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エッジでのビデオ分析、5G クラウドの収益化に理想的なテクノロジ

2021年9月14日 に投稿済み

Microsoft Technical Fellow and Chief Technology Officer, Azure for Operators

通信事業向けのプログラム可能なソフトウェア インフラストラクチャを構築することで、5G 通信事業者の資本支出 (CAPEX) と運用支出 (OPEX) の両方を削減することが約束されます。この分野に携わる私たちの多くにとって最も興味深いことは、通信、クラウド、エッジ インフラストラクチャの融合により、通信業界とクラウド エコシステムの双方に新たなイノベーションと収益の機会がもたらされることです。

このブログでは、4G ネットワークの導入以来、インターネット上の主要なトラフィックの種類であるビデオに焦点を当てています。5G では、ビデオのトラフィック量が増加するだけでなく、ビデオ分析シナリオ向けにディープ ラーニングや AI が組み込まれた、小売業、製造業、ヘルスケア、森林監視などの業界向けの新しいソリューションが数多く登場するでしょう。ビデオ分析とエッジ コンピューティングの共生による進化により、事業者が新しいサービスを提供し、顧客とともに収益化できる機会が得られます。

Microsoft の Azure for Operators 戦略の詳細については、e-Book 『ネットワーク事業者向けクラウド』をご覧ください。

ビデオ分析、エッジ コンピューティング、そして 5G  

Microsoft がリアルタイム ビデオ分析を初めて発表したのは、それをエッジ コンピューティングのキラー アプリと位置付けたときです。Microsoft はワシントン州ベルビュー市と共同で、同市が推進する Vision Zero イニシアチブの一環として、カメラが設置された主要交差点の交通渋滞と安全性のライブでのパイロット調査を実施しました。私たちはベルビュー市の交通管理センターで、自動車、歩行者、自転車を検知する Microsoft のビデオ分析ソリューションを搭載した交通ダッシュボードをホストしました (2017 年 7 月~ 2018 年 11 月)。このダッシュボードは、ベルビュー市の交通計画担当者が長時間にわたる交通パターンを把握するのに役立ち、メイン ストリートの 1 つに自転車レーンを設けて評価することにもつながりました。このプロジェクトは大きな成功を収め、交通管理にビデオ分析を取り入れるというビジョンとパイロットが評価され、市は複数の国内賞を受賞しました。

並行して、5G が登場すると、通信事業者はネットワーク インフラストラクチャへの大規模な投資を開始し、ネットワーク容量の大半をビデオ トラフィック用に計画しました。興味深いことに、通信事業者が自社のインフラストラクチャをさまざまな産業のデジタル化に活用しようとしていることは、Microsoft がエッジ コンピューティングとビデオ分析に投資していることと見事に一致しています。エッジ コンピューティングは、この 2 つのインフラストラクチャを融合させるきっかけとなるものであり、ビデオ分析は、5G 事業者がエッジ コンピューティング サーバー上でホストできる完璧なサービスです。

5G 事業者と Microsoft の投資が一致していることを示す

この図は、5G 事業者と Microsoft の投資が一致していることを示します。

新時代のアプリケーションによる 5G 事業者と Microsoft パートナーの収益機会

5G 事業者がビデオ分析サービスを収益化するためのいくつかの良い例があります。たとえば、ベルビュー市と共同で実施した「Vision Zero」プロジェクトのような、スマート シティにおける交通監視や事故回避ソリューションが考えられます。これに関連する応用例として、自動運転車のカメラからのリアルタイム映像解析との統合があります。さらに、現代のスマート企業を考えてみると、ビデオ分析や Mixed Reality によるエンドツーエンドのエクスペリエンスが、プライベート 5G ネットワーク ソリューションの当然の構成要素となっています。さらに、コネクテッド ファクトリでの機械やロボット、小売店やレストランでの顧客の要望やサービス、スポーツ アリーナでの歩行者の移動などの管理の例もあります。これらのすべてのケースにおいて、5G 事業者はシステム インテグレーター (SI) とのパートナーシップのもと、Azure エッジ コンピューティング製品と Azure Video Analyzer を使用して、革新的なソリューションを提供することができます 

この図は、5G 事業者、Azure エッジ ビデオ サービス、システム インテグレーター (SI) が連携して、将来のビデオ分析サービスをさまざまな業界向けに提供することを示しています。

この図は、5G 事業者、Azure エッジ ビデオ サービス、システム インテグレーター (SI) が連携して、将来のビデオ分析サービスをさまざまな業界向けに提供することを示しています。

Microsoft は、製造業から教育機関まで、さまざまな業界のユーザーの生産性を向上させるエンタープライズ対応のアプリケーションを搭載した、人間工学に基づいたアンテザード型ホログラフィック デバイスの Microsoft HoloLens を既に発売しています。そう遠くない将来、HoloLens のビデオ処理を、低遅延で高帯域幅の 5G ネットワークを介して近くの Azure Edge にオフロードすることが、事業者が新しい製品を提供する方法の一例となるでしょう。また、次世代のグローバル ゲーム ストリーミングを実現する Microsoft のクラウド ゲーミング プラットフォーム「xCloud」も思い浮かびます。低遅延で高帯域幅の 5G ネットワークを活用し、エッジ デバイスでのライブ ビデオ分析を行うことで、事業者は大幅に強化されたゲーム エクスペリエンスをサポートすることができます。

Microsoft の高度なテクノロジが可能にするもの

Microsoft は、大規模なライブ ビデオ分析システムの開発に長年にわたって投資してきました。プラットフォームの大幅な進歩に関する研究論文を発表し、関連製品やオープンソースの技術を開発してきました。たとえば、オープンソースのプラットフォームである Microsoft Rocket を使用すると、ビデオ ストリームを効率的に処理するためのビデオ パイプラインを容易に構築することができます。そのカスケード ビデオ パイプラインを Azure Video Analyzer と組み合わせることで、開発者はビデオ分析アプリケーションを IoT ソリューションに簡単かつ安価に組み込むことができます。Azure Video Analyzer および Microsoft Rocket を Azure Arc と組み合わせることで、リソースと精度のトレードオフを簡単に設定し、分散したエッジ クラウド階層上でオーケストレーションを行うことができます。Azure Video Analyzer と Microsoft Rocket を使用すると、精度を犠牲にすることなく、ビデオ分析のエッジ コアあたりのスループットを桁違いに向上させることができ、エッジにおける総保有コスト (TCO) を削減することができます。

プライバシーの保護は、ビデオ分析の民主化という Microsoft Rocket の目標の中心的な柱となっています。Microsoft では、エッジ コンピューティングをプライバシー保護のための自然な方法として採用し、エッジでビデオを変換する手法を使用して、分析における個人情報の漏洩を防いでいます。また、分析中の盗み見を防ぎ、機密性を確保するための、安全なハードウェアを使用しています。

また Microsoft は特に 5G について、広範なネットワーク監視とフォールト トレランスと負荷分散のための適応をビデオ処理パイプラインに組み込み、あらゆるワイヤレス ネットワークで避けられない動的なネットワーク状況に対応しています。Microsoft がエッジ ビデオ サービス (EVS) と呼んでいるシステムは、多様なハードウェアをサポートする異種のエッジ階層でも動作します。このため Microsoft は、コンピューティングをパーティション分割するための新しいテクノロジと、エッジ間オーケストレータを開発しました。次の図に示すように、EVS はエッジやクラウド インフラストラクチャで利用可能なハードウェアを最大限に活用しながら、エッジ上の他のワークロードと共存するようにコンピューティングをパーティション分割します。

EVS はエッジやクラウド インフラストラクチャで利用可能なハードウェアを最大限に活用しながら、エッジ上の他のワークロードと共存するようにコンピューティングをパーティション分割する図。

エッジ ビデオ サービス (EVS) はエッジやクラウド インフラストラクチャで利用可能なハードウェアを最大限に活用しながら、エッジ上の他のワークロードと共存するようにコンピューティングをパーティション分割する図。

Azure Video Analyzer を 5G ネットワーク上での実際の運用に合わせて調整

Microsoft は、通信事業者や 5G ネットワーク機器ベンダーとのパイロット実施を通じて、システムを進化させてきました。オーストラリアの大手通信事業者であるテルストラとの提携は、EVS に光を当てたいと考えている事業者の一例です。テルストラは、すべての人のために接続された未来を構築するというミッションの一環として、Azure Stack Edge と Azure Percept プレビューとともに、Azure Video Analyzer と Microsoft Rocket を採用しました。AI をエッジ間でインテリジェントに分散させることで、処理されるデータ量を 50 分の 1 に削減し、テルストラの 5G ネットワークの利用率向上につながりました。テルストラは、その顧客が交通の流れを最適化し、工事の安全性を高めるための、スケーラブルでコスト効率の高いソリューションを開発しています。

富士通とのコラボレーションでは、富士通のスマート ワイヤレス カメラからのビデオ フィードを分析して駐車場を監視する、プライベート 5G ソリューションの試験を実施しました。複雑さを最小限に抑えて自律的なネットワークを構築するために、富士通は Microsoft Rocket を同社の 5G インフラストラクチャに採用し、Microsoft Rocket と富士通の RAN コンテナーが Azure Stack Edge 上で並行して実行されました。Microsoft Rocket により、コンピューティングとネットワークの需要を大幅に削減しながら、駐車場の占有率が低遅延かつ正確に視覚化されました。

また、Microsoft はプリンストン大学の学術関係者と共同で、世界初の 5G ベースのマルチホップ カメラ ネットワークを開発しました。この中継型カメラ ネットワークは、エッジ サーバーと WiGig 無線を搭載したカメラを使用し、完全に接続されたミリ波 (mmWave) ネットワークを構築しています。これにより、このデモ ビデオのように、基地局を直接見通せない場所でも、ライブ ビデオのストリーミングや分析を効率的に行うことができます。

今後に向けて

今後数年間で、世界中の人々が毎日 5G ネットワークにアクセスし、利用するようになるでしょう。5G ネットワークは、大容量かつ低遅延の接続性を提供し、複雑で有用なアプリケーションを豊富にサポートすることで、あらゆる業界に価値を提供し続けます。Microsoft では、プライバシーを保護するライブ ビデオ分析アプリケーションが 5G ネットワークに理想的に適合すると考えています。この記事で紹介されている Microsoft の研究とイノベーションは、私たちの世界をより安全で、より効率的で、より楽しいものにする、次世代のライブビデオ分析アプリケーションを発明するための道を切り開きます。Microsoft の Azure for Operators 戦略の詳細については、e-Book 『Azure for Operators』をご覧ください。