大規模エリアにおける仮想化コアネットワークの導入に関する議論

NFV テクノロジーは、ネットワーク要素のソフトウェアを基盤となるハードウェアから分離し、VNF の展開は専用のハードウェアに依存しなくなるため、集中型の大規模なネットワーク展開が可能になります。この記事では、大規模な地域における仮想化コア ネットワークの集中展開について簡単に分析します。

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ネットワーク機能仮想化 (NFV) は、コア ネットワークの開発トレンドです。現在、NFVコアネットワークは世界中で大規模に商用化されています。 NFV の最も重要な機能は、ユニバーサル ハードウェアおよび仮想レイヤー (NFVI) を使用して、上位レイヤーの各仮想化ネットワーク要素 (VNF) に統合された運用リソースを提供することです。 NFV テクノロジーは、VNF の柔軟な展開、迅速な起動、インテリジェントで自動化された運用と保守、およびネットワーク変革のための技術基盤を提供します。 NFV テクノロジーは、ネットワーク要素のソフトウェアを基盤となるハードウェアから分離し、VNF の展開は専用のハードウェアに依存しなくなるため、集中型の大規模なネットワーク展開が可能になります。この記事では、大規模な地域における仮想化コア ネットワークの集中展開について簡単に分析します。

地域集中型展開と州展開を比較します。現在の通信ネットワーク（物理設備）では、各省ごとに独立したコンピュータ室、独立したハードウェアとソフトウェア、BOSSなどがあり、省間のリソースは完全に独立しており、ハードウェアとソフトウェアの両方が省ごとに独立して保守されています。地域集中展開とは、複数の州のネットワーク機器を集中的に展開および保守し、地域内のすべてのユーザーにネットワーク サービスを提供することを意味します。一般的に、遅延の影響を受けないサービス ネットワーク要素、データ管理ネットワーク要素、コントロール プレーン ネットワーク要素、およびユーザー プレーン ネットワーク要素は、地域 DC に集中的に展開されます。ユーザー プレーン ネットワーク要素は、地域の地理的エリアの範囲の大きさに応じてオンデマンドで展開されます。地理的エリアの範囲が狭い地域では、4G EPC ユーザー プレーンと 5G eMBB シナリオ UPF を地域内に集中的に展開できます。地理的に広範囲に及ぶ地域では、4G EPC-U と 5G UPF がエッジ DC またはアクセス DC まで展開されます (図 1 を参照)。

地域集中展開において考慮すべき課題

大規模地域におけるコアネットワークの集中展開は、現在の省別のネットワーク展開とは大きく異なり、特に以下の点を考慮した総合的な分析が必要です。

● トランスミッション

大規模な地域での集中的な展開では、トラフィックを集約する必要があります。コントロール プレーン トラフィックとユーザー プレーン トラフィック (すべてまたは一部) は、VNF が集中的に展開されているデータ センター (DC) に集約する必要があり、そのためには新しい伝送ネットワークの構築、または既存の伝送ネットワークの変換、特にワイヤレス ネットワークとコア ネットワーク間の伝送ネットワークの変換が必要になります。無線ネットワークはさまざまな州に分散して展開されています。コア ネットワークの集中化は、バックホール ネットワークを広い領域に統合する必要があることを意味します。地域内のユーザー規模が大きいほど、伝送に必要な帯域幅が高くなります。ユーザートラフィックが増加すると、伝送ネットワークの帯域幅要件もさらに増加し​​ます。

● レイテンシー

ワイヤレス ネットワークでは、遅延の影響を受けないサービス (NB-IoT など)、遅延の影響を受けやすいサービス (リアルタイム ゲーム、音声、リアルタイム ビデオなど)、超低遅延サービス (ネットワーク自動運転、産業用制御など) など、さまざまなサービスにさまざまな QoS 要件があります。サービスの展開では、ユーザー エクスペリエンスを損なうことなく、さまざまな QoS 要件を満たすことを考慮する必要があります。

● 災害復旧

大規模な地域での集中展開の場合、災害復旧能力が既存の地方展開と同じであることを保証するために、災害復旧方法を考慮する必要があります。

● 相互運用性

大規模な地域での集中展開では、ビジネス継続性の要件を満たし、ユーザー エクスペリエンスを向上させるために、既存の地方ネットワークとの相互運用性を考慮する必要があります。

● ビジネス移行

地域集中型の展開と既存の地方事業は今後も長く共存していくことになるでしょう。地方の利用者が各省から各地域へスムーズに移行できるよう、長期計画を策定する必要がある。

● 資源の活用

大規模な地域での集中展開では、リソースの利用率の向上に重点を置き、集約化の利点を十分に発揮し、クラウド ネットワークの潜在能力を活用し、リソースの利用率を向上させる必要があります。

● 運用とメンテナンス

大規模リージョンに集中展開するメリットとしては、リソースプールの規模が大きく、NFVI や VNF を集中的に運用・保守できることが挙げられます。運用と保守の効率を向上させるには、自動化ツールを導入する必要があります。ビッグデータ分析や人工知能（AI）などの技術を広範囲に活用し、運用・保守の自動化レベルを向上させ、保守コストを削減するのに適しています。

● 地域と州の調整

コアネットワークは地方に集中していますが、無線ネットワークと既存のネットワークは依然として地方にあります。地域と省間の連携、組織構造の変更、責任の分担、障害処理手順、ビジネス開発の調整、差別化された運用などの問題を考慮する必要があります。

ユーザープレーン展開形態分析

コア ネットワークの大規模展開シナリオでは、コントロール プレーン ネットワーク要素が NFV 機器を使用することがコンセンサスとなっています。ユーザープレーンネットワーク要素（4G GW-Uや5G UPFなど）の展開形式は、現在注目されているトピックの1つです。ユーザー プレーンの展開は、3 つの主要な要件を満たし、4 つの主要な選択要因に基づく必要があります (図 2 を参照)。

3つの主要なニーズ

● 高性能、低コスト

トラフィックの爆発的な増加と高帯域幅および低レイテンシのビジネス ニーズを満たすために、低コストで高スループットと低レイテンシの機能を提供します。

● オンデマンドで展開

迅速な展開、動的な位置調整、新しいサービスの迅速な有効化、柔軟なリソース拡張の機能を備えており、垂直産業のパーソナライズされたサービス品質要件を満たします。

● 継続的な進化能力

スムーズな進化により 4G/5G 統合ユーザー プレーンがサポートされ、統合アクセスにより音声とデータの継続性がサポートされます。

ユーザーインターフェースを選択するための4つの要素

● パフォーマンス

ユーザー プレーンは、現在の EPC シナリオをサポートするだけでなく、将来の 5G の高トラフィック増加のニーズも満たす必要があります。料金の引き下げと高帯域幅サービスの出現により、ユーザー トラフィックは引き続き大規模に増加しており、ユーザー プレーンのパフォーマンスはトラフィックの増加に対応する必要があります。汎用サーバーのパフォーマンスの向上により、NFV アーキテクチャのパフォーマンスは従来のデバイスのパフォーマンスと同等になりました。さらに、汎用 CPU パフォーマンスの急速な向上とソフトウェア アクセラレーションおよびハードウェア アクセラレーション技術の発展により、NFV アーキテクチャのユーザー プレーン パフォーマンスが急速に向上しています。

● コスト

現在、データローミング料金が廃止され、無制限データパッケージのユーザー数が急増しているため、TCOをいかに削減するかが通信事業者にとっての課題となっています。従来の専用 CPU 機器は進化が遅く、コストも制御できませんが、NFV 機器のコストは透明で、調達コストは従来の機器よりも速く低下します。大規模な地域での集中的な展開により、集中的な運用と管理が容易になり、運用と保守のコストが大幅に削減され、リソースの使用率が向上します。

● 建築

ユーザー プレーン アーキテクチャは、オンデマンド、弾力性、長期的な進化の要件を満たす必要があります。 5G ネットワークのサービス特性は大きく異なり、ユーザーの QoS も大きく異なるため、異なる差別化されたニーズを満たすためにユーザー プレーンを柔軟に展開する必要があります。従来のユーザー プレーン デバイスは固定のハードウェア アーキテクチャに基づいており、拡張したり柔軟に展開したりすることはできません。ただし、NFV ユーザー プレーン デバイスは、柔軟な展開要件に非常に適しています。 5G スライシング展開シナリオでは、NFV デバイスはユーザーのニーズをより適切に満たすことができます。

● 成熟度

ユーザー プレーン形式の選択は、成熟した産業チェーンに依存する必要があります。 IT分野では仮想化された機器が大規模に導入されています。 CT分野では、すでに世界中で数百のvEPC商用ネットワークが安定的に運用されており、豊富な経験が蓄積されています。

要約すると、仮想化されたユーザー プレーン アーキテクチャは、ハードウェア コストが透明で、運用および保守コストが低く、スケーラビリティに優れ、主要なネットワーク要件と長期的な進化の目標を満たす、より高度なアーキテクチャです。 QoS を満たす条件下では、ユーザー プレーンを広範囲に展開してリソース プールを拡張し、リソース プールの利用率を向上させ、メンテナンス効率を向上させることができます。

大規模な地域におけるコアネットワークの集中展開は、ネットワーク構築に多くの課題をもたらしました。事業者は自らのニーズや状況を踏まえ、さまざまな要素を総合的に評価し、合理的な計画を立てる必要があります。仮想化されたユーザー プレーンには包括的な利点があります。大規模な地域構築では、4G/5Gネットワ​​ークの主要要件を満たし、長期的な進化の目標に一致し、ネットワーク構築のTCOを削減できるNFVユーザープレーンの採用が推奨されます。