JP2018157506A - スライス割当方法及び移動通信システム - Google Patents
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Abstract
【課題】サービスに割り当てるスライスをユーザの状況に応じてユーザごとに動的に変える。【解決手段】 移動通信システムは、サービスを特定するサービスタイプに対して、当該サービスの割当先のスライスを特定するスライスIDとUEの状況を示す情報であるコンテキスト情報とを対応付けた情報である対応情報を、予め複数関連付けて記憶する対応情報記憶部15と、UE140から、現在使用中のサービスを特定するサービスタイプと、UE140の現在の状況を示すコンテキスト情報とを取得する状況取得部12と、対応情報記憶部15に記憶された複数の対応情報の中から、サービスタイプに関連付けられ、かつ、コンテキスト情報を含む対応情報を特定し、当該対応情報に含まれるスライスIDによって特定されるスライス上に、UE140のベアラを切り換える接続切換部14とを含む。【選択図】 図4
Description
本発明は、ネットワークインフラ上に生成される仮想ネットワークであるスライスを割り当てる方法及び移動通信システムに関する。
従来の仮想化技術を用いたネットワークシステムは、非特許文献1に開示された仮想化技術を用いて、ハードウェア資源を仮想的に切り分けて、ネットワークインフラ上に論理的に生成される仮想ネットワークであるスライスを生成する。そして、当該スライスへサービスを割り当てることにより、それぞれ独立したスライスのネットワークを用いてサービス提供することができる。これにより、多様な要求条件を持つサービス各々にスライスを割り当てた場合、サービス個々の要求条件を満たすことを容易にし、そのシグナリング処理などを軽減させることが可能となる。
中尾彰宏、"仮想化ノード・プロジェクト新世代のネットワークをめざす仮想化技術"、[online]、2010年6月、独立行政法人情報通信研究機構、[2017年3月8日検索]、インターネット<http://www.nict.go.jp/publication/NICT-News/1006/01.html>
しかし、一意にサービスにスライスを割り当ててしまうと、当該サービスを利用しているユーザの状況が変化した場合に、サービスに対して適切なスライスをユーザの状況に応じて割り当てることは困難である。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、サービスに割り当てるスライスをユーザの状況に応じてユーザごとに動的に変えるスライス割当方法を提供することを目的とする。
上述の課題を解決するために、本発明の一側面にかかるスライス割当方法は、ネットワークインフラ上に生成される仮想ネットワークを用いるサービスに、仮想ネットワークであるスライスを割り当てる装置により実行されるスライス割当方法であって、サービスを特定するサービス特定情報に対して、当該サービスの割当先のスライスを特定するスライス特定情報と端末の状況を示す情報である状況情報とを対応付けた情報である対応情報を、予め複数関連付けて記憶する対応情報記憶ステップと、ユーザが使用する端末から、現在使用中のサービスを特定する使用サービス特定情報と、端末の現在の状況を示す現在状況情報とを取得する状況取得ステップと、対応情報記憶ステップにより記憶された複数の対応情報の中から、使用サービス特定情報に関連付けられ、かつ、現在状況情報に対応する状況情報を含む対応情報を特定し、当該対応情報に含まれるスライス特定情報によって特定されるスライス上に、端末の通信セッションを切り換える接続切換ステップと、を含む。
あるいは、本発明の他の側面にかかる移動通信システムは、ネットワークインフラ上に生成される仮想ネットワークを用いるサービスに、仮想ネットワークであるスライスを割り当てる移動通信システムであって、サービスを特定するサービス特定情報に対して、当該サービスの割当先のスライスを特定するスライス特定情報と端末の状況を示す情報である状況情報とを対応付けた情報である対応情報を、予め複数関連付けて記憶する対応情報記憶部と、ユーザが使用する端末から、現在使用中のサービスを特定する使用サービス特定情報と、端末の現在の状況を示す現在状況情報とを取得する状況取得部と、対応情報記憶部に記憶された複数の対応情報の中から、使用サービス特定情報に関連付けられ、かつ、現在状況情報に対応する状況情報を含む対応情報を特定し、当該対応情報に含まれるスライス特定情報によって特定されるスライス上に、端末の通信セッションを切り換える接続切換部と、を含む。
上記一側面あるいは上記他の側面によれば、端末から使用中のサービスを特定する情報と現在の状況を示す情報とが取得されると、それらの情報を基に、現在使用しているサービスに割り当てられた複数のフライスの中から、現在の状況に対応したスライスが選択され、選択されたスライス上に端末の通信セッションが切り換えられる。これにより、端末のユーザ毎にそのユーザの状況に応じてサービスに割り当てるスライスを動的に変えることができる。その結果、端末のユーザに対して円滑にサービスを提供することができる。
本発明によれば、サービスに割り当てるスライスをユーザの状況に応じてユーザごとに動的に変えることが可能となる。
添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図1に本実施形態に係るスライス割当方法を実施する移動通信システムの構成を示す。移動通信システムは、ネットワークインフラ上に生成される仮想ネットワークを用いるサービスに、当該仮想ネットワークであるスライスを割り当てるシステムである。スライスとは、ネットワーク装置のリンクとノードの資源を仮想的に切り分けて、切り分けた資源を結合し、ネットワークインフラ上に論理的に生成される仮想ネットワーク又はサービス網であり、スライス同士は資源を分離しており、互いに干渉しない。サービスとは、通信サービス(専用線サービス等)やアプリケーションサービス(動画配信、エンベデッド装置等のセンサ装置を利用したサービス)等のネットワーク資源を用いたサービスをいう。
図1に示すように移動通信システムは、SO(Service Operator)20と、OSS/BSS(Operations Support System/Business Support System)30と、スライス管理装置10と、NFVO40と、VNFM50と、VIM(Virtualized Infrastructure Management:仮想化基盤管理)60と、UDM(Unified Data Management)70と、DNS(Domain Name System)サーバ80と、AUSF(Authentication Server Function)90と、AMF(Core Access and Mobility management Function)100と、RAN110と、SMF(Session Management Function)120と、UPF(User Plane Function)130と、UE(User Equipment)140とを含んで構成されている。このうち、NFVO40とVNFM50とVIM60とは、MANO(Management & Orchestration)architectureである。
これらの構成要素は、移動通信システムのコアネットワークを構成するものである。なお、互いに情報の送受信が必要な構成要素間は、有線等で接続されており情報の送受信が可能となっている。
本実施形態に係る移動通信システムは、物理サーバ上に実現される仮想マシンにおいて動作する仮想サーバによって移動通信端末に対して通信機能を提供する。即ち、移動通信システムは、仮想化された移動体通信ネットワークである。通信機能は、仮想マシンによって当該通信機能に応じた通信処理を実行することで移動通信端末に対して提供される。
スライス管理装置10は、移動通信システムにおけるサービス管理(スライスとサービスとの対応付け)を行い、移動通信システムでの通信機能に係る指示を行うノードである。また、スライス管理装置10は、移動通信システムに係る通信事業者によって操作され得る。
SO(Service Operator)20は、サービス要求する装置であり、例えば、仮想ネットワークを用いて各種ユーザへサービス提供をする事業者の端末装置(例えば、パーソナルコンピュータ等)である。
OSS/BSS30は、SO20からのサービス要求を受け付けて、スライス管理装置10へその要求に基づく情報を送信する装置である。このOSS/BSS30は、当該サービス要求の対象となるサービスを識別(特定)するサービスパラメータ(サービス特定情報であるサービスタイプ)と、当該サービスパラメータの示すサービスの割当先のスライスを特定するスライス特定情報(スライスID)と、コンテキスト情報とを対応付けて、当該対応付けた情報をスライス管理装置10へ送信する。ここで、コンテキスト情報とは、ユーザの端末の状況を示す情報であり、例えば、ユーザの利用しているサービスにおける検出状況を示す情報、ユーザの滞在状況(滞在時間)を示す情報等である。なお、SO20から対応情報を受信して、当該対応情報をスライス管理装置10へ送信するようにしてもよい。
NFVO40は、物理資源であるNFVI160上に構築された仮想ネットワーク(スライス)全体の管理を行う全体管理ノード(機能エンティティ)である。NFVO40は、スライス生成を指示する装置からの指示を受信し、当該指示に応じた処理を行う。NFVO40は、インフラと通信サービスの移動体通信網の物理資源において構築された仮想化ネットワーク全体にわたる管理を行う。NFVO40は、仮想ネットワークにより提供される通信サービスをVNFM50及びVIM60を経由して適切な場所に実現する。例えば、サービスのライフサイクル管理(具体的には例えば、生成、更新、スケール制御、イベント収集)、移動体通信網内全体にわたる資源の分散・予約・割当管理、サービス・インスタンス管理、及びポリシー管理(具体的には例えば、リソースの予約・割当、地理・法令等に基づく最適配置)を行う。
VNFM50は、物理資源(ノード)となるNFVI160に対して、サービスに係る機能を追加する仮想通信機能管理ノード(機能エンティティ)である。VNFM50は、システムに複数、設けられていてもよい。
VIM60は、物理資源(ノード)各々を管理する物理資源管理ノード(機能エンティティ)である。具体的には、資源の割当・更新・回収の管理、物理資源と仮想化ネットワークとの関連付け、ハードウェア資源とSW資源(ハイパーバイザー)一覧の管理を行う。通常、VIM60は、データセンタ(局舎)毎に管理を行う。物理資源の管理は、データセンタに応じた方式で行われる。データセンタの管理方式(管理資源の実装方式)は、OPENSTACKやvCenter等の種類がある。通常、VIM60は、データセンタの管理方式毎に設けられる。即ち、互いに異なる方式で、NFVI160における物理資源各々を管理する複数のVIM60が含まれる。なお、異なる管理方式で管理される物理資源の単位は、必ずしもデータセンタ単位でなくてもよい。
なお、NFVO40、VNFM50及びVIM60は、物理的なサーバ装置上でプログラムが実行されることにより実現される(但し仮想化上で実現されることを制限するものでは無く、管理系統を分離した上で、仮想化上で実現してもよい)。NFVO40、VNFM50及びVIM60は、それぞれ別々の物理的なサーバ装置で実現されていてもよいし、同じサーバ装置で実現されていてもよい。NFVO40、VNFM50及びVIM60(を実現するためのプログラム)は、別々のベンダから提供されていてもよい。
NFVO40は、スライス生成要求を受信すると、VIM60に対してスライス(スライスSL1、SL2等)のためのリソース確保要求を行う。VIM60が、物理資源を構成するサーバ装置やスイッチにおけるリソースを確保すると、NFVO40は、当該これら物理資源に対してスライスを定義する。
また、NFVO40は、VIM60に、物理資源においてリソース確保させると、当該物理資源に対してスライスを定義した情報をNFVO40が記憶しているテーブルに記憶する。そして、NFVO40は、当該サービスに必要となる機能を実現するためのソフトウェアのインストール要求をVNFM50に対して行う。VNFM50は、当該インストール要求に応じて、VIM60によって確保された物理資源(サーバ装置、スイッチ装置またはルータ装置などのノード)に対して上記ソフトウェアをインストールする。
NFVO40は、VNFM50によりソフトウェアがインストールされると、NFVO40が記憶しているテーブルへスライスとサービスとの対応付けをする。スライスSL1〜スライスSL3は、サービスを割り当てる単位となるスライスである。
例えば図2に示すように、NFVO40がスライス(Slice1及びSlice2)のためのリソース確保要求をVIM60へ行うと、VIM60は、その旨の指示をスイッチSW1、スイッチSW2、サーバSV1、及びスイッチSW3に対して行う。そして、これらスイッチSW1、スイッチSW2、サーバSV1、及びスイッチSW3はSlice1用にリソースを確保する。同様に、VIM60からの指示に従って、スイッチSW1、スイッチSW2、サーバSV1、及びスイッチSW4は、Slice2用にリソースを確保する。
上述の物理資源であるNFVI160は、仮想化環境を構成する物理資源(ノード群)から形成されたネットワークを示す。この物理資源は、概念的には計算資源、記憶資源、伝送資源を含む。具体的には、この物理資源は、システムにおいて通信処理を行う物理的なサーバ装置である物理サーバ、スイッチ等のノードを含んで構成されている。物理サーバは、CPU(コア、プロセッサ)、メモリ、及びハードディスク等の記憶手段を備えて構成される。通常、NFVI160を構成する物理サーバ等のノードは、複数まとめてデータセンタ(DC)等の拠点に配置される。データセンタでは、配置された物理サーバがデータセンタ内部のネットワークによって接続されており、互いに情報の送受信を行うことができるようになっている。また、システムには、複数のデータセンタが設けられている。データセンタ間はネットワークで接続されており、異なるデータセンタに設けられた物理サーバはそのネットワークを介して互いに情報の送受信を行うことができる。
上述のように、VNFM50が、物理資源(ノード)となるNFVI160に対して、各種機能を追加することにより、NFVI160は、UDM70、DNSサーバ80、AUSF90、AMF100、SMF120、及びUPF130の機能を実現する。
UDM70は、UE140等の通信端末の契約情報、認証情報、通信サービス情報、端末タイプ情報及び在圏情報を含む加入者情報をデータベースで管理する機能である。ここで、通信サービス情報とは、各UE140が利用する通信サービスのタイプを定義した情報である。通信サービス情報には、UE140を識別する情報(例えば、IMSI(International Mobile Subscriber Identity))と、当該UE140が利用する通信サービスの要件を示すサービスパラメータとが含まれる。
DNSサーバ80は、ネットワーク上でドメイン名やホスト名とIPアドレスの対応関係を管理する機能である。さらにDNSサーバ80は、スライスを識別する情報(例えば、スライスID)とSMF120のアドレスとを対応付けた情報を記憶している。DNSサーバ80は、AMF100からアドレスの送信要求を受け付けると、要求に応じたSMF120のアドレスをAMF100へ送信する。
AUSF90及びAMF100は、LTE(Long Term Evolution)ネットワークに在圏するユーザ端末(UE140)と通信接続する通信装置である。AUSF90は、UE140の認証管理を行う機能である。AMF100は、UE140の位置管理、及びUPF130とUE140との間のユーザデータの通信経路の設定処理を行う機能である。
また、AMF100は、UE140からサービスパラメータとコンテキスト情報とを含むスライス切換依頼を受信した際に、1つのスライス上においてUE140とUPF130との間に設定されている通信セッションであるベアラを他のスライス上のベアラに切り換える機能も有する(詳細は後述する)。
RAN110は、AMF100に接続された無線基地局であるとともに、無線アクセス制御機能を有した装置である。
SMF120は、UE140とUPF130との間に設定されているベアラの管理を行うセッション管理機能である。UPF130は、LTEを収容する在圏パケット交換機の機能で、RAN110との間で通信サービス提供に利用されるユーザデータの送受信を行う。このUPF130は、複数の通信サービスの要件に対応して複数設けられている。また、UPF130は、PDN(Packet data network)との接合点であり、RAN110とPDNとの間でユーザデータの転送などを行うゲートウェイである。
UE140は、ユーザにより用いられ、例えば、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistance)等の通信機能を有する装置として実現される。さらに、UE140は、ユーザの利用しているサービスにおける検出状況を示す情報等のコンテキスト情報を取得する。例えば、UE140は、カメラ等の画像取得デバイスで得られた画像を基にUE140の近傍の環境状況の変化(侵入者検知、温度検知、火災検知等)を検出することを契機に、その変化に対応したコンテキスト情報(例えば、“通常”、“非常”等)を取得する。コンテキスト情報は、カメラ以外にも、マイク、測位センサ、光センサ等の様々なセンサを利用して取得され得る。そして、UE140は、特定のコンテキスト情報(例えば、“非常”)を取得したことを契機にして、現在使用しているサービスに割り当てられたスライスを切り換えるためのスライス切換依頼をRAN110を経由してAMF100に送信する。このスライス切換依頼には、現在使用しているサービスに対応したサービスタイプ(使用サービス特定情報)と、取得した現在のUE140の状況を示すコンテキスト情報(現在状況情報)とが含まれる。ここで、コンテキスト情報はUE140のセンサを利用して自動的に取得され、それを契機にスライス切換依頼が自動的に送信されてもよいし、UE140のユーザの入力に応じてコンテキスト情報が取得され、ユーザの指示入力によってスライス切換依頼が送信されてもよい。
以下、AMF100の構成について詳細に説明する。なお、AMF100は、以下で説明する機能以外にも、後述の図6のシーケンス図を用いて説明する機能も有するものとする。
図3には、AMF100のハードウェア構成を示し、図4には、AMF100の機能構成を示す。図4に示すように、AMF100は、機能的な構成要素として、接続・モビリティ管理機能部11、状況取得部12、切換判断部13、接続切換部14、及び対応情報記憶部15を含んで構成されている。
図4に示すブロック図は、機能単位のブロックを示している。これらの機能ブロック(構成部)は、ハードウェア及び/又はソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的及び/又は論理的に結合した1つの装置により実現されてもよいし、物理的及び/又は論理的に分離した2つ以上の装置を直接的及び/又は間接的に(例えば、有線及び/又は無線)で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。
例えば、本発明の一実施の形態におけるAMF100は、本実施形態のAMF100の処理を行うコンピュータとして機能してもよい。図3には、本実施形態に係るAMF100のハードウェア構成の一例を示している。AMF100は、物理的には、プロセッサ1001、メモリ1002、ストレージ1003、通信装置1004、入力装置1005、出力装置1006、バス1007などを含むコンピュータ装置として構成されてもよい。
なお、本明細書における説明では、「装置」という文言は、回路、デバイス、ユニットなどに読み替えることができる。AMF100のハードウェア構成は、図に示した各装置を1つ又は複数含むように構成されてもよいし、一部の装置を含まずに構成されてもよい。
AMF100における各機能は、プロセッサ1001、メモリ1002などのハードウェア上に所定のソフトウェア(プログラム)を読み込ませることで、プロセッサ1001が演算を行い、通信装置1004による通信や、メモリ1002及びストレージ1003におけるデータの読み出し及び/又は書き込みを制御することで実現される。
プロセッサ1001は、例えば、オペレーティングシステムを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ1001は、周辺装置とのインターフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)で構成されてもよい。例えば、接続・モビリティ管理機能部11、状況取得部12、切換判断部13、及び接続切換部14などは、プロセッサ1001で実現されてもよい。
また、プロセッサ1001は、プログラム(プログラムコード)、ソフトウェアモジュールやデータを、ストレージ1003及び/又は通信装置1004からメモリ1002に読み出し、これらに従って各種の処理を実行する。プログラムとしては、上述の実施の形態で説明した動作の少なくとも一部をコンピュータに実行させるプログラムが用いられる。例えば、接続・モビリティ管理機能部11は、メモリ1002に格納され、プロセッサ1001で動作する制御プログラムによって実現されてもよく、他の機能ブロックについても同様に実現されてもよい。上述の各種処理は、1つのプロセッサ1001で実行される旨を説明してきたが、2以上のプロセッサ1001により同時又は逐次に実行されてもよい。プロセッサ1001は、1以上のチップで実装されてもよい。なお、プログラムは、電気通信回線を介してネットワークから送信されても良い。
メモリ1002は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ROM(Read Only Memory)、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)、RAM(Random Access Memory)などの少なくとも1つで構成されてもよい。メモリ1002は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ(主記憶装置)などと呼ばれてもよい。メモリ1002は、本発明の一実施の形態に係る移動体通信の各種処理を実施するために実行可能なプログラム(プログラムコード)、ソフトウェアモジュールなどを保存することができる。
ストレージ1003は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、CD−ROM(Compact Disc ROM)などの光ディスク、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Blu−ray(登録商標)ディスク)、スマートカード、フラッシュメモリ(例えば、カード、スティック、キードライブ)、フロッピー(登録商標)ディスク、磁気ストリップなどの少なくとも1つで構成されてもよい。ストレージ1003は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記憶媒体は、例えば、メモリ1002及び/又はストレージ1003を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。例えば、対応情報記憶部15などは、ストレージ1003で実現されてもよい。
通信装置1004は、有線及び/又は無線ネットワークを介してコンピュータ間の通信を行うためのハードウェア(送受信デバイス)であり、例えばネットワークデバイス、ネットワークコントローラ、ネットワークカード、通信モジュールなどともいう。例えば、接続・モビリティ管理機能部11、状況取得部12、及び接続切換部14などは、通信装置1004で実現されてもよい。
入力装置1005は、外部からの入力を受け付ける入力デバイスであり、出力装置1006は、外部への出力を実施する出力デバイスである。入力装置1005及び出力装置1006は、両者が一体となったタッチパネルディスプレイで実現されてもよい。
また、プロセッサ1001やメモリ1002などの各装置は、情報を通信するためのバス1007で接続される。バス1007は、単一のバスで構成されてもよいし、装置間で異なるバスで構成されてもよい。
また、AMF100は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP:Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などのハードウェアを含んで構成されてもよく、当該ハードウェアにより、各機能ブロックの一部又は全てが実現されてもよい。例えば、プロセッサ1001は、これらのハードウェアの少なくとも1つで実装されてもよい。
次に、AMF100の各機能部の機能について述べる。
接続・モビリティ管理機能部11は、移動通信システムに在圏するUE140の位置管理、及びUPF130とUE140との間の制御データ又はユーザデータの通信経路の設定処理を行う部分である。
状況取得部12は、UE140から、RAN110を経由して、現在使用中のサービスに割り当てられたスライスを切り換えるためのスライス切換依頼を受信(取得)する。このとき、状況取得部12は、スライス切換依頼に、US140が現在使用中のサービスを特定するサービスタイプと、現在のUE140の状況を示すコンテキスト情報を含んで受信する。
切換判断部13は、状況取得部12によってスライス切換依頼が受信された際に、スライス切換依頼に含まれるサービスタイプとコンテキスト情報とを基に、スライスの切り替えの必要性の有無を判断する。すなわち、切換判断部13は、スライス切換依頼に含まれるサービスタイプ及びコンテキスト情報を基に、対応情報記憶部15に記憶されているサービス管理に関する対応情報を参照することによって、切り替えの必要性の有無を判断する。
図5には、対応情報記憶部15に記憶されている対応情報のデータ構成の一例を示す。この対応情報は、AMF100によって、スライス管理装置10において記憶された対応情報の中から必要な情報が抽出されて予め記憶されているものである。このように、対応情報においては、サービスを特定するサービスタイプ(例えば、“AAA”)に対して、そのサービスの割当先のスライスを特定するスライスID(例えば、“Slice1”)と、端末の状況を示すコンテキスト情報(例えば、“通常”)とが対応付けられて記憶されている。この対応情報は、端末の状況がコンテキスト情報の示す状況であるときに端末がサービスタイプが示すサービスを利用する際には、スライスIDの示すスライスを使用するように制御されるべきであることを示している。ここで、対応情報においては、同一のサービスタイプ(例えば“AAA”)に対して、異なるスライスIDと異なるコンテキスト情報とを含む複数の組み合わせ(例えば、“Slice1”と“通常”、“Slice2”と“異常”)が対応付けられている。これによって、端末が異なる状況のときに同一のサービスを利用する際に、異なるスライスが割り当てられる。
詳細には、切換判断部13は、スライス切換依頼に含まれるサービスタイプに関連付けられ、かつ、スライス切換依頼に含まれるコンテキスト情報を含む対応情報を、対応情報記憶部15に記憶された複数の対応情報の中から特定し、その対応情報に含まれるスライスIDを抽出する。例えば、スライス切換依頼にサービスタイプ“AAA”及びコンテキスト情報“非常”が含まれていた場合には、図5に示す複数の対応情報の中から、スライスID“Slice2”を抽出する。そして、切換判断部13は、スライスIDの抽出が成功した場合には、スライスの切り替えの必要性有りと判断し、そのスライスIDの示すスライスを切換先とするスライス切換依頼を接続切換部14に出力する。
接続切換部14は、切換判断部13からのスライス切換依頼を受けて、UE140〜UPF130間の通信セッション(ベアラ)が設定されているスライスを切り換える。すなわち、接続切換部14は、UE140が現在利用しているサービス用のベアラを、現在そのサービスに割り当てられているスライス上から、切換判断部13によって抽出されたスライスIDによって特定されるスライス上に切り換える。具体的には、接続切換部14は、スライス切換依頼を受けると、切換先のスライスを特定するスライスIDに対応するSMF120のアドレスをDNSサーバ80から取得し、そのアドレスのSMF120に対して新規ベアラの確立依頼を送信する。これによって、UE140〜UPF130間にスライスIDによって特定されるスライス上のベアラが新規に確立される。さらに、接続切換部14は、切換元のスライスが割り当てられているSMF120のアドレスをDNSサーバ80から取得し、切換元のスライス上に設定されているベアラの切断を依頼する既存ベアラ切断依頼を、該当のSMF120に向けて送信する。これによって、UE140〜UPF130間における切換元のスライス上の既存のベアラが切断され、ベアラの切り替えが完了する。
次に、上述した移動通信システムのベアラの切換処理の手順について説明するとともに、本実施形態にかかるスライス割当方法について詳述する。図6は、移動通信システムによるベアラの切換処理の手順を示すシーケンス図であり、図7は、移動通信システムによるベアラの切換処理のイメージを示す概念図である。
まず、図6を参照して、ベアラの切換処理について説明する。最初に、UE140〜UPF130間にあるサービス用のベアラが接続されている状態で、UE140においてコンテキスト情報が取得される(ステップS01)。コンテキスト情報の取得を契機に、UE140からAMF100に対して、スライス切換依頼が送信される(ステップS02)。
次に、AMF100の状況取得部12によってスライス切換依頼が受信されたこと(ステップS02)を契機として、以下の切り替えの必要性の有無の判断処理およびベアラの切換処理が実行される。すなわち、AMF100の切換判断部13によって、スライス切換依頼に含まれるサービスタイプ及びコンテキスト情報を基に、対応情報記憶部15に記憶されている対応情報の中から、UE140が利用しているサービス及びUE140の状況に対応する対応情報が特定されることにより、切り替えの必要性の有無が判断される(ステップS03)。その結果、切り替えの必要性“有り”と判断された場合には、AMF100の接続切換部14から、対応情報に含まれるスライスIDによって識別される切換先のスライスが割り当てられたSMF120及びUPF130(以下、単に「切換先のSMF又はUPF」と言う。)に対して、新規ベアラの確立依頼(Create session request)が送信される(ステップS04)。これによって、切換先のSMF120及び切換先のUPF130においてベアラの接続処理が行われた後にAMF100に対して新規ベアラの確立応答(Create session response)が返信される(ステップS05)。その後、AMF100からRAN110に対してUE140〜UPF130間のベアラ変更依頼(Barer modify request)が送信され、RAN110においてベアラ変更処理が実行された後にAMF100に対して応答(Barer modify response)が返される(ステップS06)。
さらに、AMF100の接続切換部14から、切換元のスライスが割り当てられたSMF120及びUPF130(以下、単に「切換元のSMF又はUPF」と言う。)に対して、既存のベアラの切断依頼(Delete session request)が送信される(ステップS07)。これによって、切換元のSMF120及び切換元のUPF130においてベアラの切断処理が行われた後にAMF100に対して既存ベアラの切断応答(Delete session response)が返信される(ステップS08)。
上記のようなAMF100による切換制御の処理によって、UE140の利用しているサービス用のベアラが切換元のスライス上から切換先のスライス上に切り換えられる。つまり、図7に示すように、UE140から送信されたスライス切換依頼を契機にして、UE140が利用中のサービスに割り当てられるスライスが、直前まで割り当てられていたスライス“Slice1”から、そのスライス切換依頼に含まれるコンテキスト情報の示す状況に対応したスライス“Slice2”に切り換えられる。
次に、本実施形態の移動通信システムおよびスライス割当方法の作用効果について説明する。上述した移動通信システムによれば、UE140から使用中のサービスを特定する情報と現在の状況を示す情報とが取得されると、それらの情報を基に、現在使用しているサービスに割り当てられた複数のフライスの中から、現在の状況に対応したスライスが選択され、選択されたスライス上にUE140〜UPF130間のベアラが切り換えられる。これにより、UEのユーザ毎にそのユーザの状況に応じてサービスに割り当てるスライスを動的に変えることができる。その結果、UEのユーザに対して円滑にサービスを提供することができる。
また、上記実施形態では、特定した対応情報に含まれるスライスIDによって特定されるスライス上に、UE140〜UPF130間のベアラが設定され、当該スライス以外のスライス上に設定されていたベアラが切断される。こうすることにより、UEのユーザ毎に状況に応じて1つのスライスから別のスライスにサービスの割り当てを切り換えることができ、UEのユーザ間で効率的にスライスを割り当てることができる。
さらに、上記実施形態では、UE140からスライス切換依頼を取得したことを契機として、対応情報の特定、及びUE140〜UPF130間のベアラの切り換えが実行される。こうすることにより、UEのユーザの状況に応じて迅速にスライスの割り当てを変更することができる。
以上、本実施形態について詳細に説明したが、当業者にとっては、本実施形態が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本実施形態は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本実施形態に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
例えば、上記実施形態においては、AMF100が、UE140からスライス切換依頼を受けて、スライスの切り換えの必要性の有無を判断し、その判断結果を基にベアラの切換制御を実行していたが、AMF100以外が、スライスの切り換えの必要性の有無の判断、あるいは、ベアラの切換制御を行ってもよい。以下では、AMF100とは別のノードであるNSSF(NW Slice Selection Function)150が、スライスの切り換えの必要性の有無の判断機能、及びベアラの切換制御機能を有する場合の構成について説明する。図8は、上述した実施形態の移動通信システムの変形例にかかるシステム構成を示す図であり、図9は、図8のNSSF150の機能構成を示すブロック図である。
図8に示すNSSF150は、上述した実施形態のAMF100の有する機能部のうち、スライスの切り換えの必要性の有無の判断機能、及びベアラの切換制御機能を担うノードであり、図9に示すように、機能的な構成要素として、状況取得部22、切換判断部23、接続切換依頼部24、及び対応情報記憶部25を含んで構成されている。状況取得部22、切換判断部23、及び対応情報記憶部25の機能は、上述したAMF100の状況取得部12、切換判断部13、及び対応情報記憶部15の機能と同様である。接続切換依頼部24は、切換判断部23からスライス切換依頼を受けて、そのスライス切換依頼をAMF100に転送する。これに対して、AMF100は、上述した接続切換部14と同様にして、新規ベアラの確立依頼、および既存ベアラの切断依頼のそれぞれを、該当するSMF120に送信する。
図9に示すブロック図は、機能単位のブロックを示している。これらの機能ブロック(構成部)は、ハードウェア及び/又はソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的及び/又は論理的に結合した1つの装置により実現されてもよいし、物理的及び/又は論理的に分離した2つ以上の装置を直接的及び/又は間接的に(例えば、有線及び/又は無線)で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。
例えば、本変形例におけるNSSF150は、本変形例のNSSF150の処理を行うコンピュータとして機能してもよい。NSSF150の処理を行うコンピュータは、図3の構成と同様のハードウェア構成を採用することができる。
次に、上述した変形例における移動通信システムのベアラ切換処理の手順について説明するとともに、変形例にかかるスライス割当方法について詳述する。図10は、本変形例にかかる移動通信システムによるベアラ切換処理の手順を示すシーケンス図である。
最初に、UE140〜UPF130間にあるサービス用のベアラが接続されている状態で、UE140においてコンテキスト情報が取得される(ステップS101)。コンテキスト情報の取得を契機に、UE140からAMF100を経由してNSSF150に対して、スライス切換依頼が送信される(ステップS102)。
次に、NSSF150の状況取得部22によってスライス切換依頼が受信されたこと(ステップS102)を契機として、以下の切り替えの必要性の有無の判断処理およびベアラの切換処理が実行される。すなわち、NSSF150の切換判断部23によって、スライス切換依頼に含まれるサービスタイプ及びコンテキスト情報を基に、対応情報記憶部25に記憶されている対応情報の中から、UE140が利用しているサービス及びUE140の状況に対応する対応情報が特定されることにより、切り替えの必要性の有無が判断される(ステップS103)。その結果、切り替えの必要性“有り”と判断された場合には、NSSF150の接続切換依頼部24からAMF100に向けて、スライス切換依頼が送信される(ステップS104)。これに対して、AMF100から、切換先のSMF120及びUPF130に対して、新規ベアラの確立依頼(Create session request)が送信される(ステップS105)。これによって、切換先のSMF120及び切換先のUPF130においてベアラの接続処理が行われた後にAMF100に対して新規ベアラの確立応答(Create session response)が返信される(ステップS106)。その後、AMF100からRAN110に対してUE140〜UPF130間のベアラ変更依頼(Barer modify request)が送信され、RAN110においてベアラ変更処理が実行された後にAMF100に対して応答(Barer modify response)が返される(ステップS107)。
さらに、AMF100から、切換元のSMF120及びUPF130に対して、既存のベアラの切断依頼(Delete session request)が送信される(ステップS108)。これによって、切換元のSMF120及び切換元のUPF130においてベアラの切断処理が行われた後にAMF100に対して既存ベアラの切断応答(Delete session response)が返信される(ステップS109)。
このようなNSSF150による切換制御の処理によって、UE140の利用しているサービス用のベアラが切換元のスライス上から切換先のスライス上に切り換えられる。上述した変形例にかかる移動通信システムによっても、UEのユーザ毎にそのユーザの状況に応じてサービスに割り当てるスライスを動的に変えることができる。その結果、UEのユーザに対して円滑にサービスを提供することができる。
情報の通知は、本明細書で説明した態様/実施形態に限られず、他の方法で行われてもよい。例えば、情報の通知は、物理レイヤシグナリング(例えば、DCI(Downlink Control Information)、UCI(Uplink Control Information))、上位レイヤシグナリング(例えば、RRC(Radio Resource Control)シグナリング、MAC(Medium Access Control)シグナリング、報知情報(MIB(Master Information Block)、SIB(System Information Block)))、その他の信号又はこれらの組み合わせによって実施されてもよい。また、RRCシグナリングは、RRCメッセージと呼ばれてもよく、例えば、RRC接続セットアップ(RRC Connection Setup)メッセージ、RRC接続再構成(RRC ConnectionReconfiguration)メッセージなどであってもよい。
本明細書で説明した各態様/実施形態は、LTE(Long Term Evolution)、LTE−A(LTE-Advanced)、SUPER 3G、IMT−Advanced、4G、5G、FRA(Future Radio Access)、W−CDMA(登録商標)、GSM(登録商標)、CDMA2000、UMB(Ultra Mobile Broadband)、IEEE 802.11(Wi−Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、UWB(Ultra-WideBand)、Bluetooth(登録商標)、その他の適切なシステムを利用するシステム及び/又はこれらに基づいて拡張された次世代システムに適用されてもよい。
本明細書で説明した各態様/実施形態の処理手順、シーケンス、フローチャートなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本明細書で説明した方法については、例示的な順序で様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。
情報等は、上位レイヤ(または下位レイヤ)から下位レイヤ(または上位レイヤ)へ出力され得る。複数のネットワークノードを介して入出力されてもよい。
入出力された情報等は特定の場所(例えば、メモリ)に保存されてもよいし、管理テーブルで管理してもよい。入出力される情報等は、上書き、更新、または追記され得る。出力された情報等は削除されてもよい。入力された情報等は他の装置へ送信されてもよい。
判定は、1ビットで表される値(0か1か)によって行われてもよいし、真偽値(Boolean:trueまたはfalse)によって行われてもよいし、数値の比較(例えば、所定の値との比較)によって行われてもよい。
本明細書で説明した各態様/実施形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよいし、実行に伴って切り替えて用いてもよい。また、所定の情報の通知(例えば、「Xであること」の通知)は、明示的に行うものに限られず、暗黙的(例えば、当該所定の情報の通知を行わない)ことによって行われてもよい。
ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語と呼ばれるか、他の名称で呼ばれるかを問わず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、手順、機能などを意味するよう広く解釈されるべきである。
また、ソフトウェア、命令などは、伝送媒体を介して送受信されてもよい。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア及びデジタル加入者回線(DSL)などの有線技術及び/又は赤外線、無線及びマイクロ波などの無線技術を使用してウェブサイト、サーバ、又は他のリモートソースから送信される場合、これらの有線技術及び/又は無線技術は、伝送媒体の定義内に含まれる。
本明細書で説明した情報、信号などは、様々な異なる技術のいずれかを使用して表されてもよい。例えば、上記の説明全体に渡って言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、チップなどは、電圧、電流、電磁波、磁界若しくは磁性粒子、光場若しくは光子、又はこれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。
なお、本明細書で説明した用語及び/又は本明細書の理解に必要な用語については、同一の又は類似する意味を有する用語と置き換えてもよい。
また、本明細書で説明した情報、パラメータなどは、絶対値で表されてもよいし、所定の値からの相対値で表されてもよいし、対応する別の情報で表されてもよい。例えば、無線リソースはインデックスで指示されるものであってもよい。
上述したパラメータに使用する名称はいかなる点においても限定的なものではない。
本明細書で使用する「判断(determining)」、「決定(determining)」という用語は、多種多様な動作を包含する場合がある。「判断」、「決定」は、例えば、計算(calculating)、算出(computing)、処理(processing)、導出(deriving)、調査(investigating)、探索(looking up)(例えば、テーブル、データベースまたは別のデータ構造での探索)、確認(ascertaining)した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、受信(receiving)(例えば、情報を受信すること)、送信(transmitting)(例えば、情報を送信すること)、入力(input)、出力(output)、アクセス(accessing)(例えば、メモリ中のデータにアクセスすること)した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、解決(resolving)、選択(selecting)、選定(choosing)、確立(establishing)、比較(comparing)などした事を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。つまり、「判断」「決定」は、何らかの動作を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。
「接続された(connected)」、「結合された(coupled)」という用語、又はこれらのあらゆる変形は、2又はそれ以上の要素間の直接的又は間接的なあらゆる接続又は結合を意味し、互いに「接続」又は「結合」された2つの要素間に1又はそれ以上の中間要素が存在することを含むことができる。要素間の結合又は接続は、物理的なものであっても、論理的なものであっても、或いはこれらの組み合わせであってもよい。本明細書で使用する場合、2つの要素は、1又はそれ以上の電線、ケーブル及び/又はプリント電気接続を使用することにより、並びにいくつかの非限定的かつ非包括的な例として、無線周波数領域、マイクロ波領域及び光(可視及び不可視の両方)領域の波長を有する電磁エネルギーなどの電磁エネルギーを使用することにより、互いに「接続」又は「結合」されると考えることができる。
本明細書で使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。
「含む(include)」、「含んでいる(comprising)」、およびそれらの変形が、本明細書あるいは特許請求の範囲で使用されている限り、これら用語は、用語「備える(comprising)」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本明細書あるいは特許請求の範囲において使用されている用語「または(or)」は、排他的論理和ではないことが意図される。
本明細書において、文脈または技術的に明らかに1つのみしか存在しない装置である場合以外は、複数の装置をも含むものとする。
本開示の全体において、文脈から明らかに単数を示したものではなければ、複数のものを含むものとする。
100…AMF、11…接続・モビリティ管理機能部、12…状況取得部、13…切換判断部、14…接続切換部、15…対応情報記憶部、150…NSSF、22…状況取得部、23…切換判断部、24…接続切換依頼部(接続切換部)、25…対応情報記憶部、SL1〜SL3…スライス、140…UE(端末)。
Claims (4)
- ネットワークインフラ上に生成される仮想ネットワークを用いるサービスに、前記仮想ネットワークであるスライスを割り当てる装置により実行されるスライス割当方法であって、
前記サービスを特定するサービス特定情報に対して、当該サービスの割当先のスライスを特定するスライス特定情報と端末の状況を示す情報である状況情報とを対応付けた情報である対応情報を、予め複数関連付けて記憶する対応情報記憶ステップと、
ユーザが使用する端末から、現在使用中のサービスを特定する使用サービス特定情報と、前記端末の現在の状況を示す現在状況情報とを取得する状況取得ステップと、
前記対応情報記憶ステップにより記憶された複数の対応情報の中から、前記使用サービス特定情報に関連付けられ、かつ、前記現在状況情報に対応する状況情報を含む対応情報を特定し、当該対応情報に含まれる前記スライス特定情報によって特定されるスライス上に、前記端末の前記通信セッションを切り換える接続切換ステップと、
を含むスライス割当方法。 - 前記接続切換ステップでは、特定した前記対応情報に含まれる前記スライス特定情報によって特定されるスライス上に、前記端末の前記通信セッションを設定し、当該スライス以外のスライス上に設定されていた前記サービス用の通信セッションを切断する、
請求項1記載のスライス割当方法。 - 前記接続切換ステップでは、前記状況取得ステップにおいて前記装置が前記端末から現在状況情報を取得したことを契機として、前記対応情報の特定、及び前記端末の前記通信セッションの切り換えを実行する、
請求項1又は2に記載のスライス割当方法。 - ネットワークインフラ上に生成される仮想ネットワークを用いるサービスに、前記仮想ネットワークであるスライスを割り当てる移動通信システムであって、
前記サービスを特定するサービス特定情報に対して、当該サービスの割当先のスライスを特定するスライス特定情報と端末の状況を示す情報である状況情報とを対応付けた情報である対応情報を、予め複数関連付けて記憶する対応情報記憶部と、
ユーザが使用する端末から、現在使用中のサービスを特定する使用サービス特定情報と、前記端末の現在の状況を示す現在状況情報とを取得する状況取得部と、
前記対応情報記憶部に記憶された複数の対応情報の中から、前記使用サービス特定情報に関連付けられ、かつ、前記現在状況情報に対応する状況情報を含む対応情報を特定し、当該対応情報に含まれる前記スライス特定情報によって特定されるスライス上に、前記端末の前記通信セッションを切り換える接続切換部と、
を含む移動通信システム。
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