5Gが開始され3年近く経過し、一昨年から5Gを利用したMECというコンセプトが導入されてきています。
この記事では、5G MECとはどういうものであり、MECによりどのようなサービスやソリューションが期待されているのかについて詳しく解説をしています。
5Gの特徴を活かすために必要なMEC
2020年3月に日本でも5Gが開始されましたが、5Gには「高速・大容量通信」「超低遅延」「多数端末接続」の3つの特徴があります。通信の標準を規定している国際電気通信連合は、5Gの通信速度は4Gの10倍以上の20Gbps、遅延に関しては無線区間で1ms以下、多数端末接続は1平方キロメートルあたり100万デバイスの接続を5Gの目標としています。
これまでのモバイル通信においては、速度、遅延、容量に関しては無線区間がボトルネックとなっておりました。ところが5Gにおいては20Gbpの大容量・高速通信と1msの超遅延が実現されると、速度、遅延、容量のボトルネックは無線区間以外でも生じる可能性が高く、例えば速度に関しては無線システムとデータセンター(コアネットワーク)を接続する光ファイバーなどの伝送路にて十分な容量が確保できずに速度が低下するということも生じます。
遅延に関しても同様であり、せっかく無線区間の遅延を1ms以下としてもその先のネットワークで遅延が発生していては超遅延特性を活かすことができません。特に遅延に関しては物理的な距離に依存することもあり、デバイスが通信しているエリアとコアネットワークが設置されているデータセンター、もしくはアプリケーションサーバが設置されている場所が遠く離れている場合、それだけで遅延時間が伸びてしまいす。
5Gの大容量・高速通信と遅延の特性を活かすために、MEC(Multi-access Edge Computing)というコンセプトが考えられています。
MECが様々なサービスを実現する
MECはコアネットワークやアプリケーションをユーザ近くに置くコンセプト
MECとは、コンテンツサーバ、アプリケーション開発環境、IT環境、モバイルのコアネットワークなどをネットワークのエッジ(端)つまりユーザに近い位置に置くというコンセプトです。従来のネットワークでは、コンテンツサーバやアプリケーションサーバなどのシステム環境は各プロバイダーのデータセンターに設置され、ユーザが利用するエリアからは離れていましたが、MECによってこの距離を縮めることができるのです。 以下は、通常のモバイルネットワーク構成とMEC構成を比較したものです。
通常、モバイルネットワークでは、無線基地局と認証システムやデータ通信ゲートウェイ機能を持ったコアネットワークが設置されているデータセンターは数kmから数百km離れています。無線基地局は、ドコモ、KDDI、ソフトバンクの大手通信事業者であれば、全国で15万から20万局設置されていますが、それと比較してコアネットワークが設置されているデータセンターは全国で数ヵ所から十数か所程度と言われています。従って、基地局が設置されている場所によっては、どうしてもコアネットワークまでの距離が非常に長くなってしまいます。特にルーラルエリアと呼ばれる人口の少ない地方エリアや離島では、それが顕著になります。
更に、アプリケーションを提供している事業者が通信事業者以外の場合、アプリケーションサーバは通信事業者のデータセンターとは別の場所に設置されているケースが多く、通信事業者のデータセンターとアプリケーションサーバが設置されているデータセンター間でもかなりの距離がある場合があります。
4Gと呼ばれるLTEまでは、スマホでインターネットを楽しむことが主な用途であった為、このネットワーク構成でも特に問題が生じることは無かったのですが、5Gでは、超高速・大容量通信や超遅延通信を利用したサービスが提供されることが想定され、その為には無線区間だけではなく、それ以外の環境においても効率的な大容量データ転送や遅延を極力短くする工夫をしていく必要があります。これを実現するソリューションがMECになります。
MECでは、上図のようにコアネットワークやアプリケーションサーバを基地局から数mから数kmという非常に近い距離に置くことで物理的な遅延を解消することができます。例えば、スタジアムにおいてライブ映像をリアルタイムでその場の観客のスマホに届けるようなサービスでは、スタジアムのカメラが撮影した動画データをスマホ向けのデータに変換するエンコーダーなどが必要であり、通常これらはデータセンター内やその先のサービス提供事業者の拠点内にあります。MECを利用することでこれらの機器やアプリケーションをコアネットワークと共にスタジアム内部に設置することで遅延を限りなく無くすことが可能となり、ユーザはスポーツやライブをリアルと映像の両方で同じタイミングで楽しむことが可能となります。
また、遅延の解消以外で、大容量データ通信においてもMECは非常に役立ちます。5Gでは超高速通信が可能となり、4K/8Kなどの高解像動画のやり取りが行われることが想定されますが、これらの大容量データを無線基地局からアプリケーションサーバまで都度データ送信した場合、無線基地局とデータセンター間やデータセンターとアプリケーションサーバ間の光ファイバーは、それらの大容量データを転送するために必要なだけの容量を確保する必要があり、非常にコストがかかります。用途にもよりますが、例えば、工場や農地において、工場内の各機器の動作状況や農場内の作物の状態管理などを高解像度カメラで撮影し、その動画情報からエラー監視や異常検知を遠隔で行う場合、MECにて現地に近い場所で大容量動画を解析することで、効率的にコストを抑えて実現することが可能となります。
MECを利用したサービス
MECを利用することで大容量かつ低遅延のサービスの実現が可能となりますが、具体的には以下のようなサービスでの利用が期待されています。
リアルタイムマーケティング
MECで提供できるサービスとしては、画像解析を利用したサービスが挙げられます。例えば、最近はセキュリティで多く利用されている顔認識技術ですが、顔認識をするためのデータのサイズはかなり大きなものとなり、この大きなデータサイズの画像データを画像解析サーバまで送った後に解析サーバで解析していては、かなりの時間がかかり顔認証の結果を出すまでに時間がかかってしまいます。MECにより画像を解析するアプリケーションをエッジに持ってくることで遅延の問題は解消されます。これによって、顔認証技術をセキュリティでの利用はもちろんですが、店舗、銀行、病院等で即座に来店や来院したお客様を特定し、受付や診察予定時間の告知等をスマホにリアルタイムで配信するというサービスが可能となります。また、過去の購入履歴からユーザ動向や嗜好を把握し、更にその日のお客様の商品の閲覧状況や試着状況などから、AIを活用することでそのお客様に最適な広告を入店時や商品確認中にリアルタイムで配信したり、定員がそれらの情報をスマホ等で確認することで最適な接客ができたりと、マーケティングでの活用も期待されています。
単純に来店者の顔を認識し、来店客の性別、年齢、購入商品を後でマーケティング情報として利用するのであれば5GやMECは不要ですが、これらをリアルタイムで行う為には5GやMECといった高速大容量かつ超遅延ネットワークが必要となります。
スタジアム内での高品質なリアルタイムサービス
MECは、エリアに特化したサービスを提供する際にも効果的です。
5Gでは、スタジアムやスポーツイベント会場においてスポーツを観戦しながら、手元のスマホで様々なシーンを色々な角度から動画で確認するという使い方が期待され、国内でも既に多数の実証実験が行われています。動画をリアルタイムで観客が楽しむためには大容量のデータを即座にユーザの手元に配信する必要がありますが、動画配信サーバも含めたすべてのシステムをユーザに近い場所に設置するMECを利用することで実現することが可能となります。
また、例えばスタジアムでは観戦時にビールやお弁当を楽しみながら観戦する方が多くいますが、ビールなどの飲み物をお代わりしたい場合、自らコンコースへ出向いて買いに行くか、売り子さんが席の近くまで来るのを待つ必要があります。MECを利用すると、ユーザがお代わりしたい時に専用サイトやアプリで申告することで、リアルタイムで場所と希望する飲み物や食べ物が把握でき、売り子さんも効率よく販売することが可能となります。毎回同じビールを頼むのであれば、今はサービスが終了してしまいましたが、以前アマゾンが提供していた「Amazon Dash」のように商品が欲しい時にボタンを押し、その情報がリアルタイムで購入希望者から一番近い売り子さんに配信され即座にビールを提供できるようなサービスなども期待されます。
その他では、多数の人が経験したことがあるかと思いますが、サッカー観戦においてはハーフタイムになるとスマホの通信速度が極端に遅くなります。これは無線区間の混雑が原因ではありますが、それ以外にも特定のエリアからサーバまでの伝送路の距離や混雑度による影響もあります。これを改善するためにMEC環境においてエッジにキャッシュサーバを置くことでユーザ体感が改善されることが期待できます。
スマートファクトリー
最近話題となっているスマートファクトリーでもMECの活用が期待されています。スマートファクトリーとは、業務プロセス、品質、生産性、業務効率の向上を実現した工場を示しますが、その中でも注目されているのがファクトリーオートメーションです。ファクトリーオートメーションとは、工場内の作業を全て自動化するというコンセプトであり、人手不足が問題となっている日本では欠かせませんが、5GとMECの利用でこれを実現することが期待されています。
工場には製品ごとにプレス、溶接、塗装、組み立て、検査等の作業ごとに設備が導入されていますが、時期、製品の注目度等によってラインの稼働率が異なります。従来の工場では各機器が有線で接続されており、ある特定のラインを別の製品製造に利用するということが難しく、また機器の移動をともなうラインのレイアウト変更は難しい環境になっていました。これに対して、各機器を5Gで接続して無線化し機器間の接続に柔軟性を持たせることで、機器の移動も容易となり柔軟にライン変更が可能となり、機器の稼働率をあげて生産性向上につなげることが可能となります。
このレイアウトフリー環境を実現するためにMECは重要な役割を果たします。5Gが接続されている各機器からは大量のデータが収集されますが、これらの大量のデータの送受信を5Gの大容量高速通信で行うことで従来の有線での接続以上の高速通信が実現できるのと共に、MECを利用することでそれらデータの解析もリアルタイムで実現することが可能となります。
その他では、工場内の人手を減らせない理由として、機器の細かい動作を人が目視で行っていることがあげられます。そこで、各機器の動作を4K/8Kなどの高画質動画で撮影し、AIを利用してシステムで監視をしようという実証実験が少しずつ広がっています。従来の方法では、4K/8Kで撮影した膨大な動画情報をAIなどの解析システムがある設備が設置されているデータセンターまで送信する必要があり、非常に時間がかかり、かつコストもかかってしまいます。この為、どうしても人による目視が不可欠でした。MECを利用することで工場内でAI分析まで行うことが可能となったり、工場内で可能な限りデータ解析やデータのフォーマット変更などを行いデータを軽くした後にデータセンターにデータを送信するという方法を取ることができます。これにより、リアルタイムでの処理が可能となり、人手を介さないシステムでの機器監視を実現できます。
MECに積極的なAWS、マイクロソフト、Googleなどのクラウド事業者
MECを利用したサービスは5Gの普及と共に急速に拡大していくことが期待されています。通信事業者もMECを利用したサービスが新たな収益源になることを期待し、様々な実証実験を行ったり、既にサービス提供を開始しているケースもあります。一方、通信事業者以外では、クラウド事業者大手のAWS、マイクロソフト、Googleは、これまでは自社データセンター内でのクラウドサービスに特化し、アプリケーションやサービスを構築する為のクラウド環境を提供していましたが、5G MECを大きなビジネスチャンスと捉え、MECに特化したサービスの提供を始めています。 AWSは「AWS Wavelength」、マイクロソフトは「Azure Edge Zone」、Googleは「Anthos for Telcom」として以下のようなサービスを提供しています。
クラウド事業者のクラウド環境をMECに利用することによる大きなメリットとして、アプリケーション開発事業者が慣れた実績のある環境でアプリケーション開発や構築ができる為、サービスの参入障壁が大きく下がることがあげられます。従来の方法では、通信事業者が準備した独自のクラウド環境上にアプリケーションを構築する必要があり、独自クライドにアプリケーションを乗せるために追加開発が必要となっていましたが、これらがなくなることで、サービス開始までの期間短縮が期待されます。
通信事業者側もクラウド事業者のクラウド環境を活用したMECを提供するケースが増えており、最近ではMECだけではなく、モバイルネットワークそのものをクラウド事業者のクラウド環境へ移行するという動きが出てきています。また、クラウド事業者は、通信事業者のみならずエリクソン、ノキアなどの大手通信インフラベンダーともMECでの提携を行うなど、MECに対するクラウド事業者の勢いは止まりません。
5Gの普及と合わせてMECも急拡大
5Gは開始後まだ間もないですが、通信速度の向上だけではなく、超大容量高速通信や超低遅延という特徴を活かしたサービスが期待され、これまでの4Gまでのように単純にスマホなどのデバイスがインターネットに接続さえできれば良いというネットワークでは対応しきれなくなりました。
通信事業者各社は、5Gの特徴を活かすためにネットワークアーキテクチャを少しずつ進化させています。国内ではKDDIがAWS Wavelengthを提供している程度にとどまってますが、海外では米国のVerizon、AT&T、英国のVodafone、カナダのRoger、韓国のSKT、オーストラリアのOptusなど既に多数の通信事業者がMECを導入しています。具体的な用途としては、Verizonではコネクティッドカーでの利用をおこなっており、SKTではクラウドゲームや宅配用のロボット操作にMECを活用しています。
今後は、通信事業者のMEC環境が一気に整ってくることが想定され、それに合わせて既に提供されているサービスの拡大や、新たなサービスが多数生まれてくることが期待されます。
