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5G時代のアプリケーション開発とは - 5G+MECを活用した低遅延アプリの実現へ

アブスト
2020年から日本でも5Gの商用サービスが始まりました。5Gには「超高速」「低遅延」「多数同時接続」の
3つの特徴がありますが、MEC(Multi-access Edge Computing)も代表的な特徴の一つです。
低遅延が必要となるモバイル/IoTアプリケーションにおいて5G+MECの活用が一般化いたします。
本セッションでは、MECについて、MECを構成する技術、5G+MECによって実現するアプリ例、アプリ開発
者が考えるべきポイント、について分かりやすく解説いたします。
アジェンダ
- 5GとMEC
-- 5Gの特徴
-- MECとは何か
- 5GとMECの理解を深めよう
-- MECでアプリを作るために
-- アプリケーション例
-- MECについての期待と制約

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5G時代のアプリケーション開発とは - 5G+MECを活用した低遅延アプリの実現へ

  1. 1. APPS JAPAN 2021 5G時代のアプリケーション開発とは - 5G+MECを活⽤した低遅延アプリの実現へ ⽇本仮想化技術株式会社 VitrualTech.jp 2021/4/14
  2. 2. ⾃⼰紹介(たまおき のぶゆき) テレコ向けの独⽴系ITコンサル l 先⾏技術調査を数多く実施 l 5G + MECで新規ビジネスを創出 ビジネス開発⽀援やコミュニティ⽴ち上げ l 5G x オープンイノベーション l OpenStack最新情報セミナー 好きな技術分野 l サーバ仮想化、仮想ネットワークの⾼速化 (DPDK/SR-IOVなど)、Cloud Native NFV 2
  3. 3. 本セッションでは 「5G時代のアプリケーション開発」 2020年から⽇本でも5Gの商⽤サービスが始まりました。5Gには 「超⾼速」「低遅延」「多数同時接続」の3つの特徴があります が、MEC(Multi-access Edge Computing)も代表的な特徴の⼀ つです。低遅延が必要となるモバイル/IoTアプリケーションにお いて5G+MECの活⽤が⼀般化いたします。 本セッションでは、MECについて、MECを構成する技術、 5G+MEC によって実現するアプリ例、アプリ開発者が考えるべ きポイント、について分かりやすく解説いたします。 4
  4. 4. 本⽇のアジェンダ ➔ 5GとMEC ◆ 5Gの特徴 ◆ MEC ➔ 5GとMECの理解を深めよう ◆ MECでアプリを作るために ◆ アプリケーション例 ◆ MECについての期待と制約 5
  5. 5. 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 • Multi-access Edge Computingの略(昔はMobile Edge Computingでし た) 3. ネットワークスライシング:通信インフラサービスの ネットワークを仮想的に分割 4. AWS Wavelength:5G デバイス向けの超低遅延アプリの ためのインフラサービス 6
  6. 6. 本⽇のアジェンダ ➔ 5GとMEC ◆ 5Gの特徴 ◆ MECとは何か ➔ 5GとMECの理解を深めよう ◆ MECでアプリを作るために ◆ アプリケーション例 ◆ MECについての期待と制約 7
  7. 7. 5Gとは 4G 5G 第5世代の通信インフラサービス NTTドコモだと、3GはFOMA、4GはXi、5Gは5G 3Gはiモードの時代、4Gはスマホの時代、5Gは??? ⾼速・⼤容量からイノベーションドリブンのサービスへ 8
  8. 8. 5Gの代表的な3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 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] 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 9 10倍速くなる 転送遅延が1/10に 基地局1台あたりの接続数が100倍に 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。
  9. 9. ポイント1. 3つの特徴を全て網羅できません 10 ① 高速・大容量 ② 無線区間の転送遅延 ③ 多数の端末との接続 20 Gbps 1 ms 1,000,000 台 1 Gbps 10,000 台 10 ms
  10. 10. ポイント2. 下り/上りの⽐率を変えられる 1.29 Gbps 10 : 1 20 Gbps 10 : 1 5 : 5 5Gになると上りが数10倍速くなる可能性も SIMカードやアプリなどで変更できるようになると聞いています。 4G 5G 11
  11. 11. ポイント3. 5Gの低遅延は無線区間での改善 4G 5G 12 端末 端末 端末 CDN コア網 コア網 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 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 CDN 10 ms [0.01秒] 100 ms [0.1秒] 1 ms [0.001秒] 4Gにおける「無線アンテナからインターネットゲートウェイにいたる時間」および 5Gにおける「無線アンテナからインターネットゲートウェイにいたる時間」は筆者の⾒解です。 通信事業者が 提供する範囲 通信事業者が 提供する範囲
  12. 12. ポイント4. 5Gの特徴はこれだけでない 3つの特徴以外に、5Gの導⼊のタイミングで 下記の2つの特徴も活⽤可能に ④ ネットワークの優先制御 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 の活⽤ 13
  13. 13. 5Gの特徴④ ネットワークの優先制御 ネットワークスライシング技術を活⽤した、 モバイルネットワークでのネットワークの 優先制御 想定ユースケース例 • ⾼帯域を優先確保(動画配信な ど) • 低遅延を安定提供(eスポーツな ど) 優先制御を⾏うためのきっかけ注 • SIMカード • モバイルアプリ • 携帯の契約情報 など “スマホアプリをメインスコープとしたネットワークスライシング – 5G×ネットワークスライシング”より引用 https://5g-innovation.com/report/networkslicing-2019-event-report3/ 注:ネットワークの優先制御の仕組みを説明する資料であり、通信事業者が本サービスを 提供することをお約束するものではありません。 14
  14. 14. 5Gの特徴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の活⽤ 参考)そもそも『エッジ』コンピューティングとは? エッジコンピューティングという⾔葉はありますが、『エッジ』の定義が様々です。 本資料では、コンピューティングの配置・実⾏場所による3つの『エッジ』を定義します。 テレコエッジでの取り組みをMEC (Multi-Access Edge Computing)と⾔います。 Google Cloud Azure AWS デバイスエッジ クラウドエッジ テレコエッジ インターネット ゲートウェイ デバイス群 通信事業者が 提供する範囲 無線 アンテナ 無線 アンテナ コアネットワーク コンピュート MECアプリ 15 インターネット
  15. 15. 4G 5G + MEC 16 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 5Gの特徴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の活⽤
  16. 16. 5Gの特徴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の活⽤ 4G 5G + MEC 17 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 各社MECサービス を提供予定
  17. 17. 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 Cloud 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 Cloud 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。 18
  18. 18. 本⽇のアジェンダ ➔ 5GとMEC ◆ 5Gの特徴 ◆ MECとは何か ➔ 5GとMECの理解を深めよう ◆ MECでアプリを作るために ◆ アプリケーション例 ◆ MECについての期待と制約 19
  19. 19. MECとは何か • 5Gの特徴を活かしたアプリケーションの開発が可能に • 低遅延アプリや、閉域網を想定したセキュアなアプリなど 20 Google Cloud Azure AWS パブリック クラウド MEC インターネット ゲートウェイ デバイス群 通信事業者が 提供する範囲 インターネット 無線 アンテナ 無線 アンテナ コアネットワーク MECアプリ コンピュート デバイス
  20. 20. MECとは何か • 通信事業者が付加価値サービスとして提供 • NTTドコモ: • ドコモオープンイノベーションクラウド 注1 • KDDI: • AWS Wavelength 注2 • ソフトバンク: • GeForce Now powered by SoftBank 注3 • 楽天モバイル: • Rakuten Communications Platform(RCP) 注4 21 MEC コンピュート MECアプリ 注1: https://www.nttdocomo.co.jp/info/news_release/2020/06/30_04.html 注2: https://news.kddi.com/kddi/corporate/newsrelease/2020/12/16/4869.html 注3: https://www.softbank.jp/corp/news/press/sbkk/2020/20200605_01/ 注4: RCPにはRANとCoreとMECが含まれているが、MEC機能を有するということで列記した 本資料のMECとは何かは筆者の見解をまとめたものです。
  21. 21. MECとは何か • MECの種類は汎⽤MECと⽤途専⽤MEC • 汎⽤MEC • 仮想マシンやコンテナを使ったアプリ開発 • 現時点ではIaaS機能を提供していることが多い • ⽤途専⽤MEC • クラウドゲームなどのプラットフォームサービスとして 利⽤ 22 MEC コンピュート MECアプリ 本資料のMECとは何かは筆者の見解をまとめたものです。
  22. 22. モバイル各社のMECサービス 23 汎⽤MECサービス ⽤途専⽤MECサービス NTTドコモ ドコモオープンイノベーションクラウド • Compute-O • Compute-V MobiledgeX (プレスリリース) KDDI AWS Wavelength GeForce Now ソフトバンク 5GxIoT Studio (ラボ環境) GeForce Now 楽天モバイル Rakuten Communications Platform 2021年4月1日現在 本資料のモバイル各社のMECサービスは筆者の見解をまとめたものです。 商⽤提供を開始したMECサービスを太⽂字
  23. 23. 参考)AWS Wavelengthについて • 5G向けの超低レイテンシーコンピューティング • AWSのコンピューティングとストレージサービスをモバイルネット ワークに直結 • 10ミリ秒未満のレイテンシーでエンドユーザ向けのサービスを提供 • 変わらないAWSの使⽤体験 • EC2、EBS、ECS(Elastic Container Service)、EKS(Elastic Kubernetes Service)、IAM、CloudFormation、Autoscale を利⽤可能 • Wavelength Zoneに5Gアプリをデプロイして、AWSリージョンのア プリやサービスにシームレスに接続 • グローバルな5Gネットワーク • Verizon、Vodafone、KDDI、SK Telecomでサービス開始 24
  24. 24. 参考)AWS Wavelengthについて SORACOM UG#3での⽇置電機 船原様の発表を引⽤ 25 引⽤:Wavelength使ってみた SORACOM UG#3 https://speakerdeck.com/1stship/wavelengthshi-tutemita Wavelength ZoneのEC2、⼤坂リージョンのEC2、に対して、1秒ごとに1時間pingを実施 Wavelength ZoneのEC2の応答時間:平均値 12.8ms 中央値 12.4ms ⼤坂リージョンのEC2の応答時間:平均値 25.7ms 中央値 22.2ms
  25. 25. 本⽇のアジェンダ ➔ 5GとMEC ◆ 5Gの特徴 ◆ MECとは何か ➔ 5GとMECの理解を深めよう ◆ MECでアプリを作るために ◆ アプリケーション例 ◆ MECについての期待と制約 26
  26. 26. MECでアプリを作るために 汎⽤MECサービスでアプリを作ることを想定 • MECサービスを利⽤するためにリソース貸し出しを依頼 • 貸し出し⽅法や価格については各社に確認ください • ⼀般的にパブリッククラウドで提供されているリソースよ り⾼い値段を設定 • 依頼する際に決めること • リソースの配置先(東京/⼤坂など) • vCPU/Memory/Storage • GPUリソースの貸し出しを依頼できる場合もあり 27 MEC コンピュート MECアプリ 本資料のMECでアプリを作るためには筆者の見解をまとめたものです。
  27. 27. MECでアプリを作るために モバイルネットワーク内の新しいコンピューティングリソース AWS デバイス パブリック クラウド MEC インターネット ゲートウェイ デバイス群 通信事業者が 提供する範囲 無線 アンテナ 無線 アンテナ コアネットワーク MECアプリ コンピュート クラウドアプリ スマホアプリ IoTアプリ 28 インターネット
  28. 28. MECでアプリを作るために • MECアプリの基本のキ 1. パブリッククラウドや業務システムとの連携 • (パブリッククラウドと⽐較すると)MECサービスのリソースは潤沢で はなく、処理の⼀部をMECサービスで稼働させることが多い 2. プロキシサーバやKVSやCEP(Complex Event Processing) • MECサービス上で稼働させるのは向いてそう 3. 低遅延アプリではWebRTCなどの採⽤も検討 29
  29. 29. MECでアプリを作るために MECの活⽤検討案 1. 5Gの低遅延を活かす • MECの地理的特性を活かす • プロキシサーバ的にMECアプリで処理を折り返す • パブリッククラウドとの⾮同期処理 2. 閉域網サービスを利⽤したセキュアアプリ • 業務システムとも閉域網サービスで接続 • デバイスからモバイル網を経由して業務システムへ • End-to-Endでセキュアに 30 本資料のMECでアプリを作るためには筆者の見解をまとめたものです。
  30. 30. MECでアプリを作るために MECの活⽤検討案 3. MEC上のGPUリソースの活⽤ • IoTデバイスなどのデバイス上の計算リソースを補う • AI推論処理などのGPUコンピューティングに • デバイスとMECとの多層GPU処理の実現を 4. リアルタイム・ストリーム処理 • 監視カメラデータなどを処理 • アノマリー検知などを組み合わせ • 時間・場所をメタ情報として活⽤ 31 本資料のMECでアプリを作るためには筆者の見解をまとめたものです。
  31. 31. 参考) 低遅延が必要なアプリ • 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 • クラウドゲーミング • Google Stadia は ⽶国にて 35 Mbps の帯域を確保できると、4K 60 fps でゲームをプレイ可能 • 「体感 100 ms [0.1秒] 以下」との報告あり • 監視⽤のスマートカメラ • リアルタイムな⾏動を求める場合に有⽤ • Connected Car • V2X (⾞⾞間・路⾞間通信)などはモバイルの低遅延のユースケー スの代名詞だが、、、 32
  32. 32. 本⽇のアジェンダ ➔ 5GとMEC ◆ 5Gの特徴 ◆ MECとは何か ➔ 5GとMECの理解を深めよう ◆ MECでアプリを作るために ◆ アプリケーション例 ◆ MECについての期待と制約 33
  33. 33. アプリケーション例 34 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での複数⼈の対戦ゲーム 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
  34. 34. ARゲームでの複数⼈対戦 35 Codename: Neon - Real World Multiplayer AR Demo • 最⼤6⼈のリアルタイムバトル • スマホ画⾯を介して地⾯に落ち ている「光」を回収して、それ をタップ操作で相⼿にぶつけて ポイントを競う 画像引⽤:https://www.telekom.com/en/media/media-information/archive/worlds-first-mobile-edge-mixed-reality-multi-gamer-experience-564004
  35. 35. ARでの複数⼈の対戦ゲーム 36 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/
  36. 36. VRでピンポンゲーム 37 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
  37. 37. VRでピンポンゲーム 38
  38. 38. VRでピンポンゲーム 39
  39. 39. 本⽇のアジェンダ ➔ 5GとMEC ◆ 5Gの特徴 ◆ MECとは何か ➔ 5GとMECの理解を深めよう ◆ MECでアプリを作るために ◆ アプリケーション例 ◆ MECについての期待と制約 40
  40. 40. MECについての期待 5Gの特徴を活かしたアプリケーション開発 • 低遅延アプリ • XR • ドローンや⾃動⾞などの⾃動運転 • 閉域網を想定したセキュアアプリ • 防犯カメラ • 業務システムのモバイル対応 41
  41. 41. MECについての制約 アプリケーション開発における制約 • キャリア毎やMECサービス毎で⽅式や制約が異なる • MECのアプリケーション開発のノウハウが世の中に⾜りていない 42
  42. 42. 参考) MobiledgeXの開発者向けサイト MECサービスをキャリアに提供、5G+MECでなにができるかを最先端でTry 43 https://developers.mobiledgex.com/
  43. 43. MECについての制約 アプリケーションのデプロイにおける制約 • キャリア毎にMECアプリをデプロイしないといけない • デプロイ時にデプロイ場所やネットワーク性能を意識しないといけな い 44
  44. 44. 参考) EdgeGap クラウドゲーム向けのマネージメントサービスを提供する⽶ベンチャー企業 45 https://edgegap.com/
  45. 45. まとめ ➔ 5GとMEC ◆ 5Gの特徴 ◆ MECとは何か ➔ 5GとMECの理解を深めよう ◆ MECでアプリを作るために ◆ アプリケーション例 ◆ MECについての期待と制約 46
  46. 46. 質問があれば私まで 47 Eight オンライン名刺 Facebook
  47. 47. 48
  48. 48. VRでピンポンゲーム 49 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
  49. 49. VRでピンポンゲーム 50
  50. 50. VRでピンポンゲーム 51
  51. 51. VRでピンポンゲーム 52
  52. 52. VRでピンポンゲーム 53

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