【レポート】AWS Wavelength登場！5Gで超低遅延なアプリケーションを動かそう #CMP212 #reinvent

re:Invent 2019にて発表された新サービスAWS WavelengthについてのセッションCMP212: Intro to AWS Wavelength: Run applications with ultra-low latency requirements at the 5G network edgeに参加してきましたのでレポートします。

セッション概要

このセッションではどのようにAWS WavelengthがEC2やECSのようなサービスをモバイル5Gのエッジに配置されるのかを見ます。馴染みのあるAWS APIや開発プロセスを使用して、5Gに接続されたデバイスが一桁msの遅延で到達するアプリケーションを構築することを可能にします。このセッションは、低遅延から利を得る典型的なアプリケーションのアーキテクチャの概観を提供します。また、The Elder Scrolls、Fallout、DOOMなどの象徴的なタイトルで最も有名なビデオゲームパブリッシャーであるBethesda Softworksが、AWS Wavelengthを使用してストリーミングビデオゲームのエクスペリエンスを大幅に向上させている方法についても詳しく説明します。5Gネットワ​​ークエッジでAWSを使用して、ゲームストリーミング、AR / VR、IoT、分析などの超低遅延を必要とするアプリケーションを構築する方法を学びます。

原文です

In this session, come see how AWS Wavelength brings services such as Amazon EC2 and Amazon ECS to the edge of 5G mobile networks. This enables developers to build applications that reach 5G connected devices with single-digit millisecond latencies using familiar AWS APIs and development processes. This session provides an overview of typical application architectures that benefit from low-latency compute. We also dive deep into how Bethesda Softworks, a video game publisher best known for iconic franchises like The Elder Scrolls, Fallout, and DOOM, is using AWS Wavelength to greatly enhance the experience of streaming video games. You learn how to use AWS in the 5G network edge to build applications that require ultra low-latency such as game streaming, AR/VR, IoT, and analytics.

登壇者

• Chris Barclay - Product Manager, Amazon Web Services
• Ishwar Parulkar - Senior Principal Engineer, Amazon Web Services
• James Altman - Director of Publishing, Bethesda Softworks
• Robert Duffy - CTO id software

Wavelengthとは

• 超低遅延コンピューティング
  • ストリーミングゲーム
  • virtual reality
  • エッジデータ処理
  • ビデオデータのチューニング
  • エッジにおける機械学習推論

5Gとは

すでにデプロイが始まっている次世代携帯ネットワーク仕様です。

• 5Gのモチベーション
  • 大きな通信容量=帯域幅 20Gbps DL/10Gbps UL
  • 大量の接続 1M devices/km2
  • 超低遅延 5-10ms @user plane/10-20ms @control plane
• どのように5Gアーキテクチャはこれを達成しているのか
  • 先進的な無線テクノロジー
  • ミリ波スペクトラムの利用
  • MIMOアンテナ
  • 小さいセル配置
  • 仮想化、Cell Switched Packet Networkコンポーネントの制御/データの分離
  • 専用ハードウェアではなく、サーバ上のアプリケーション群への移行
  • ネットワークコンポーネントとアプリケーションがユーザーへ近く(5Gネットワークのエッジへ)

エッジコンピューティング

• デバイスとAWS Regionの往復遅延時間は数百ms
• デバイスとCSPネットワークなら10ms以下
  • 遅延と同時にジッターも削減される
  • 多数の常時ビデオストリームはエッジで処理、圧縮して帯域を節約
  • 推論や認識

Wavelength Zones

• Wavelength ZoneはCSPネットワークに置かれる

• Wavelength Zoneとは何か
  • AWSデータセンターにあるのと同じ、AWSにより設計されたインフラストラクチャ
  • CSPパートナーネットワーク内でホストされている
  • AWSリージョンから管理と監視が行われる
  • CSPの5Gネットワークと統合されている
• Wavelength Zoneの特徴
  • AWS Regionやゾーンと同一の画面で管理
  • 運用面での均一性(アップグレード、パッチ、バージョン)
  • AWSリージョンと歩を一にする進歩
  • AWSリージョンへのフェイルオーバー
  • シームレスなリージョンの拡張となっている
• AWSと同じメリットを享受できる
• AWSサービスと同じように計算容量を購入できる
• 一貫性のある開発体験

• まずはVerizon(Chicago)から開始
• 全米へまもなく展開予定
• 日本、韓国、その他の国にも予定

Wavelength Zonesを使う

• アプリケーションのデプロイ
  • 制御や管理はリージョンから行われる
  • リージョンとWavelength ZoneをまたいでVPC extensionを作成
  • エンドユーザーはWavelength Zoneに接続

• ゲームアプリケーションのデプロイ
  • 遅延にセンシティブなGameサーバーをWLZoneに置く
  • プレイヤーの状態管理はリージョン側で
  • サービスディスカバリはリージョン側。デバイスからの問い合わせ。
  • S3に格納されたゲームランタイムをキャリアGW経由で取得

• ユースケースを知りたい。問い合わせ歓迎

Orion Technology and Cloud Gaming

Bethesdaとidから、ゲームエンジンORIONが5GとAWS Wavelengthでどのようにパフォーマンスを発揮するのかの紹介が行われました。

• Hardware approach
  • ハードウェアの特殊化では単一の体験しか得られない
• Game Engine Technology
  • ORION
  • 何百万もの人々がいる
  • gaming deviceはパワフルではない
  • それに対して、馬力があるのはクラウド側
• ここでストリーミングゲームのDOOMの映像がデモされました。
  • レンダリングはサーバ側で行われ、映像ストリームがデバイスに表示されます。
  • ORIONゲームエンジンの効果をON/OFFすることで、画像の品質が変化(OFFにするとブロックノイズが出る)

• DOOMのようなFPS(First Person Shooting)
• 「DOOMがストリーム可能なら、なんでもストリームできる」

• ゲーム由来のモーション推定

• 動画エンコーディングにおけるモーションベクトルを、ゲームから生成

• ORIONと5GとAWS

• AWSとVerizonブースで5Gのデモ中

さいごに

往復遅延時間が一桁msとなると、これまでローカルで動作させることが当然だったリアルタイムアプリケーションが、クラウドベースで実現することが現実のものとなっていることがわかりました。ゲームはもっともわかりやすいアプリケーションでした。

本筋からは外れるのですが、動画のエンコーディングがゲームエンジンに組み込まれることで、より効率的なエンコーディングが行えるということに、なるほどと思いました。レイヤの境界線は柔軟に考えるべきのようです。

これは想像ですが、今回のre:InventでAWS Outpostsがローンチされましたが、AWS Wavelengthはそのモバイルオペレータ版と理解できるのではと考えています。