未来のモバイルネットワークにおけるXRサポートの向上

拡張現実（XR）には、仮想現実（VR）、拡張現実（AR）、混合現実などの技術が含まれています。これらの技術は、私たちが周りとどうやって関わるかを変えて、新しいサービスをショッピング、医療、教育などの分野で体験できるようにします。ただし、モバイルネットワークでXRサービスに良いサポートを提供するのは簡単じゃないんだよね。XRにはデータトラフィックやパフォーマンスに関する特別なニーズがあるから、そのため、XRを効率的にサポートするために無線設計の改善が必要なんです。

この記事では、モバイルネットワークの標準を設定する組織である3GPPの現在の活動を見ていきます。特に最新のリリース（リリース-18）に焦点を当てています。このリリースは、XRサービスを5Gネットワークに統合することを目的としています。記事では、XRが直面している課題について話し、将来の6GネットワークがXRサービスをよりよくサポートできるアイデアを提案します。

#5GネットワークにおけるXRの課題

XRは未来の携帯電話ネットワークにとって最も有望なサービスの一つです。ゲームやテレプレゼンスからハイブリッドな職場まで、さまざまなユースケースに応じています。XRが広く普及するためには、将来のモバイルネットワークが要求される品質（Qos）と計算ニーズを効果的に管理できる必要があります。

XRには、既存の5Gサービスのカテゴリーに収まらない特定のQoSの要求があります。例えば、XRは強化されたモバイルブロードバンド（EMBB）のような非常に高い容量が必要でありながら、超信頼性低遅延通信（URLLC）のように低遅延と高い信頼性も求めています。このニーズのために、XRのパフォーマンス目標を達成するのが非常に難しくなっています。5Gのために設計された現在の無線操作は、XRにはうまく機能しないかもしれません。

これらの問題に対処するために、3GPPはXRトラフィックとパフォーマンスの独自の特性を研究しています。目標は、XRの容量を改善し、遅延を減少させるソリューションを見つけることです。5Gの文脈でXRの標準化のプロセスは2016年に始まり、その後2021年以降も研究が行われて、XRサービスを向上させています。

#XRサービスの現在のパフォーマンス課題

XRアプリケーションは、高速なデータレートとデータの送受信にかかる時間（パケット遅延）に厳しい制限を要求します。これにより、XRはeMBBとURLLCサービスカテゴリの間に特別な位置に置かれます。XRは使用されるXRアプリケーションの特定のタイプに基づいた独自のトラフィックパターンを持っていて、それが管理を複雑にしています。

#スケジューリングの問題

モバイルネットワークでは、スケジューリングはネットワークが異なるデバイスに無線リソースを割り当てる重要なプロセスです。スケジューリングには2つの主なタイプがあります：

1. ダイナミックスケジューリング： これはネットワークがリアルタイムでトラフィックに基づいてリソースを割り当てることを可能にします。ただし、各デバイスのトラフィック量について常にコミュニケーションが必要で、これが遅延を引き起こす可能性があります。

2. セミスタティックスケジューリング： このタイプは事前に設定されたスケジュールに基づいてリソースを割り当てるため、時間と無線リソースを節約できます。しかし、XRのようにトラフィックパターンが予測できない場合にはうまく機能しないかもしれません。

XRトラフィックは一貫性がなく、予測可能なパターンに従わないことがあり、リソースの割り当てに非効率をもたらします。ダイナミックスケジューリングでは、デバイスがリソースの割り当てを待たなければならない場合、遅延が生じることがあります。一方、セミスタティックスケジューリングは、特に遅延が懸念されるXRアプリケーションの変化するニーズに対処するのが難しくなることがあります。

#パフォーマンス報告の問題

第3世代のモバイルネットワーク以降、焦点は一般的な無線機能に置かれ、特定のアプリケーションには向いていません。これはXRにとって問題で、効率的なリソーススケジューリングを確保するために特定のパフォーマンスレポートが必要です。デバイスは、接続品質や送信待ちのデータ量など、パフォーマンスを継続的に報告しなければなりません。

ただし、XRの場合、既存の報告方法ではネットワークを誤解させることがあります。例えば、すべてのデータパケットが同じ重要度を持っているわけではありません。ネットワークが標準的な報告メカニズムに依存していると、重要でないデータを再送信することを優先してしまうことがあります。

#コントロールチャネル設計の問題

コントロールチャネルは、モバイルネットワークでの効果的な通信にとって重要です。リソースの割り当てやパフォーマンスデータに関する情報を伝えます。コントロール情報がタイムリーに提供されないと、さまざまなプロセスが混乱します。現在のコントロールチャネル設計は保守的で、容量が制限されています。

XRアプリケーションが多くのデータを必要とするため、コントロールチャネルに使用されるリソースは実際のデータに必要な容量を奪う可能性があります。すべてのXRトラフィックが同じくらい重要ではないが、同じレベルのリソースが割り当てられています。これが非効率を生み出し、ネットワークがサポートできるXRデバイスの数を制限します。

#XRサポートのための改善提案

将来のネットワークでXRサービスをよりよくサポートするために、いくつかの改善が提案されています。

#アプリケーション特化型パフォーマンス報告

一つの重要な改善点は、パフォーマンス報告を一般的な無線機能ではなく、各アプリケーションに焦点を当てて行うことです。これにより、ネットワークはXRアプリケーションの特定のニーズに基づいてリソースをより良くスケジュールできます。デバイスがアプリ特有の情報を報告できる新しいインターフェースを導入することで、ネットワークがリアルタイムでスケジュールや設定を調整できるようにできます。

例えば、XRアプリケーションがデータの急増を検出したとき、すぐにネットワークに通知して、より多くのリソースが割り当てられるようにできます。

#トラフィック対応型コントロールチャネル設計

もう一つの提案は、異なるタイプのXRトラフィックの重要性の違いを考慮したコントロールチャネルを設計することです。重要なデータが優先され、より信頼できる伝送方法を使用できるマルチレイヤーコントロールチャネルシステムを作成することができます。同時に、重要でないトラフィックには、より柔軟な設定のチャンネルを設けることができます。これにより、ネットワークの全体的な容量が増加します。

#協調デバイス集約

デバイス集約とは、近くのデバイスが協力してネットワークパフォーマンスを向上させる能力を指します。デバイスがリソースを結集することで、XRのような高需要のアプリケーションをより良く管理できるようになります。例えば、主要なデバイスがネットワークにより効果的に接続できる場合、そのデバイスが二次的なデバイスのデータを処理して、ネットワークの負担を軽減できます。

このアプローチには、どのデバイスが協力できるかを識別するためのネットワークのある程度の認識が必要です。これにより、効率の向上とXRアプリケーションのサービス品質が向上する可能性があります。

#結論

モバイルネットワークが進化する中で、XRサービスをサポートする課題に取り組む必要があります。現在の3GPP標準は、XRの独特な要求に合わせて適応する必要があります。アプリケーション特化型のパフォーマンス報告、トラフィック対応型コントロールチャネル、および協調デバイス集約を導入することで、XRサービスの効率と品質を大幅に向上させることができます。

モバイルネットワークの未来は、XRが繁栄するために重要な役割を果たすでしょう。これらの進歩に焦点を当て、効果的に実装されるようにすることが大切です。