JP5582257B2 - 3gネットワークにおけるエネルギー節約のためのスリーピングコアネットワークノード - Google Patents
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Description
休眠する前に、“スリープしたい”SGSN又はオペレータは、同一のPSプールエリア内の他のアクティブSGSNノードの空きリソース量をチェックするであろう(図6及び図7各々に示すステップS101)。これは、O&Mメッセージを用いるか、又はGTP−Cプロトコルでメッセージを定義することによって実現できる。より詳細には、SGSNは、O&M又はGTP−Cメッセージを用いて相互に通信し、以てSGSN同士間で空きリソースに関する情報(以下、“リソース情報”と呼称することがある)を共有する。こうすることにより、スリープしたいSGSN又はオペレータは、スリープしたいSGSNがその負荷を移し且つスリープするのに十分なリソース量があるか否かを検知するであろう(図6及び図7各々に示すステップS102)。
図6は、デタッチ/アタッチ方法を示している。この方法は、IDLEモード状態に最も利用可能である。CONNECTEDモード状態にも適用可能であるが、アクティブなデータ転送を中断し得る。ここで、SGSNは、power down notificationを送信した後、UEへのコネクション毎に、“detach type: reattach required”を伴うデタッチ要求を送出するであろう。デタッチ手順が、関連するノード間で行われる(ステップS104)。この後、UEは、アタッチ手順をトリガするであろう。ここで、RNC/BSCは、スリーピングSGSNがもはや使用中で無いことを検知しており、アタッチ要求のためにアクティブSGSNを選択するであろう(ステップS105)。
図7は、リルーティング方法を示している。この方法は、UEコンテキストをスリープしたいSGSNからアクティブSGSNへ転送するハンドオーバ方式を部分的に使用するため、CONNECTEDモード状態に最も利用可能である。選択されたRNC/BSCには変更が無いため、UEとRNC/BSCとの間に相互作用は無い。power down notificationは、RNC/BSCが、リロケーションメッセージをスリープしたいSGSNへ送信してリロケーション手順を開始することをトリガする(ステップS201)。スリープしたいSGSNは、アクティブSGSNへの切替を選択し、forward relocation requestをアクティブSGSNへ転送するであろう(ステップS202)。アクティブSGSNは、relocation requestをRNC/BSCへ送信して、新たなRAB(Radio Access Bearer)を確立するであろう。RNC/BSCは、relocation requestが現在のリソースの一つのためのものであることを特定し、通信のリダイレクト(ハンドオーバに必要な全てのリソースが割り当てられる訳では無い)に備えるであろう(ステップS203)。RABが確立された後、アクティブSGSNが、forward relocation requestへ応答し、スリープしたいSGSNが、RNC/BSCに対するrelocation commandをトリガするであろう(ステップS204)。RNC/BSCは、relocation detectメッセージをアクティブSGSNへ送信し、この後に、relocation completeメッセージも送信するであろう(ステップS205)。アクティブSGSNは、forward relocation complete notificationをスリープしたいSGSNへ送信し、U−Planeをリダイレクトするためのupdate PDP(Packet Data Protocol) contextを、アクティブSGSNを介して送信するであろう(ステップS206)。最後に、スリープしたいSGSNは、RNC/BSCとのIuコネクションを削減することが可能であろう(ステップS207)。
移動体通信は、インドだけで無く全世界で急成長しているセクタである。このセクタは、他のセクタのGHG(Green House Gas:温室効果ガス)排出の減少を促進する一方で、その成長に伴い移動体通信セクタ自体の排出量を増加させるであろう。このセクタの持続可能な成長を保証するためには、GHG排出を緩和する手段が提案されるべきである。本文書は、先の提案GE−20100020[1]の改訂であり、移動体通信のコアネットワーク部分に着目する。本文書が、その成果物としての2つのグリーンエネルギー・アクティビティ、“Study on potential enhancements of ICT(Information and Communications Technology)”に受け入れられるべきことを提案する。
ICTの活用は、(GE−20100011[2]で議論される通り)他のセクタのGHG排出を減少させる効果的な方法と考えられる。しかしながら、ICTが、ICTセクタ自体のGHG排出を低減させるのは困難である。このため、GHGを減少させる更なる方法が、“グリーン”ICTのために検討されるべきである。本文書は、ICTの移動体通信部分のコアネットワークに着目するであろう。
コアネットワークのために如何にしてGHG排出を低減できるかを議論する前に、ネットワークの現行のアーキテクチャを知ることが重要である。この節では、従来の3G(3rd Generation)ネットワーク及びLTE(Long Term Evolution)ネットワークを例に挙げて、3GPP(3rd Generation Partnership Project)がGHG排出を低減するために講じている対策を説明する。
図2は、3Gネットワークのアーキテクチャ[4](この図ではLTEを省略)を示している。ネットワークアーキテクチャは、RANと、コアネットワークとから成る。RANは、RNC(Radio Network Controllers)と、3G用のNodeBとから成る。CS(circuit switched)呼及びPS(packet switched)呼の両者が、RANを通過し、コアネットワーク内の異なるノードへ導かれる(すなわち、CSはMSC(Mobile Switching Centre)よって提供され、PSはSGSN(Serving GPRS Support Node)によって提供される)。CS又はPSデータは、コアネットワークへ入力された後、処理されて適切な宛先へ送信される。
3GPPにおいて標準化されている、グリーン・コアネットワークをもたらす方法の一つが、Network Sharing(TS 23.251[6])である。Network Sharingは、異なるオペレータが、コアネットワークの端点で同一のRAN及びノードを共有可能にする。これにより、同一エリアをカバーする重複した設備が低減される。このことは、設備及び電力消費の少ないグリーン効果を与えるように、オペレータに対し開発及び運用コストの削減をもたらす。しかしながら、既に既存のネットワークが在る場合、オペレータは、結局は設備を無駄にするはめになる。よって、このソリューションは、これを新たなエリアでの開発に適用する場合にオペレータにとって魅力的であるに過ぎない。
コアネットワークにて節電するための更なる方法も検討されるべきである。まず、現行のソリューションでは解決出来ない問題について議論する。そして、この問題に対処するための解決策を詳述する。
3GPPが与える現行のNetwork Sharingソリューションは、設備及び運用コストを削減するための方法としては非常に有益である。しかしながら、依然として扱う必要のある、電力削減が可能なより多くのエリアを生み出すという問題がある。また、標準化の側面から、この問題に対処することが要求されるであろう。
前節で議論した要件を解決するためには、新たなソリューションが必要である。前章における要件は、システムが最大キャパシティ比して低い負荷を有する場合に電力消費を削減することであった。電力消費を削減するための幾つかの解決策は、CPU性能を低下させること、システムを一時停止/待機モードにすること、及びシステムの電源をオフすることである。これらの適用は、ネットワークの一部には用いられていない(このケースでは、3G用のSGSN、並びにLTE用のMME及びS−GW)。しかしながら、これらのソリューションは、ネットワークにおいてターゲットノードが他のノードからアクセスされた場合に通信の問題を生み出し得る。ネットワークにおいてノードをパワーダウンさせるには、ノード同士間でのネゴシエーションが極めて重要であろう。
本文書を通して、コアネットワークが如何にして非効率的に電力を使用し得るかを議論した。移動体産業はインドにおいて急成長しているセクタであるから、GHG排出の増大を回避する対策が存在すべきである。コアネットワークの不必要なエネルギー消費の除去を促進するだろうハイレベルなアーキテクチャを提案した。本文書が、その成果物としての2つのグリーンエネルギー・アクティビティ、“Study on potential enhancements of ICT”に受け入れられることを提案する。
[1] GISFI、GE1−20100020、Green the mobile core network、2010年12月
[2] GISFI、GE1−20100011、Making things Green with ICT、2010年9月
[3] The Climate Group: Global e−Sustainability Initiative report、“Smart 2020 Enabling Low Carbon Economy in the Information Age”、2008年、<http://www.smart2020.org/publications/>
[4] 3GPP、TS 23.002 v9.1.0、Network Architecture、2009年9月
[5] 3GPP、TS 23.401 v9.6.0、General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E−UTRAN) access、2010年9月
[6] 3GPP、TS 23.251 v9.2.0、Network sharing; Architecture and functional description、2010年3月
どのコアノードがスリープすべきかを決定する方法
スリーピングノードを決定するための幾つかの方法がある。オペレータは、SGSNのリソースを予め定義したO&Mメッセージを介してO&Mターミナル経由でチェックすることによって、スリーピングノードを決定できる。或いは、SGSNは、これらのためのリソースを、定義したGTP−C又はO&Mメッセージを介してリソースをチェックすることによってチェックできる。
power down notification及びpower up notificationメッセージ
power down/up notificationメッセージは、メッセージをRANAP(Radio Access Network Application Part)、GTP−C及びO&Mメッセージ上で定義することによって送信できる。power upメッセージは、所定のタイマ、災害、他のSGSN/RNCからの過負荷メッセージ、又はオペレータにより手動にてトリガされ得る。
パワーダウン準備
スリープしたいノードが効率良くパワーダウンするために、新たなコネクションを遮断し、切断又はハンドオーバに関連するメッセージのみを受け付けるであろう。全てのコネクションが一旦転送又は切断されると、スリーピングノードはパワーダウンするであろう。
Serving RNS(Radio Network Subsystem)リロケーション手順の再利用
本手順は、ソースRNCとターゲットRNCとが同一のRNCであるため、Serving RNSリロケーションとは異なる。このため、RNCは、不必要なRNC内部メッセージを省略し、不必要なリソースを確保してしまうのを防止できるであろう。RNCは、同一呼に属するリロケーションメッセージを、RNCにて送信/受信されるrelocation requiredメッセージとrelocation requestメッセージとを比較することによって特定できるであろう。
11 共有部
12 決定部
13 通知部
14, 15 要求部
Claims (10)
- コアネットワークを形成する複数のノードを備えた移動体通信システムであって、
前記複数のノードの少なくとも一つは、
前記複数のノード間で共有されるリソース情報に基づき、スリープすることを決定し、
自ノードをスリープさせると決定した場合に、自ノードがスリープする旨を、前記複数のノードの内の他のノード、及びRAN(Radio Access Network)を形成するノードへ通知し、
前記通知への応答が前記RANを形成するノードから受信された際、前記他のノードのいずれか一つに対して、自ノードに代わって、前記RANを形成するノードとのコネクションを確立するよう要求し、
前記応答は、ハンドオーバ手順に用いられるRelocation Requiredメッセージであり、
前記要求は、前記ハンドオーバ手順に用いられるForward Relocation Requestメッセージを送信することによって行われる、
移動体通信システム。 - 移動体通信システムにおけるコアネットワークを形成するノードであって、
前記コアネットワークを形成する1以上の他のノードとの間で、リソース情報を共有する第1の手段と、
前記リソース情報に基づき、自ノードをスリープさせるか否かを決定する第2の手段と、
前記第2の手段が自ノードをスリープさせると決定した場合に、自ノードがスリープする旨を、前記他のノード、及びRAN(Radio Access Network)を形成するノードへ通知する第3の手段と、
前記通知への応答が前記RANを形成するノードから受信された際、前記他のノードのいずれか一つに対して、自ノードに代わって、前記RANを形成するノードとのコネクションを確立するよう要求する第4の手段と、を備え、
前記応答は、ハンドオーバ手順に用いられるRelocation Requiredメッセージであり、
前記第4の手段は、前記要求を、前記ハンドオーバ手順に用いられるForward Relocation Requestメッセージを送信することによって行う、
ノード。 - 請求項2において、
前記第2の手段は、前記リソース情報が、前記他のノードのいずれかが自ノードの負荷を転送するのに十分なリソース量を有する旨を示している場合に、自ノードをスリープさせると決定する、
ことを特徴としたノード。 - 請求項2又は3において、
自ノードをスリープさせるのに先立って、前記RANを介して自ノードへアタッチしているUE(User Equipment)に対して、前記他のノードのいずれか一つへ再アタッチするよう要求する第5の手段、
をさらに備えたノード。 - 請求項4において、
前記第5の手段は、前記UEに対する要求を、re−attach requiredを示すデタッチ種別を伴うデタッチ要求メッセージを送信することによって行う、
ことを特徴としたノード。 - 移動体通信システムにおけるエネルギー節約方法であって、
前記移動体通信システムにおいてコアネットワークを形成する複数のノードの少なくとも一つを、前記複数のノード間で共有されるリソース情報に基づきスリープさせると決定し、
前記少なくとも一つのノードをスリープさせると決定した場合に、前記少なくとも一つのノードがスリープする旨を、前記複数のノードの内の他のノード、及びRAN(Radio Access Network)を形成するノードへ通知し、
前記通知への応答が、前記少なくとも一つのノードにて前記RANを形成するノードから受信された際、前記少なくとも一つのノードから前記他のノードのいずれか一つに対して、前記少なくとも一つのノードに代わって、前記RANを形成するノードとのコネクションを確立するよう要求する、ことを含み、
前記応答として、ハンドオーバ手順に用いられるRelocation Requiredメッセージを受信し、
前記要求は、前記ハンドオーバ手順に用いられるForward Relocation Requestメッセージを送信することによって行われる、
方法。 - 移動体通信システムにおいてコアネットワークを形成するノードの制御方法であって、
前記コアネットワークを形成する1以上の他のノードとの間でリソース情報を共有し、
前記リソース情報に基づき、自ノードをスリープさせるか否かを決定し、
自ノードをスリープさせると決定した場合に、自ノードがスリープする旨を、前記他のノード、及びRAN(Radio Access Network)を形成するノードへ通知し、
前記通知への応答が前記RANを形成するノードから受信された際、前記他のノードのいずれか一つに対して、自ノードに代わって、前記RANを形成するノードとのコネクションを確立するよう要求する、ことを含み、
前記応答として、ハンドオーバ手順に用いられるRelocation Requiredメッセージを受信し、
前記要求は、前記ハンドオーバ手順に用いられるForward Relocation Requestメッセージを送信することによって行われる、
方法。 - 請求項7において、
前記リソース情報が、前記他のノードのいずれかが自ノードの負荷を転送するのに十分なリソース量を有する旨を示している場合に、自ノードをスリープさせると決定する、
ことを特徴とした方法。 - 請求項7又は8において、
自ノードをスリープさせるのに先立って、前記RANを介して自ノードへアタッチしているUE(User Equipment)に対して、前記他のノードのいずれか一つへ再アタッチするよう要求する、
ことをさらに含む方法。 - 請求項9において、
前記UEに対する要求は、re−attach requiredを示すデタッチ種別を伴うデタッチ要求メッセージを送信することによって行われる、
ことを特徴とした方法。
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