総合テストベッド研究開発推進センターの業務概要～B5G時代のテストベッド構築・運用のための取組み～
国立研究開発法人情報通信研究機構
総合テストベッド研究開発推進センター
児島史秀
令和3年8月23日

総合テストベッド研究開発推進センターのミッション◼ Beyond 5G時代の社会的・技術的ニーズを検証可能なテストベッドを構築し、循環進化◼ テストベッドを通じた価値創造、社会課題解決寄与、ICTサービスエコシステム形成◼ (NICT クラウド = 機構内のクラウドサービス、研究施設等外部利用制度)

我が国のICT分野の研究開発・技術実証・社会実装・国際連携に貢献• 光・量子通信技術等の世界最先端技術の実証環境を支える
新たな価値創造及び社会課題の解決に寄与• フォーラム活動、国プロ等の機会を通じ、機構、研究機関、通信事業者、ベンダ、ベンチャーなどのテストベッド利用者の研究開発能力をテストベッドに結集
国際的に魅力ある研究開発ハブの形成に向けた取組を推進• テストベッドの利用、運用及び改善を通じたテストベッドの実証環境の循環進化

Beyond 5G時代の社会的・技術的ニーズを検証可能なテストベッド
データ連携処理基盤(DCCS: データセントリッククラウドサービス)

Beyond 5G
ソフトウェア化
分散広域実証環境

サービス創成社会受容型ICTサービス
現実社会と結合する
エコシステム形成のためのエミュレーション基盤 自律型モビリティ基盤

世界最先端技術の実証

異分野異業種と連携

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NICT総合テストベッドの概要◼ 技術実証と社会実証の一体的推進が可能な検証環境◼ 大学・企業・自治体等の幅広いユーザが利用、さまざまな実証を推進◼ 海外機関とのネットワーク接続等も整備し、国際共同研究・連携・展開を推進

超高速研究開発ネットワークテストベッド「JGN」

最先端のネットワーク技術の検証と国内海外における実証環境の構築を支援

今中長期計画期間において、Beyond 5Gの実現に向けた検証環境を新たに構築

SINET5
海外拠点
シアトル バンコク
シンガポール 香港
大規模エミュレーションテストベッド「StarBED」

100万台レベルのエミュレーションによるハードウェア・ソフトウェアの検証基盤

連携する各種機能⚫キャラバンテストベッド⚫LPWAテストベッド⚫P4テストベッド⚫IoTゲートウェイ⚫AIデータテストベッド⚫他の機構内テストベッドや設備

2超高速研究開発ネットワーク 「JGN」 の概要
ICT技術開発の基盤となる超高速研究開発ネットワーク「JGN」を整備
・国内、海外のアクセスポイントを最大100Gbpsの広帯域な回線で接続し、L2／L3接続、仮想化サービス、光テストベッド等のサービスを提供
・リアルな広域ネットワーク環境を用いて、次世代バックボーンネットワーク技術の検証が可能
・StarBEDのネットワーク環境としても活用可能【国内外に広がるアクセスポイント・相互接続ネットワーク】•••

レイヤ2(Ethernet)/レイヤ3(IP) 拠点間接続
国内外のアクセスポイント(AP)へ直接接続• 商用サービス(フレッツ等)での接続
相互接続する学術研究ネットワークや地域ネットワーク経由の接続• 大学・高専から学術情報ネットワークSINET経由での接続• 地域ネットワーク経由での接続【利用者向け仮想ルータ/サーバ/ストレージサービス】••

各拠点の仮想ルータを使った広域でのネットワーク実験
主要拠点に配備する仮想マシン(VM)(仮想サーバ・ストレージ)利用【拠点間光ファイバ】•

低損失の光ファイバ芯線• 小金井ー大手町ー東京大学間• テラビット級の光伝送実験も可能

JGN : Japan Gigabit Network が由来

SINET・地域ネットワーク・
海外学術研究機関ネットワークとは
JGNデータセンタ等拠点で接続

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大規模エミュレーションテストベッド「StarBED」の概要◆ 実験専用のPC群◆ 実世界と同じOSやソフトウェアが動作◆ PCをそのまま貸し出すのでOSの入れ替えも可能◆ 持ち込んだハードウェアを接続可能◆ ネットワーク構成も自由に設定可能◆ インターネットから隔離されているので「失敗」を許容◆ マルウェア等の動作検証も可能◆ 数百台のPCが存在するため大規模な環境での検証が可能◆ 実時間で動作◆ 実験PC群を簡単に操作可能なミドルウェアの提供◆ 石川県能美市のNICT北陸StarBED技術センターに設置

4主な利活用事例①
50Gbps超の大容量リアルタイムデータマルチキャスト配信実験をJGN上で検証
高速ソフトウェアルーティングエンジンKamueeの実用化テストを実施
研究の概要○エヌ･ティ･ティ･コミュニケーションズ株式会社が開発した高速ソフトウェアルータをNICT総合テストベッド上で稼働させることにより、機能・性能を検証○毎年２月に実施している“さっぽろ雪まつり”を舞台にした映像配信実証実験では、他社製品が混在する実環境をJGN上で構築し50Gbps超の大容量データ配信を実施（Kamueeは2019年、2020年と参加）

２０２０年2月の映像配信実証実験
フル解像度８K非圧縮ストリームによる立体映像配信において、L(左）チャンネル映像の配信経路上にKamueeを組み込み、一連の実験とデモンストレーションを実施。
実験環境はJGNの基幹ネットワークを構成するルータ群をはじめ、数多くのネットワーク機器が混在する環境となっており、実運用環境に非常に近いものであったが、50Gbps超の大容量リアルタイムデータマル
チキャスト配信において「Kamuee」が実運用可能であることが実証された。今後は映像伝送等でのバックボーンでの利用が期待される。

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主な利活用事例②
Data Mover Challenge 2020○2019年8月から2020年1月まで行われた•NSCC(National Supercomputing Center)が主催する広帯域データ伝送コンテスト「Data Mover Challenge
2020（DMC20）」に、NICTが参画。
○コンテストではNRENが提供するインフラ（回線とサーバ）を利用し、各チームが開発したデータ転送ツールとソフトウェアを実 •装し、データ転送技術を競う。
○パートナーとしてDTNサーバならびに回線（JP-SG 100G）提供など技術協力・貢献。

競技者としてNICTとJAXAで結成した「チームむさしの」が参加。NICT開発のHCPツールが、GUIを備えた独自のプロトコルに基づいており、厳しい環境で幅広いテストを実施したことが評価され「ExperimentalExcellence Award」を受賞。
特筆する結果として、パケロス耐性の高いHpFPプロト
コルを用いることで、RTT800ms, PLR6%環境で10Gbps以上の高い性能を達成。

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第5期中長期目標期間のテストベッド方向性概要
API連携クラウドサービス• データ連携による新たな価値創成• B5Gソフトウェア化インフラ• モバイル(新規)と信頼性付与• 産業界と連携してリアルB5Gに• 現実とサイバー空間の融合エミュレータ• シミュレーション連携と新規技術アドオンを容易に•

サービスレイヤテストベッドと、エッジ・クラウド連携基盤等のB5Gソフトウェア化インフラテスト
ベッドからなる新たなテストベッドを構築する

サイリアルテストベッド
行動シミュレータ

エミュレータシミュレータ実システム

Smithsonian PFシミュレータ

シミュレータシミュレータ
エミュレータシミュレータネットワーク (基幹)
エミュレータ通信 (伝搬)
シミュレータ

避難確認実システム

Smithsonian PF

サービスレイヤテストベッド

交通シミュレータ
水流シミュレータ・・・エミュレータ
・・・シミュレータ

社会受容型ICTサービスのB5Gパイロット

電波伝搬エミュレータ

B5Gソフトウェア化インフラ
テストベッドソフトウェア化インフラ
エッジコンピューティングパイロット

ビル空調

辺境地コネク
テッドカー

見守り

ライドシェ
ア

監視

研究概要
••
•
•
•

テストベッド関連技術の開発
エッジコンピューティングのパイロット
社会受容型ICTサービスのB5Gパイロット
サイリアル連携パイロット(電波伝搬エミュレーションへの貢献)

7第5期中長期目標期間の運営方針
我が国のICT分野の研究開発・技術実証・社会実装・国際連携に貢献
新たな価値創造及び社会課題の解決に寄与
国際的に魅力ある研究開発ハブの形成に向けた取組を推進
協創型テストベッドの構築と循環進化• 機構と外部の成果により共同でテストベッドを進化させ、研究開発しつつ成果を普及• 基金、国プロ成果を活用• Beyond 5G運用基盤を産業界と連携して高度化• StarBEDを研究成果を組込み易い構造にリアーキテクト
テストベッドの利用、運用及び運用費（事業活動維持費内）の効率化• （令和2年度⇒3年度）機器保守費削減等で定常維持費を約1割削減• （令和3年度⇒5年度）既存運用費の見直しを続け、B5Gインフラ運用費を捻出（イーサ回線・IP・海外運用のサービス品質よりもエッジ・モバイル・信頼性実験支援を重視）
体制の強化と改善• サービス内容にあった人員の補強 (モバイル・サービス)• 専門人材の確保

8高信頼・高可塑B5G/IoTテストベッドの構築◼ Beyond 5Gにより実現される通信ネットワークシステムにおいて安定かつ大容量・低遅延などのサービス品質を限られた設備で満たすためには、従来のシステムと比較して、高信頼性と高い可塑性が求められる。こうしたBeyond
5Gネットワークの高い信頼性・可塑性確保には、産学官が多様な技術を持ち寄って研究開発・実証を行う必要があり、そのための検証環境（テストベッド）を整備する。

オープンソースベースシステムの新規機能・相互接続・運用自動化および性能・規模性向上検証
実証オープンサイト

伸張性技術やソフト・ハード一体高速処理技術の検証

B5G/IoTインフラ検証環境を拠点 (エッジサイト)
NICTに整備
ネットワークスライス

センター局
モバイルコア

超大容量
超低遅延
超多接続

拠点 MEC
マイクロデータセンター

人材と技術の育成• コミュニティの底上げ• 人材交流・育成・循環• 技術利用・進化・他展開

産業界による実証実験の誘発

サービスプラットフォーム(構築・管理・検証)
光ネットワーク

様々な機関がテストベッドを利用し、研究開発・実証を促進

光システムやスライス等の可塑性技術や高信頼技術検証

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「高信頼・高可塑B5G/IoTテストベッド」構成諭
構成理念：• ファンクショナリティの拡張性を前提• 時空間同期技術への対応検討• DCCS等のデータ連携技術への対応検討• 構成はブロック化（ 機能ブロック ）し、要素間連携を明確化
運用理念：• 利用者の環境持込みにも対応し循環進化• Blackboxに徹せず、ソフトウエア改変による拡張も可能• 適切な運用管理レイヤ(OAM、制御線等)導入によるシステム化・DX対応• 外部データ活用、AI解析等に際し利用者間連携・外部連携を拡張
B5Gサービス
試験システム
データ連携

B5Gインフラ
Beyond 5G/IoT機能検証システム(基幹部)

ヘテロジニアスB5G網を用いた高度アクセス試験環境
Beyond 5G/IoT機能検証システム(モバイルシステム部)

コネクテッドカーテストベッド
多端末大規模情報収集基盤

高速回線(JGN)
Beyond 5G/IoT
機能検証基盤装置

エミュレーション連携

B5G/IoT技術検証のための模擬基盤整備

10「高信頼・高可塑B5G/IoTテストベッド」ブロック図の対応

B5Gサービス
試験システム
データ連携

B5Gインフラ
Beyond 5G/IoT機能検証システム(基幹部)

ヘテロジニアスB5G網を用いた高度アクセス試験環境
Beyond 5G/IoT機能検証システム(モバイルシステム部)

コネクテッドカーテストベッド
多端末大規模情報収集基盤

高速回線(JGN)
Beyond 5G/IoT
機能検証基盤装置

エミュレーション連携

B5G/IoT技術検証のための模擬基盤整備

11高信頼・高可塑B5G/IoTテストベッド①：B5G/IoT検証環境拠点
Beyond 5G/IoT機能検証システム(モバイルシステム部)
大手町• モバイル網をBeyond 5Gとするための 5Gベースの基礎システムを構築する 想定 福岡（九工大）
大阪（阪大）
横須賀
東京（NICT本部)• まずLocal 5G環境を構築し、B5Gに循環進化させる
北陸
横須賀 (NICT)• 商用クラウドサービスで利用できる環境を一部エッジにいれ、L5G基地局サービス検証から実用化に向かう時間短縮を図る
構築後
B5G運用自動化、リソース可塑化等の研究開発環境の構築• エッジクラウド連携スライシング環境の強化• 負荷や故障に強いBeyond 5Gのモバイル運用管理研究の実施• ネットワーク運用AI自動化研究の実施• エッジコンピューティング環境を用いた新たなサービス実証• オープンソースを活用した新システム実証• オープンソースを活用したシステムの新規機能・相互接続・運用自動化および性能・規模性向上検証• 伸張性技術やソフト・ハード一体高速処理技術の検証• スライス等の可塑性技術や高信頼技術検証

ヘテロジニアスB5G網を用いた高度アクセス試験環境
横須賀の例

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高信頼・高可塑B5G/IoTテストベッド②：B5G/IoT機能検証システム
Beyond 5G/IoT機能検証システム(基幹部)• ホワイトボックスを活用したシステムの新規機能・相互接続および性能・規模性向上検証• 伸張性技術やソフト・ハード一体高速処理技術の検証• 光システムやスライス等の可塑性技術や高信頼技術検証

故障・災害・外乱に堅牢な高信頼で高可塑なB5G基幹ネットワークの基礎システムを構築する• オープンコミュニティの技術やネットワークソフト化技術を活用したシステム構築• JGNの国内機器を5G対応できる機器に更改• モバイルの試験をできる測定器を導入• 機器保守費の長期削減
構築後• システム移行運用管理の研究実施 (JGNのサービス基盤に)• ネットワーク運用AI自動化研究の実施
Beyond 5G/IoT• 高信頼基盤・エッジ環境を用いた新たなサービス実証
機能検証基盤装置• 光通信等のオープン化技術を活用した新システム実証•B5G/IoT技術検証のための模擬基盤整備
ICT技術を取り巻く様々な事象の取り込みや有線ネットワーク上で無線環境を模倣する技術などをStarBED上で開発しており、研究開発のさらなる推進のため、大規模な環境構築や、プログラム可能なネットワーク技術の活用について検討を実施するための環境を整備する

多端末大規模情報収集基盤
100万台規模の端末を用いたコネクテッドカ
ーなどのアプリケーシ
ョン動作をエミュレーションにより検証・評
価可能とする大規模情報収集基盤を構築

B5Gサービス試験システム
様々なデータを組み合わせた新しいサービスを創生する環境をユーザに提供するためのテストベッドを後年に提供するためのサーバの基盤構築
構築後•
様々なデータや機能を組み合わせた新規サービスの開発•
B5Gネットワークインフラ機能を活用する新規サービスの開発•
アプリサンプルや活用事例を蓄積しユーザへ提供。ユーザとサービスを共創。

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高信頼・高可塑B5G/IoTテストベッドの要素技術①：サービスレイヤテストベッド◼ サービスレイヤテストベッド（Data Centric Cloud Service）➢ 多様なデータとB5Gを組み合わせたサービス創成のためのテストベッド➢ NICT保有のデータや先進的技術などNICTの強みを活かした価値を提供➢ B5Gネットワークを用いた新サービスの開発環境➢ アプリケーションのサンプルや活用事例を蓄積しユーザと共有することで、新サービスの萌芽を促し、いち早い検証と実用投入を可能とする。
➢ 外部とも協力しながらデータや機能を開発。（テストベッド分科会 データ分析・可視化TF、共同研究等）

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高信頼・高可塑B5G/IoTテストベッドの要素技術②：CPS電波エミュレーション◼ 高精度、リアルタイム性を特徴とする高度ワイヤレスエミュレーション技術の検討➢ 大規模仮想環境検証基盤• 大容量サーバ等により実装• 無線リンクエミュレータにおいて外部無線機の動作を相互作用させ、現実の動作を出力• 内蔵する仮想無線機により、仮想的な多数の無線機動作を適用可能➢ 電波伝搬モデル・電波発射挙動モデル• 電磁界解析、レイトレーシング、伝搬モデルを適切に参照しモデル化➢ 外部無線機• ソフトウエア無線機等の疑似無線機、商用機器を含む実無線機を想定
モデル入力

大規模仮想環境検証基盤

A/D変換部

疑似無線機実無線機

無線リンク
エミュレータ

電波伝搬モデル・
電波発射挙動
モデル

仮想無線機

…
模擬結果
出力

高精度・リアルタイム電波模擬

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