JP2023116189A - 制御装置、制御方法、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】 接続可能なIABノードの通信状況に応じて通信パスを制御すること。【解決手段】IAB(Integrated Access and Backhaul)ネットワークの制御装置は、IABネットワークのIABドナーと所定のIABノードとの間の接続を中継するためのIABノードであって、所定のIABノードと接続可能なIABノードの通信状況を示す複数の種類の動的情報を取得し、取得した複数の種類の動的情報の中から、所定のIABノードがサポートすべきスライス種別に基づいて少なくとも1つの種類の動的情報を選択し、選択した少なくとも1つの種類の動的情報に応じて所定のIABノードとIABドナーとの間の通信パスを制御する。【選択図】 図9
Description
本発明は、制御装置、制御方法、およびプログラムに関する。
3GPP(3rd Generation Partnership Project)において、バックホール用の通信技術としてIAB(Integrated Access and Backhaul)の規格化が進んでいる。IAB技術は、基地局とユーザ機器(UE:User Equipment)との間のアクセス通信に用いられる28GHz帯等のミリ波無線通信を、バックホール通信として同時に利用する技術である(特許文献1)。
IAB技術を用いたバックホール通信において、基地局に相当するIABドナーと、中継局に相当するIABノードとの間の無線環境の悪化や障害の発生に備え、通信パスの切り替えによって通信状況を復旧、改善することが検討されている(特許文献2)。特許文献2では、すでに確立している通信パスの通信環境が悪化した場合に、ネットワークスライスをサポートするIABノードを選択して通信パスを切り替えることが開示されている。
ここで、特許文献2では、IABドナーはUEから要求されたスライス種別のみに基づいてパスを選択する。このような場合、ネットワークトポロジーの更新によるホップ数の増加や、IABノードの処理負荷の上昇や接続端末数の変化などによって要求されたスライス種別をサポートできなくなる場合がある。
本発明は、このような課題に鑑み、接続可能なIABノードの通信状況に応じて通信パスを制御することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明における制御装置は、IAB(Integrated Access and Backhaul)ネットワークの制御装置であって、
前記IABネットワークのIABドナーと所定のIABノードとの間の接続を中継するためのIABノードであって、前記所定のIABノードと接続可能なIABノードの通信状況を示す動的情報を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した前記動的情報に含まれ、前記所定のIABノードがサポートすべきスライス種別に対応する、少なくとも1つの種類の情報を選択し、選択した前記情報に応じて前記所定のIABノードと前記IABドナーとの間の通信パスを制御するパス制御手段と、
を備える。
前記IABネットワークのIABドナーと所定のIABノードとの間の接続を中継するためのIABノードであって、前記所定のIABノードと接続可能なIABノードの通信状況を示す動的情報を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した前記動的情報に含まれ、前記所定のIABノードがサポートすべきスライス種別に対応する、少なくとも1つの種類の情報を選択し、選択した前記情報に応じて前記所定のIABノードと前記IABドナーとの間の通信パスを制御するパス制御手段と、
を備える。
本発明によれば、接続可能なIABノードの通信状況に応じて通信パスを制御することができる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものではなく、また本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。
IAB技術を用いたバックホール通信においては、IABノードと呼ばれる中継機器が従来の基地局に相当するIABドナーからの通信を中継する。IABノードは、他の複数のIABノードとの間で通信リンクを形成し、IABドナーを始点としたネットワークツリーを形成することで、IABドナーがネットワークアクセスを提供可能なエリアを拡大することが可能である。
IAB技術において、IABドナーとIABノード、IABノード間はBAP(Backhaul Adaptation Protocol)を介して制御される。BAPは、主に複数のIABノード間でデータをルーティングするためのプロトコルとして規定されている。
また、IAB技術においては、接続するユーザ装置(UE)からのスライス要求信号の受信に応じて、異なる条件に対応するネットワークスライスを共通ネットワーク上に仮想的に提供する、ネットワークスライシングという概念の導入検討が進んでいる。
ネットワークスライスの種別としては、高速大容量(eMBB)、低遅延(URLLC)、同時多重接続(MIot)が既に規定されている。例えば、基地局が提供するネットワークスライスを報知し、UEが目的に応じて選択、もしくは、UEがネットワークスライスを要求し、基地局が応答することで利用できる仕組みの検討が進められている。ここで、eMBBはenhanced Mobile BroadBandの略である。また、URLLCはUltra-Reliable and Low Latency Communications、MIoTはMassive Internet of Thingsの略である。
例えば、eMBBでは、高スループットの通信が要求されるため、eMBBをサポートするIABノードはアップリンクまたはダウンリンクのデータバッファの確保が要求されうる。また、例えばURLLCでは、低遅延の通信が要求されるため、URLLCを要求するIABノードはIABドナーまでのホップ数を少なくすることが要求されうる。また、例えばMIoTでは、多数のUEを接続する必要があるため、通信パスにおける合計UE数の閾値を超えないようにする必要がある場合がある。
ここで、IAB技術を用いたバックホール通信において、上位接続されたIABドナーやIABノードの能力不足、もしくは、通信状況が悪化したためにスライス要件を満たせないIABノードが発生する場合がある。この問題に対して、要求されたスライス種別に対応する機能を持たないIABノードを特定し、要求されたスライス種別を満たすIABノードを移行先に選択することで、適切なパス切り替えやマルチパス接続を行う技術が提案されている。
しかしながら、通信パスを形成するIABノードがUEから要求されるスライス種別を満たす場合であっても、動的に変化する通信状況に従い、上述したスライス要件を満たさない場合がある。
以下の実施形態では、動的に変化する通信状況に関する動的情報を取得し、要求されたスライス種別に基づいて動的情報の中から情報を選択し、通信パスを制御することでスライス種別をサポート可能な通信パスを設定する通信システムについて説明する。
<実施形態1>
図1は本実施形態に係る無線通信システム100の一例を示す図である。無線通信システム100は、CN(Core Network)130への接続を提供するIABドナー101と、IABノード102~106とを含むバックホールネットワーク(IABネットワーク)を含む。ここで、CNは端末であるUE110~120の認証やパケットの転送制御、通信経路の確立等の様々な処理を担う。
図1は本実施形態に係る無線通信システム100の一例を示す図である。無線通信システム100は、CN(Core Network)130への接続を提供するIABドナー101と、IABノード102~106とを含むバックホールネットワーク(IABネットワーク)を含む。ここで、CNは端末であるUE110~120の認証やパケットの転送制御、通信経路の確立等の様々な処理を担う。
IABドナー101は、各IABノード102~106を統括的に制御し、自局のカバーするエリアを形成する。また、IABドナー101により各IABノード102~106に対して、各々がサポート可能なネットワークスライスの種別が決定、割り当てられているものとする。すなわち、IABドナー101は各IABノード102~106のサポートするネットワークスライスの種別に関する情報を管理する。本実施形態では、IABドナー101は、各IABノード102~106がサポートしているスライス情報をNSSAI(Network Slice Selection Assistance Information)のリストとして管理しているものとする。また、IABノード102~106においてサポート可能なスライスに変化がある場合には、BAP制御メッセージによりIABドナー101へ通知されるものとする。
BAP制御メッセージとは、BAP制御PDU(Protocol Data Unit)のフォーマットに従い、やり取りされるメッセージである 。また、制御情報としてPDUタイプフィールドを利用して通知しても良いし、BAP制御メッセージの他の予約済み(Reserved)フィールドを使用してもよい。
UE110~120は、各IABノード102~106の提供する所望のスライスを利用したアプリケーションを実行しているものとする。例えば、UE118はeMBBのスライスを要求するアプリケーションを実行し、UE119は、URLLCを要求するアプリケーションを実行している。例えば、eMBBはURLLCと比較して高スループット(大容量)の通信経路を必要とし、URLLCはeMBBと比較して低い通信遅延や低いパケットロス率の通信経路を必要とするなど、スライスごとに異なる要件(スライス要件)を有する。
ここで、無線通信システム100において、IABノード104とIABノード105間の無線区間で無線品質が低下し、リンク障害が発生したものとする。この場合、IABノード105では、特定のスライスとしてeMBBのみが要件を満たさなくなり、IABノード105に接続するUEのうち、UE118が実行するアプリケーションにエラーが発生する場合がある。
このような場合、IABノード105は、自局がeMBBのスライス要件を満たさなくなったこと(スライス要件未達)を検知し、IABドナー101へNSSAIの変更をBAP制御メッセージにより通知する。ここで、IABノード105におけるスライス要件未達は、IABドナー101またはIABノード105がUE118からeMBBのスライス要求を示す制御メッセージを受信することで検知してもよい。あるいは、スライス要件未達は、RRM(Radio Resource Management)により定期的に測定されるIABノード104からの信号品質によりIABドナー101またはIABノード105が判断してもよい。
IABノード104はリンク障害が発生したIABノード105との通信を復旧するため、IABノード104からIABノード103を経由してIABノード105までの新規通信パスを構築し、通信を継続しうる。このような場合、IABノード105は、UE118からのeMBBのスライス要求を継続して満たすことができる場合がある。しかしながら、通信パスの切り替えによってホップ数が増加したため、UE119の要求するURLLCのスライスに対しては低遅延の機能を実行できないなど、スライス要件を満たせなくなる場合が生じる。
このような場合において、UEから要求されたスライス要件を満たせなくなったIABノードを救済するために、IABドナー101は新たな通信パスを形成するためにIABノードの接続先を決定し、該当するIABノードに通知する。
図2は本実施形態に係るIABドナー101のハードウェア機能ブロック図である。IABドナー101は制御部201、記憶部202、無線通信部203及び、アンテナ制御部204を含む。ここでは、IABドナー101であるものとしてハードウェアの説明を行うが、IABノード102~106も同様の構成であるものとする。
制御部201は、記憶部202に記憶される制御プログラムを実行することによりIABドナー101全体を制御する。制御部201は、プロセッサ及びメモリを含む。記憶部202は、制御部201が実行する制御プログラムや、IABドナー101が提供するセルの識別子(セルID)やIABドナー101またはIABノードに接続するUEに関する情報、IABノードのルーティング情報等の各種情報を記憶する。後述する各種動作は、記憶部202に記憶された制御プログラムを制御部201が実行することにより行われる。
無線通信部203は、3GPP規格に準拠するLTE、5G等のセルラー網通信を行うための無線通信回路を備える通信部である。また、無線通信部203は、各IABノード102~106及び、UE110~120との通信状況をRRMに従い、測定可能であり、RRCにより、IABドナー101、IABノード102~106へ通知可能であるものとする。なお、RRCはRadio Resource Controlの略である。RRCは、IABノード102~106やUE110~120におけるコネクション確立、アドミッションコントロール、RRC状態管理、周辺セル情報やアクセス規制の報知などの機能を備える。また、RRCの機能であるRRMで測定可能な通信状況としては隣接セルの基準信号受信電力や基準信号受信品質等が取得できるものとする。
アンテナ制御部204では、無線通信部203において実行される無線通信に使用するアンテナを制御する。
図3は本実施形態に係るIABドナー101のソフトウェア機能ブロック図である。図3に示すソフトウェア機能ブロックは、記憶部202に格納され、制御部201において実行されることで実現される。ソフトウェア機能ブロックは、信号送信部301、信号受信部302、データ記憶部303、接続制御部304、動的情報更新検出部305、接続候補リスト収集部306、スライス管理部307、通信パス選択部308、動的情報管理部309から構成される。
信号送信部301及び、信号受信部302は、制御部201を介して無線通信部203を制御し、IABノード102~106及び、UE110~120との間で3GPP規格に準拠したLTE、5G等のセルラー網通信を実行する。
データ記憶部303は、実体である記憶部202の制御、管理を行い、ソフトウェアそのものおよび、IABノード102~106のルーティング情報や、UE110~120に関する情報等を記憶保持する。また、接続制御部304は、無線通信時に制御部201を介してアンテナ制御部204を制御する。
動的情報更新検出部305は、IABノード102~106から通知される通信パスの再確立の要求、接続パスの変更、無線リンク障害の通知、フロー制御フィードバック、ハンドオーバー完了通知を含むRRC信号を受信し、通信パス選択部308へ通知する。また、動的情報更新検出部305は、動的情報管理部309で管理するIABノードの動的情報を更新するパス制御部である。
接続候補リスト収集部306は、各IABノード102~106における接続候補リストを収集、管理する。スライス管理部307は各IABノード102~106からBAP制御メッセージを介して取得した、各IABノードがサポートするNSSAIリストを記憶、管理する。
通信パス選択部308は、動的情報更新検出部305の通知により、IABノード105の接続候補リストと自局及び、各IABノード102~104のスライス情報、動的情報管理部309を参照し、IABノード105を救済可能な新たな接続先を決定する。ここで、IABノード105を救済可能であるということは、IABノード105に直接接続するUEが要求するスライス要件を達成することができるパスを設定すできることを示す。また、決定した新たな接続先をIABノード105へRRC制御メッセージにより通知する。ここでRRC制御メッセージとは、RRCで規定されるPDUフォーマットに従うメッセージであり、RRCが備える機能を示すいずれかのフィールドを用いて実現されるものとする。IABノード105へのRRC制御メッセージによる通知は、新たな接続先のみのNCL(Neighbor Cell List)で通知しても良い。
IABノード105における動的情報の更新は、UE119からのURLLCのスライス要求信号を受信することで検出しても良いし、RRMにより定期的に測定されるIABノード102からの信号品質により自局で判定してもよい。
動的情報管理部309は、動的情報として、IABドナー101が各IABノード102~106におけるホップ数、空きバッファ容量、パスの合計UE数を管理している。すなわち、動的情報は、各IABノードの通信状況に応じて変化する複数の種類の情報を含み、IABドナー101によって各IABノードの通信状況を判断するために使用される情報である。また、動的情報は、後述するように、IABノードの処理遅延時間、IABノードに接続しているUE数、最大サブフレームサイズ、TDDパターンのアップリンク(UL)伝送の割合、所定の時間内の電波強度の最小値を含んでもよい。この場合、動的情報管理部309は、各IABノードから受信した上述した情報に基づいて、通信パス上のIABドナーから所定のIABノードまでの通信パス上の処理遅延時間の合計、接続UE数の合計を所定のIABノードの動的情報としてもよい。あるいは、動的情報管理部309は、上述した情報に基づいて、通信パス上の各IABノードの最大サブフレームサイズの最小値、UL伝送の割合の最小値、最小電波強度の最小値など、所定の統計量を当該所定のIABノードの動的情報としてもよい。
ここでは、IABドナー101を想定したソフトウェアの説明を行った。しかしながら、動的情報更新検出部305、接続候補リスト収集部306、スライス管理部307及び、通信パス選択部308、動的情報管理部309を除く他の構成は、IABノード102~106も同様の構成であるものとする。
図4は本実施形態に係る、新規パスの決定処理の一例を示すフローチャートである。図4に示すフローチャートは、IABドナー101における動的情報更新検出部305において実行される。
S400において、IABドナー101は、ネットワークトポロジーを決定するRRCの制御メッセージによる通知を受けた後、各IABノードのホップ数、合計UE数を計算する。また、データメッセージを受信したタイミングまたは、親ノードのポーリングなどをトリガーにして各IABノードが通知するBSR(Buffer Status Report)を受信することで、IABドナー101は空きバッファ容量を記憶、管理する。
S401ではIABドナー101はホップ数の更新されたIABノードの有無を確認する。更新されたIABノードがある場合(S401でYes)、IABドナー101は処理をS405に進め、要求されたスライスがURLLCであるか確認する。要求されたスライスがURLLCの場合は、IABドナー101は処理をS408に進め、動的情報の中からホップ数を参照することに決定し、パスの更新を行うS411に処理を進める。要求されたスライスがURLLCでない場合、IABドナー101は処理をS412に進め、要求されたスライスがURLLCを満たせないことをUEに通知する。
S401でホップ数の更新されたIABノードがない場合(S401でNo)、IABドナー101はS402で各IABノードからのフロー制御フィードバックによる輻輳の通知有無を確認する。S402で輻輳発生の通知がある場合(S402でYes)、IABドナー101は輻輳発生したIABノードで要求されたスライスがeMBBであるか否かを判定する。要求されたスライスがeMBBである場合(S406でYes)、IABドナー101は処理をS409に進め、動的情報の中から空きバッファ容量を参照することに決定し、パスの更新を決定する(S411)。要求されたスライスがeMBBでない場合(S406でNo)、IABドナー101は処理をS412に進め、要求されたスライスがeMBBを満たせないことをUEに通知する。
輻輳通知のIABノードを検出しなかった場合(S402でNo)、IABドナー101は処理をS403に進め、IABノードごとに接続しているUE数が最大値(基地局あたり256UE)のIABノードの検出を行う。S403でUE数が最大値のIABノードがある場合、要求されたスライスがMIotであるか確認する(S407)。要求されたスライスがMIotの場合(S407でYes)は、IABドナー101は処理をS410に進め、動的情報の中から合計UE数を参照することに決定し、パスの更新を行う(S411)。要求されたスライスがMIotでない場合(S407でNo)、IABドナー101は処理をS412に進め、要求されたスライスがMIotを満たせないことをUEに通知する。なお、ネットワークスライスの種別としては、高速大容量(eMBB)、低遅延(URLLC)、同時多重接続(MIot)以外に規定されているC-V2X(Cellular-Vehicle to Everything)や、その他のスライス種別が設定されてもよい。
図5は実施形態1におけるURLLCのスライス要求時の新規接続先パスの決定方法を示したフローチャートである。図5に示すフローチャートは、IABドナー101における通信パス選択部308において実行される。
S500では、ネットワークトポロジーの更新や混雑度からIABノード105でのURLLCの動的情報となるホップ数が更新したことを動的情報更新検出部305が検出し、通信パス選択部308はこれを受信する。
S501では、接続候補リスト収集部306によりIABノード105から接続可能な接続候補IABノードのリスト(接続候補リスト)をRRC制御メッセージにより収集する。S502では、処理開始時にIABノード105の親ノードである(親ノードであった)IABノード104を暫定接続先のIABノードとして設定する。親ノードとは、通信パス上で所定のノードに対して上流に位置するノードである。
S503~S508及びS511~S513間の処理は、動的情報の更新が検出されたIABノード105の接続候補リストにおけるすべてのIABノード102~103、および106について繰り返される。
S504では、スライス管理部307で管理される接続候補のIABノードnのNSSAIリストを参照し、接続候補IABノードnがURLLCスライス要件を満たすかどうかを判断する。要件を満たす場合(S504でYes)にはS505の動的情報からホップ数に関する情報を選択する。要件を満たさない場合(S504でNo)には処理をS513に進め、当該IABノードについては現状維持となり、次の接続候補IABノードnについて繰り返し実行する。ここで、現状維持とは、接続候補IABノードnには通信パスの変更を行わない、すなわち暫定接続先IABノードを変更しないことを意味する。
S506では暫定接続先のIABノードと接続候補IABノードとで、IABドナー101までのホップ数の比較を行う。暫定接続先IABノードのホップ数が接続候補IABノードのホップ数と比較して多い場合(S506でYes)、IABドナー101は処理をS507に進め、ホップ数の少ない接続候補IABノードを暫定接続先IABノードに決定する。S506で暫定接続先ノードのホップ数が接続候補ノードのホップ数以下の場合(S506でNo)、IABドナー101は処理をS511に進め、暫定接続先ノードのホップ数と接続候補ノードのホップ数が等しいか否かを判定する。暫定接続先ノードのホップ数と接続候補ノードのホップ数とが等しい場合(S511でYes)、IABドナー101は動的情報から遅延時間Tを比較する。ここでTの値は、暫定候補と接続候補のノードが持つホップ数が同じ値である場合に、どちらがより通信遅延を低減できるかに基づいてパスを決定するために使用される通信パスのパラメータである。Tの値としては以下の値を参照して決定してもよい。
(1)ノード処理遅延時間 (パス上の全IABノードの合計)
(2)合計UE数 (パス上の全IABノードの合計)
(3)サブフレームサイズ(パス上の各IABノードでの最大値)
(4)TDDパターンのUL割合 (パス上の各IABノードで最小値)
(5)電波強度 (パス上の各IABノードの最小値)
S511で暫定接続先ノードのホップ数が接続候補IABノードのホップ数と比較して少ない場合はIABドナー101は処理をS513に進め、当該IABノードについては現状維持となる。S514でIABドナー101は次のIABノードを参照する。
(2)合計UE数 (パス上の全IABノードの合計)
(3)サブフレームサイズ(パス上の各IABノードでの最大値)
(4)TDDパターンのUL割合 (パス上の各IABノードで最小値)
(5)電波強度 (パス上の各IABノードの最小値)
S511で暫定接続先ノードのホップ数が接続候補IABノードのホップ数と比較して少ない場合はIABドナー101は処理をS513に進め、当該IABノードについては現状維持となる。S514でIABドナー101は次のIABノードを参照する。
全ての接続候補IABノードnについて繰り返した後、S509で暫定接続先IABノードを接続先のIABノードに決定し、接続先IABノードに接続するように示すRRC制御メッセージをIABノード105へ送信する。
IABドナー101から最小ホップ数の接続先IABノード103の通知を受信したIABノード105は新たな接続先のIABノード103へ接続する。これによて、最小ホップ数のパスを使用した通信を行うことができる。
図6に実施形態1のIABノード105における接続候補リストの一例を示す。接続候補リスト601は、IABノード105のRRMの測定結果にもとづいて各IABノード102~103、106が隣接セル情報としてRRC制御メッセージを介して送信され、IABドナー101の接続候補リスト収集部306で収集、管理されてもよい。
その他の方法としてIABドナー101が、各IABノード102~105におけるRRMの測定結果をRRC制御メッセージにより収集し、例えば電波強度の高い順にリスト化することで生成しても良い。また、IABドナー101が各IABノード102~106の接続候補リストとしてNCLを収集して使用してもよい。
接続候補リスト601において、IABノード105の接続先としてはIABノード104が最大の電波強度のIABノードであったが、電波障害により接続断となった場合、IABノード104の次に電波強度が高いIABノードはIABノード103である。なお、図6に示す接続候補リストにおいて、電波強度は不可、可、良などのクラス分けがされているものとして示しているが、電波強度を示す数値であってもよい。
次に図7を参照して各IABノード102~106のNSSAIリストの一例を示し、IABドナー101がS405~S407での処理においてIABノード103がスライス要件を満たすか否かを判定する処理について説明する。
図7に実施形態1におけるIABドナー101及び、各IABノード102~106のNSSAIリストの一例を示す。
NSSAIリスト701~705は、スライス管理部307において管理されるIABノード102~106のスライス対応情報の一例である。ここで、704は、S401において、ホップ数の更新が検出されたIABノード105におけるリストである。
NSSAIに記載される値は、サポート可能なスライス種別であるSST(Slice Service Type)を示しており、eMBBは"1"、URLLCは"2"、MIotは"3"に関連付けられる。NSSAIリスト700~705において、IABドナー101はeMBB、URLLC、MIotの全てのスライス種別をサポートする。また、IABノード102~104はeMBB、URLLCのSSTをサポートし、IABノード105は通信リンク障害の影響を受け、eMBBが提供不可となり、URLLCのSSTのみをサポートする。IABノード106はURLLC、MIotのSSTをサポートする。
なお、図5の例では、接続候補IABノードのうち、IABドナー101からのホップ数が最も小さいIABノードに接続するものとして説明を行った。しかしながら、ホップ数が所定の閾値(第一の閾値)以下であるIABノードについて、上述した遅延時間Tで比較を行ってもよい。これによって、ホップ数以外の要素が通信遅延に与える影響が大きい場合にもより通信遅延が小さい通信パスを選択することができる。
図8は本実施形態に係るIABドナー101が管理する各IABノード102~106の動的情報リストの一例を示す。図8に示す動的情報リストは、IABドナー101において、各IABノード102~106からのパス切り替え、BSRなどの通知を受信した場合に更新され、動的情報管理部309で管理する。
図1においてIABノード104とIABノード105との間の通信リンク障害の影響を受け、IABノード104からIABノード103を介してIABノード105に接続することで新規パスを形成する。このネットワークトポロジー更新により図8のIABノード105の動的情報となるホップ数は3から4に更新され、この更新が図4のS401で検出される。
ここで、接続先候補ノードであるIABノード103は、S509においてURLLCのスライス要求をサポートできる最小ホップ数のIABノードとなるため、IABノード105との新たな通信パスを形成する接続先に選出される。IABノード105において、通信リンク障害によるパス切り替えのためにNSSAI上はURLLCをサポートできるように見えるが、ホップ数の増加による遅延時間の増大によってURLLCの機能を実行できない場合がある。このような場合、本実施形態にかかるIABドナー101は救済すべき、すなわち要求されたサポートを満たせないIABノード105への新たな通信パスの接続確立を行う。
ここで、IABドナー101は、図8に示すIABノード103のホップ数情報から、IABノード103のホップ数が1であることを検出する。すると、現在のIABドナー101からIABノード103を介してIABノード105に接続する経路が最もホップ数が小さいため、IABドナー101は、この通信パスを使用するようIABノード103および105を制御して通信パスを設定する。これによって、IABノード105に接続するUEに要求されたスライス種別の要件を満たす通信パスを設定することができる。
図9は本実施形態に係る接続確立を示すシーケンス図である。IABノード105への新たな通信パスでの接続確立を行う動作を説明する。
S900では、IABドナー101から配下の各IABノード102~106にIPアドレスの付与などによりパス接続を確立し初期ネットワークトポロジーを形成する。S901からS902でUE119がIABノード105にUuアクセス接続した後、S903でUE119がURLLCのスライスを要求した場合に、S904でIABドナー101がUE119にスライスを付与する。
S905では無線リンク障害によりIABノード104とIABノード105との間の接続断によって、S906においてIABノード105がIABノード103を経由して通信を行う新規パスに切り替わる。S907でIABノード103~IABノード105がRRCメッセージを使用してIABドナー101に通信パスの切り替えを通知する。
S908で各IABノードからの通知を受信したIABドナー101は、動的情報更新検出部S306で動的情報が更新されたか否かを判定する。本実施形態では各IABノードからパス切り替えをRRCメッセージを使用して通知している。一例では、BAPによるフロー制御フィードバックでの輻輳通知や、UE数の通知(RRCによるハンドオーバー通知や、BAP通知を使用した自局にアクセスするUE数の通知)を含む別のメッセージによって通信パスの切り替えを通知してもよい。
S909ではIABドナー101は各IABノードから受信したRRC、BAPメッセージ通知を参照して動的情報の更新を検出し、どのスライスに対応する動的情報であるかを判別する。実施形態1においてはS401でIABノード105のホップ数が3から4に更新されたため、S405でスライス種別がURLLCであることを判別し、S408において動的情報のホップ数を参照して、S411からIABノード105のパス更新を決定する。
S910では、IABドナー101がパス更新を決定したIABノード105に対して接続候補リストをRRCメッセージにより要求する。S911でIABノード105は、RRM測定結果により生成した接続候補リストをRRCメッセージによりIABドナー101へ送信する。
S912では、図5に示すフローチャートに従い、IABノード105の接続先候補リスト(S503)を取得する。続いて、スライス管理部307において管理されるNSSAIリストと、動的情報管理部309で管理される動的情報よりホップ数を示す情報を選択し(S505)、ホップ数が最小となるIABノード103を接続先ノードに選出する(S509)。S913では、IABドナー101は、IABノード105へIABノード103との通信パスの変更をRRC制御メッセージにより通知する。
S914ではIABノード105は、IABノード103を経由したIABドナー101との新規パスを確立する。IABドナー101はIABノード105との新規F1―C接続を指示する。ここでは、各々の制御メッセージはBAP及び、RRCでやり取りされるものとして説明を行ったがこの限りではなく例えばアプリケーションレイヤのメッセージでのやり取りにより通信パスを指示してもよい。S915でIABノード105はパス更新が完了したことをIABドナー101に通知する。
これによって、通信障害が発生して通信パスの切り替えが必要になったIABノード105に、当該ノードに接続するUEが要求するスライス要件を満たす通信パスに切り替えることができる。
図10は実施形態1における新規パス接続後のトポロジを示す図である。無線通信システム100において、図9のシーケンスが実行された後にIABノード105は、IABノード103とパス1000の接続を確立することでUE119へURLLCのスライスを供給可能となる。
以上のように、無線リンク障害によるパス切り替えでIABノード102~105において要件未達となった特定のスライスに対して、新たな接続先との通信パスを形成することで、要件未達のスライスをサポートすることが可能となる。
<実施形態2>
実施形態1では、無線通信システム100において、UEからURLLCが要求されるIABノード105とその親ノードであるIABノード104間でリンク障害が発生し、通信パスの切り替えによってホップ数が変動する場合について説明した。実施形態2では、IABノード105の親ノードとなるIABノード104でバッファ溢れによる輻輳が発生した場合についてUE118の要求するスライスeMBBをサポート可能な新たな接続先を決定する方法について説明を行う。
実施形態1では、無線通信システム100において、UEからURLLCが要求されるIABノード105とその親ノードであるIABノード104間でリンク障害が発生し、通信パスの切り替えによってホップ数が変動する場合について説明した。実施形態2では、IABノード105の親ノードとなるIABノード104でバッファ溢れによる輻輳が発生した場合についてUE118の要求するスライスeMBBをサポート可能な新たな接続先を決定する方法について説明を行う。
なお、実施形態1と同様の構成、機能、および処理については同一の参照符号を使用し、詳細な説明を省略する。
図11は、本実施形態に係るeMBBスライス要求時の新規通信パス決定のフローチャートである。実施形態1で説明した図4以外の図2から図9に示す構成、機能、処理については同様である。また、実施形態2ではIABノード104とIABノード105との間で無線リンク障害は発生していないものとする。また、各IABノードの動的情報は図8の802に示すものであるものとする。
S1100ではIABドナー101が輻輳状態のIABノード104からフロー制御フィードバック通知を受信した後、通信パス上でIABノード104の下流に位置するIABノード105の接続候補リストを収集する。
S1101では輻輳状態のIABノード104を暫定接続先IABノードとして設定する。S1102からS1107は接続候補のIABノード数nだけ(S1108)を繰り返し実施される。S1103ではUEの要求するスライスがeMBBであるか否かを判定し、要求するスライスがeMBBである場合(S1103でYes)は処理をS1104に進め、S801の動的情報から空きバッファ容量を示す情報(バッファ情報)を選択する。
S1105では、接続候補IABノードの空きバッファ容量が暫定接続先IABノードの空きバッファ容量と比較して多い場合、S1106に進んで空きバッファ容量の多い接続候補IABノードを暫定接続先IABノードに決定する。接続候補IABノードの空きバッファ容量が暫定接続先IABノードの空きバッファ容量以下の場合、S1107に進んで他の接続候補IABノードについて空きバッファ容量の判定を実行する。
S1108で全ての接続候補IABノードnについて繰り返した後、S1109で暫定接続先IABノードを接続先のIABノードに決定する。そして、接続候補IABノードの中から空きバッファ容量が最大のIABノードに接続するようRRCメッセージでIABノード105へ指示する。本実施形態では図8のS801に示す動的情報において、空きバッファ容量が一番大きいIABノード106が空きバッファ容量が最大のIABノードとして選択される。
IABドナー101から最大空きバッファ容量を有する接続先のIABノード106の通知を受信したIABノード105は、新たな接続先のIABノード106へ接続し、最大空きバッファ容量の通信パスの提供を受けることができる。
なお、IABノード105はIABノード104との通信パスを維持した状態で、IABノード106と新規の通信パスを確立してマルチパス接続を形成してもよい。
図12は本実施形態に係る新規通信パス接続後のトポロジを示す。無線通信システム100において、図9に示すフローチャートによりIABノード104に対してIABドナー101とマルチパス1200の接続を確立することでUE119へeMBBのスライスをサポートする通信パスを供給可能となる。
なお、本実施形態では、空きバッファ容量が最大のIABノードに接続するものとして説明を行った。しかしながら、空きバッファ容量が所定の閾値(第2の閾値)以上であるIABノードであれば接続可能であるものとしてもよい。この場合、空きバッファ容量が所定の閾値以上であるIABノードが複数存在する場合には、IABノード105が当該複数のIABノードのいずれに接続するかをUL伝送の割合などの他の動的情報に基づいて決定してもよい。
<実施形態3>
実施形態3では、IABノード105で接続するUE数が所定の閾値を上回った場合に、UE118の要求するスライスMIoTをサポート可能な新たな接続先を決定する処理について説明を行う。
実施形態3では、IABノード105で接続するUE数が所定の閾値を上回った場合に、UE118の要求するスライスMIoTをサポート可能な新たな接続先を決定する処理について説明を行う。
図13に、本実施形態に係るMIotスライス要求時の新規通信パス決定のフローチャートを示す。ここで前提条件として、実施形態1で説明した図4以外の図2から図9までは同じ図で示すことができ、IABノード104とIABノード105間で無線リンク障害は未発生とする。各IABノードの動的情報は図8の803に示すものであるとする。なお、本実施形態では、MIoTをサポートする通信パスごとに、合計256台のUEに通信を提供可能であるものとする。
S1300ではIABドナー101が接続しているUE数が閾値を超過したことを通知するIABノード105からのRRC信号、またはBAP通知を受信した後、IABノード105の接続候補リストを収集する。S1301では接続しているUE数のIABノード105の親ノードとなるIABノード104を暫定接続先IABノードとして設定する。
S1302からS1307の処理は接続候補ノードn分(S1309)、繰り返し実行される。S1303では接続候補IABノードの要求するスライスがMIotであるか否かを判定し、MIotであればS1304に進み、S801の動的情報から合計UE数を示す情報(ユーザ数情報)を選択する。
S1305では、接続候補IABノードの合計UE数が暫定接続先IABノードの合計UE数と比較して少ない場合、S1306に進んで合計UE数が少ない接続候補IABノードを暫定接続先IABノードに決定する。接続候補IABノードの合計UE数が暫定接続先IABノードの合計UE数以上の場合、S1307に進んで別の接続候補IABノードの判定を実行する。
S1309で全ての接続候補IABノードnについて繰り返した後、S1308で暫定接続先IABノードを接続先のIABノードに決定し、合計UE数が最小のIABノードを選択することをRRC制御メッセージによりIABノード105へ通知する。S801の合計UE数よりIABノード106が最小となる。
IABドナー101から最小合計UE数の接続先IABノード106の通知を受信したIABノード105は新たな接続先のIABノード106へ接続し、最小合計UE数のパス提供を受ける。
図14は実施形態3における新規通信パス接続後のトポロジである。IABノード104および通信パス上でその上流に位置するIABノードですでに106台のUEが接続している場合、通信パス上でIABノード104の下流に位置するIABノード105は、追加で150台のUEしか接続することができない。この場合、無線通信システム100において、図9のフローチャートによりIABノード104に対してIABドナー101とマルチパス1400の接続を確立することができる。これによって、IABノード105に接続するUE1552をIABノード106を介したMIotのスライスをサポートする通信パスに割り当てることでUE1552にMIoTをサポートする通信を提供可能となる。
なお、一例では、IABドナー101は、所定のIABノードに対して接続可能なUE数に基づいて通信パスの切り替えを行ってもよい。例えば、図14の例で、IABノード104より上流で100台のUEが接続しており、IABノード106の上流では2台のUEが接続している。このような場合、IABドナー101は、接続しているUE数が閾値を超えたIABノード105について、接続候補のIABノードのうち、接続候補のIABノードおよびその上流のIABノードに接続しているUE数の合計に基づいて接続先を判定してもよい。これによって、通信パス全体で接続可能なUE数が決まっている場合に、下流に位置するIABノードの接続先を切り替えることで、新たに接続するUEにMIoTのスライス種別をサポートする通信を提供することができる。
なお、本実施形態では、接続している合計UE数が最小、または接続可能なUE数が最大のIABノードに接続するものとして説明を行った。しかしながら、合計UE数が所定の閾値(第3の閾値)以下、または接続可能なUE数が所定の閾値以上であるIABノードであれば接続可能であるものとしてもよい。この場合、合計UE数が所定の閾値以下であるIABノードが複数存在する場合には、IABノード105が当該複数のIABノードのいずれに接続するかを他の動的情報に基づいて決定してもよい。
<その他の実施形態>
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
実施形態1から実施形態3ではパス切り替えについて説明を行った。しかし、通信品質の低下ではなくBAP制御メッセージとしてRLF(Redio Link Failure)が通知される場合には新たに決定した接続先と元の通信パスを継続することでマルチパス接続としてもよい。
また、実施形態1から実施形態3ではIABノード102~106において単一のスライスを救済したが、要件が満たせないスライスが所定の期間内に複数発生した場合には要求するUE数が最も多いスライスを優先して救済するように動作してもよい。さらに要求するUE数が最も多いスライスを救済できない場合には、次に要求するUE数の多いスライスを救済するように新たな通信パスを選択してもよい。
本実施形態では、URLLCではIABドナーまでのホップ数に基づいて前提接続先ノードを設定し、ホップ数が同じ場合には遅延時間で比較するものとして説明を行った。一例では、IABドナーは、スライス種別ごとに、選択する動的情報の種類と、その優先度とを対応付けて記憶部202に記憶してもよい。この場合、S505の処理では、このようなスライス種別に基づいて所定の種類の動的情報を選択し、優先度の順に比較を行ってもよい。
また、本実施形態では、図3の接続制御部304~動的情報管理部309はIABドナー101が備えるものとして説明をおこなった。しかしながら一例ではコアネットワーク側のネットワークノードに設けられてもよいし、無線通信ネットワーク100内の
100 無線通信システム、101 IABドナー、102~106 IABノード、110~120 UE、201 制御部、202 記憶部、203 無線通信部、204 アンテナ制御部、301 信号送信部、302 信号受信部、303 データ記憶部、304 接続制御部、305 動的情報更新検出部、306 接続候補リスト収集部、307 スライス管理部、308 通信パス選択部、309 動的情報管理部
Claims (16)
- IAB(Integrated Access and Backhaul)ネットワークの制御装置であって、
前記IABネットワークのIABドナーと所定のIABノードとの間の接続を中継するためのIABノードであって、前記所定のIABノードと接続可能なIABノードの通信状況を示す複数の種類の動的情報を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した前記複数の種類の動的情報の中から、前記所定のIABノードがサポートすべきスライス種別に基づいて少なくとも1つの種類の動的情報を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択した前記少なくとも1つの種類の動的情報に応じて前記所定のIABノードと前記IABドナーとの間の通信パスを制御するパス制御手段と、
を備えることを特徴とする制御装置。 - 前記複数の種類の動的情報は、前記IABドナーから前記接続可能なIABノードまでのホップ数を示すホップ数情報を含み、
前記スライス種別がURLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communications)である場合、
前記選択手段は、前記少なくとも1つの種類の動的情報として前記ホップ数情報を選択し、
前記パス制御手段は、前記接続可能なIABノードのうち、前記IABドナーからのホップ数が最も小さいIABノードに接続するよう前記通信パスを切り替えることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 - 前記複数の種類の動的情報は、前記IABドナーから前記接続可能なIABノードまでのホップ数を示すホップ数情報を含み、
前記スライス種別がURLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communications)である場合、
前記選択手段は、前記少なくとも1つの種類の動的情報として前記ホップ数情報を選択し、
前記パス制御手段は、前記ホップ数情報によって示される前記ホップ数が第1の閾値以下である前記接続可能なIABノードに前記所定のIABノードが接続するよう前記通信パスを設定することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 - 前記複数の種類の動的情報は、前記接続可能なIABノードの空きバッファ容量を示すバッファ情報を含み、
前記スライス種別がeMBB(enhanced Mobile BroadBand)である場合、
前記選択手段は、前記少なくとも1つの種類の動的情報として前記バッファ情報を選択し、
前記パス制御手段は、前記接続可能なIABノードのうち、空きバッファ容量が最も大きいIABノードに前記所定のIABノードが接続するよう前記通信パスを切り替えることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の制御装置。 - 前記複数の種類の動的情報は、前記接続可能なIABノードの空きバッファ容量を示すバッファ情報を含み、
前記スライス種別がeMBB(enhanced Mobile BroadBand)である場合、
前記選択手段は、前記少なくとも1つの種類の動的情報として前記バッファ情報を選択し、
前記パス制御手段は、前記バッファ情報によって示される前記空きバッファ容量が第2の閾値以上である前記接続可能なIABノードに前記所定のIABノードが接続するよう通信パスを設定することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の制御装置。 - 前記複数の種類の動的情報は、前記接続可能なIABノードに接続するユーザ装置の数を示すユーザ数情報を含み、
前記スライス種別がMIoT(Massive Internet of Things)である場合、
前記選択手段は、前記少なくとも1つの種類の動的情報として前記ユーザ数情報を選択し、
前記パス制御手段は、前記接続可能なIABノードのうち、接続するUE数が最も小さいIABノードに接続するよう前記通信パスを切り替えることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の制御装置。 - 前記複数の種類の動的情報は、前記接続可能なIABノードに接続するユーザ装置の数を示すユーザ数情報を含み、
前記スライス種別がMIoT(Massive Internet of Things)である場合、
前記選択手段は、前記少なくとも1つの種類の動的情報として前記ユーザ数情報を選択し、
前記パス制御手段は、前記ユーザ数情報によって示される前記ユーザ装置の数が第3の閾値以下である前記接続可能なIABノードに前記所定のIABノードが接続するよう通信パスを設定することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の制御装置。 - 前記接続可能なIABノードは、前記スライス種別をサポートするIABノードであることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の制御装置。
- 前記所定のIABノードに接続するユーザ装置からスライス種別をサポートする通信パスを要求するスライス要求信号を受信する第1受信手段をさらに有し、
前記第1受信手段で前記スライス要求信号を受信した場合に、前記パス制御手段は前記所定のIABノードが接続するIABノードを指示することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の制御装置。 - 前記第1受信手段で前記スライス要求信号を受信した場合であって、前記パス制御手段が前記スライス要求信号で要求された前記スライス種別をサポートする通信パスがないと判断した場合に、前記スライス要求信号を送信した前記ユーザ装置に前記スライス種別をサポートできないことを通知する通知手段をさらに有することを特徴とする請求項9に記載の制御装置。
- 前記所定のIABノードから通信パスの再確立の要求、無線リンク障害の通知、およびフロー制御フィードバックを含むRRC(Radio Resource Control)信号を受信する第2受信手段をさらに有し、
前記第2受信手段で前記RRC信号を受信した場合に、前記取得手段が前記動的情報を取得し、前記パス制御手段が前記所定のIABノードがサポート可能なスライス種別をサポートするように前記IABドナーと前記所定のIABノードの間の通信パスを制御することを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の制御装置。 - 前記第2受信手段が、所定の期間内に複数のIABノードから前記RRC信号を受信した場合に、前記パス制御手段は接続するユーザ装置の数が多いIABノードの通信パスを優先して制御することを特徴とする請求項11に記載の制御装置。
- 前記選択手段は、前記所定のIABノードがサポートすべき前記スライス種別に基づいて前記複数の種類の動的情報の中から複数の種類の動的情報を選択し、
前記パス制御手段は、前記選択手段で選択した前記複数の種類の動的情報に基づいて前記通信パスを制御することを特徴とする請求項1から12の何れか1項に記載の制御装置。 - 前記スライス種別と、前記複数の種類の動的情報の種類ごとに、通信パスの判断における優先度とが対応付けられた情報を記憶する記憶手段をさらに有し、
前記パス制御手段は、前記選択手段で選択した複数の種類の動的情報から、選択した前記複数の種類の動的情報のうち、前記優先度の高い順に動的情報を選択して前記通信パスを制御することを特徴とする請求項13に記載の制御装置。 - IAB(Integrated Access and Backhaul)ネットワークの制御装置が実行する制御方法であって、
前記IABネットワークのIABドナーと所定のIABノードとの間の接続を中継するためのIABノードであって、前記所定のIABノードと接続可能なIABノードの通信状況を示す複数の種類の動的情報を取得することと、
取得した前記複数の種類の動的情報の中から、前記所定のIABノードがサポートすべきスライス種別に基づいて少なくとも1つの種類の動的情報を選択することと、
選択した前記少なくとも1つの種類の動的情報に応じて前記所定のIABノードと前記IABドナーとの間の通信パスを制御することと、
を含むことを特徴とする制御方法。 - IAB(Integrated Access and Backhaul)ネットワークの制御装置のコンピュータに、
前記IABネットワークのIABドナーと所定のIABノードとの間の接続を中継するためのIABノードであって、前記所定のIABノードと接続可能なIABノードの通信状況を示す複数の種類の動的情報を取得する取得工程と、
前記取得工程において取得した前記複数の種類の動的情報の中から、前記所定のIABノードがサポートすべきスライス種別に基づいて少なくとも1つの種類の動的情報を選択する選択工程と、
前記取得工程において選択した前記少なくとも1つの種類の動的情報に応じて前記所定のIABノードと前記IABドナーとの間の通信パスを制御するパス制御工程と、
を実行させることを特徴とするプログラム。
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