資料 1-4 将来のモバイルネットワーク実現に向けて 平成 29 年 1 月 24 日 株式会社 NTT ドコモ
1 将来のモバイルネットワーク像
モバイルネットワークを取り巻く環境変化 2 高速 大容量 へと着実に進化 音声 1G アナログ方式 低速データ 2G デジタル方式 9.6 kbps 28.8 kbps 高速データ 3G W-CDMA/HSPA IMT-2000 384 kbps 7.2~14 Mbps 4G IMT-Advanced 682 Mbps~ LTE-Advanced LTE-Advanced LTE 375 Mbps~ 75 Mbps~ 1Gbps~ 5G 超高速データ 10 Gbps~ 1980 年代 1990 年代 2000 年代 2010 年代 2020 年代
5G の要求条件と能力 モバイルブロードバンドの更なる高度化と 低遅延等 IoT 時代のニーズに対応 業界を超えたエコシステム創出に大きな期待が寄せられている 高度化モバイルブロードバンド embb(enhanced Mobile Broadband) IoT 大量の接続 mmtc(massive Machine-type Communications) 超高信頼 低遅延 URLLC(Ultra-Reliable Low latency Communications) 新たなビジネスモデル 業界を 越えたエコシステムの創出 3
5G で想定されるサービスのイメージ 4 5G で想定されるサービスイメージ 高度化モバイルブロードバンド (embb) 超大量接続 (mmtc) 超高信頼 超低遅延 (URLLC) VR( 仮想現実 ) スマートグラス AR( 拡張現実 ) スマートシティ / スマートホーム ドローン管制 自由視点映像 高臨場感 スマートウェアラブル 触覚通信 超高密度トラヒック ( スタジアム等 ) 高解像度カメラ中継 ( アップリンク ) スマートマニファクチャリング 遠隔手術 新たなビジネスモデル 業界を越えたエコシステムの創出 放送業界 自動車業界 鉄道業界 観光 医療 / ヘルスケア業界農業工業 防犯 警備 8K etc.
ドコモおよび標準化のスケジュール 5 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 202x 研究 実験 システムトライアル 5G 商用開始 商用システム開発 5G 5G+ 標準化 検討 IMT-2020 要求条件 提案 仕様 WRC15 Rel. 15 技術仕様 Rel. 16 WRC19 Rel. X
6 5G 時代のコアネットワークを実現する技術
7 5G 時代のコアネットワーク構成 コアネットワークには NFV SDN ネットワークスライシング MEC を活用し 個々のサービスに適した 異なる論理ネットワークの構築により 高性能かつ経済的なネットワークを実現 slice1 slice2 slice3 機能 A 機能 A 機能 A 機能 A 機能 A 機能 A 機能 A 機能 A 機能 B 機能 A 機能 C 機能 A 機能 D サービスに最適化された論議ネットワークの選択 ( ネットワークスライシング ) 仮想化レイヤ 効率的なネットワークの構築 (NFV) ハードウェア ( 汎用サーバ ) 柔軟に情報伝達可能なトランスポート (SDN) サーバを NW エッジに設置することで遅延を低減 (MEC) 基地局 基地局
8 ( 適用技術 )NFV ネットワーク機能仮想化によりネットワークの経済性 信頼性向上等を実現 ドコモでは 2015 年 3 月に仮想化 EPC を導入 他のネットワーク機能についても順次適用を予定 ネットワーク設備の経済性向上 低コストな汎用ハード 複数システムでの共用ハード 新たなベンダエコシステムへの期待 ソフト 汎用ハード ソフト 仮想化レイヤー 汎用ハード 汎用ハード 通信混雑時のつながりやすさの向上 自動で容量追加 ( オートスケーリング ) ソフト 容量追加 ソフト 容量逼迫 MANO 自動で二重化運転に復帰 ( オートヒーリング ) 稼働中ソフト ハード故障発生 ハード 通信サービスの信頼性向上 予備ソフト 仮想化レイヤー ハード 稼働中 ソフト 仮想化レイヤー ハード ハード 二重化運転に自動復帰 予備 ソフト ハード 故障 切替指示 MANO MANO 仮想化レイヤー MANO サービスの早期提供 ハード ハード 追加指示 既設ハード上で新たなシステム提供 サービス準備開始 イベント 災害発生 ソフトインストール 設定 試験 新ソフト 仮想化レイヤーハード MANO サービス開始
9 ( 適用技術 )SDN SDN による柔軟なトランスポート実現 ドコモでは NFV に合せてデータセンタ内 SDN を導入 通信分野では データセンタ間 SDN は 製品間の互換性等の課題があり アーキテクチャモデルの標準化が進行中 ネットワーク設備の経済性向上柔軟に伝達可能なトランスポート実現
ネットワーク仮想化に関するドコモの活動 2005 年より ネットワーク仮想化 の検討を開始 標準化活動や実証実験を経て 2016 年 3 月に仮想化 EPC の商用開始 その他のコアネットワーク機能も順次仮想化を推進 2005 - ネットワーク仮想化の検討に着手 2012-2013 総務省受託研究 大規模災害時等により発生する通信混雑を緩和する技術研究 2013.11-3 社との単一ベンダー実証実験 2014.4-2016.3 6 社との複数ベンダー 組み合わせ実証実験 世界初複数ベンダー仮想化 EPC サービス開始 ~2020 およびそれ以降 EPC 以外のコアネットワーク機能についても順次適用予定 2020 年には 75% の機能の仮想化を目標 2012.11~ ETSI ISG NFV (*1) で活動 2014 年 9 月 ~ OPNFV (*2) で活動 (*1)ETSI ISG NFV: 通信サービスにおけるネットワーク仮想化を目的に ETSI において設立された標準化組織 (*2)OPNFV: オープンソースソフトウェアと NFV アーキテクチャの相互運用性を保証する NFV 参照プラットフォームの実現を目指す組織 10
11 ( 適用技術 ) ネットワークスライシング 共通のネットワーク基盤上にネットワークスライスをサービスごとの要求条件に合わせて仮想的に構築することで サービスに必要な高いレベルの要求条件を効率的に実現できる技術を検討 多様性の拡大ネットワーク設備の経済性向上 ネットワークスライスを選択 作成しサービスを収容 ネットワークスライス 1 ( 既存機能 ) ブロードバンドサービス (Web 動画等 ) ネットワークスライス 2 ( 省機能 ) IoT サービス ( センサ等 ) ネットワークスライス 3 ( 低遅延 ) 低遅延サービス (AR 等 ) 端末 スライス制御機能 ネットワークスライス n ( その他新サービス ) その他新サービス 仮想化レイヤ 物理設備を共用 SDN スイッチ網 汎用サーバ pool
( 適用技術 ) 仮想化メリットを最大化する技術 12 ステート情報分離による迅速なリソース配備 設備効率化を検討 ネットワーク機能をサービス化し ノード間インタフェースを簡素化することで 運用のシンプル化が可能 3GPP の NextGen では NGC Service-based Architecture 等の項目として検討予定 仮想化メリットの最大化 現状 仮想ノード A 仮想ノード B 仮想ノードごとの DB 管理 (Stateful) ネイティブ化による DB 分離 (Stateless) State State State State State State SBY ACT SBY ACT ACT ACT ノード ノードノード ノード 各仮想ノード個別のデータ設定 ノードノード ノードノードノード ノードノードノード NW 機能のサービス化 ( 単一論理ノード化 ) 共通のデータ設定 ( シンプル化 )
( 適用技術 )MEC サーバをエッジに設置することによるネットワークの高度化を検討 低遅延サービス 無線状況を考慮した最適化 処理負荷の分散化 コア側のトラヒック削減 低遅延化の向上 RRE BBU BBU BBU ルータ EPC S-GW P-GW MME GW Internet MEC server MEC server MEC server サービスに応じて適切な設置場所を検討 QoE 改善効果コアトラヒック低減効果処理負荷の分散効果 キャッシュ効率モビリティ制御簡易度コスト効率 MEC:Multi-Access Edge Computing 13
14 ( 参考 )NextGen の検討項目 Authentication function separation (was HSS) NW Slice AUSF NG13 UDM MM and SM separation NG12 NG8 NG10 Service Based C-Plane arch NG15 AMF NG11 ç ç SMF NG7 PCF NG5 AF NG1 NG2 Make-beforebreak bwn GWs NG4 UPF CP and UP function separation Data Network UE (R)AN NG3 QoS & Tunnelling Separation UPF NG6 AF - Application Function AMF - Access and Mobility Management Function AUSF - Authentication Server Function PCF - Policy Control Function SMF - Session Management Function UDM - Unified Data Management UPF - User Plane Function
まとめ 15 新たな価値の創出や安心 安全な社会の実現に向け 必要とされるネットワーク性能を実現するとともに 効率性 安定性を向上するネットワーク構築を目指す 標準化活動の推進 事業者およびベンダとの協力によるトライアル等を通じ 早期にネットワーク技術を確立する