5G MEC

オープン RAN、ビームフォーミング、およびマッシブ MIMO はモバイルネットワーク環境を変革する中、動的なスペクトラムの割り当て、ビーム管理、サービス保証に必要なリアルタイムインテリジェンスはネットワークのエッジに近づき続けています。ネットワーク監視、ファイバー認証、5G RAN最適化、およびアクセステストソリューションの比類のないポートフォリオを備えたVIAVI は、5G 導入に伴うモバイルエッジコンピューティングの拡大をサポートできる唯一の存在です。

VIAVI は、ネットワークのライフサイクル全体を通じてのテストと保証を提供します。ラボ用の高度なエミュレーションおよび認証ツールにより、フィールドでのエッジデータセンターのパフォーマンスが高速化および最適化されます。自動化されたワークフローを備えたクラウド対応のファイバーおよびアプリケーションのテストソリューションにより展開が簡素化され、一方、リモート 24 時間 365 日の監視機能により効率的で信頼性の高いライツアウト（完全自動化）エッジデータセンターの運用が可能になります。

コンピューティング インフラを無線アクセスネットワーク（RAN）とエンドユーザーの近くに移行することで、5G ユースケースで導入されたユーザー密度の増加、高速伝送、超低遅延の要件が実現可能になります。コンピューティングの負担をネットワークエッジに移すことで、トラフィックの混雑が軽減され、全体的な体感品質（QoE）が向上します。5G分散アーキテクチャは、従来の基地局の機能を無線装置（RU)、分散ノード（DU)、集約ノード（CU）に分割します。ネットワークのエッジに位置する DU は、さまざまなモビリティシナリオの下位レベルのプロトコルスタックをサポートします。5G エッジの高密度化を促進するために、多くの分散ノードをコアネットワークに近い単一の集約ノードを介して接続できます。

  • マッシブ MIMO（複数入力、複数出力）テクノロジーは、大型アンテナアレイを利用してスペクトラム効率とカバレージを向上させます。 「超マッシブ」MIMO は複数のアレイを接続します。これらのアレイ内の操作可能なアンテナには、5G エッジコンピューティングを通じてのみ実現可能となる正確な位置合わせとリアルタイム同期を必要とします。
  • 欧州電気通信標準化機構（ETSI)は、すべての関係者に相互運用性を保証するエッジコンピューティングの統一規格を開発するために、MEC 産業仕様化グループ（ISG）を設立しました。 この標準化により、通信事業者とクラウドのエコシステムが連携し、サードパーティがモバイル アプリケーションをより簡単に展開できるようになります。

マルチアクセスエッジコンピューティングは、インテリジェンス、アプリケーション、意思決定を中央集約型データセンターから離しユーザーや IoT アプリケーションに近づけることで、すべてのアクセステクノロジーの柔軟性を高めます。5G とエッジコンピューティングの連携により、QoS と信頼性の向上と共に、レイテンシの短縮と効率の向上も実現します。

  • 5G/6G パフォーマンス：5G ネットワークが世界中に展開される一方で、第 6 世代のワイヤレステクノロジーに向けた暫定的なステップがすでに進行中です。FCC は、テラヘルツ波のスペクトラム（95GHz～3THz）を解放し、6G 規格の 3GPP のリリース日が設定されつつあります。速度と帯域幅の指数関数的な増加が、ほぼ知覚できないほどのレイテンシに加わる日が近づいています。高周波に固有の範囲制限と IoT のユースケースの増加により、MEC 展開の需要は今後も高まり続けるでしょう。   
  • RAN インテリジェントコントローラー（RIC） オープン RAN アーキテクチャの基本的な構成要素として、ソフトウェアによって定義される RIC は、負荷分散、ハンドオーバー、干渉検出など、時間的制約のある重要な機能を実行します。RIC は RAN のパフォーマンスを自動化し、相互運用性と俊敏性を向上させます。RIC に求められる迅速な意思決定により、強化された MEC の機能がさらに重視されることになります。MEC
  • ビームフォーミング 大規模な操作可能なアンテナアレイに加えて、ビームフォーミングテクノロジーにより、5G 信号が特定のユーザー機器（UE）に向けて狭く集中されます。5G MEC は、複雑なビームのハンドオーバーおよび再構成機能をサポートします。将来の通信ネットワークでは、あらゆるアプリケーションをユーザーの 1 つのハブに配置することが予想されるため、ビーム管理にはエッジのインテリジェントソフトウェアが不可欠です。 

5G MEC のユースケース

ネットワークをユーザーに近づけることで、パフォーマンスが前例のないレベルに引き上げられます。マルチアクセスエッジコンピューティングは、ブロードバンド配信、インタラクティブゲーム、および Software-as-a-Service（SaaS）アプリケーションを強化しますが、最も注目すべきエッジコンピューティングのユースケースでは、5G と IoT の力を活用して日常のエクスペリエンスを変革します。

  • カバレッジの最適化：5G で採用されているミリ波（mmWave）周波数は、到達距離が数百メートルに制限されており、経路損失と透過損失が大きくなります。操作可能なアンテナとビームフォーミングテクノロジーはこれらの障害を克服し、カバレッジを改善しますが、伝送品質は依然として環境条件やユーザーの移動性の影響を非常に受けやすいままです。ハンドオーバーとカバレッジを最適化するために使用される 5G ビームの測定およびレポート作成手法は、5G MEC を通じて提供されるリアルタイムインテリジェンスに依存しています。
  • 公共の安全：公共の安全対策の向上は、5G と IoT の導入の紛れもない副産物です。速度と帯域幅の強化により、豊富なメディアストリーミングと初期対応者向けの情報アクセスがサポートされる一方、レイテンシの短縮により、危険な状況での自律走行車の使用が可能になります。IoT アプリケーションが身体装着カメラやスマートシティセンサーの使用をさらに拡大するにつれて、5G MEC は公共の安全の進化を維持する上で極めて重要な役割を果たします。
  • 先進運転支援システム（ADAS） 無人自動車、「車車間/路車間」通信、輸送の安全性、セキュリティ、インフォテインメントの画期的な進歩は、複雑なモビリティシナリオを解読するために、適切に調整されたネットワークスライスと人工知能（AI）に依存しています。自律型エッジは、低レイテンシ（1～2 ミリ秒）の ADAS 要件と、車両の位置が急速に変化する際のシームレスなハンドオーバーをサポートします。
  • コネクテッドヘルス：テクノロジーが個人的なケアを補完する、新しく改善されたヘルスケアエコシステムには、仮想診察、AV/AR 対応の医療トレーニング、農村部での治療と診断へのアクセスの改善が含まれます。遠隔手術やウェアラブル IoT デバイスなどの次世代のコネクテッドヘルスアプリケーションは、5G エッジ人工知能と超低遅延パフォーマンスに生死に関わる重要性を課すことで要求水準が引き上がることになります。

5G MEC は、より高いレベルの End-to-End の可視性を提供しながら、IoT ユースケースのパフォーマンスとレイテンシを守ります。5G の QoS と信頼性を定義する自動化、インフラ、分析を展開するために、エッジでのインテリジェンスが活用されます。    

  • 自動化とゼロタッチ操作：5G、ネットワークスライシング、ビームフォーミング、IoT は、ワイヤレスネットワークの管理とオーケストレーションに劇的な変化をもたらします。自己監視と自己修復が可能な完全に自動化された「ゼロタッチ」ネットワークにより、運用コストと平均修理時間（MTTR）が削減されます。ゼロタッチの 5G オートメーションの実装に必要な可視性は、RAN からコアまで展開された End-to-End のインテリジェンスなしでは確立できません。
  • スペクトラム管理：エッジコンピューティング 5G インテリジェンスにより、利用可能なスペクトラムをより効率的に利用できるようになります。動的スペクトラム割り当て技術は、UE からのリアルタイムのフィードバックを使用して、送信周波数を瞬時に最適化します。動的スペクトラム共有（DSS）により、5G 信号と LTE 信号が同じ周波数帯域を占有することができ、トラフィック需要に基づいて利用可能な帯域幅が瞬時に分割されます。
  • サービスの最適化：エッジの近くで管理されるデータと分析により、ユーザーの好みやトラフィックパターンをローカルで可視化し、差別化されたレベルのサービスを提供します。帯域幅の可用性、消費電力、アプリケーションのパフォーマンスは継続的に最適化され、アプリケーションはより効率的に展開されます。

セキュアモバイルエッジコンピューティングの課題

5G の導入が進むにつれて、分散型エッジコンピューティングの課題と限界が明らかになり続けています。5G テクノロジーを可能にする画期的なイノベーションの多くは、これらの課題にプロアクティブに対処するためにも使用できます。

  • 消費電力は、何千もの個別のタワーサイトと各 5G 基地局に展開されたハードウェアが前世代の 4G の 2 倍以上のエネルギーを消費するため、継続的な懸念事項となっています。大規模なデータセンターには、多くの場合、復元力を向上させるための二重給電が組み込まれていますが、5G エッジ展開の規模と場所を考慮すると実用的ではありません。自己修復機能を備えたライツアウト（無人）エッジロケーションを使うと、5G MEC のエネルギー使用量の削減に役立ちます。
  • コアからエッジへのインテリジェンスのシフトにより、ユーザーの観点からはパフォーマンスが最適化されますが、管理が必要なシステムの複雑さのレベルも高まります。人工知能と機械学習は、5G とエッジコンピューティングの問題をリアルタイムで検出して解決するために使用される進化テクノロジーの 1 つです。
  • 高密度化は、5G 導入の避けられない結果です。デバイスと IoT センサーの数が増えると、短距離ミリ波伝送に必要な RAN ハードウェアの量が膨大になるため、その影響はさらに大きくなります。高密度化により、分散ネットワークにインテリジェンスと柔軟性がもたらされ、同じ周波数上の効率的なアップリンクおよびダウンリンク送信と動的なネットワークスライシングプロセスを備えた時分割二重（TDD）を最適化することができます。

5G エッジコンピューティングアーキテクチャは、クラウドコンピューティングと仮想化 RAN の要素を組み合わせて、ワイヤレスネットワークのエッジで 5G 運用のための実用的な基盤を生み出します。

  • 3GPP は、その創設以来、MEC を 5G アーキテクチャの中心的な要素として認識しています。5G モバイルネットワーク向けのエッジコンピューティングは、3GPP 技術仕様 TS 23.501 に規定されています。エッジでのモジュール式のサービスベース 5G アーキテクチャにより、携帯電話事業者は自社のサービスをより効率的に拡張できます。
  • ETSI MEC ガイドラインでは、4G または 5G ネットワーク向けの MEC ソフトウェアアーキテクチャと標準 API を規定しています。ETSI のリファレンスアーキテクチャには、ストレージ、コンピューティング、ネットワーキングリソースを提供するモバイルエッジホストと、アプリケーション支援、認証、および状態変更通知用のモバイルエッジプラットフォームが含まれています。