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5G時代のアプリケーション開発とは

イベント名: 5GI-Live#1 beta 5Gで始めるソリューション開発
講演名:5G時代のアプリケーション開発とは
講演者:玉置@日本仮想化技術

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5G時代のアプリケーション開発とは

  1. 1. 5GI-Live#1 5G時代の アプリケーション開発とは 日本仮想化技術株式会社 VitrualTech.jp 2020/4/16
  2. 2. 自己紹介(玉置 伸行) • 通信事業者向けのITコンサル • 先進技術についての調査・検証を実施 • ネットワーク仮想化、コンテナ基盤、エッジコンピューティング • 5G x オープンイノベーションの取り組みを支援 • 5Gイノベーションでは毎月異なるテーマで 5Gにまつわる課題探索を皆様と共に実施中 https://5g-innovation.com • アプリ開発出身でビジネス開発業務を担当 • 年間30日海外生活を継続中 2
  3. 3. 本セッションでは 3 モバイル/IoTアプリ開発向けに 5GとMECを活用した アプリケーション開発のキモ をお伝えします。
  4. 4. 用語の説明 1. 5G:第5世代の通信インフラサービス 超高速 / 超低遅延 / 多数同時接続の特徴がある 2. MEC:通信インフラサービス内に設置されたコンピュートサービス MEC は Multi-access Edge Computing の略 (昔はMobile Edge Computingでした) 3. dOIC:NTTドコモが提供するMECサービス dOIC は Docomo Open Innovation Cloud の略 4
  5. 5. • 低遅延 5G + MEC 100 ms [0.1秒] 以上 5G時代のアプリ開発で押さえるべきポイント • 高速・大容量 5 5G+MEC(dOIC)の特徴を生かしたモバイル/IoTアプリの開発を想定 インター ネットゲ ートウェ イ スマ ホ 無線 アン テナ MECサービ ス(dOIC)コア 網 インター ネットゲ ートウェ イ クラ ウド 4G 理論値: 1.29 Gbps 5G 理論値: 20 Gbps 5Gになると10倍速くなる スマ ホ 無線 アン テナ コア 網 クラ ウド 従来のやりかたで恩恵を受けられる 4G 300 ms [0.3秒] 以上 MEC(dOIC)活用で低遅延アプリ実現 クラウドとMEC(dOIC)にアプリ配置
  6. 6. • 低遅延 5G + MEC 100 ms [0.1秒] 以上 5G時代のアプリ開発で押さえるべきポイント • 高速・大容量 6 5G+MEC(dOIC)の特徴を生かしたモバイル/IoTアプリの開発を想定 インター ネットゲ ートウェ イ スマ ホ 無線 アン テナ MECサービ ス(dOIC)コア 網 インター ネットゲ ートウェ イ クラ ウド 4G 理論値: 1.29 Gbps 5G 理論値: 20 Gbps 5Gになると10倍速くなる スマ ホ 無線 アン テナ コア 網 クラ ウド 従来のやりかたで恩恵を受けられる 4G 300 ms [0.3秒] 以上 MEC(dOIC)活用で低遅延アプリ実現 クラウドとMEC(dOIC)にアプリ配置
  7. 7. 4G 5G + MEC 7 端末 端末 端末 CDN コンピュート コンピュート コンピュート コンピュート コンピュート コア網 コア網 無線アンテナ 無線アンテナ インターネット ゲートウェイ インターネット CDN コア網 コア網 無線アンテナ 無線アンテナ インターネット ゲートウェイ 端末 端末 端末 通信事業者が 提供する範囲 通信事業者が 提供する範囲 インターネット 300 ms [0.3秒] 以上 100 ms [0.1秒] 以上 MECのコンピュー ティングリソース 参考)5G+MECによる低遅延の実現
  8. 8. 参考)5G+MECによる低遅延の実現 4G 5G + MEC 8 端末 端末 端末 CDN コンピュート コンピュート コンピュート コンピュート コンピュート コア網 コア網 無線アンテナ 無線アンテナ インターネット ゲートウェイ インターネット CDN コア網 コア網 無線アンテナ 無線アンテナ インターネット ゲートウェイ 端末 端末 端末 通信事業者が 提供する範囲 通信事業者が 提供する範囲 インターネット NTTドコモのMECサービス 「dOIC」を提供予定
  9. 9. • 低遅延 5G + MEC 100 ms [0.1秒] 以上 5G時代のアプリ開発で押さえるべきポイント • 高速・大容量 9 5G+MEC(dOIC)の特徴を生かしたモバイル/IoTアプリの開発を想定 インター ネットゲ ートウェ イ スマ ホ 無線 アン テナ MECサービ ス(dOIC)コア 網 インター ネットゲ ートウェ イ クラ ウド 4G 理論値: 1.29 Gbps 5G 理論値: 20 Gbps 5Gになると10倍速くなる スマ ホ 無線 アン テナ コア 網 クラ ウド 従来のやりかたで恩恵を受けられる 4G 300 ms [0.3秒] 以上 MEC(dOIC)活用で低遅延アプリ実現 クラウドとMEC(dOIC)にアプリ配置 持って帰って いただきたい
  10. 10. 低遅延が必要なアプリとは 10 地球規模のリアルワールドARプラットフォームの開発 - Niantic blog より引用 https://nianticlabs.com/ja/blog/nrwp-update/ 例えば、ARゲームで複数人対戦 例えば、VRでピンポンゲーム CEDEC講演「5Gでゲームはどう変わる?〜そろそろ気にしておきたい5G最前線〜」 https://www.slideshare.net/5ginnovation/5g5g-170219938
  11. 11. 低遅延が必要なアプリとは 11 位置情報 x リアルタイム モビリティ x インタラクティブ VR/AR x インタラクティブ スポーツ x リアルタイム 低遅延が必要なアプリの構成要素例 一緒に探索させてください
  12. 12. アプリ開発をするためには • dIOCを利用するための申請を行う • パブリッククラウドのコンピュートサービス(AWSのEC2など)をイ メージしてもらうのがよいです • dIOCから払い出されるインスタンスを入手する • インスタンスにアプリをセットアップする • 好きなOS/アプリを利用できます • 使いたいコンピュータ言語やライブラリを利用できます 12
  13. 13. 「車載カメラに特定の画像が写り込んだときにアラートを送るアプリ」の例 アプリ開発例:車載カメラアプリ 車載 カメラ 無線 アンテナ MECサービス コア網 クラウド MECアプリ - Receive video - Send alerts - Perform interface using ML model 車載アプリ - Stream video - Receive alerts Driver Monitoring モデルの作成と 学習 dOIC インターネット ゲートウェイ MEC Hackathon 2018のユースケース資料を参考に記載 https://forge.etsi.org/mec/mec_case_study.PDF 13
  14. 14. アプリ開発例:オンラインゲームの対戦マッチング やりたいこと • スプラトゥーンのオンライン対戦みたいなのを想定 • 「地域」や「プレイヤーのレベル」や「ネットワークの接続状況」 などを元にマッチング つかうもの • Open Match • Googleが開発するゲームマッチングシステム • googleforgames/open-match: Flexible, extensible, and scalable video game matchmaking. • Open Match 超入門 - google-cloud-jp 14
  15. 15. アプリ開発例:オンラインゲームの対戦マッチング 15 Open Matchのコンポーネント https://medium.com/google-cloud-jp/open-match-super101-aaf3e54bd4e7 より引用
  16. 16. アプリ開発例:オンラインゲームの対戦マッチング • Open Matchをセットアップし、Matchロジックを定義すること で、オンラインゲームの対戦マッチングを実現 • Matchロジックの中にて、「プレイする地域」や「プレイヤの レベル」や「ネットワークの接続状況」などをパラメータとし て付与 16 スマホ B スマホ A MECサービス クラウ ド インター ネット ゲートウ ェイ 無線 アンテ ナ コア網 無線 アンテ ナ ゲーム アプリ Match ロジッ ク Open Match ゲーム アプリ
  17. 17. アプリ開発者は何を考えるべきか パフォーマンスとコストのトレードオフ • アプリに求められるパフォーマンスは何か • アプリのUXを損なわないためのパフォーマンスは何か デバイスが求めるパフォーマンスは存在するか • VR / AR のリアルタイム配信 • VR は 60 fps を下回ると VR 酔いになりやすい • AR は高い fps がないとポインターと背景表示にギャップ 17
  18. 18. アプリ開発者は何を考えるべきか クラウドのみか、クラウド+MECか、デバイス側で処理するか、 アプリの配置場所が一つのポイントになる 監視 カメラ 無線 アンテ ナ MECサービス コア網 クラウ ド インター ネット ゲートウ ェイ 監視 カメラ 無線 アンテ ナ MECサービス コア網 クラウ ド インター ネット ゲートウ ェイ カメラ 無線 アンテ ナ MECサービス コア網 クラウ ド インター ネット ゲートウ ェイ AI推論 処理 AI推論 処理 AI推論 処理 1. クラウド側で AI推論処理 2. MECサービスで AI推論処理 3. カメラ側で AI推論処理 18
  19. 19. アプリ開発者は何を考えるべきか 例えば、リアルタイムに監視員にアラートを投げるアプリの場合 監視 カメラ 無線 アンテ ナ MECサービス コア網 クラウ ド インター ネット ゲートウ ェイ 監視 カメラ 無線 アンテ ナ MECサービス コア網 クラウ ド インター ネット ゲートウ ェイ カメラ 無線 アンテ ナ MECサービス コア網 クラウ ド インター ネット ゲートウ ェイ AI推論 処理 AI推論 処理 AI推論 処理 1. クラウド側で AI推論処理 2. MECサービスで AI推論処理 3. カメラ側で AI推論処理 リアルタイム 処理 アラート 処理 19
  20. 20. アプリ開発者は何を考えるべきか 例えば、リアルタイムに監視員にアラートを投げるアプリの場合 監視 カメラ 無線 アンテ ナ 監視 カメラ 無線 アンテ ナ MECサービス クラウ ド インター ネット ゲートウ ェイ スマホ 無線 アンテ ナ アラー ト処理 リアル タイム 監視 ①怪しい人がいる! ②近くの監視員に 連絡を 監視員 コア網 20
  21. 21. まとめ • 5G+MEC(dOIC)はこれからのコンピューティングのひとつ • 低遅延が必要なユースケースや、5G+MECを活用したアプリの デザインパターンは、模索し始めたばかり • 一緒に Deep Dive しませんか? 21
  22. 22. 参考情報 22
  23. 23. 5Gの5つの特徴 4G 5G 備考 ① ⾼速・⼤容量 [超⾼速] 理論値:1.29 Gbps 実測値: (下り)140-237 Mbps (上り)17-27 Mbps 理論値:20 Gbps 4Gでは下り:上りの割合は 10:1 5Gでは下り:上りの割合を変 更可能に ② 無線区間の転送遅延 [超低遅延] 理論値:10 ms [0.01 秒] 理論値:1 ms [0.001 秒] 左記は無線区間の転送遅延の 表記であり、応答時間の⼀部 ③ 多数の端末との接続 [多数同時接続] 10,000 台 1,000,000 台 平⽅キロあたりの端末数 ④ ネットワークの優先制御 SIMカードやアプリ単位など で制御可能 ⑤ モバイルネットワーク内で のコンピューティング リソース活⽤ 無線区間からモバイルネットワークのインターネットゲート ウェイを通過する時間(約100 ms [0.1 秒])を削減し、数10ms [0.1 秒以下] での低遅延アプリケーションを実現 Stream XRやクラウドゲーミ ングなどは5G+MEC相当を想 定した検討が進む 10倍速くなる 転送遅延が1/10に 帯域の優先確保や低遅延の安定提供などを実現 基地局1台あたりの接続数が100倍に Stream XRやクラウドゲーミングなどで必須 代表的な3つの特徴①②③の他に、④⑤も5G導入のタイミングで活用可能に ①②③の特徴をすべて満たすことは難しく、1つもしくは2つの特徴を生かしたアプリケーションやサービスを構築することになり ます。 本資料の5Gの特徴の整理は筆者の見解をまとめたものです。 23
  24. 24. MECサービスにはどういう機能があるの? ETSI(ヨーロッパの通信規格機関)のMECに関するドキュメント では下記のAPIの定義が存在する • Radio Network Information API • Location API • Bandwidth Manager API • UE Identity API ただし、MECサービスでAPIの実装と公開については各キャリア に委ねられていると想定 ETSI White Paper ”Developing Software for Multi-Access Edge Computing” 2nd Editionより抜粋 https://www.etsi.org/images/files/ETSIWhitePapers/etsi_wp20ed2_MEC_SoftwareDevelopment.pdf 24
  25. 25. 日本でのMECサービスの概念図 25 MECサービス インターネット ゲートウェイ コア網 MECサービス インターネット 無線 アンテ ナ 無線 アンテ ナ 無線 アンテ ナ 無線 アンテ ナ
  26. 26. MobileEdgeX: 海外で商用サービス開始 26Edge Computing Congress講演資料より抜粋
  27. 27. Game Publisher向け Edge/Cloud管理サービス 27Edge Computing Congress講演資料より抜粋
  28. 28. Device EdgeとMECを活用した分散機械学習の可能性 28Edge Computing Congress講演資料より抜粋
  29. 29. 参考情報 29 ETSI関連 • White Paper: Developing Software for Multi-Access Edge Computing • GS MEC 010-2 - V1.1.1 - Mobile Edge Computing (MEC); Mobile Edge Management; Part 2: Application lifecycle, rules and requireme • GS MEC 012 - V1.1.1 - Mobile Edge Computing (MEC); Radio Network Information API • GS MEC 013 - V1.1.1 - Mobile Edge Computing (MEC); Location API • GS MEC 014 - V1.1.1 - Mobile Edge Computing (MEC); UE Identity API • GS MEC 015 - V1.1.1 - Mobile Edge Computing (MEC); Bandwidth Management API • ETSI MEC specifications • MEC API definitions

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