ネットワーク スライシングとサービス品質 (QoS) の違いは何ですか?

ネットワーク スライシングは、5G が登場するほぼすべての箇所で言及されていますが、その定義は通常曖昧です。ネットワーク スライシングとは正確には何でしょうか。また、長年使用されているサービス品質 (QoS) とどう違うのでしょうか。

ネットワーク スライシングは、共有物理ネットワーク インフラストラクチャ上で複数の論理ネットワークを実行できるようにする仮想化の特定の形式です。ネットワーク スライシング コンセプトの主な利点は、ネットワークだけでなくコンピューティング機能とストレージ機能も含むエンドツーエンドの仮想ネットワークを提供することです。目標は、物理的なモバイル ネットワーク オペレーターがネットワーク リソースを分割し、さまざまなユーザー (いわゆるテナント) が単一の物理インフラストラクチャを再利用できるようにすることです。 5G の議論で最もよく引用される例は、特定の物理ネットワークを共有して、モノのインターネット (IoT)、モバイル ブロードバンド (MBB)、および非常に低遅延 (車両通信など) のアプリケーションを同時に実行することです。これらのアプリケーションは明らかに伝送特性が大きく異なります。たとえば、モノのインターネットには通常、非常に多数のデバイスが含まれますが、各デバイスのスループットは非常に低い可能性があります。 MBB は、デバイスの数ははるかに少ないものの、各デバイスが非常に高帯域幅のコンテンツを送受信するという点で、ほぼ逆の特性を持っています。ネットワーク スライシングの目的は、エンドツーエンド レベルで物理ネットワークをセグメント化して、最適なトラフィックのグループ化、他のテナントの分離、マクロ レベルでのリソースのプロビジョニングを可能にすることです。

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QoS と関連テクノロジーが機能しないのはなぜでしょうか?

ネットワーク スライシングに関する技術的な議論でよく生じる自然な疑問は、なぜ既存のインターネット テクノロジーではこのタスクを処理できないのか、ということです。たとえば、広く導入されている差別化サービス (DiffServ) と呼ばれるサービス品質 (QoS) アーキテクチャは、特定のネットワーク上を流れるさまざまな種類の IP トラフィック (音声、ビデオ、テキストなど) を分類および管理するように設計されています。他にも、IP トンネリングなどの技術を使用してインターネット上のトラフィックを分離および隔離する仮想プライベート ネットワーク (VPN) などのよく知られたテクノロジがあります。さらに、ネットワーク機能仮想化 (NFV) などの新しいアプローチは、モバイル ネットワークの一部を仮想化することを目的としています。これらの機能はそれぞれ、5G ネットワーク スライシングの機能と重複する部分があることは明らかです。では、なぜ別のアプローチとしてネットワーク スライシングを導入する必要があるのでしょうか?答えは2つあります。 1 つの理由は技術的な問題に基づくものであり、もう 1 つのより重要な理由はビジネス主導によるものです。

ネットワーク スライシングのビジネス ドライバー

5G ネットワークは、モバイル通信事業者やその他の新規参入企業にとって、有利な新しいビジネスチャンスを生み出すと期待されています。たとえば、モバイル オペレーターは、物理ネットワーク リソースを複数の論理スライスに分割し、これらのスライスを関心のある当事者に貸し出すことができます。電力会社は、センサー、メーター、コントローラーで構成されるスマート グリッドを接続し、IoT デバイス用にスライスを最適化するために、ネットワーク スライスを長期リースしたい場合があります。あるいは、コンサートのプロモーターが、1 週間の音楽フェスティバルのためにネットワーク スライスを短期的にリースし、HD 音楽のストリーミングや VoIP 接続用にスライスを最適化したいと考える場合もあります。

ネットワーク スライシングにより、モバイル市場で新しいビジネス モデルを開発することも可能になります。たとえば、Amazon や Google などの既存のクラウドおよびデータセンター プロバイダーは、ネットワーク スライシングを通じてモバイル ネットワーク分野に参入する新しい方法を見つける可能性があります。これにより、既存のモバイル オペレーター (AT&T、Orange など) はネットワーク スライスをレンタルし、高品質のネットワーク エクスペリエンスの提供など、自社の中核的な強みに主に集中できるようになります。これは、インフラストラクチャをさまざまな MVNO (テナント) に合わせてきめ細かく構成および最適化できない今日とはまったく異なります。現在の MVNO は、ネットワーク所有者と純粋にビジネスおよび課金関係にあり、独自のカバレッジを持つ通常のネットワーク上で MVNO サービスを実行しています。ネットワーク スライシングにより、ネットワーク所有者は、インフラストラクチャのコンピューティング、ストレージ、およびネットワーク機能を、特定の仮想ネットワーク オペレータのトラフィック特性に合わせてカスタマイズできるようになります。

ネットワークスライシングの技術的推進要因

ネットワーク スライシング アプローチの主な差別化要因は、特定のテナントに対して包括的なエンドツーエンドの仮想ネットワークを提供することです。既存の QoS ベースのソリューションでは、このような機能を提供することはできません。たとえば、最も広く導入されている QoS ソリューションである DiffServ は、VoIP トラフィックを、高解像度ビデオや Web ブラウジングなどの他の種類のトラフィックと区別できます。ただし、DiffServ では、異なるテナントからの同じタイプのサービス (VoIP サービスなど) を区別して別々に扱うことはできません。さらに、DiffServ ではトラフィックの分離をまったく実行できません。たとえば、健康モニタリング ネットワーク (病院と外来診療所を接続するネットワークなど) からの IoT トラフィックには、データの保存場所やデータにアクセスできるユーザーなど、厳格なプライバシーとセキュリティの要件が課されることがよくあります。 DiffServ にはネットワークの計算とストレージの側面を処理する機能がないため、これを実行することはできません。特定された DiffServ の欠陥はすべて、ネットワーク スライシング用に開発されている機能によって対処されます。

標準では何が起こったのでしょうか?

ネットワーク スライシングは魅力的なビジネス チャンスをもたらすため、さまざまな標準化団体で関連する多くの技術作業が進行中です。たとえば、3GPP は、物理ネットワークの所有者が仮想化された NFV ネットワークの一部としてスライスを管理する方法を決定するための全体的な運用および管理 (OAM) フレームワークを指定しています。 3GPP では、デバイスを特定のスライスに割り当てるために、ネットワーク コンポーネントと UE 間で必要なシグナリングと手順も規定されています。

インターネット技術タスクフォース (IETF) は、基盤となる IP ネットワークにネットワーク スライシングを実装する方法の研究を開始しました。前述したように、ネットワーク スライシングをサポートする DiffServ や VPN などのプロトコルはすでに存在します。 IETF では、ネットワーク スライシング用にどの既存または新しいプロトコルを開発するかについてまだ議論中です。新しい OAM 機能により、スライスの定義、作成、削除などが可能になります。これらのスライスは管理境界を越えて広がる可能性があり、つまりスライスは複数のオペレータまたは国にまたがる可能性があることを意味します。検討中の新しいトラフィック エンジニアリング機能には、MPLS、SDN などの基盤となるネットワーク基盤を更新して、制御シグナリングをネットワーク スライシングの目的で使用できるようにする機能が含まれます。

要約する

ネットワーク スライシングは、コンピューティング、ストレージ、ネットワーク機能を含むエンドツーエンドの仮想ネットワークを可能にするため、QoS とは大きく異なります。既存の QoS アプローチは、ネットワーク スライシングと比較すると、せいぜい機能のサブセットしか提供しないポイント ソリューションです。ネットワーク スライシングは、主に多くの新しいビジネス チャンスを生み出すことから、5G に関する議論で大きな関心を集めています。ネットワーク スライシングは、ネットワーク サービスをさらに仮想化する一般的な傾向の一部であり、IT 業界のクラウドへの移行と「すべてをサービスとして」によってもたらされるコストの削減とイノベーションの拡大の恩恵を受けます。ネットワーク スライシングには、革命的な新しい技術標準が必要になる可能性は低いです。代わりに、必要な技術的変更は、ネットワーク インテリジェンス、システム統合、OAM、トラフィック エンジニアリングの改善という主要分野に重点を置いたさまざまなテクノロジと標準に適用されます。