Azure Operator 5G Core Preview とは

Azure Operator 5G Core Preview は、オンプレミスとクラウドの両方で実行される完全に統合されたネットワーク機能を備えたキャリア グレードの Any-G ハイブリッド モバイル パケット コアです。 サービス プロバイダーは、低遅延を維持しながら、ハイ パフォーマンスで高容量の回復性があるネットワークを展開できます。 Azure Operator 5G Core は、階層 1 のコンシューマー ネットワーク、モバイル ネットワーク オペレーター (MNO)、仮想ネットワーク オペレーター (MVNO)、企業、IoT、固定ワイヤレス アクセス (FWA)、サテライト ネットワークオペレーター (SNO) に最適です。

Azure の機能は全世界で展開されているため、対象範囲は世界規模であり、大規模な運用インフラストラクチャを可能にしています。さらに、Microsoft のゼロ トラスト セキュリティ フレームワークとの連携により、セキュリティで保護された信頼性の高い接続をクラウド アプリケーションに対して提供します。    高度な管理ツールと自動化されたライフサイクル管理により、ネットワークの運用が簡素化され、合理化されます。 オペレーターは、スタンドアロンと非スタンドアロンのアーキテクチャで 5G への移行を効率化して時間を短縮しながら、従来のすべてのモバイル ネットワーク アクセス テクノロジ (2G、3G、4G) を引き続きサポートできます。

合理化されたサービス内ソフトウェア アップグレードにより、バージョン更新時のダウンタイムと複雑さが最小限になり、ロールバック メカニズムにより、必要な場合はシステムを以前の安定した状態に戻すことができます。   Azure Operator 5G Core の監視スタックでは、多くの分析情報が提供される豊富なダッシュボードのセットをすぐに使用できます。 オペレーターは、既存の分析ソリューションを使ってさらに分析を行ったり、人工知能と機械学習の威力を組み合わせて高度な分析機能を提供する Azure Operator Insights を使ったりできます。 Azure Operator 5G Core は、ネットワークのパフォーマンスを最適化し、サブスクライバーのエクスペリエンスの品質を向上させるための分析情報をオペレーターに提供する、詳細なイベント データ レコードを生成します。  

主要な機能とメリット

Azure Operator 5G Core には、セキュリティで保護された通信事業者グレードのネットワーク機能を大規模に運用するための次のような主な機能があります。 

Any-G

Azure Operator 5G Core は、クラウド ネイティブ機能を使って 2G/3G/4G と 5G の機能に対応する、統合された "Any-G" パケット コア ネットワーク ソリューションです。 これにより、オペレーターは従来のテクノロジだけでなく、最新の 5G ネットワークとも互換性のあるネットワーク機能をデプロイでき、単一の一貫性のあるプラットフォームで運用してコストを最小限に抑えながら、オペレーター ネットワークを最新化できます。 "Any-G" には、次の機能があります。

• 無線アクセス テクノロジ (RAT) 間のシームレスなモビリティを可能にする共通アンカー ポイント (組み合わせノード)。 
• モビリティと設置面積削減のためにすべての RAT タイプをサポートする共通 UPF インスタンス。 
• 5G と 4G の CUPS 標準を提供するコントロール プレーンとユーザー プレーンの分離。 
• 無線アクセスの種類に関係ない、付加価値サービス (VAS) の一貫したアプリケーション。 
• ユーザー機器とセッションのアクティビティの常時キャプチャを有効にする統合プローブ。 
• ピア ネットワーク機能をアップグレードするタイミングをオペレーターが選択できる、Diameter または Service-Based Interface (SBI) を使用するデプロイ オプション。 
• 一連のデバイスの処理を柔軟にカスタマイズできるスライシング。  

Azure Operator 5G Core では、次のネットワーク機能が提供されます。

5G SA に使用されるネットワーク機能:

• アクセスおよびモビリティ管理機能 (AMF) - AMF には、モバイル サブスクライバーのアクセス管理とモビリティ管理の役割があります。 コア ネットワークにおけるすべてのモバイル ユーザーとの接続点となります。 無線アクセス ネットワーク (RAN) との接続を維持し、ユーザーとの間でシグナル化されたメッセージを伝送します。
• セッション管理機能 (SMF) - SMF には、最高レベルのセッション管理が用意されています。 プロトコル データ ユニット (PDU) セッションの作成、変更、削除を制御し、ユーザー機器 (UE) から 1 つ以上のデータ ネットワークへのデータ アクセスを提供します。
• ユーザー プレーン機能 (UPF) - UPF には、5G コア インフラストラクチャ システム アーキテクチャの基本コンポーネントであり、パケット処理、トラフィックの集計、ネットワークのエッジに至る管理機能の役割があります。 また、ポリシーの適用、トラフィック使用状況レポート、合法的な傍受機能のユーザー プレーン部分を実装しながら、無線アクセス技術 (RAT) 内と相互のモビリティのための IP アンカー ポイントも用意されています。 
• ネットワーク スライス選択機能 (NSSF) - NSSF は、5G ネットワークのネットワーク スライス選択機能をサポートします。 この機能は、スライス固有のリソース (AMF、SMF、UPF) がそれぞれの手順で使用されることを保証するために、UE 手順中に AMF などの他のコンシューマー NF で使用されます。
• ネットワーク リポジトリ機能 (NRF) - NRF には、異なる NF インスタンスとそれぞれのプロファイルを管理する役割があります。 異なる NF が動的にサービスやプロファイルを登録または登録解除できるようになる一方、NF の状態とローカル ポリシーに基づいて、異なる NF インスタンスを動的に検出することもサポートします。

4G NSA と 5G NSA に使用されるネットワーク機能: 

• モビリティ管理エンティティ (MME) - MME は、LTE ネットワークにおける UE のアクセス、モビリティ、セキュリティのシグナル化を管理する上で重要な役割を果たします。 UE と進化したパケット コアの間の接続と調整を確立し、シームレスなモビリティと認証を保証します。
• パケット データ ネットワーク (PDN) ゲートウェイ コントロール プレーン機能 (PGW-C) - PGW-C は、セッション状態の管理と UE 向けの IP アドレス割り当てにおいて重要な役割を果たします。 モバイル ネットワークと PDN の間のコントロール プレーン インターフェイスとして機能し、データ セッションのフローをオーケストレーションし、ネットワーク効率を維持します。 
• PDN ゲートウェイ ユーザー プレーン機能 (PGW-U) - PGW-U のは、UE と外部ネットワークの間のユーザー データ パケットのルーティングと転送の役割があります。 データ トラフィックの効率的な管理と配信を保証し、エンドユーザーのサービス品質とエクスペリエンスを維持します。
• ゲートウェイ コントロール プレーン提供機能 (SGW-C) - SGW-C は、SGW でのユーザー プレーン トンネルの作成と管理を監督します。 これは、セッション情報を維持し、ネットワーク内の異なる eNodeB 間で UE モビリティをサポートするために不可欠です。 
• ゲートウェイ ユーザー プレーン提供機能 (SGW-U) - SGW-U は、モバイル ネットワーク内でのユーザー データ パケットの転送を促進します。 データ パケットが効率的にルーティングされ、適切な宛先に転送されることを保証し、中断のないユーザー モビリティをサポートします。

2G および 3G に使用されるネットワーク機能: 

• General Packet Radio Service (GPRS) - GGSN は General Packet Radio Service (GPRS) モバイル ネットワークと外部パケット スイッチ ネットワークの間のゲートウェイとして機能します。 IP アドレスの割り当て、QoSの適用、モバイル ユーザーから外部ネットワークへのデータのルーティングの役割があります。
• サービング GPRS サポート ノード (GGSN) - SGSN には、GPRS およびユニバーサル モバイル通信システム (UMTS) ネットワークを操作し、モバイル データ セッションとモビリティを管理する役割があります。 ネットワーク経由でのユーザーの移動、パケット データの登録、認証、ルーティングを処理する場合の継続的なデータ接続と最適化を保証します。  

Any-G は、Azure Operator Nexus と Azure を基にして構築されており、オペレーターのユース ケースに基づいてネットワーク機能 (NF) を柔軟に配置できます。 さまざまなユース ケースによって NF のデプロイ トポロジが決まります。 ネットワーク機能は、コンシューマー、低遅延、MEC などのシナリオではユーザーに地理的に近い場所に配置でき、コンピューター間 (モノのインターネット) やエンタープライズのシナリオでは集中化できます。 ネットワーク機能の配置に関係なく、デプロイは API 駆動型です。

回復性

Azure Operator 5G Core では、単一ポッド、マルチポッド、VM、同じラック内のマルチ VM、複数のラックに分散されたマルチ VM など、障害シナリオのための復旧メカニズムがサポートされています。 システムは数百万人のサブスクライバーに対応するようにスケーリングするため、内部と外部両方の障害について、地理的な場所全体に及ぶ障害まで対処できるメカニズムが必要です。 アップグレード中の中断の可能性を効果的に軽減し、影響を最小限に抑えるため、Azure Operator 5G Core には地理的冗長性とサービス内ソフトウェア アップグレード (ISSU) のメカニズムが組み込まれています。 

オーケストレーション

Azure Operator 5G Core を使うと、ハイブリッド (オンプレミスとクラウド) 環境内の複数の NF と分析サービスを対象とする複雑なサービスのプロビジョニング、構成、管理、自動化が可能になります。 これにより、一貫性のある効率的なデプロイが保証されます。 異なるバージョンへの ISSU とロールバックがサポートされる一方で、バージョン間でベースライン構成が維持され、既存のワークロードの操作には影響を与えません。 

Azure Operator 5G Core のリソース プロバイダー (RP) は、デプロイされているリソースのインベントリを提供し、現在および進行中のデプロイのモニターと正常性状態をサポートします。 

可観測性

Azure Operator 5G Core は、プラットフォームとアプリケーション両方のレベルのメトリック、主要業績評価指標、ログ、アラート、アラーム、トレース、イベント データ レコードについて、クラスターごとにローカル監視をサポートします。 ほとんどのネットワーク機能の監視データは、次の業界標準のサービスとしてのプラットフォーム (PaaS) コンポーネントを介してサポートされます。

• Prometheus
• Fluentd
• Elastic
• Alerta
• Jaeger
• Kafka

デプロイが済むと、Azure Operator 5G Core では、クラスターとファースト パーティのネットワーク機能のインベントリ ビュー、およびデプロイと運用の正常性状態が提供されます。 Azure Operator 5G Core には、すぐに使えるダッシュボードの豊富なセットも用意されています。    Azure パブリック クラウド リージョンとローカル オンプレミス プラットフォームの間の接続が失われたときは、切断された "非常時" モードでデータが維持されます。 Azure Operator 5G Core では、オペレーターは、選択した分析ソリューションにテレメトリ データを取り込み、さらに分析することもできます。 

主な利点

Azure Operator 5G Core には、次のような利点があります。

• インライン ユーザープレーン サービスを使用した高いユーザープレーン パフォーマンス。
• API ベースの NF ライフサイクル管理 (LCM) は、デプロイ モデルに関係なく、Azure 経由で実行できます。
• Azure Operator Insights を介した高度な分析。
• 固定デプロイ制限のないクラウドネイティブ アーキテクチャ。
• Microsoft のゼロ トラスト セキュリティ モデルのサポート。

サポートされているリージョン

パブリック プレビューの場合、Azure Operator 5G Core のデプロイは、次の Azure リージョンでサポートされています。

• 米国東部
• アラブ首長国連邦北部
• 米国中南部
• 北ヨーロッパ

互換性

次の表は、現在の Azure Operator 5G Core リリースと互換性のある Azure Kubernetes および Nexus Azure Kubernetes の K8s のバージョンを示したものです。 現在のバージョンを使用するか、それに更新するには、これらのクラスターを適切なバージョンに更新する必要があります。

関連するコンテンツ

• Azure Operator 5G Core Preview での一元的なライフサイクル管理