AI と Wi-Fi 6: 家庭内 Wi-Fi の革命を推進

固定ネットワークが F5G (第 5 世代) 時代に入るにつれ、家庭用 Wi-Fi テクノロジも、新しい無線テクノロジとリモート管理機能をサポートするために、予測可能なアップグレード サイクルを経ることになります。しかし、アップグレード サイクルが加速するにつれ、サービス プロバイダーは、ブロードバンドの競争が激化し、利益率が縮小していることから、顧客の自宅の Wi-Fi エクスペリエンスを向上させることが重要な要件であることを認識しています。

現在のホームネットワーク機器のアップグレードの主要部分は、クラウドベースの集中管理と、ホームネットワークのニーズと消費をより効果的に把握し、家庭内のサービスを最適化して一貫したユーザーエクスペリエンスを確保するための機械学習と人工知能 (AI) 機能です。

Wi-Fi 6 は、ギガビット時代の物理層スループットを向上させるために、次世代のホームゲートウェイやルーターに急速に組み込まれつつあり、機械学習やクラウドベースの CPE 管理も導入されています。 Wi-Fi 6 の主な目標は、顧客の Wi-Fi ネットワークが、クラウド ゲーム、8K ビデオ、クラウド VR サービスなどの高帯域幅で遅延の影響を受けやすいサービスの提供を妨げないようにすることであり、理論上の最大スループット 10 Gbps を実現することに重点を置いています。

機械学習、AI、Wi-Fi 6 の組み合わせにより、サービス プロバイダーは、家庭用ブロードバンド加入者への Wi-Fi サービスの提供方法を​​改善するだけでなく、加入者の消費ニーズに基づいて各加入者向けのブロードバンドおよび Wi-Fi サービスをカスタマイズするための新しいツールセットを利用できるようになります。

AIを使用してレイテンシを削減

機械学習と Wi-Fi 6 の組み合わせが最も効果を発揮する領域の 1 つは、家庭用 Wi-Fi ネットワークの遅延を削減し、クラウド ゲームやクラウド VR サービスなどの価値の高いサービスを実現することです。

Wi-Fi 6 では OFDMA (直交周波数分割多重アクセス) が導入され、ルーターとアクセス ポイントが複数のチャネルをより小さなリソース ユニット (RU) に分割できるようになりました。次に、各 RU は小さなチャネルに分割され、複数のデバイスの指定されたトラフィックを同時に送信します。このアプローチを採用すると、デバイスの接続の待ち時間が短縮され、ワイヤレス ネットワーク全体のスループットが向上します。

サービス プロバイダーは、OFDMA の粒度を活用して、企業の Wi-Fi ネットワークですでに利用可能なネットワーク スライシング機能をホーム ネットワークに適用できます。この場合、特定のユーザー、デバイス、またはサービスに関連付けられた特定のパケット フローに VLAN を割り当てることができます。機械学習を使用すると、アップストリームおよびダウンストリームのパケットフロー、およびエンドデバイスと特定のサービスのレイテンシ要件に基づいて、VLAN とネットワークスライスを動的に変更できます。 VLAN はパケットの優先順位付けやセキュリティの提供にも使用できます。こうすることで、遅延に非常に敏感なクラウド ゲームなどのサービスのトラフィックに常に高い優先順位が与えられます。

一部の通信事業者はすでにこのタイプのサービスを活用して、専用のゲーム WAN を推進しています。オペレータは、ネットワーク スライシングを使用して、ホーム ネットワーク全体のトラフィックの優先順位を確保できるだけでなく、ホーム ネットワーク全体の遅延を最小限に抑えることもできます。これはゲーム サービス専用の WAN アクセラレーションの一種であり、オペレーターはこれに追加料金を請求できます。

特定の時間帯に帯域幅の消費量が増減するため、オペレーターは優先度の高いトラフィックを動的に再ルーティングして、ゲーム サービスのパフォーマンスを継続的に向上させることができます。この動的ルーティングは、ホーム ネットワークだけでなくパブリック ネットワークにも導入できます。家庭内では、混雑の少ない Wi-Fi チャネルを素早く識別し、遅延の影響を受けやすいトラフィックを通過させることができます。

これらの機能は、DPI (ディープ パケット インスペクション) 機能を超えています。 DPI を使用すると、ルーターは家庭や IoT 環境におけるセキュリティの脅威を迅速に特定して軽減できますが、通常、パケットを特定のサービスやアプリケーションとして特徴付ける機能はありません。家庭用 CPE に直接統合された人工知能機能は、学習したトラフィック パターンに基づいてセキュリティの脅威を予測できます。ホームゲートウェイ上の AI は、ホーム ネットワーク上のデバイスを識別し、侵入する脅威を検出し、それらの脅威の発信元である Web サイトとサーバー アドレスを識別できます。

AI は、ユーザー プロファイルやデバイスの MAC アドレスに基づいてインターネット アクセスを管理するという基本機能を超えたペアレンタル コントロールを強化することもできます。 AI を使用すると、Web コンテンツのフィルタリングとテキスト分析を提供して、露骨な内容を含む、または潜在的に有害または脅迫的な内容を含む電子メール、ソーシャル メディアの投稿、テキスト メッセージ (自宅の Wi-Fi ネットワーク上) を識別できます。

これらすべての AI ベースの機能は、サービス プロバイダーが家庭用ブロードバンドのビジネス モデルを前向きに変えるのに役立ちます。まず、安全性とサービス識別機能が強化され、運用効率が向上し、サービスコールの頻度が減ります。 2 番目に、高度なセキュリティ、サービスとアプリケーションの識別と優先順位付け、コンテンツ フィルタリング機能により、サービス プロバイダーは競合他社との明確な差別化を図ることができます。さらに、ブロードバンドの価格競争が激化する中、サービスプロバイダーはこれらの独自のサービスを活用して価格を迅速に管理し、顧客体験を最大化するように設計されたプレミアムサービスのメニューを提供できます。

スライシングとAIを活用したIoTセキュリティの向上

スピード、スループット、最小限のレイテンシは、ハイエンドのゲームやビデオ サービスにとって主要な要件ですが、センサーやホーム セキュリティ デバイスの数が増えるにつれて、ホーム ネットワークではセキュリティと安定性が同様に重要になってきています。したがって、サービス プロバイダーが全体的なパフォーマンスに基づいて Wi-Fi ネットワーク スライスを提供できるのと同様に、ホーム セキュリティや監視システムなどのミッション クリティカルなホーム IoT デバイス向けに単一の Wi-Fi ネットワークを提供することもできます。ネットワーク スライスは、機械学習と AI を活用して、すべてのデバイスの使用状況とデータ消費パターンを識別し、センサーとデバイスでソフトウェアとファームウェアのアップグレードが必要になるタイミングを予測して、これらの問題が発生しないようにします。

優先度の高い家庭用 IoT デバイス専用のネットワーク スライスを作成することに加えて、家庭用 Wi-Fi ネットワークでは、外部のクラウド アプリケーションやモバイル アプリケーションが IoT デバイスにアクセスするタイミングと頻度を把握するために機械学習を利用する必要があります。家庭用 CPE の機械学習アルゴリズムは、着信デバイス トラフィックと発信デバイス トラフィックの両方を監視して、全体的なデバイス プロファイルやエコシステム プロファイルを構築し、IoT デバイスとの間の異常なトラフィックをユーザーに迅速に通知できます。ユーザーは、潜在的に悪意のあるトラフィックや感染したデバイスの処理方法を決定できます。

IoT デバイスには通常、マルウェア シグネチャのライブラリを維持するための処理能力とストレージ容量がないため、セキュリティの責任はますますアプリケーション プロバイダーやネットワーク オペレーターにかかってきます。ブロードバンド ユーザーが家庭内の IoT デバイスにますます依存するようになるにつれ、それらのデバイスのセキュリティと信頼性を確保するためにプレミアムを支払う意欲が高まっています。

2 番目に、ネットワーク オペレーターは、機械学習のパワーと Wi-Fi 6 の追加機能を組み合わせて、マネージド Wi-Fi サービスの一部として、またはマネージド Wi-Fi サービスに加えて、IoT デバイス管理サービスをパッケージ化できます。具体的には、Wi-Fi 6 には Target Wake Time (TWT) と呼ばれる機能が含まれています。 TWT を使用すると、ホームゲートウェイは、IoT デバイスが ping を実行して現在のステータスを報告するスケジュールを設定できます。したがって、デバイスは通信するためにチャネル スペクトルを競合する必要がありません。各デバイスにはルーターに ping を送信するための最適な時間スロットが保証され、より長い時間省電力スリープ モードを維持できます。

FTTHはAIとWi-Fiの重要な焦点領域となる

FTTH (Fiber to the Home) ネットワークの導入は世界中で拡大し続けています。これを行う理由は、速度を向上させ、ネットワークを将来にわたって保護するためだけではありません。サービスとアプリケーションの柔軟性は、ネットワークの基盤となる安定性によって実現されます。事業者は、個々のアプリケーションに帯域幅を動的に割り当てることができるため、FTTH ネットワーク上でより幅広いアプリケーションとサービスを提供できます。

ただし、サービスまたはアプリケーションの種類ごとにパケットを処理、識別、予測できる ONT がなければ、エンドツーエンドのネットワークはこの柔軟性を実現できません。今日の FTTH ネットワークのほとんどでは、サービス プロバイダーは依然として、物理的なファイバー終端に基本的なブリッジ ONT を使用し、パケットとアプリケーションのインテリジェントなルーティングと管理を提供するために別のルーターを使用しています。しかし、サービスプロバイダーは現在、これらの機能と AI 機能をスマート ONT に統合することで、アプリケーションごとに帯域幅を割り当て、ホームネットワーク自体の問題を特定、予測、修正し、ホームユーザーにさらなるセキュリティ層を提供できることに気づき始めています。

AI と Wi-Fi 6 を組み合わせることで、特定のサービスのレイテンシを 50% 以上削減できます。これは、オンライン ゲーム、4k/HDR および 8k ビデオ、リモート学習など、レイテンシの影響を受けやすい優先度の高いアプリケーションにとって非常に重要です。ネットワーク内にこの機器を設置し、これらのサービスを提供する事業者は、保証された QoE (Quality of Experience) を提供することで、重要な競争上の優位性を獲得できます。

AIとWi-Fi 6: ホームネットワークの未来

5G の熱狂の中、世界中の通信事業者は Wi-Fi の機能を強化し、家庭環境に拡張するために懸命に取り組んでいます。今日では、家庭用ブロードバンドと Wi-Fi はユーザーにとって同義語となっています。

新興の Wi-Fi 6 ゲートウェイ デバイスとテクノロジーをクラウドベースの管理と機械学習の原理と組み合わせることで、堅牢なホーム Wi-Fi ネットワークという目標が実現します。これにより、ブロードバンド ユーザーの間でサービス プロバイダーの評判が向上するだけでなく、包括的な管理 Wi-Fi サービスの提供や、特定のユーザー プロファイルを対象とした個別のサービス ティアを通じて、新たな収益機会も生まれます。

現在、市場には無数のWi-Fi 6製品が存在します。Wi-Fi 6規格に対応した有名なiPhone 11シリーズの携帯電話のほか、認証を通過したばかりのSamsung Galaxy Note 10携帯電話や、2018年に発売されたASUS初のWi-Fi 6 10GゲーミングルーターROG GT-AX11000など、Wi-Fi 6製品は数多くあります。不完全な統計によると、市場にはWiFiルーターのカテゴリーにASUS、Netgear、TP-Linkなどのブランドを含む10以上の製品があり、価格は数百元から数千元に及びます。前世代のルーターと比較すると、価格は高くなっています。すべての主要なラップトップには、Intel AX200 ワイヤレス ネットワーク カードなど、Wi-Fi 6 をサポートするワイヤレス ネットワーク カードが搭載されています。

しかし、AI テクノロジーを Wi-Fi 6 に統合してホーム ネットワークのシナリオを革新する企業もあります。ファーウェイは、AIテクノロジーを通じて家庭ユーザーのサービスタイプをインテリジェントに識別できる業界初のeAI ONTシリーズを提供しています。革新的な Wi-Fi 6 スライシングと最適化されたテクノロジーにより、ONT は特定のサービスのレイテンシーを 50% 以上削減し、ゲーム、e ラーニング、ホーム/SOHO オフィスなどの優先度の高いサービスでフレーム フリーズをゼロにすることができます。この利点を活用することで、通信事業者は付加価値サービスを開始しながら、家庭用ブロードバンド ユーザーのユーザーあたりの平均収益 (ARPU) を増やすエクスペリエンスを保証できます。

現在、タイの 3BB プロジェクトでは、Huawei の eAI ONT を使用して、最高のゲーム体験を提供するホーム ブロードバンド ネットワークの構築を支援しています。

ユーザーに最高のWi-Fi 6体験を提供するために、China UnicomとXiaomiは4月5日に初のWi-Fi 6ルーターであるXiaomi AIoTルーターAX3600を共同でリリースしました。このルーターは、Qualcomm 6コアプロセッサー、6つの高性能外部信号増幅アンテナ、512MBの大容量メモリ、経験豊富なAloTスマートアンテナを採用しており、Xiaomiスマートデバイスのワンクリックネットワーク構成を簡単に実現し、WPA3ネットワーク暗号化をサポートしてより安全なワイヤレス接続を実現します。

Comcast が支援するスタートアップ企業 Plume は、AI を搭載した適応型ホーム Wi-Fi メッシュ ネットワーキング システムを開発した。同社は株式と負債による資金調達を組み合わせて8,500万ドルを調達した。 2014年に設立されたPlumeは、家庭内に複数のルーターを設置することでWi-Fi接続の改善を目指す多くの企業の1つです。 Plume は継続的に学習し、各家庭に適応します。インターネットの使用状況を監視し、最も必要とするデバイスに基づいて帯域幅を割り当てます。

同社の投資家であるチャーター・コミュニケーションズは最近、Plume のオープンソース OpenSync フレームワークを採用すると発表した。同時に、Plume は「6 億 5000 万台以上のデバイスが 1400 万世帯の 1600 万台の OpenSync スイッチと通信している」と主張している。

Wi-Fi 6 の新しいテクノロジーについてたくさん話した後、私は嬉しいと同時に戸惑いも感じています。今後はインターネットの速度やセキュリティについて心配する必要がなくなるのは嬉しいです。今のところ、自宅でテレビを見ているとき、インターネットは「ぐるぐる回っている」状態です。これらの高帯域幅、低遅延、脅威となるウェブサイトの自動識別については、私は困惑しています...これらの機能はいつ実現されるのでしょうか? 現在のオペレーターのブロードバンドは一般的にこのような高速には達しないため、ネットワーク機器を交換する必要があり、端末も交換する必要があります。これは長いプロセスです! しかし、技術には開発の過程で課題、詩、距離があると信じています。