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自動運転と通信インフラ

「セルラーV2X」への期待と普及への課題――クルマ向けLTE新規格の初期仕様が完成 | ビジネスネットワーク.jp

5G で定義する通信タイプとして、URLLC (ultra reliable and low latency communication) がある。そのユースケースとしてまず挙げられるのが自動運転だ。

低遅延や低パケットロスという技術的要件を満たすように標準化するという難しさもさる事ながら、それを必要とされる場所で安定的に供給するという事が求められるため、通信事業者がサービスを行うにあたってかなりチャレンジングな領域である。

まず、自動運転において無線通信がどのような位置づけなのかが重要になる。現状の自動運転では、カメラによる画像解析やレーダなどのセンサを使った、自律的かつ分散的な自動運転が主流だ。このような自律分散による自動運転社会の実現が中核にあり、その補助として通信が存在するというケースであれば、現状の通信インフラの延長でもいくらか実現性がある。

一方で、自動運転のためには、自律分散的なシステム構築では限界があり、商用化のためには通信インフラとの融合が必要不可欠という話になるとかなり厳しい。通信が完全に人の命を預かることになる。もちろん、今でも緊急呼を扱うなどという面では社会的責任を負っている側面があるが、その重みが更に大きくなる。

後者を実現するためには、記事の中で、「3キャリアの回線を使う、ITS用のMVNOを作るという考え方もあるかもしれない」というように、エリア的な補完関係や設備的な冗長確保が必須となる。しかし、やはりそれでもどのキャリアもカバーできない瞬間というものは少なからず存在するだろうし、その瞬間に事故が起こりうる可能性もはゼロではない。その時、誰がその事故に法的責任を負うべきかという議論もしなければならない。

落とし所としては、ハイブリッド(通常は URLLC による通信を活用し、URLLC がカバーできていないエリアでは自律分散制御による自動運転にシフトする)という考え方に落ち着くだろう。例えば、玉突き事故を防止するために、数ホップ先の事故をキーとして後続車両に対して緊急停止を行うような機能をインフラを用いて提供するとする。これが使える場合は、事故のリスクを回避する事ができるので、隊列走行の間隔を(電車の車両が連結されているような間隔くらいに)狭くするようにする。使えない場合には、通常、交通ルールで決められているような人間が取るべき車間距離と同等程度を確保する。

全てのシステムは万能ではないので、最低ラインを保証するための機能は何か、それをインテグレートさせるための機能は何かを議論した上で、自動運転が通信インフラに求めるのはどの部分かを明確にしなければ、規格化されたとしてもそれを商用レベルで展開する事は難しいだろう。

5G NR Pilot test

SK Telecom, Ericsson, Qualcomm to conduct joint 5G NR trial | ZDNet

SK telecom and Ericsson conduct field trials for 5G New Radio.

Ericsson has already unveiled 5G New Radio system. 5G NR specification is not frozen, but partially. That system "AIR 6468" has capability for upgrading 5G NR system. SK will use it. Because it is important for such a operators to rollout the elastic 5G system which is upgradable to 3GPP based.

Why should SK conduct field trial even though 5G is not frozen? Because SK have to launch 5G commercial service by Pyongyang Winter Olympic Game. So SK want to accumulate knowledge of the 5G New Radio. Otherwise, using LTE radio access technology may be the alternative in early 5G commercial service.

In 5G, mobile network operator should accumulate knowledge of not only mm/cm radio wave propagation but also radio technology such as New Radio. For rolling out 5G system, mobile operator should try to solve many problems.

NFV trial

Cloud and NFV core to Nokia trial with Vodafone on 5G transition

VodafoneNokia と NFV に関してトライアルをするというニュース。

RAN アーキテクチャの中で、上位のレイヤをスプリットし、その部分を仮想化基盤上に集約しようというもの。仮想化においては、集約による多重効果を上げられるのがひとつのメリットとなるが、仮想化オーバヘッドによってパフォーマンスが十分に出ないというところがネックとなる。

今回の場合も、上位のレイヤはそこまでリアルタイム性が高く無いので、仮想化というところでより現実的なのだろう。

Massive MIMO

SoftBank sees massive MIMO as key part of its 5G project

SoftBank says that massive MIMO is the key element of 5G. It is true on the view on radio propagation. But 5G has a lot of parts for its architecture. So it is difficult to say for us what is the key part of 5G.

Massive MIMO is one of the important thing. If we can not achieve the high performance of massive MIMO, we will lose the high throughput and high capacity. It means that the costs per bit will higher. All mobile network operator must cut the costs for network operation and provide the reasonable price, so they should achieve high performance with fewer base stations.

To integrate the Massive MIMO, the vendors try to development and evaluate it. But, is the mobile operator need to try it? Using massive MIMO, should the mobile operator change the technics how to deployment base stations and antennas. I don't know whether it is or not.

On the view that, Softbank say that massive MIMO is the key part. It is important things for mobile network operator to know whether does massive MIMO make mobile network operator's view on the area planning or not.

China Mobile の規模

China Mobile to launch 5G trials next year

まぁトライアルをやるのは良いとして、

with the telco looking to roll out nearly 10,000 5G base stations by 2020.

The carrier expects to add 100,000 LTE base stations this year.

2020 年 までで 1 万局も建てるとか、1 年間で 10 万局の LTE 基地局を追加するとか、なかなかスケールが日本とは違う。

ちなみに、中国はセンチ波を使うということで。

The carrier is said to initially focus on sub-6 GHz spectrum, with a view to eventually begin testing higher frequency bands.

5G のキラーアプリ

5G broadband services to be challenged by mm wave spectrum limitations

28GHz 帯を使うというのは、まとまった帯域幅を確保する(すなわち高速化させる)という点では有利に働くが、伝搬損失の観点(特に屋内浸透が見込めない)ではデメリットとなる。

今までのセルラのエリア構築では、家の中というのは基本的には屋外のマクロ基地局から吹き込むという事をやっている。そうなってくると伝統的なエリア構築のやり方を踏襲すると、コストがとんでもないことになる。そもそも、ハンドオフできるようなカバレッジすら確保できない可能性がある。モビリティもくそもない。

そういった中で一つのユースケースとして出てくるのは FWA, すなわち FTTHADSL の代替。実際に、Verizon はこれをモチベーションとして 5G の早期導入を目指しているようだ。ただ、記事にあるように FWA 自体は 5G のキラーアプリになるかと言われるとかなり懐疑的だ。そもそも FWA に使える技術としては WiMAX (IEEE802.16) があったが、結局、流行しなかった。日本では IEEE802.16e (Mobile WiMAX) が採用されたし、最終的には WiMAX2 と呼ばれるものは実質 TD-LTE であった。残念。

「5G でも十分なカバレッジが作れる」と豪語しているオペレータもいるが、実際のところはどうなるかはわからない。たしかに、十分なカバレッジが作れれば、そこに乗ってくるアプリも 4G の延長を想定したものとなるだろう。しかし、商用環境で 5G がカバレッジ観点でどのようなパフォーマンスを出せるかは未知数であるので、アプリもどのようなアプリが向いているか分からない。アプリが想定できないとネットワークが作れないというのもあるので、卵が先か鶏が先かという問題を抱えながら、5G はなかなか標準が決まらず、焦っているのは先行導入を目指すベンダとオペレータという展開だ。

5G may use 28GHz spectrum band for one of commercial service. The advantage of 28GHz is that we can get a very wide spectrum band to achieve the very high speed peak rate. But, one of the disadvantages is that we can not expect for the propagation, especially indoor penetration.

How to keep the wireless coverage in the traditional cellular network? Mobile network operators deploy macro/small base station and such a base stations provide indoor coverage by the penetration. In case it can not, mobile network operators build indoor-cells.

In 5G era, we can not do such a construction because the cont will be very high. So we need to think alternative plan how to provide 5G coverage.

One of the answers is FWA. FWA needs not to guarantee the widely coverage, because houses never move. Verizon, which is a mobile operator in North America, will hurry up to provide FWA service via 5G. But, as this article says, it will not be the motivation to roll out the 5G commercial service.

FWA is not popular solution. For example, WiMAX (IEEE802.16) did not become a popular, and Mobile WiMAX also disappeared (Mobile WiMAX2 became TD-LTE).

Some mobile operator say, "5G can create widely coverage area." Is it really? If we can, We will be able to provide 4"G like service." But if we can not, the application need to be drastically changed. We do not know what application which we provide because the network feature is unknown. And We do not not know how to construct the 5G network because how feature will the future application have. It is Chicken-Egg problem.

Huawei's infrastructure strategy is "OPEN."

Huawei Powers NFV Commercial Deployment into the Fast Lane - Huawei at MWC2016

世界的に見ても大きなベンダであるモバイルネットワークベンダ である Huawei. NFV についても、積極的にオープンを志向しつつ、telco grade の品質を提供しようとしている。

オープンとなると、ベンダの視点からすると垂直統合でサービスを提供できなくなるので (i) パフォーマンスを最大限出すようなチューニングが難しい、(ii) 他ベンダの製品が採用される可能性がある、といった問題が生じる。(i) については OPNFV のようなデファクトスタンダードをつくる団体で主導権を握っていけばある程度は解決する部分もあるが、やはり技術的には制約が出るという意味でチャレンジングだ。(ii) については、後発ベンダであれば逆に自社の製品を売り込むきっかけになるので、Huawei のような会社であれば優位に事が運ぶケースもあるだろう。

加えて、Huawei はネットワークの機能すらもオープン化させようとしている。チャイナモバイルですでに導入済みという事だが、課金、QoS 位置情報といったネットワークに備わっている機能や持っている情報を API としてサードパーティが使えるようにしている。サードパーティAPI を叩くことで「つながるだけではない」形でネットワークを使うことができる。そして、通信事業者はそういった API を使って利益を上げることができる。長年言っていたダムパイプを回避できるかもしれない、という事だ。

ただ、アプリケーションにおいてもグローバル化が進んでいる中で、一国だけがこういったネットワークの API をサポートしていてもあまり意味がない。こういった機能が普及するためには、世界中のオペレータ同士が足並みを揃えていく必要がある。実際にはオペレータ主導でこういった取り組みを行うのは難しいだろうから、googleApple といったパワーのある企業が主導していく事になるだろう。