NOT A HOTEL 滞在体験を支える見えない生命線 ― ネットワーク安定化の歩み

この記事は、NOT A HOTEL のソフトウェア開発連載「Inside the SOFTWARE TEAM」の一環として投稿されています。

はじめに

こんにちは。NOT A HOTEL のスマートホームチームでエンジニアをしている 播磨です。

スマートホームに関わる幅広い領域で開発・運用を担当していますが、唯一の専任ネットワークエンジニアとしてネットワークの設計・管理・運用を主として受け持っています。

今回は滞在中の楽しみにはもちろんのこと、スマートホームの実現に欠かせないネットワーク安定化に向けて NOT A HOTEL が 取り組んできたこれまでの歩みをご紹介します。

統一UIとしてのスマートホーム

NOT A HOTEL は分散所有型の別荘を販売・運用するサービスを提供しています。

この販売形態の独自性、建築のユニークさに加え、あらゆるものがアプリから操作できるスマートホームになっていることも大きな特徴の一つです。

プロジェクター起動のワンアクションでスクリーンが下がって地上波が投影されたり、目覚ましをかけるとカーテンやブラインドが開いて陽の光で目覚める事ができるラグジュアリーな体験提供はもちろんのこと、 「実物を見ることなく別荘を購入できるサービス」 だからこそ、初めて訪れる別荘でスイッチがどこにあるかなどに悩まずにアプリから統一的に操作できることにスマートホームの価値があります。

特に NOT A HOTEL では一つのハウスを所有することで他のハウスに宿泊できる相互利用の仕組みを提供しているため、勝手知ったる所有ハウスだけでなく全く違う作りのハウスに泊まりに行く機会も多くなります。

そのため、どのようなハウスであっても統一のUIで操作できることが 「NOT A HOTEL に泊まっている」 という体験の提供に欠かせません。

照明操作にすら影響が及び得た当初の構成

スマートホームの体験を実現するためには様々な機器と管理システム、アプリなどが安定して通信できる必要があります。

サービス提供当初はクラウド上のサーバで中央制御していました。
つまり、目の前の照明をつけるにしてもアプリから命令をインターネット越しにクラウドサーバーへ送信し、 VPN 経由でクラウドサーバーから照明固有の点灯命令をハウスに送っていたわけです。

この方式では VPNトンネルのコネクションが壊れた際やインターネット通信が途絶えた際にアプリ越しには照明をつけることすらできないという致命的な状況に陥ってしまいます。

もちろんそのような状態になっても照明をコントロールできるように建物を設計してはいますが、細かいコントロールができなくなるなど滞在体験を大きく損なう事になってしまいます。

これを防ぐため真っ先に取り組んだのは「VPN なしでホームコントロールを実現すること」と「操作命令をローカルネットワーク内だけで処理できるようにすること」でした。今回はネットワークに集中して説明するのでこの詳細は別の機会に紹介させていただければと思います。

なお、インターフォンからの解錠やチャイムの呼び出しは失敗がよりクリティカルであるため、接点信号を活用してTCP/IP通信への依存を取り払う取り組みも行っています。これについては NOT A HOTELのインターホンの裏側 で紹介していますので併せてご覧ください。

ホームコントロールに関して VPN やインターネット通信への依存を取り除けたため、ローカルネットワークさえ駆動していればハウスに設置している iPad からのホームコントロールができる状態になりました。

そうなると今度は如何にしてローカルネットワークを安定させるかが焦点となってきます。

滞在者と運営者、２つの目線から見たローカルネットワークの安定化

サービス提供開始当初は一つの主幹ルーターで複数ハウスのネットワークを管理する構成も採用していました。

このケースでは１ルーターが管理する VLAN 総数が多くなりルーターの負荷が高くなるという問題や、ルーターに問題が生じると複数ハウスで一気にホームコントロールできなくなるなどの問題が生じていました。

これを解決するクイックな施策としてまず実施したことはL3スイッチによるルーティングです。

将来の改善を見越して導入していた L3スイッチでルーティングを引き受けることで機材追加、物理的な工事を必要とせずに主幹ルーターの負荷を下げることができました。主幹ルーターが不調になっても L3スイッチ以下で完結する通信は継続できるいう点からもハウスコントロールの可用性を向上させます。

これによってオーナー様からみた滞在体験の安定化という面では大きく進歩したのですが、この方式ではまだ、運営者の目線から見るとメンテナンス性に大きな問題が残っています。

一つのルーターが複数ハウスの通信をコントロールする構成では、ルーターの設定変更やファームウェアのアップデートによる通信断が複数ハウスに影響してしまうのです。

すべての影響範囲に滞在者がいない状況があるなら良いのですが、連泊しているオーナー様がいらっしゃったり、チェックアウト・チェックインの間にも稼働するレストランなどの施設も一緒に管理していたりするとメンテナンスするのが難しくなってしまいます。

このような状態では更新プログラムを頻度高く適用することもできなく、ファームウェア起因の障害を発生させやすくなります。また、局地的な障害時への対応としてルーターを再起動することで全体に影響が及ぶのも悩ましいです。

この問題を解決するため、各ハウスにルーターを設置することで複数のハウスにまたがる影響を減らす取り組みを始めました。

これは単に各ハウスにルーターを置くだけの簡単な話に聞こえますが、下記のような要求から機材や VLAN などの構成に工夫が必要になります。

タグVLAN や Firewall を活用したり、 スイッチの SFP ポートなどを柔軟に活用したりして要件を満たす実装を実現しています。

なくてはならない、インターネット通信の安定化

上述した取り組みによってローカルネットワークの通信は安定し、メンテナンスも容易になりました。

しかし、インターネットへの通信ができなければ VOD がみれなかったり、ワーケーションでいらしても仕事ができなかったりしてしまいます。
これは問題です。

また、これから海外のオーナー様が増えていくことを考えると、災害時などに自国と連絡を取る手段がないのは非常に不安に違いありません。

これを解消するためには電力系統と冗長化、２つの観点から検討する必要がありました。

電力系統がもたらす影響

いくつかのケースでは、引込線経路の都合から全てのハウスに直接 ONU を設置しているのではなく、少し離れた別棟に引き込んだ ONU からハウスへインターネット通信を配っています。

このケースで ONU を設置している場所とハウスの電力系統が異なる場合に問題が生じえます。
例えば、 ONU 設置箇所の電源系統がキュービクルを設置しているなど一定の条件に該当すると、消防や電気保安協会の点検によって停電を求められることがあります。

障害による停電であれば発電機等の非常電源に切り替わるのですが、点検では意図的にそれらの電力も止める必要があるため ONU への電源供給が止まります。

ネットワーク機器には UPS を配備しているのですぐに止まるということはないのですが、非常電源に切り替わるまでの時間を守ることを目的として UPS を選定しているため、点検時間が長いと ONU への給電が完全に止まってしまいます。

ONU がハウスの中にありハウスの点検の際にのみこの停電が起こるのであれば、点検日に該当するハウスのみ稼働を停止すればオーナー様の不便は最小化できます。

しかし、「ハウスの ONU が別の電源系統の建屋にあり、そこの停電点検をしなくてはならない」となれば、ネットワーク以外の面では何ら問題のないハウスの稼働を一時停止せざるを得ないケースも想定され、多くのオーナー様にご不便をおかけする可能性がありました。

これを解消するため、基本的には各ハウスに ONU を設置し、それが難しい場合でもハウスと電源系統が同じ箇所に ONU を設置するように設計を変更しました。

回線種別の冗長化

別の観点としては、一つの回線種別に頼っているとそこに障害が起きた際に通信ができなくなってしまうという問題があります。

これを回避するためには引き込み回線の冗長化を考える必要があります。
同じ ISP でなければよいのか、異なる IX にピアリングしている事業者を選定する必要があるのかなどの観点でも検討する必要がありますし、山間部や離島などエクストリームな環境に建築することから、物理的な引き込み回線の断線も考慮しなくてはいけません。

この対応としてこれまではLTE通信で稼働する Wi-Fi ルーターとして Meraki を採用していたのですが、通信帯域が限られており、当社要件に対してコスト効率の課題がありました。
基本的には運営によるオペレーションを担保するためのバックアップ回線としてしかみなせない上に、僻地だとそもそも LTE 回線が存在しなくバックアップ回線として機能しないこともありえました。

これを一挙に解決する手段として現在は Starlink をバックアップ回線として採用しています。
この導入によって、金銭的なコストも大きく下がったうえに帯域が広くなり、運営のためのバックアップ回線という位置づけからオーナー様も利用できるバックアップ回線へとバリューアップすることができました。

最後に

このように振り返ると十分に拠点ネットワークは整ってきているように見えますが、実際には私一人で解くにはあまりにも時間がかかる課題をまだまだ多く抱えています。

「日本の価値を上げる」というミッションに爆速でコミットしていくため、通信速度やコスト、安定性などといったスペックだけでなく、実際の現場への導入方法、運用などを踏まえて最適な構成を考え、現場に実装できるネットワークエンジニアを募集しています。また、Softwareチーム全体も採用強化中です。
カジュアル面談も受け付けておりますので、お気軽にご連絡ください。