スマートIoT推進フォーラム テストベッド分科会
第2回 B5Gネットワークタスクフォース／第3回ユーザ連携・循環進化検討タスクフォース 発表資料

協調型自律ネットワークの研究開発でのテストベッド活用の検討状況
2022年6月28日

ソリューションシステム事業本部ネットワークシステム事業部
近藤 法夫 山本 秀樹 岩下 将人(*)本研究成果は、国立研究開発法人情報通信研究機構の委託研究[No.01701]により得られたものです。
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目次

1. はじめに．．．「OKI映像配信事業のNICTテストベッド活用事例」
2. 研究開発概要．．．「協調型自律ネットワークの研究開発」
3. テストベッド活用 検討状況
4. まとめ■要旨
協調型自律ネットワークの研究開発は、自律NW上に双方向CDNと自律走行ロボットがつながった環境でのサービスの基盤となる技術の開発を目指している。
本発表では、研究開発概要と進捗状況を述べた後、テストベッド活用の検討状況を述べる。
現在、B5Gでの全体アーキテクチャとその上で実現する研究成果を活用したサービスイメージを検討している。今後、そのイメージを実装するためのテストベッド上のシステムを具体化し、その上に研究成果を実装する予定である。テストベッドの利活用に関しては、最初から最終イメージを実装するのではなく、段階的に構築を進める。
現在、双方向CDNのミニマムな検証を行うための検討を行っている。
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1.はじめに：OKI映像配信事業のNICTテストベッド活用事例
I3GT(ITU IPTV IPv6 Global Testbed) (2012年-）
雪まつり映像の海外への配信（2012年）

革新的AIネットワーク統合基盤技術の研究開発（2019-2021年）
NICTテストベッドとOKIテストベッドを接続し、事業者間連携を実証(2021年)© Copyright 2022 Oki Electric Industry Co., Ltd.

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2-1.研究開発概要：位置づけ
協調型自律ネットワークの研究開発では、緑枠で囲んだ「自律性」と「拡張性」にかかる技術開発を、楽天モバイル、名古屋大学、OKIのコンソーシアムが実施。

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2-2.研究開発概要：全体像(1)自律運用可能なNW（自律ネットワーク、AN）と、(2)高精細ディスプレイやカメラ等のI/Fを備え複数のサービスモジュールを搭載する自律移動ロボット（ロボティクス）を開発し、(3)それらと連携し高精細映像を効率的に活用可能なAN連携双方向CDN制御技術を開発

映像の高画質化、IoT端末の多様化・普及に伴う新サービスの増加にともないNW運用負荷増大
自律NW制御とサービス提供側の一体化した制御を行わないと高画質映像のサービス提供が困難
映像サーバ

ネットワーク運用に手がかからない！
インターネット

自律ネットワーク制御
BBU (Base-band unit)(3)双方向CDN制御(1)自律NW基盤

MEC(Multi-access edgecomputing)キャッシュサーバ
録画サーバ

ネットワークに接続できる
自律移動ロボットは便利。動画か高精細！

キャッシュ制御サーバ

・・・
・・・

・・・
・・・

ロボットがたくさん来ても動画が乱れない！

・・・

・・・

(2)自律移動ロボット

・・・スマートホン・タブレット等

CDN

Content delivery network

I/F

Interface

NW

NetworkAN

Autonomous network【研究開発期間】 2021年度～2024年度 【担当】 (1)自律ネットワーク 楽天モバイル、(2)自律移動ロボット 名古屋大学、 (3)双方向CDN制御 OKI© Copyright 2022 Oki Electric Industry Co., Ltd.

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2-3. 研究開発概要：検討しているモバイルNWのアーキテクチャ
地域データセンターにあるMECホストをエッジデータセンターまで拡張し、MECホスト上にキャッシュサーバを構成する。
各データセンター内のMECホスト間をつなぐデータネットワークを構成する。
CDN(キャッシュサーバ)にない映像コンテンツはデータネットワーク経由で取得する。
2022年時点
中央データセンター
地域データセンター

2030年~

インターネット

5G

インターネット

CN

B5G

・ ・ ・

CN

・ ・ ・

GC局
・・・

・・・

・・・

・・・

MEC(Multi-access edge computing)ホスト
インターネット上のCDN© Copyright 2022 Oki Electric Industry Co., Ltd.

エッジデータセンター(GC局)

・・・・・・・・・・・・・・・

5G/B5G上のCDN

・・

・・・

・・・
・・・

TV局等のオリジナルコンテンツ
モバイル通信事業者内クラウド

・・・

・・・

・・

データネットワーク
5G/B5Gのコアネットワーク

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2-4. 研究開発概要：試験環境について
現状：各者にて各自試験環境を構築している
2022年度3Q～：OKIがNICTテストベッドを利用して試験環境(MECホスト/コンテナ実行環境)を構築する
2023年度～：3者環境の結合を目指す
楽天テストベッド

OKIテストベッド

映像サーバ

ネットワーク運用に手がかからない！

インターネット
GC/地域データセンター/中央データセンター

Beyond5G

NICTテストベッド

双方向CDN制御

自律NW制御MEC(Multi-access edge computing)

双方向CDN（キャッシュサーバ）・・・

自律移動ロボットは便利。動画か高精細！

・・・

・・・
・・・

キャッシュ制御サーバ

・・・

・・・

自律移動ロボット
名古屋大テストベッド© Copyright 2022 Oki Electric Industry Co., Ltd.

・・・

ロボットがたくさん来ても動画が乱れない！

スマートホン・タブレット等

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3-1. NICTテストベッド活用 検討状況：これまでの状況
2021年度 OKIテストベッド上での検証使用したOSSなど：疑似B5Gコアネットワーク(free5GC)、映像サーバ(nginx)、キャッシュサーバ(nginx)、DNS(gdnsd)、疑似UE(UERANSIM、vlc)。
機能検証：疑似B5GコアネットワークにつながるMEC上のキャッシュサーバを介して、疑似UEでキャッシュサーバからの映像受信を確認した。

2022年度1Q～ アプリケーション(研究成果CDN関連モジュール)のコンテナ化検討
アプリケーション開発を進めるため、OKIテストベッドに最小構成のコンテナ実行環境構築を進めている。
表：OKIテストベッド仮想サーバ（ノード）のリソース検討状況 FY2022

cache
コンテナ
(CNF)

cache
コンテナ(CNF)

kubeletkubeapiserver
kubeletcontainerd

containerd

orchestrator

host(worker node)host(worker node)host(ctrl node)

AN-CDN proxy

NoANCDN
stu 開発中
controllerb

hosthostDNS(GSLB)

hostunder-layer network
Container Registry
トランスその他
コーダ
機能(CNF)(CNF)…

CNF:Cloud-native Network Function

CPUコア

メモリ ディスク(GB) (GB)

1 client(疑似UEx4)

2820

2 Kubernetesコントロールプレーン

2830

4

1035

81440

81440

61035

2820

2820

KubernetesWorker1ノード（5GC網）
KubernetesWorker2ノード
4（MEC x3）
KubernetesWorker3ノード
5（MEC x3）
KubernetesWorker4ノード
6（中央データセンタークラウド）
DNSサーバー738

図：検討しているソフトウェア構成© Copyright 2022 Oki Electric Industry Co., Ltd.

VMインスタンス

originサーバー※ネットワークについては省略

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3-2. NICTテストベッド活用 検討状況：仮想サーバの展開イメージ
数百台規模の疑似ロボット(UE)への映像コンテンツ配信のため、NICTテストベッドを活用したい。
疑似ロボットのプロセスやそこへの映像コンテンツ配信(※)に耐えうるネットワークリソースが提供されている！

VMに中央データセンター、地域データセンター、エッジデータセンターを設置し、疑似B5GネットワークとMECホストを展開する。
中央データセンター、地域データセンター、エッジデータセンター間の通信ノードに負荷、遅延を設定※8K映像はH.265で80～100Mbps(4K映像20Mbpsの4倍)
2022年度
小規模構成で検証環境を実現～15台

2023年度
中規模構成で検証環境を実現～100台

2023年度4Q～
大規模構成で検証環境を実現～250台
https://testbed.nict.go.jp/jgn/ja/info/network/index.html より

本ページの規模は検討中の値です。
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規模感をイメージしたもので実際に拠点の仮想サーバの利用する意図はありません。

No課題

OKIテストベッド

NICTテストベッド

1規模

設備規模によるVM台数制限。外部NWの接続制
限疑似的に距離（遅延）を再現

全国規模に展開できるVMがある。多くの計算資源が提供されている。

2流量

1Gbpsの銅線による制限

10Gbps/100Gbpsの光回線

3

他者との連携VMを置けるのは埼玉(蕨)のみ

各者に距離的に近いところにVMを置ける10/123-3. NICTテストベッド活用 検討状況：スケジュール
小規模環境（中央データセンター＋地域データセンター2＋エッジデータセンター4）
2022年度3~4QにかけてNICTテストベッド上に小規模な環境を構築し、検証試験（映像再生）を実施

中～大規模環境（中央データセンター＋地域データセンター40＋エッジデータセンター200）
2022年度末～2023年度に構築・検証を実施

令和3年度(2021年度)

令和4年度(2022年度)
1Q

2Q

3Q

イベント

▲
評価会議

NICT

環境提供対応▲OKI© Copyright 2022 Oki Electric Industry Co., Ltd.

▲

OKIテストベッドでの映像
再生検証

令和5年度
(2023年度)

令和6年度(2024年度)

4Q

環境提供
対応

NICTテストベッドでの検証
小規模構築・検証

環境提供
対応

中～大規模構築・検証

検証

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4. まとめ「協調型自律ネットワークの研究開発」の概要について述べた。
NICTテストベッドにて利用したいB5G高信頼仮想化環境の仮想マシンのリソースを検討中である。
NICTテストベッドを活用し、 2022年度は小規模の検証環境を構築・検証、2023年度以降は大規模な検証環境を構築・検証することで研究開発を促進していく。
楽天テストベッド

OKIテストベッド

映像サーバ

ネットワーク運用に手がかからない！

インターネット
GC/地域データセンター/中央データセンター

Beyond5G

NICTテストベッド

双方向CDN制御

自律NW制御MEC(Multi-access edge computing)
双方向CDN（キャッシュサーバ）・・・

自律移動ロボットは便利。動画か高精細！

・・・・・・・・・

キャッシュ制御サーバ

・・・

・・・

自律移動ロボット
名古屋大テストベッド© Copyright 2022 Oki Electric Industry Co., Ltd.

・・・

ロボットがたくさん来ても動画が乱れない！

スマートホン・タブレット等

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ご清聴ありがとうございました
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