JP6402253B2 - 通信制御方法、通信制御装置、及び通信システム - Google Patents

通信制御方法、通信制御装置、及び通信システム Download PDF

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Description

本発明は、通信制御方法、通信制御装置、及び通信システムに関する。
従来から、ネットワーク上においてスマートフォンなど端末の近くにあるエッジサーバに処理を分散させることで、地球規模で集中的配備されたクラウドコンピューティングの環境と比べて通信遅延を短縮するエッジコンピューティングという技術が考えられている(非特許文献1)。
"エッジコンピューティング構想"、[online]、NTT持株会社ニュースリリース、[平成27年6月18日検索]、インターネット<http://www.ntt.co.jp/news2014/1401/140123a.html>
ところで、端末の移動によりハンドオーバーが起きた時に、端末からエッジまでの距離が離れてしまうため、通信遅延が大きくなってしまうという問題点がある。このため、ハンドオーバーが起きた場合でも通信遅延を短縮させる必要がある。
そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、端末が移動しても、通信遅延が大きくなってしまうことを防止できる通信制御方法、通信制御装置、及び通信システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る通信制御方法は、通信端末と通信を行い、通信端末からの要求処理を実行するノードを含む通信システムの通信制御方法において、通信端末の移動を検知した場合に、移動先の1以上のノードである移動先ノードが、通信端末からの要求を受け付け、要求処理可能となるよう変更するステップを備える。
また、本発明の一実施形態に係る通信制御装置は、通信端末と通信を行い、通信端末からの要求処理を実行するノードを含む通信システムにおいて、通信端末の移動を検知した場合に、移動先の1以上のノードである移動先ノードが、通信端末からの要求を受け付け、要求処理可能となるよう変更する変更手段を備える。
また、本発明の一実施形態に係る通信システムは、通信端末と通信を行い、通信端末からの要求処理を実行するノードと、ノードを制御する通信制御装置とを含む通信システムにおいて、通信制御装置は、通信端末の移動を検知した場合に、移動先の1以上のノードである移動先ノードが、通信端末からの要求を受け付け、要求処理可能となるよう変更する変更手段を備え、ノードは、変更手段に応じて、要求処理可能とした場合、通信端末からの要求を受け付け、要求処理を実行する。
上記の発明によれば、通信端末の移動を検知した場合に、通信端末の移動先の1以上のノードを要求処理可能な状態にしておくので、通信端末を移動したとしても、通信遅延が大きくなることを防止することができる。
また、上記の通信制御方法では、通信端末からの要求処理を実行していたノードを、移動先ノードが要求処理可能となった後の時点において、要求処理可能とはならないように変更、若しくは停止してもよい。この場合、通信制御装置は、通信端末からの処理要求がなされないと考えられるノードを要求処理可能とはならないようにするので、不要にリソースを消費してしまうことを回避することができる。
また、上記の通信制御方法において、移動先ノードが、通信端末からの要求を受け付け、要求処理可能となるよう変更するとは、通信端末からの要求処理を実行する仮想マシンがあるノードを移動先ノードへと変更することとしてもよい。このように、要求処理を実行する仮想マシンを移動先ノードへ変更することにより、端末が移動しても、通信遅延が大きくなってしまうことを防止することができる。
また、上記の通信制御方法において、ステップは、通信端末の移動を検知した場合、通信端末からの要求処理を実行するノードを、通信端末からの移動先の無線基地局に紐づくノード、及び当該無線基地局周辺に位置する無線基地局に紐づくノードへ変更してもよい。この場合、通信端末の移動先の周囲のノードを複数要求処理可能な状態にしておくので、通信端末を移動を継続したとしても、通信遅延が大きくなることを防止することができる。
本発明の一実施形態によれば、端末が移動しても、通信遅延が大きくなってしまうことを防止することができる。
本発明の実施形態に係るシステムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るノード変更装置を示すブロック図である。 ノード変更装置のハードウェア構成図である。 サービスポリシーテーブルを示す図である。 実行場所管理テーブルを示す図である。 エッジの設置場所テーブルを示す図である。 UE90の移動に基づくノード変更を示す図である。 アプリケーションの実行例を示すシーケンス図である。 エッジ起動処理を示すシーケンス図である。 ハンドオーバーに基づいて実行装置を変更するシーケンス図である。 ハンドオーバーに基づいて実行装置を変更する処理を示すフローチャートである。
以下、図面と共に本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図1に本実施形態に係るノード変更装置10(通信制御装置)を含む通信システム1の構成を示す。通信システム1(通信システム)は、UE90(通信端末)の使用状況に基づいて処理をする装置をRAN(Regional Area Network)等の自己ネットワークに接続されているエッジ40からコアネットワークに接続されている装置に移動したり、処理をする装置をデータセンタ70からエッジ40に移動したりするシステムである。ここで自己ネットワークとは、一の通信事業者により運用され、UE90が在圏するネットワークである。
図1に示すように通信システム1は、ノード変更装置10と、OSS/BSS(Operations Support System/Business Support System)20と、MANO(Management & Orchestration)30と、エッジ40と、MME50と、SPGW60と、データセンタ70と、eNodeB80と、UE90とを含んで構成されている。
このうち、OSS/BSS(Operations Support System/Business Support System)20と、MANO(Management & Orchestration)30と、エッジ40の一部と、MME50とは、通信システム1のコアネットワークを構成するものである。eNodeB80とエッジ40との一部がRANを構成するものである。データセンタ70は、WAN(Wide Area Network)を構成する。また、データセンタ70は、WANのような外部ネットワーク(上記自己ネットワークとは異なるネットワーク)を介して接続することができる。互いに情報の送受信が必要な構成要素間は、有線・無線により接続されており情報の送受信が可能となっている。
UE90は、スマートフォン、タブレット端末を含む端末であり、この通信システム1と通信接続することにより通信を行うことができる。UE90から通信システム1へサービス処理要求をすると、RANに接続されているエッジ40、コアネットワークに接続されているエッジ40、及びデータセンタ70の何れかの装置(ノード)により当該サービスの処理(アプリケーションの処理)がなされる。
RANに接続されているエッジ40、コアネットワークに接続されているエッジ40、外部ネットワークに接続しているデータセンタ70の順にUE90からの距離が短い。よって、距離が短いRANに接続されているエッジ40は、上記3つの装置の中で通信遅延が最も小さい。ここで通信遅延とは、UE90からの処理要求に応じて処理をする装置(RANに接続されているエッジ40、コアネットワークに接続されているエッジ40、データセンタ70)と、UE90との間における通信時間により定められるものである。このように、通信システム1は、UE90までの距離が互いに異なる複数のネットワークでUE90からの要求処理を実行するノードを有する。RANに接続されているエッジ40、コアネットワークに接続されているエッジ40、及びデータセンタ70は、それぞれ分散データベース(分散DB)を有しており、サービス実行時のユーザデータ(ユーザ設定等のデータ)を共有して保存している。所定期間毎に互いにユーザデータの差分データを複製する。
また、RANに接続されているエッジ40、コアネットワークに接続されているエッジ40、及びWAN(外部ネットワーク)に接続されているデータセンタ70は、互いに異なる階層(種類)のネットワークに接続されている。RANのエッジ40は、UE90の近くの位置で処理を実行するので、広範囲に多数分散している。一方、データセンタ70は、外部ネットワークからアクセスされるので、統括して処理をするため、それほど分散していない。よって、エッジ40が、上記のサービスを全て実行すると、UE90へ即時に処理結果を提供できるが、多数分散しているため、設置コスト・リソースコストがかかってしまう。一方、データセンタ70は、それほど分散していないため、データセンタ70が、上記サービスを集約して実行すれば、設置コスト・リソースコストを抑えることができる。しかし、UE90との距離があるため、エッジ40がサービスを実行する場合より処理時間がかかる。
ノード変更装置10は、UE90からのサービス要求に対する処理をする装置の状況を確認し、当該状況に基づいて実行している装置の変更を行う。詳細は後述する。
OSS/BSS20は、通信システム1におけるサービス管理を行い、通信システム1での通信機能に係る指示を行うノードである。例えば、OSS/BSS20は、MANO30に対して、新たな通信機能(通信サービス)を追加するように指示を行う。また、OSS/BSS20は、通信システム1に係る通信事業者によって操作され得る。
MANO30は、NFVO(Network Functions Virtualisation Orchestrator)と、VNFM(Virtual Network Function Manager)と、VIM(Virtualised Infrastructure Management: 仮想化基盤管理)とを含んで構成されている。NFVOは、物理資源上に構築された仮想ネットワーク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。VNFMは、物理資源(ノード)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。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。
なお、NFVO、VNFM及びVIM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)。NFVO、VNFM及びVIM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。NFVO、VNFM及びVIM(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。
SPGW60は、SGW又はPGWである。SGW(Serving Gate Way)は、LTEを収容する在圏パケット交換機で、PGW(Packet data network Gate Way)との間でユーザデータの送受信を行う。PGWは、外部ネットワークと接続するゲートウェイであり、UE90へのIPアドレス払出しなどを行う。
MME50は、LTEネットワークに在圏するUE90の位置管理、認証制御、及びユーザデータの通信経路の設定処理を行う部分である。
エッジ40は、UE90からのサービス要求に応じて、処理をするサーバ装置である。
データセンタ70は、UE90からのサービス要求に応じて処理をするサーバ装置である。また、各種データを記憶する。
eNodeB80は、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通信制御装置である。eNodeB80は、周辺のeNodeB80の識別子を記憶している。UE90がハンドオーバーした場合、当該周辺のeNodeB80の識別子を含む情報を含むハンドオーバーに関する情報を、ノード変更装置10へ送信する。
引き続いて、ノード変更装置10について、本実施形態に係る機能を、図2を用いて説明する。図2に示すようにノード変更装置10は、配置情報記憶部11と、シーケンス監視部12(周囲情報取得手段、検知手段)と、トラヒック監視部13と、配置計算部14(変更手段)と、配置指示部15(変更手段)と、を有する。
ここで、図3に本実施形態に係るノード変更装置10を構成するサーバ装置のハードウェア構成を示す。図3に示すように当該ノード変更装置10は、CPU101、主記憶装置であるRAM(Random Access Memory)102及びROM(Read Only Memory)103、通信を行うための通信モジュール104、並びにハードディスク等の補助記憶装置105等のハードウェアを備えるコンピュータを含むものとして構成される。これらの構成要素がプログラム等により動作することにより、上述するノード変更装置10の機能が発揮される。なお、ノード変更装置10は複数のサーバ装置からなるコンピュータシステムによって構成されていてもよい。
配置情報記憶部11は、配置変更するための判断情報等、UE90からの処理を実行する装置の配置に関する情報を記憶する部分である。配置情報記憶部11は、複数種類のテーブルの情報を記憶している。具体的には、配置情報記憶部11は、実行するノードの変更条件を示す情報を有するテーブルであるサービスポリシーテーブル、処理を実行する場所の情報を有する実行場所管理テーブル、eNodeB80に対応するエッジを示す情報を有するエッジの設置場所対応テーブルと、を記憶する。
図4にサービスポリシーテーブルの例を示す。図4に示すように、サービスポリシーテーブルは、サーバアプリアドレスと、サービス名と、ポリシーとを有する情報を記憶するためのテーブルである。サーバアプリアドレスとは、ポリシーを送信したデータセンタ70のアドレスである。サービス名は、サービス識別するための名称である(例えば、動画配信サービス、ITSサービス等を示す名称)。ポリシーは、実行するノードの変更条件を示す情報である。
サービス名がサービス1であるポリシーは、1ユーザが1月で300円までは、エッジでUE90からの処理を実行し、300円を超えるとエッジ以外の装置で実行することを示している。また、サービス名がサービス4であるポリシーは、ハンドオーバーが発生した場合に、追従する(UE90の移動先のノードであるエッジ40を起動させる)ことを示している。ここで、移動先のノードであるエッジ40とは、UE90の移動先のeNodeB80に含まれているエッジ40、UE90の移動先のeNodeB80から一定距離範囲(例えば、所定半径の範囲)内のエッジ40、UE90の移動先のeNodeB80から一定距離範囲内のeNodeB80に対応する(紐づく)エッジ40が含まれる。
図5に実行場所管理テーブルの例を示す。図5に示すように、実行場所管理テーブルは、サービス名と、場所と、ユーザIDとを有する情報を記憶するためのテーブルである。サービス名は、サービスを識別するための名称である。場所は、当該サービスを実行するノードを示す情報である。ユーザIDは、ユーザを識別する情報である。図5に示すように、ユーザIDがユーザ1であるユーザのUE90から処理要求がなされた場合、エッジ2、エッジ3、及びエッジ4の何れかで処理を行う。また、ユーザIDがユーザ2でるユーザのUE90から処理要求がなされた場合、エッジ3、エッジ4、及びエッジ5の何れかで処理を行う。
図6にエッジの設置場所対応テーブルの例を示す。図6に示すように、エッジの設置場所対応テーブルは、エッジの識別子であるエッジIDと、当該エッジの設置場所を示すIDとを有する情報を記憶するためのテーブルである。このように、エッジの識別子と、当該エッジの設置場所を示すIDとを対応付けて記憶しておくことにより、設置場所を示すIDに対応するエッジを特定することができる。
シーケンス監視部12は、MME50等にシーケンスの監視要求をして、当該MME50等からシーケンスの監視結果を取得する部分である。具体的に、シーケンス監視部12は、課金に関する監視要求、接続する回線種別(例えば、4G、5G)に関する監視要求、ハンドオーバーに関する監視要求をする。シーケンス監視部12は、配置指示部15から監視指示を受け付けると、監視対象となる装置(例えば、MME50)に対して監視指示(監視対象となるユーザID、サービスID、監視対象のポリシーを示す情報)を送出する。
シーケンス監視部12は、シーケンス監視指示した装置から所定のタイミングで監視結果を受信する。このように、シーケンス監視部12は、ユーザの使用状況の情報として、監視結果を受信する。例えば、シーケンス監視部12は、ハンドオーバーに関する監視結果として、ハンドオーバーに関する情報を取得する。ハンドオーバーに関する情報は、ハンドオーバーが発生したことを示す情報、移動したUE90を示すユーザID、及びUE90の移動先を基準とした複数のeNodeB80のIDを含む。シーケンス監視部12は、当該ハンドオーバーに関する情報を取得することにより、UE90の移動を検知することができる。シーケンス監視部12は、当該監視結果を、配置計算部14へ送出する。
トラヒック監視部13は、ルータ・スイッチ等にトラヒックの監視要求をして、当該ルータ・スイッチ等からトラヒックの監視結果を取得する部分である。トラヒック監視部13は、配置指示部15から監視指示を受け付けると、監視対象となる装置(例えば、SPGW)に対して監視指示(監視対象となるユーザID、サービスID、ポリシーを示す情報)を送出する。
トラヒック監視部13は、トラヒック監視指示した装置から所定のタイミングで監視結果を受信する。このように、トラヒック監視部13は、ユーザの使用状況の情報として、監視結果を受信し、当該監視結果を配置計算部14へ送出する。
配置計算部14は、UE90からのサービス要求に対する処理を行う装置を決定する部分である。配置計算部14は、UE90からサービス要求を新たに取得した場合、ポリシーに基づいて実行する装置を決定する。
具体的に、配置計算部14は、RANに接続されているエッジで実行することを決定した場合、UE90の位置に基づいて、UE90から最も近いエッジを実行対象の装置に決定する。
また、配置計算部14は、シーケンス監視部12又はトラヒック監視部13から監視結果を受信すると、当該監視結果がサービスポリシーテーブルのポリシーに基づいて、実行する装置の変更条件を満たす場合、実行対象の装置を変更する旨、決定する。例えば、UE90のハンドオーバーを検知した場合、配置計算部14は、UE90の移動先(ハンドオーバー先)のeNodeB80に紐づくエッジ40(最も低遅延であるエッジ40)及び当該eNodeB80周辺のeNodeB80(UE90の移動先のeNodeB80から所定範囲内に位置するeNodeB80)に紐づくエッジ40に変更する旨、決定する。このように、配置計算部14は、UE90の移動先を基準とした周囲のエッジ40(UE90の移動先のノードであるエッジ40)に変更する旨、決定する。
図7に示すように、UE90が、eNodeB80A付近からeNodeB80B付近に移動したものとする。この場合、配置計算部14は、当該eNodeB80B(eNB6)のエッジ40B(エッジ6)及び当該eNodeB80B周辺のeNodeB80Cのエッジ40C(エッジ5)へ変更する旨、決定する。
このように、配置計算部14は、シーケンス監視部12又はトラヒック監視部13によって取得された監視結果に基づいて、UE90からの要求処理を実行するノードを変更する旨、決定する。
配置指示部15は、配置計算部14から処理対象の装置(エッジ40、データセンタ70等)を受け付けて、当該装置への配置変更指示をMANO30に対して行う。MANO30は、これに応じて、対象装置へUE90のサービス要求処理を実行する旨指示する。
続いて、図8から図11を用いて、上記通信システム1における処理を説明する。まず図8を用いて、サービスとして、車載端末で実行される運行状態に関するアプリケーションを実行する場合の処理を説明する。具体的には、運行状態に関するアプリケーションには、複数のユーザにより撮像された車外の画像を合成する機能と、経路探索の機能が含まれる。
また、車載端末で実行される運行状態に関するアプリケーションとして、エッジで実行するためのアプリケーション(エッジアプリ)と、データセンタで実行するためのアプリケーション(サーバサイドアプリ)との2種類のアプリケーションが含まれるものとする。
具体的には、エッジアプリ(エッジアプリケーション)では、運行状況を示す画像(例えば、車両前方の画像)を解析した結果と上記画像とを合成した画像を表示出力する処理を行う。サーバサイドアプリ(サーバサイド)は、経路探索依頼に基づき、経路探索をする。
UE90Bは、ログイン要求をデータセンタ70へ送信すると、エッジ40へログイン要求を通知する(ステップS1)。エッジ40は、これに応じて仮想マシンであるVM(Virtual Machine)を起動し、エッジアプリを実行できる状態にする(ステップS2)。
エッジ40は、VM起動後、データセンタ70へVMを起動した旨を通知するし、データセンタ70は、UE90BへVM起動した旨を通知する(ステップS3)。
UE90Aは、ログイン要求をデータセンタ70へ行い、データセンタ70は、ログインを受け付けた旨と接続先のアドレスをUE90Aへ通知する(ステップS4)。
UE90A及びUE90Bが、自端末で撮影した画像をエッジ40へ送信すると(ステップS5)、エッジ40は、それぞれの画像を解析・合成する(ステップS6)。
エッジ40は、合成した画像をUE90A及びUE90Bを送信する(ステップS7)。UE90A及びUE90Bは、受信した画像をAR(拡張現実)表示をする(ステップS8及びステップS9)。
また、UE90Bは、ルート探索依頼をデータセンタ70へ要求し(ステップS10)、データセンタ70は、これに応じてルートを作成する(ステップS11)。データセンタ70は、このルートをUE90Bへ送信する(ステップS12)。UE90Bは、このルートを表示出力する(ステップS13)。
このように、撮影画像の表示のように、即時性を問われる機能は、遅延量が少ないエッジ40が処理をして、経路探索のように即時性が問われない機能は、データセンタ70が処理をする。
続いて、図9に示すシーケンス図を用いてポリシーの登録及びVM生成の処理手順を説明する。
まず、データセンタ70においてポリシーの入力操作がなされると、データセンタ70は、ポリシーの対象となるサービス名とポリシーの内容と共にポリシーの登録要求をOSS/BSS20へ行う(ステップS21)。OSS/BSS20は、これに応じて、ノード変更装置10へポリシーの設定要求を行う(ステップS22)。ノード変更装置10は、上記ポリシーの対象となるサービス名、ポリシーの内容をサービスポリシーテーブルへ登録する。ノード変更装置10は、登録完了した旨をOSS/BSS20へ通知する(ステップS23)。OSS/BSS20は、当該通知をデータセンタ70へ通知する(ステップS24)。ステップS21〜ステップS24の処理により、ノード変更装置10のサービスポリシーテーブルにポリシーが登録されることになる。
UE90からデータセンタ70へエッジ接続依頼(原則エッジで実行されるサービスの実行要求)がなされると(ステップS25)、データセンタ70からOSS/BSS20へサービス名、UE90のアドレスを通知すると共に、エッジ作成要求を行う(ステップS26)。OSS/BSS20は、ノード変更装置10に対して、エッジ作成依頼を行う(ステップS27)。
ノード変更装置10は、サービス名に対応するサービスポリシーテーブルを参照する(ステップS28、ステップS29)。配置計算部14は、上記サービスポリシーテーブルの内容に基づいて、実行対象の装置を決定する(ステップS30)。また、配置計算部14は、監視内容を示す監視対象も決定する(例えば、サービスとユーザIDとハンドオーバーを示す情報等)。
ノード変更装置10の配置計算部14は、実行対象の装置と、サービス要求したUE90のユーザIDとを対応付けた情報を実行場所管理テーブルに登録する(ステップS31及びステップS32)。
ノード変更装置10の配置計算部14は、監視要求及び配置要求を配置指示部15へ通知する(ステップS33)。配置指示部15は、配置要求に応じて、MANO30へサービス名及びエッジのアドレスを通知すると共に、VM作成要求をする。
MANO30は、当該VM作成要求に応じて、要求対象の装置のエッジ40へサービス名を通知するともに、VM作成依頼をする(ステップS35)。
エッジ40は、VM起動準備をすると共に、VM上で動作するエッジアプリを起動する(ステップS36)。これにより、エッジ40は、UE90からの要求処理を実行可能な状態になる。エッジ40は、エッジアプリ起動完了通知をMANO30へ行う(ステップS37)。MANO30は、これに応じて、エッジアプリ起動完了通知をノード変更装置10へ行う(ステップS38)。
配置指示部15は、監視指示をトラヒック監視部13へ行う(ステップS39)。トラヒック監視部13は、これに応じて対象となる装置へ監視指示を行い、監視指示を行った結果を配置指示部15へ行う(ステップS40)。
配置計算部14は、監視指示をシーケンス監視部12へ行う(ステップS41)。シーケンス監視部12は、これに応じて対象となる装置へ監視指示を行い、監視指示を行った結果を配置指示部15へ行う(ステップS42)。
配置指示部15は、配置計算部14へ配置完了通知をする(ステップS43)。配置計算部14は、これに応じて、接続情報(接続先のアドレス)をデータセンタ70へ送信する(ステップS44)。データセンタ70は、UE90へ接続情報を通知し(ステップS45)、UE90は、当該接続情報に基づいてエッジ40へ接続する(ステップS46)。
続いて、図10のシーケンス図を用いて、実行する装置を変更する処理を説明する。UE90は、eNodeB80に対して位置登録要求(ハンドオーバー処理)をすると(ステップS51)、eNodeB80は、シーケンス監視部12を介して配置計算部14へハンドオーバーの通知をすると共に、移動先のeNodeB80を示す情報(ハンドオーバーに関する情報)も送信する(ステップS52)。
ノード変更装置10は、サービスポリシーテーブル、実行場所管理テーブル、及びエッジの設置場所対応テーブルを参照する(ステップS53、ステップS54)。
配置計算部14は、上記サービスポリシーテーブル、実行場所管理テーブル、及びエッジの設置場所対応テーブルの内容に基づいて、実行対象の装置を決定する(ステップS55)。配置計算部14は、シーケンス監視部12がeNodeB80から受信すると、ハンドオーバーに関する情報に含まれるUE90のユーザIDと、移動先のeNodeB80周辺のeNodeB80を示す情報(eNodeB80のID)を当該シーケンス監視部12から取得する。配置計算部14は、エッジの設置場所対応テーブルを参照し、周辺のeNodeB80のIDに対応するエッジを特定する。また、配置計算部14は、監視対象も決定する(例えば、サービスとユーザIDとハンドオーバーを示す情報等)。
ノード変更装置10の配置計算部14は、実行対象の装置と、サービス要求したUE90のユーザIDとを対応付けた情報を実行場所管理テーブルに登録する(ステップS56及びステップS57)。配置計算部14は、特定したエッジと、上記ユーザIDとを対応付けた情報を実行場所管理テーブルに登録する。また、配置計算部14は、実行場所管理テーブルの情報から、上記ユーザIDに対応付いているエッジの内、上記特定していないエッジであり、且つ上記ユーザID以外のユーザIDが対応付いていないエッジを停止対象のエッジとして抽出する。配置計算部14は、実行場所管理テーブルの内、抽出したエッジと、ユーザIDとが対応付いている情報におけるユーザID部分を削除する。
ノード変更装置10の配置計算部14は、監視要求及び配置要求を配置指示部15へ通知する(ステップS58)。配置計算部14は、配置要求として、移動先候補の複数のエッジ40(例えば、UE90の移動先のeNodeB80のエッジ40、及び当該eNodeB80周辺のeNodeB80のエッジ40)と、移動元エッジ40を含む停止対象となるエッジ40とを通知する。配置指示部15は、配置要求に応じて、MANO30へ移動先候補のエッジ40と、移動元エッジ40を含む停止対象となるエッジ40とを通知すると共に、VM及びエッジアプリの起動要求(VM移動要求)をする(ステップS59)。MANO30は、分散DBレプリケーション先を移動先候補のエッジ40に設定し、移動先候補のエッジ40にユーザ情報の登録要求をする(ステップS60)。また、MANO30は、移動元エッジ40の分散DBへ以後の更新を禁止する。移動先候補のエッジ40は、上記ユーザ情報の登録要求に応じてユーザ情報を登録する。そして、移動先候補のエッジ40は、ユーザ情報の登録を完了すると、その旨をMANO30へ通知する(ステップS60)。
MANO30は、移動先候補のエッジ40に対してVM及びエッジアプリの起動要求をする(ステップS61)。各移動先候補のエッジ40は、上記VM及びエッジアプリの起動要求に応じてVM及びエッジアプリを起動すると、その旨をMANO30へ通知する(ステップS62)。
MANO30は、SPGW60に対して、フロー切替を指示し(ステップS63)、SPGW60は、これに応じてフロー切替処理をして、処理完了の旨をMANO30へ通知する(ステップS64)。また、MANO30からルータ・スイッチへフロー切替指示をする(ステップS65)。ルータ・スイッチは、切替終了すると、MANO30へ通知する(ステップS66)。このように、MANO30は、UE90からの処理要求に応じて、データセンタ70が当該処理を行うように、通信経路を設定する。なお、MANO30は、移動先候補の複数エッジ40それぞれの通信経路を設定しておく。
MANO30は、VM終了の旨の通知を、移動元エッジ40を含む停止対象のエッジ40に対して行い(ステップS67)、移動元エッジ40を含む停止対象のエッジ40は、これに応じて終了処理(エッジアプリ及びVMを停止させる処理)をする(ステップS67)。これにより、当該エッジ40は、UE90からの要求処理を実行可能である状態を解除する(要求処理可能とはならないように変更する)。処理を終了すると、その旨をMANO30へ通知する(ステップS68)。
MANO30は、配置指示部15へ移動完了通知をする(ステップS69)。配置指示部15は、シーケンス監視部12へ監視変更指示をして(ステップS70)、シーケンス監視部12から完了通知を受領する(ステップS71)。
配置指示部15は、トラヒック監視部13へ監視終了指示をして(ステップS72)、トラヒック監視部13から完了通知を受領する(ステップS73)。この後、配置指示部15から配置計算部14へ再配置完了の旨を通知する(ステップS74)。
図11に示すフローチャートを用いて、配置計算部14が移動判定をする処理(図10に示すステップS55)を説明する。
配置計算部14は、常時移動変更イベントの待ち受けをする(ステップS81)。シーケンス監視部12からのイベント通知を受信した場合、当該イベント通知の内容がハンドオーバーを示すか否かを確認する(ステップS82)。イベント通知の内容がハンドオーバーでない場合、ステップS81へ戻る。イベント通知の内容がハンドオーバーである場合(ステップS82:YES)、配置計算部14は、移動先のeNodeB80のエッジ40(最も低遅延であるエッジ40)のVM・エッジアプリを起動させ、さらに当該移動先周辺のeNodeB80のエッジ40のVM・エッジアプリも起動させる(ステップS83)。
上述の実施形態では、ノード変更装置10が1台のサーバ装置により実現する場合について述べたが、当該ノード変更装置10が有する機能を複数のサーバ装置により実現するようにしてもよい。
上述の実施形態では、最も低遅延なエッジ40と、移動先のeNodeB80周囲のeNodeB80におけるエッジ40とを起動する場合について述べたが、最も低遅延なエッジ40のみを起動するようにしてもよいし、予め全てのエッジ40を起動してもよい。
上述の実施形態では、ノード変更装置10が、移動先候補の複数エッジ40に対して、VM及びエッジアプリの起動要求をすることにより、移動先候補のエッジ40をUE90からの要求処理可能にする場合について述べたが、移動先候補のエッジ40が予めVM及びエッジアプリを予め起動している場合には、ユーザデータの引き継ぎ(データベースの複製)をさせることにより、UE90からの処理要求受付可能な状態にするようにしてもよい。
上述の実施形態では、特に述べてなかったが、ノード変更装置10が移動先のノードに移動可能か否かを判断するようにしてもよい。当該判断の例として、ノード変更装置10が、移動先ノードのCPU数、メモリ量、ディスク量(ディスク容量)、移動先ノードに接続される通信端末数/セッション数及びNW帯域の情報をMANO30から取得し、取得した情報と、予め設定されている閾値とを比較して移動先のノードへ移動可能か否かを判断する。また、上記判断の別の例として、ノード変更装置10が、移動先のノードが処理を行なうために必要となるノード(例えば、SPGW60、ローカルゲートウェイ(LGW)、DPI(Deep Packet Inspection)、DNS(Domain Name Server)等)の負荷量を示す情報をMANO30から取得して、取得した情報と、予め設定されている閾値とを比較して移動先のノードへ移動可能か否かを判断してもよい。なお、上記の移動先のノードが処理を行なうために必要となるノードが仮想化されてない装置である場合、各移動先のノードで上記負荷量を管理したり、モバイルエッジコンピュータ専用の管理システム(MANO30とは別のシステム)で上記負荷量を管理したりしてもよい。また、上記判断の別の例として、ノード変更装置10が、移動先のノードにおける無線設備の容量(無線のリソースブロックの使用率、基地局装置のCPU使用率等)の情報を基地局装置又はMANO30(基地局装置が仮想化基盤で管理されている場合)から取得して、取得した情報と、予め設定されている閾値とを比較して移動先のノードへ移動可能か否か判断してもよい。
ノード変更装置10が移動先のノードに移動可能か否かを判断した結果、移動不可と判断した場合、移動先のノードに割り当てられている優先度の低いアプリケーションを別のノードに移動させてから再度移動させる。また、ノード変更装置10が移動先のノードに移動可能か否かを判断した結果、移動不可と判断した場合、SPGW60やDNS等、スケールアウトやスケールアップ等によって設備増強可能である場合には、増強後に移動させる。
次に、本実施形態におけるノード変更装置10の作用効果について説明する。本実施形態のノード変更装置10において、シーケンス監視部12が、UE90のハンドオーバーを検知する。配置計算部14は、上記ハンドオーバーが検知した場合、移動先の1以上のノードである移動先ノードが、UE90からの要求を受け付け、要求処理可能となるように変更する。具体的には、当該移動先ノードが、UE90からの要求処理を実行するVMがあるエッジ40を移動先のエッジ40へと変更する。
このように、ノード変更装置10は、移動先ノードであるエッジ40を複数起動させるので、UE90が移動したとしても、通信遅延が大きくなることを防止することができる。
配置計算部14は、UE90からの要求を受け付け、要求処理可能となった後の時点で、移動を検知する前にUE90からの要求を受け付けていたエッジ40を停止させる。ノード変更装置10は、UE90からの処理要求がなされないと考えられるエッジ40を停止させるので、不要にリソースを消費することを回避することができる。
配置計算部14は、UE90の移動先のeNodeB80に紐づくエッジ40及び当該eNodeB80周辺のeNodeB80に紐づくエッジ40を起動させるので、UE90が移動を継続したとしても、通信遅延が大きくなることを防止することができる。
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。例えば、チャネル及び/又はシンボルは信号(シグナル)であってもよい。また、信号はメッセージであってもよい。また、コンポーネントキャリア(CC)は、キャリア周波数、セルなどと呼ばれてもよい。
本明細書で使用する「システム」および「ネットワーク」という用語は、互換的に使用される。
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。さらに、これらのパラメータを使用する数式等は、本明細書で明示的に開示したものと異なる場合もある。様々なチャネル(例えば、PUCCH、PDCCHなど)及び情報要素(例えば、TPCなど)は、あらゆる好適な名称によって識別できるので、これらの様々なチャネル及び情報要素に割り当てている様々な名称は、いかなる点においても限定的なものではない。
基地局は、1つまたは複数(例えば、3つ)の(セクタとも呼ばれる)セルを収容することができる。基地局が複数のセルを収容する場合、基地局のカバレッジエリア全体は複数のより小さいエリアに区分でき、各々のより小さいエリアは、基地局サブシステム(例えば、屋内用の小型基地局RRH:Remote Radio Head)によって通信サービスを提供することもできる。「セル」または「セクタ」という用語は、このカバレッジにおいて通信サービスを行う基地局、および/または基地局サブシステムのカバレッジエリアの一部または全体を指す。さらに、「基地局」「eNB」、「セル」、および「セクタ」という用語は、本明細書では互換的に使用され得る。基地局は、固定局(fixed station)、NodeB、eNodeB(eNB)、アクセスポイント(access point)、フェムトセル、スモールセルなどの用語で呼ばれる場合もある。
移動局は、当業者によって、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、クライアント、またはいくつかの他の適切な用語で呼ばれる場合もある。
また、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。「判断」、「決定」は、例えば、判定(judging)、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。
また、上記の各装置の構成における「手段」を、「部」、「回路」、「デバイス」等に置き換えてもよい。
「含む(including)」、「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」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。
なお、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 Connection Reconfiguration)メッセージなどであってもよい。
また、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。
また、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。
また、本明細書において基地局によって行われるとした特定動作は、場合によってはその上位ノード(upper node)によって行われることもある。基地局を有する1つまたは複数のネットワークノード(network nodes)からなるネットワークにおいて、端末との通信のために行われる様々な動作は、基地局および/または基地局以外の他のネットワークノード(例えば、MMEまたはS-GWなどが考えられるが、これらに限られない)によって行われ得ることは明らかである。上記において基地局以外の他のネットワークノードが1つである場合を例示したが、複数の他のネットワークノードの組み合わせ(例えば、MMEおよびS-GW)であってもよい。
上記の情報等は、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。
本開示の全体において、明らかに単数であることを示しているものではない限り、単数および複数の両方のものを含むものとする。
以上、本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明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。本発明は、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、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
1…通信システム、10…ノード変更装置、11…配置情報記憶部、12…シーケンス監視部、13…トラヒック監視部、14…配置計算部、15…配置指示部、20…OSS/BSS、30…MANO、40…エッジ、50…MME、60…SPGW、70…データセンタ、80…eNodeB、90…UE、101…CPU、102…RAM、103…ROM、104…通信モジュール、105…補助記憶装置。

Claims (5)

  1. 通信端末と通信を行い、前記通信端末からの要求処理を実行するノードを含む通信システムの通信制御方法において、
    前記通信端末の移動を検知した場合に、移動先の無線基地局に紐付くノード、及び当該無線基地局周辺に位置する無線基地局に紐付くノードである移動先ノードが、前記通信端末からの要求を受け付け、要求処理可能となるよう変更するステップを備える通信制御方法。
  2. 前記通信端末からの要求処理を実行していたノードを、前記移動先ノードが前記要求処理可能となった後の時点において、要求処理可能とはならないように変更、若しくは停止する、請求項1に記載の通信制御方法。
  3. 前記移動先ノードが、前記通信端末からの要求を受け付け、要求処理可能となるよう変更するとは、
    前記通信端末からの要求処理を実行する仮想マシンがあるノードを前記移動先ノードへと変更する、
    請求項1又は2に記載の通信制御方法。
  4. 通信端末と通信を行い、前記通信端末からの要求処理を実行するノードを含む通信システムの通信制御装置において、
    前記通信端末の移動を検知した場合に、移動先の無線基地局に紐付くノード、及び当該無線基地局周辺に位置する無線基地局に紐付くノードである移動先ノードが、前記通信端末からの要求を受け付け、要求処理可能となるよう変更する変更手段を備える通信制御装置。
  5. 通信端末と通信を行い、前記通信端末からの要求処理を実行するノードと、前記ノードを制御する通信制御装置とを含む通信システムにおいて、
    前記通信制御装置は、
    前記通信端末の移動を検知した場合に、移動先の無線基地局に紐付くノード、及び当該無線基地局周辺に位置する無線基地局に紐付くノードである移動先ノードが、前記通信端末からの要求を受け付け、要求処理可能となるよう変更する変更手段を備え、
    前記ノードは、前記変更手段に応じて、要求処理可能とした場合、前記通信端末からの要求を受け付け、要求処理を実行する、通信システム。
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