分散クラウドは、プロバイダーが地理的に分散したユーザの環境に接続し、低遅延で、ロケーションベースのサービスを提供することを可能にするアーキテクチャです。また、パブリッククラウドだけでなく、プライベートクラウドとハイブリッドクラウドやマルチクラウド環境向けのパブリッククラウドインフラを実行するサービスの集中管理された配信が可能です。地理的に分散されたクラウドを実行することで、パフォーマンス、コンプライアンス、エッジコンピューティングのニーズなどの要件に最適に対応することができます。

クラウドコンピューティング

クラウドコンピューティングとは、ストレージや演算能力などのコンピュータシステムのリソースを、オンデマンドで、ユーザが能動的に管理することなく利用できることです。コンテンツ、ストレージ、データベース、コンピューティング、セキュリティなど、ネットワークに接続されたさまざまなリソースが利用可能であり、ユーザのコンピュータ、タブレット、電話、システムからアクセスすることが可能です。

分散クラウドは、無線アクセスネットワークのような機能をサポートすることができます。

クラウドコンピューティングは分散型システムですか？

クラウドコンピューティングは、複数のデータセンターに機能を分散させた分散型システムであることもあります。データセンター内、場合によってはデータセンター間でリソースを共有することで、クラウドサービスプロバイダーはリソースをプールし、企業に利益をもたらします。

分散コンピューティングとクラウドコンピューティングの違い

クラウドコンピューティングと分散コンピューティングは、どちらもリソースプールやオンデマンドのリソース利用が可能であり、また分散型の要素を含んでいます。しかし、分散クラウド（分散コンピューティング）は、パブリッククラウド、ハイブリッドクラウド、エッジコンピューティングの要素を組み合わせて、演算能力、およびクラウドコンピューティングの利点をユーザにもたらします。その結果、ユーザは遅延の影響を受けやすいユースケースや場所に依存するユースケースを利用することができ、クラウドの利用範囲とユースケースの両方が効果的に拡大します。

クラウドコンピューティングの種類

通信サービス事業者がネットワークを進化させる際、従来は通信機器メーカー（TEM）が提供する専用機器に搭載されていたネットワーク機能を分解することが一つの戦略となっています。このディスアグリゲーションはデカップリングとも呼ばれ、ハードウェア、インフラ、アプリケーションのコンポーネントをそれぞれ別々に切り離すものです。リソースとワークロードを効果的に管理するために、これらのコンポーネントはすべて分散クラウドネットワークの一部となっています。このように分解された分散モデルは、多くのエッジユースケースに適用可能です。

無線アクセスネットワーク（RAN）

無線アクセスネットワーク（Radio Access Network/RAN）は、無線ユーザをコアネットワーク内の機器に接続するためのネットワークインフラです。RANには、RANの基地局向けに信号を送受信、変換する無線ユニット（Radio Unit/RU）があります。ベースバンドユニット（Base Band Unit/BBU）は、信号情報を処理し、コアネットワークに転送できるようにします。ユーザへのメッセージ送信は、このプロセスを逆転させたものになります。モバイルネットワークが機能するためには複数の拠点が必要なので、このネットワークはデフォルトで分散RAN（Distrubuted RAN/D-RAN））であると考えることができます。歴史的に、これらの機能は、その機能のためだけに専用に作られた機器によって実行されてきました。今日、これらの機能は、BBUは（Distributed Unit/DU）と中央ユニット（Central Unit/CU）に分割されつつあり、RANインフラの設計の柔軟性を高めると同時に、導入コストを削減することが可能になっています。このような分散クラウドアーキテクチャは、重要な役割を担っています。

クラウドRAN（Cloud RAN/C-RAN）

RANの1つにクラウドRAN（または、集中型/Centralized RAN）があり、集中型BBUプール、リモートRU（Remote RU/RRU）ネットワーク、トランスポートを含んでいます。C-RANは、BBUプールを中央に配置することで、RRUに必要なリソースを提供し、スケールメリットによるOpExとCapExのメリットをもたらします。

仮想化RAN（vRAN）

C-RANをさらに進化させ、BBUプールやDU-CUの機能を仮想化し、商用の汎用サーバー上でソフトウェアとして動作させたものが仮想化RAN（Virtualized RAN/vRAN）です。

オープンRAN（Open RAN/O-RAN）

vRANの次のステップはOpen RAN、またはO-RANです。vRANはすべてのコンポーネントを同じベンダーから購入した独自のソリューションですが、Open RANはRRUとDU、DUとCUの間のインタフェースをオープンにする仕様を提供します。

マルチアクセスエッジコンピューティング（Multi-access Edge Computing/MEC)

スケーラブルな分散型クラウドインフラストラクチャを使用して仮想化されたOpen RANを構築、デプロイすることで、マルチアクセスエッジコンピューティング（MEC）のレイヤの基盤が提供されます。MECは、セルラー（または任意の）ネットワークのエッジでクラウドコンピューティングを提供します。MECは、ユーザの近くで処理タスクを実行し、アプリケーションを稼働することで、ネットワークの混雑を軽減しながら、低レイテンシで環境に依存しないアプリケーションを実現するための演算能力を提供します。

分散クラウドのレイヤ

Open RAN ネットワークの分散クラウドでは、3 つの重要なレイヤが存在します。

リージョナルデータセンター

リージョナルデータセンターは、大規模なエッジデータセンターです。アグリゲーションポイントを提供し、多くのエンドユーザにサービスを提供するため、通常、大都市またはその近郊に設置されています。一般的に、通信データセンターは単一の通信サービスプロバイダーが所有しますが、コロケーションデータセンター内で運営される場合もあります。これらのセンターは、コンテンツ配信、クラウド、モバイルサービスなどを推進する役割を担っています。リージョナルデータセンターは、バックホールネットワークによってエッジクラウドに接続されています。

O-RANネットワークの分散クラウドは、いくつかの必要なレイヤで構成されています。

エッジクラウド

エッジクラウドは、さまざまなサブクラウドをデプロイし管理する地域ごとに配置されるRANインテリジェントコントローラ（RAN Intellligent Controller/RIC）などのワークロードが実行されます。集中型ダッシュボード、セキュリティ管理、コンテナイメージレジストリ、ライフサイクル管理などの機能を搭載することも可能です。集中型エッジクラウドは、ミッドホールネットワークによってファーエッジに接続されています。

ファーエッジクラウド

ファーエッジクラウドはDUを実行し、ネットワークの進化に伴い、CUとMECアプリケーションを実行できるようにスケールアップする必要があります。ファーエッジはフロントホールネットワークを通じてRUに接続されています。

分散クラウドプラットフォーム

下図は、Wind River^® Studioを使用して、スケーラブルで分散型のOpen RANアーキテクチャをデプロイする方法を示しています。最も規模の大きい、各地域に配置される中央コントローラを表し、オペレータは、さまざまなエッジおよびファーエッジサイト用のサブクラウドをデプロイ、管理することができます。中央コントローラは、CU、解析、リアルタイムRICなどのワークロードを実行します。その下に小規模に図示されたクラウドはネットワークのサブクラウドを表し、ファーエッジの非常に小さなシングルノード（左）からマルチノードのエッジサイト（右）まで拡張できることが必要です。サイトが必要とするサイズとリソースは、物理サイトの制限と、DUや場合によってはCU、あるいはMECなどのアプリケーションのワークロードを実行する必要性と能力によって決定されます。

図1.Wind River Studioを使用したスケーラブルなディスアグリゲーション型のO-RANアーキテクチャ

新しい5Gとエッジのユースケースは、低レイテンシのレスポンスタイムに大きく依存しています。

信頼性

通信ネットワークでは、99.999%（ファイブナイン）という非常に高いアップタイムが求められますが、これまではレガシー機器を使用してきました。分散クラウドO-RANモデルがデプロイされても、ソリューションの各コンポーネントのアップタイムが維持されることが不可欠です。サービスプロバイダーが顧客のサービス品質保証（SLA）を満たすためには、インフラがファイブナイン以上の性能を提供する必要があります。

低レイテンシ

新しい 5G やエッジのユースケースは、低レイテンシのレスポンスタイムに大きく依存しています。低レイテンシを実現することは、エッジコンピューティングに必要な重要な要素です。信頼性と同様に、アプリケーションとハードウェアに十分なレイテンシを提供するために、インフラは超低レイテンシを提供する必要があります。さらに、分散型RANの場合、より低い確定的なDUレイテンシを利用できるということは、サービスプロバイダーがリソースの共有をより効率的に行い、より少ない拠点でより多くのカバレッジを得ることができることを意味します。

スケーラビリティ（ダイナミックスケーリング）

分散クラウドモデルに移行する主な理由は、デプロイの柔軟性とコスト削減を可能にすることです。この追求において重要なのは、新しいサービスと容量を追加する必要がある場合に、ネットワークを介して行うことができるかどうかという点です。ダイナミックスケーリングにより、エッジサイトでは、ネットワークを停止させることなく、1台のDUから複数のDU、場合によってはCU、さらにMECやその他のアプリケーションをサポートすることができます。

柔軟性

分散クラウドでは、サービスプロバイダーが必要に応じてネットワークをデプロイするための幅広いオプションが提供されます。例えばファーエッジサイトを運用するために1台のノードが必要な場合もあれば、高可用性のアプリケーションを運用するために2台のノードが必要な場合もあります。また、特定のサイトにサブクラウドを追加して需要を満たす必要がある場合もあります。柔軟性はテクノロジープロバイダーにも及びます。O-RANの分散型モデルでは、サービスプロバイダーは必要に応じてソリューションのコンポーネントを交換することができ、すべてを単一のプロバイダーに依存する必要はありません。

セキュリティ

分散クラウドの場合、統合されたソフトウェアセキュリティ機能は、物理的なセキュリティが制限されている可能性のあるネットワークエッジ環境に特化したものとなります。必要なセキュリティ機能の例としては、認定書管理、Kata Containersのサポート、署名付きコンテナイメージの検証などが挙げられます。

ディスアグリゲーション

ディスアグリゲーションとは、ハードウェア、インフラ、アプリケーションの各レイヤを分離することです。従来、通信機器はすべてのコンポーネントが1台のマシンに統合された状態で提供されていました。これらのマシンは非常に優れていましたが、サービスプロバイダーはすべてのコンポーネントについて、基本的にネットワークの寿命までそのベンダーに縛られることになりました。コンポーネントを分離することで、サービスプロバイダーは特定のニーズに応じて最適なコンポーネントを選択することができます。また、新しいアプリケーションやコンポーネントを追加する際にも、プロバイダーは、元のベンダーと連携してそのコンポーネントが利用可能かどうかを判断する必要がなくなり、柔軟に追加することができます。

自動化

クラウドコンピューティングは、それ自身ですでに複雑ですが、それが分散化、細分化されると複雑さは増大します。運用コストを管理するために、サービスプロバイダーにとって、ゼロタッチのインフラストラクチャデプロイメント、ソフトウェアのパッチ適用、ヒットレスアップデートなどのタスクを実行する自動化などが必要になります。新しいサービスを追加するには、オペレーターが設定されたアプリケーションまたはアプリケーションのセットを選択し、必要なときに必要な場所に自動的にデプロイできるような自動化された手順が必要です。