ネットワークスライシングとは？5G時代の仕組み、設計、運用、課題を徹底解説

2025年12月13日 最終更新日時 : 2025年12月13日 エバープレイ編集部

はじめに

ネットワークスライシングは、単一の物理ネットワークを仮想的に分割し、それぞれを独立した論理ネットワーク（スライス）として提供する技術です。特に5Gで注目され、異なるサービス（大容量通信、低遅延制御、膨大なIoT接続など）を同一インフラで同時に実現するための基本設計図として位置づけられています。本コラムでは技術的背景、アーキテクチャ、運用・オーケストレーション、ユースケース、課題と対策、将来展望までを詳しく解説します。

ネットワークスライシングの基本概念

スライスは仮想ネットワークであり、ネットワークスライスインスタンス（NSI）と呼ばれます。各スライスはサービス要件に応じて、コアネットワーク、RAN、トランスポートまでエンドツーエンドで設計されます。スライス間は論理的に分離され、QoS、セキュリティ、課金ポリシーを個別に適用できます。

3GPPにおける定義と識別子

3GPPは5Gコアアーキテクチャの中でスライシングを規定しています。重要な識別子にS-NSSAIがあります。S-NSSAIはSST（Slice/Service Type）とSD（Slice Differentiator）で構成され、SSTはスライスのタイプ（例：eMBB、URLLC、mMTCのような期待挙動）を示します。ネットワーク内の選択やルーティングにはNSSF（Network Slice Selection Function）が使用され、端末やセッションに対して適切なスライス選択が行われます。

アーキテクチャの階層：NSIとNSSI

スライスはしばしばサブネットに分割されます。Network Slice Subnet Instance（NSSI）は特定のドメイン（コア、RAN、トランスポート）に属するサブスライスで、NSIはそれらを統合したエンドツーエンドのインスタンスです。これによりドメイン毎の専門的な管理と全体の整合性を両立できます。

SDN / NFV とマネジメント

スライス実装の中核にはSDNとNFVがあります。SDNは柔軟なパケット転送とポリシー制御を実現し、NFVはネットワーク機能をソフトウェアとして動的に展開・スケールします。MANO（Management and Orchestration）やONAP、ETSI NFVのフレームワークは、スライスライフサイクル管理（作成、変更、スケーリング、終了）を担います。3GPPとETSIの相互参照により、MECやクラウド基盤との連携も進んでいます。

エンドツーエンドでの実装要素

  • RANスライシング：無線リソースの分配、スケジューラや無線プランニングのチューニングが必要。共有スペクトラムと分離レベルのトレードオフが存在。
  • トランスポートスライシング：パケットの優先度、帯域保証、遅延要件を担保するための回線設計やTE（Traffic Engineering）が重要。
  • コアスライシング：5Gコアのネットワーク機能（AMF、SMF、UPF等）をスライス向けに配置し、セッション管理やルーティングを行う。

QoSとリソース割当

5Gでは5QI（5G QoS Identifier）などでフローの特性を定義し、スライスごとのQoS設計につなげます。スライスはハード分離（専用リソース）かソフト分離（共有リソース＋論理分離）で実装され、SLAに基づいたリソースプールの割当・オートスケーリングが求められます。

オーケストレーションと運用（O&M）

スライス運用では、ライフサイクル管理、インベントリ、監視、課金、障害対応が一体になります。オーケストレータはスライステンプレート（再利用可能な構成）を用いて迅速にスライスをプロビジョニングし、モニタリングデータから自動でスケールやリカバリを行います。近年はAI/MLを用いた予測的なリソース最適化や異常検知も導入されています。

ビジネスモデルとユースケース

スライシングは事業面でも多様な可能性を生みます。代表的ユースケース：

  • 産業用プライベート5G：工場内で専用スライスを提供し低遅延・高信頼を確保
  • 自動運転・V2X：URLLCスライスによる低遅延・高可用通信
  • 遠隔医療・手術支援：厳格なSLAを持つ専用スライス
  • AR/VRなどの超高帯域アプリケーション：eMBBスライスで大容量伝送
  • 大規模IoT：mMTCスライスで数百万デバイスを効率的に管理

セキュリティとプライバシー

スライス間の分離はセキュリティ基礎ですが、分離の設定ミスや共通管理プレーンの脆弱性がリスクになります。ゼロトラスト原則、スライス単位の認証・認可、暗号化、監査ログ分離、脅威インテリジェンス連携が必要です。加えて、産業用途では物理層やOT機器特有の脅威も対策対象です。

標準化と相互接続性

3GPPは5Gコアやスライスのアーキテクチャと識別子を規定し、ETSIはNFV/MANO、NGMNやGSMAはビジネスや運用の指針を示しています。相互接続やマルチドメイン（複数オペレータ／クラウドプロバイダ）でのスライス提供には、共通のAPIや情報モデル、信頼できるブローカー機構が不可欠です。

運用上の課題と対策

主な課題とその対策をまとめます：

  • 複雑性の増加：自動化とテンプレート化、運用者のスキル教育で対応
  • リソース断片化：グローバルポリシーと動的リソース再配置の導入
  • マルチドメイン連携：標準APIとフェデレーションモデルの採用
  • 性能検証の難しさ：エンドツーエンドの試験環境とシミュレーションの整備
  • コスト配分／課金：細粒度のメトリクス計測と課金モデルの設計

導入の実務ポイント

事業者や企業がスライシングを導入する際の実務的なポイント：

  • ユースケースの優先順位付け：まずは明確にSLA要件を定義する
  • 段階的導入：まずはコアやクラウド側のスライスから開始し、RANは段階的に展開
  • パートナー戦略：クラウド・RAN・運用ソフトベンダとの協調を設計
  • 運用体制構築：オーケストレーション、セキュリティ、課金の役割分担を明確化

将来展望（6GやAI融合）

6Gに向けては、より柔軟なスライス概念、動的かつ短寿命のファンクション単位スライス、AI駆動のリアルタイム最適化が期待されます。さらに、複数事業者間でのスライスマーケットプレイスやスライスブローカーといった新たなエコシステムも現れるでしょう。

まとめ

ネットワークスライシングは、5Gの能力を最大限に引き出すための中核技術です。技術的にはSDN/NFV、オーケストレーション、5Gコアの連携が鍵であり、運用面では自動化と監視、セキュリティが重要です。ビジネス面では新たなサービスモデルや収益源を創出する一方で、複雑性や相互運用性、規制対応といった課題も存在します。実務ではユースケースを絞り段階的に導入することが成功のポイントです。

参考文献

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IT
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