部要件に適応することになります。

しかし、この場合、ネットワークコスト(CAPEXとOPEXの両方)が高くなり、ビジネスモデルを正当化するために最低限必要なクライアント数が必要となります。 5Gは「ネットワーク・スライシング」によって、移動体通信事業者(MNO)が共通のプラットフォーム上で複数の専用論理ネットワークを設計・運用できるようにすることで、この問題を解決することを目的としています。

業界要件のユースケース公共安全

特定のユースケースのためにカスタマイズされたネットワークを持つというコンセプトは、パブリックセイフティの中で初めて実現されました。米国では、2012年2月22日に署名された「中流階級税救済および雇用創出法」(公法112-96)の一部として、First Responder Network Authority(FirstNet)が創設されました。 この法律では、全米のファーストレスポンダー専用のブロードバンドネットワークを構築するために、20メガヘルツの周波数と70億ドルが割り当てられ、ファーストネットにそのネットワークの構築、運用、保守が義務づけられた。

FirstNetの当初の目的は、特に既存の商用ネットワークが大量のトラフィックで圧倒されているときに、ファーストレスポンダーが危機の際に通信するための専用ネットワークを持つことでした。その後、加入者数、データトラフィックのニーズ、ユースケースの増加や進化により、FirstNetは容量を増やすだけでなく、提供する製品も進化させなければならないというプレッシャーを継続的に受けています。

モノのインターネット(IoT)の登場は、ファーストレスポンダーに大きな利点をもたらします。デバイスやセンサーからのデータは、より良い状況認識を提供し、レスポンダーはより速く、より効率的に行動できるようになります。

大容量・低遅延の5Gネットワークは、IoTベースの状況認識で公共安全アプリケーションに段階的な進歩をもたらすだけでなく、MNOエコシステムが必要に応じてFirstNetの内外に専用の「緊急スライス」を迅速に展開することを可能にします。5Gの機能は、ファーストレスポンダーの能力を向上させ、遭難した地域の市民と他のファーストレスポンダーの両方に助けを提供することができます:

図1:ユースケース 出典3gpp tr 22.872 v2.0.0 (2018-05)

図1に示すようなユースケースを実現するためにカスタマイズされた「緊急スライス」を迅速に展開するためには、MNOは、例えば、処理能力、ストレージ、帯域幅の面で、他のネットワークスライスから隔離されたリソースを専用または共有する必要があります。

MNOのプランニング上の留意点

実装の観点からは、MNOは、複数の産業分野(例えば、公共安全、自動車、製造業)に対して単一の「スライス」(例えば、IoT専用スライス)を展開したり、異なるスライス(IoT、ブロードバンド、低遅延など)を束ねて特定の分野に対してエンドツーエンド機能を提供できる。

図2:GSMAによるコンセプト

これらのスライスはそれぞれ、ネットワークの特定の論理的な部分の性能に関連する特定の属性(レイテンシ、スループットなど)を持っています。第一の課題として、MNOはスライステンプレートを作成し、ネットワークの相互接続を定義し、第三世代パートナーシッププロジェクト(3GPP TS 28.531)で定義されているように、特定のパフォーマンスを提供できる構成を定義することができます。

これらのスライステンプレートは、ほとんどが汎用的なものであり、MNOが特定のサービスを迅速に作成することができる。したがって、図2に示すように、すべてのMNOで特定のスライスは3つしか存在しない。しかし、垂直的な業界の要件(例えば、公共安全)については、さらなるタスクが発生する。ユースケース(図1)は、MNOが "プライベート・スライス"、この場合は "パブリック・セーフティ・スライス "のコンセプトを作成するための指針となる。

ユースケースに必要な特定の性能を有するスライステンプレート(低遅延スライス、または広帯域スライス)を、1つ以上の異なるスライスと組み合わせることにより、「公共安全スライス」を実現することができます。

図3:民間パブリックセーフティースライスのプランニング

専用ネットワークを構築するのではなく、Public Safety Sliceを採用することで、コストを削減できるだけでなく、Public Safetyの顧客に柔軟性とオプションを提供することができます。ネットワークスライスは3GPPのリリース16(2020年6月予定)で標準化される予定ですが、MNOはすぐにでも公共安全の強化などのユースケースを計画することが可能です。

今日のMVNO(仮想移動体通信事業者)のモデルは、ネットワークスライシングによって破壊されるでしょう。企業顧客は、SLAが保証されたスライスとしてネットワークを提供することができます。郡や市などの特定のニーズに合わせてカスタムメイドで提供される「Public Safety Slice-as-a-Service」のコンセプトは、非常に視野の広いものである。

課題・結論

5Gネットワークは、クラウド上の第一世代のモバイルネットワークである。公共安全スライス・アズ・ア・サービス」のコンセプトは、技術志向ではなくビジネス志向であり、公共安全のユースケースをネットワークの特定の論理部分の機能性、トポロジー、ポリシーにシームレスにマッピングすることを約束します。

このようなカスタムサービスモデルを実装するためには、NFVアーキテクチャを特定のスライス準備(図3)にマッピングすることが課題となってきます。

図4:パブリックセーフティースライスの展開図

運用面では、公共安全スライスは、設定、監視、制御が必要な1つまたは複数のネットワークスライスを有します。公共安全の顧客がネットワークサービスを制御するために、MNOからAPI(Application Programming Interface)を必要とする場合がある。

ネットワークスライシングの成功に向けて、運用サポートシステム/ビジネスサポートシステム(OSS/BSS)が果たす役割は大きくなっています。OSSの観点からは、設計から展開、保証に至るまで、スライスのクローズドループ自動化が鍵となる。動的な課金と請求、さまざまなSLAと価格モデルにおける動的な履行は、BSSによって管理されなければならない。

5G時代には、オペレーション領域とビジネス領域が明確に統合され、MNOは接続プロバイダーの枠を超え、公共安全などの垂直産業向けにカスタマイズしたネットワークスライスを提供することができるようになります。

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