世界初、5G本格展開時代に向けた基地局ネットワークスライシング技術の開発と実証に成功

2020年1月29日
株式会社KDDI総合研究所

株式会社KDDI総合研究所（本社：埼玉県ふじみ野市、代表取締役所長：中島康之、以下「KDDI総合研究所」）は、基地局ネットワーク（以下「RAN」）を制御するRANコントローラの機能を拡張した新たなRANスライシング技術（注1）を開発し、アンテナサイトに設置する１つの無線装置（図1のRU）に、次世代移動通信システム（以下「5G」）で想定される複数のサービスを収容する次世代技術を世界で初めて実証しました（注2）。5Gが本格的に普及する時期には、超高速・大容量、超低遅延、超多接続という3つの特徴に対して、用途に応じたネットワークを構築して提供する必要があります。今回開発した技術を用いることで、3つの特徴を持ったそれぞれのサービスを一つの無線装置で提供できるため、時間がかかる新規無線設備の建設を待たずに新たなサービスを迅速に導入できます。

図1　開発した技術を適用した場合のRAN構成例

5Gでは、まず、超高速・大容量通信のサービスが開始され、本格展開する2025年頃には、超低遅延や超多接続のサービスが普及すると考えられます。例えば、4K/8Kなどの高精細映像を伝送する超高速通信に加えて、工場内における遠隔制御のため超低遅延サービスや、大規模なセンサ端末からの情報収集を行うIoTサービスが普及し、それぞれ用途に応じたネットワークが必要となります。汎用サーバ上で基地局ソフトウェアを動作させる「基地局の仮想化技術」を利用すると、サービスの多様な要求を満たす論理ネットワーク（以下「スライス」）を効率的に構築可能となります。KDDI総合研究所は、2018年5月に仮想化技術を用いて基地局の機能（CU/DU：注3）を柔軟に各サイトの汎用サーバ上に配置するRANスライシング技術を開発し実証しました（注4）。この場合、サービス毎に無線装置を用意する必要があったため、今回は一つの無線装置で複数のサービスを収容するという新たなコンセプト（マルチCU/DU構成）に基づくRANスライシング技術を開発しました。実証には、Radisys社（本社：アメリカ合衆国オレゴン州ヒルズボロ、CEO：Arun Bhikshesvaran）の5Gの基地局のプロトタイプ装置を用いました。図1は開発した技術を適用した場合のRAN構成例です。前回開発した技術を用いてサービスに適した基地局の機能を各サイトに最適に配置しつつ、今回開発した技術を用いることで、1つの無線装置で複数のサービスを実現できます。

図2は、今回開発したRANスライシング技術の活用イメージです。新たに、超低遅延や超高速・大容量通信のサービスを展開する場合、従来技術ではそれぞれのサービスに適したスライスを提供するには、サービス毎に無線装置を用意する必要があります。一方、開発技術では、1つの無線装置に複数のDUを接続できるため、新たな無線装置を追加することなく迅速にサービスを提供できます。さらに、イベント等の時限サービスの場合には、従来技術では他のサービスと基地局を共有することになり、輻輳時には、他の通信の影響を受けて通信品質が劣化する可能性があります。これに対して、開発技術であれば、イベント開催期間だけ専用のスライスを構築することが可能であるため、臨時でも安定した通信を提供することが可能になります。

図2　開発したRANスライシング技術の活用イメージ

図3は、提案したコンセプトの実証例です。端末側から配信する4Kのビデオ映像を、一つの無線装置から超低遅延スライスとインターネットに向けて同時に配信できることを確認しました。例えば、大規模イベント会場で来場者向けにリアルタイム映像を配信しながら、同じ映像をインターネット経由でも配信するようなサービスを提供できます。

図3　5G基地局のプロトタイプ装置を用いた実証デモの構成

KDDI総合研究所は、開発したRANスライシング技術を実現するための構成や装置間インタフェースに関連する寄書を、O-RAN Alliance（注5）に提案しました。今後もプロトタイプ装置で実証したRANスライシング技術を実現するためのインタフェースの標準化を推進していきます。

【用語解説】

注1　RAN（Radio Access Network）を論理的なネットワーク（スライス）に分割すること
注2　マルチCU/DU構成でのRANスライシングをプロトタイプ装置で実証した点が世界初（2020年1月29日時点、KDDI総合研究所調べ）
注3　5G基地局は、基地局のデータ処理部であるCentral Unit（CU）と基地局の無線信号処理部であるDistributed Unit（DU）および基地局の無線装置Radio Unit（RU）の各機能で構成される。
注4　「5G」×仮想化基地局のスライシング技術を開発
注5　O-RAN Allianceは、「Open Radio Access Network Alliance」の略称であり、5Gをはじめとする次世代の無線アクセスネットワークをより拡張性が高く、よりオープンでインテリジェントにすることを目的に活動している通信事業者および通信機器ベンダーによる団体

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