JP6480641B2 - ネットワーク装置 - Google Patents

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Description

本開示は、移動通信システムにおいて用いられるネットワーク装置に関する。
近年、移動通信システムの標準化プロジェクトである3GPP(Third Generation Partnership Project)において、第5世代(5G)移動通信システム向けの技術の研究が進められている。5Gシステムは、新たなサービス及び新たなユースケースをサポートすることが想定されている。
コアネットワークが多様なサービス/ユースケースをサポートするために、コアネットワークを複数のコアネットワークスライスに分割し、コアネットワークスライスごとに異なるサービス/ユースケースを実現する技術が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。このような技術は、「Network slicing」と称される。ここで、1つのコアネットワークスライスは、論理的なネットワーク機能の集合からなる。複数のコアネットワークスライスは、1つの無線アクセスネットワークを共有する。
しかしながら、「Network slicing」が導入された場合において、無線アクセスネットワークが果たすべき役割については不明確である。
3GPP寄書「R2−162664」
一実施形態に係るネットワーク装置は、複数のコアネットワークスライスにより共有される無線アクセスネットワークに設けられる。前記ネットワーク装置は、前記複数のコアネットワークスライスのそれぞれのサービス品質要件及び/又は機能に基づいて、無線端末に割り当てるリソースをコアネットワークスライスごとに管理する制御部を備える。前記制御部は、前記リソースに関する制御信号を前記無線端末に提供する。
移動通信システムの構成を示す図である。 無線インターフェイスのプロトコルスタックを示す図である。 無線端末の構成を示す図である。 基地局の構成を示す図である。 基地局が管理する情報を示す図である。 Uプレーン(User Plane)の構成を示す図である。 Cプレーン(Control Plane)の構成を示す図である。
実施形態に係る移動通信システムの構成について説明する。実施形態に係る移動通信システムは、3GPP規格に基づく5G移動通信システムである。
図1は、実施形態に係る移動通信システムの構成を示す図である。図1に示すように、実施形態に係る移動通信システムは、無線アクセスネットワーク(RAN)10、複数のコアネットワーク(CN)スライス20、及び無線端末100を備える。無線端末100は、UE(User Equipment)と称されてもよい。RAN10及び複数のCNスライス20は、5G移動通信システムのネットワークを構成する。
RAN10は、無線端末100との無線通信を行う基地局200を含む。RAN10は、基地局200以外の装置を含んでもよい。実施形態において、基地局200は、無線アクセスネットワークに設けられるネットワーク装置に相当する。
基地局200は、1又は複数のセルを管理しており、自セルとの接続を確立した無線端末100との無線通信を行う。基地局200は、無線リソース管理(RRM)機能、ユーザデータ(以下、単に「データ」という)のルーティング機能、モビリティ制御・スケジューリングのための測定制御機能等を有する。「セル」は、無線通信エリアの最小単位を示す用語として用いられる。「セル」は、無線端末100との無線通信を行う機能を示す用語としても用いられる。
複数のCNスライス20は、RAN10を介して無線端末100にサービスを提供するコアネットワークを構成する。複数のCNスライス20は、異なるサービス/ユースケースを提供する。このようなサービス/ユースケースは、例えば、eMBB(enhanced Mobile Broadband、mMTC(massive Machine Type Communication)、URLLC(Ultra Reliable and Low Latency Communications)等を含む。図1の例において、CNスライス20−1はeMBBを提供し、CNスライス20−2はmMTCを提供し、CNスライス20−3はURLLCを提供してもよい。このように、サービス/ユースケースごとに異なるCNスライス20を用いて多様なサービス/ユースケースを提供することにより、コアネットワークの複雑化を回避し、効率的なネットワークを構成することができる。
複数のCNスライス20は、RAN10を共有する。言い換えると、RAN10は、CNスライス20ごとに確保された仮想的なリソースを各CNスライス20に提供する。各CNスライス20は、論理的なネットワーク機能の集合からなる。RAN10と複数のCNスライス20との間に、CNスライス20の選択及びルーティングを行う装置が設けられてもよい。
無線端末100は、移動型の端末である。無線端末100は、RAN10のセル(サービングセル)との無線通信を行う。無線端末100は、RAN10からリソースが割り当てられ、RAN10を介して少なくとも1つのCNスライス20との通信を行う。無線端末100は、複数のCNスライス20と同時に通信を行ってもよい。
図2は、無線インターフェイスのプロトコルスタックを示す図である。ここでは、3GPP LTE(Long Term Evolution)のプロトコルスタックに関して主として説明する。図2に示すように、無線インターフェイスプロトコルは、OSI参照モデルの第1層乃至第3層に区分されている。第1層は物理(PHY)層である。第2層は、MAC(Medium Access Control)層、RLC(Radio Link Control)層、及びPDCP(Packet Data Convergence Protocol)層を含む。第3層は、RRC(Radio Resource Control)層を含む。
物理層は、符号化・復号、変調・復調、アンテナマッピング・デマッピング、及びリソースマッピング・デマッピングを行う。無線端末100の物理層と基地局200の物理層との間では、物理チャネルを介してデータ及び制御信号が伝送される。
MAC層は、データの優先制御、ハイブリッドARQ(HARQ)による再送処理、及びランダムアクセス手順等を行う。無線端末100のMAC層と基地局200のMAC層との間では、トランスポートチャネルを介してデータ及び制御信号が伝送される。基地局200のMAC層はスケジューラを含む。スケジューラは、上下リンクのトランスポートフォーマット(トランスポートブロックサイズ、変調・符号化方式(MCS))及び無線端末100への割当無線リソースを決定する。
RLC層は、MAC層及び物理層の機能を利用してデータを受信側のRLC層に伝送する。無線端末100のRLC層と基地局200のRLC層との間では、論理チャネルを介してデータ及び制御信号が伝送される。
PDCP層は、ヘッダ圧縮・伸張、及び暗号化・復号化を行う。
RRC層は、制御信号を取り扱う制御プレーンでのみ定義される。無線端末100のRRC層と基地局200のRRC層との間では、各種設定のためのシグナリング(RRCシグナリング)が伝送される。RRC層は、無線ベアラの確立、再確立及び解放に応じて、論理チャネル、トランスポートチャネル、及び物理チャネルを制御する。無線端末100のRRCと基地局200のRRCとの間に接続(RRC接続)がある場合、無線端末100はRRCコネクティッドモードである。そうでない場合、無線端末100はRRCアイドルモードである。
RRC層の上位に位置するNAS層は、セッション管理及びモビリティ管理等を行う。
図3は、無線端末100の構成を示す図である。図3に示すように、無線端末100は、受信部110、送信部120、及び制御部130を備える。
受信部110は、制御部130の制御下で各種の受信を行う。受信部110は、アンテナ及び受信機を含む。受信機は、アンテナが受信する無線信号をベースバンド信号(受信信号)に変換して制御部130に出力する。
送信部120は、制御部130の制御下で各種の送信を行う。送信部120は、アンテナ及び送信機を含む。送信機は、制御部130が出力するベースバンド信号(送信信号)を無線信号に変換してアンテナから送信する。
制御部130は、無線端末100における各種の制御を行う。制御部130は、プロセッサ及びメモリを含む。メモリは、プロセッサにより実行されるプログラム、及びプロセッサによる処理に用いられる情報を記憶する。プロセッサは、ベースバンドプロセッサと、CPU(Central Processing Unit)と、を含む。ベースバンドプロセッサは、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号等を行う。CPUは、メモリに記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行う。プロセッサは、音声・映像信号の符号化・復号を行うコーデックを含んでもよい。プロセッサは、上述した各種の処理及び後述する各種の処理を実行する。
図4は、基地局200の構成を示す図である。図4に示すように、基地局200は、送信部210、受信部220、制御部230、及びバックホール通信部240を備える。
送信部210は、制御部230の制御下で各種の送信を行う。送信部210は、アンテナ及び送信機を含む。送信機は、制御部230が出力するベースバンド信号(送信信号)を無線信号に変換してアンテナから送信する。
受信部220は、制御部230の制御下で各種の受信を行う。受信部220は、アンテナ及び受信機を含む。受信機は、アンテナが受信する無線信号をベースバンド信号(受信信号)に変換して制御部230に出力する。
制御部230は、基地局200における各種の制御を行う。制御部230は、プロセッサ及びメモリを含む。メモリは、プロセッサにより実行されるプログラム、及びプロセッサによる処理に用いられる情報を記憶する。プロセッサは、ベースバンドプロセッサと、CPUと、を含む。ベースバンドプロセッサは、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号等を行う。CUPは、メモリに記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行う。プロセッサは、上述した各種の処理及び後述する各種の処理を実行する。
バックホール通信部240は、ネットワークインターフェイスを介して複数のCNスライス20と接続される。バックホール通信部240は、CNスライス20との通信に用いられる。バックホール通信部240は、ネットワークインターフェイスを介して隣接基地局と接続されてもよい。
制御部230、送信部210、受信部220のうち一部の機能が別ユニットに配置されていてもよく、この場合、当該ユニットと基地局200の間はフロントホール通信によって接続される。
実施形態において、基地局200は、複数のCNスライス20により共有されるRAN10に設けられる。基地局200(制御部230)は、複数のCNスライス20のそれぞれのサービス品質要件及び/又は機能に基づいて、無線端末100に割り当てるリソースをCNスライス20ごとに管理する。
図5は、基地局200(制御部230)が管理する情報を示す図である。図5に示す情報の少なくとも一部は、CNスライス20から基地局200に提供されてもよい。図5に示すように、CNスライス20ごとに、識別子(CNスライスID)と、サービス品質要件と、機能(群)と、リソースと、が割り当てられている。
サービス品質要件は、対応するCNスライス20に要求されるサービス品質(QoS)を含む。サービス品質要件とは、当該CNスライス20が提供するサービス/ユースケースに要求されるQoSであってもよい。QoSは、遅延、スループット、信頼性等を含む。サービス品質要件は、QoSのインデックス値であるQCI(QoS Class Identifier)により識別されてもよい。サービス品質要件は、当該CNスライス20に対応するユースケースを含んでもよい。
機能(群)とは、対応するCNスライス20に要求される機能(群)である。当該機能は、当該CNスライス20が提供するサービス/ユースケースに要求される機能である。例えば、機能は、eDRX(extended Discontinues Reception)、MBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service)、D2D(Device to Device)等である。CNスライス20ごとに必須となる機能が予め定義されていてもよい。CNスライス20ごとに必須となる機能が予め定義されている場合、無線端末100は、どのCNスライスをサポートするかをCapabilityとしてRAN10(基地局200)に通知してもよい。基地局200は、必要となるCNスライス20のIDを用いて、対応する機能を無線端末100に設定してもよい。
リソースとは、RAN10が無線端末100に割り当てるリソースであって、以下の1)〜3)の何れかを含む。
1)時間及び/又は周波数により定義される無線リソース。時間・周波数リソースは、無線端末100がサービス/ユースケースを利用する際に用いることが可能な時間・周波数リソース(群)である。時間・周波数リソースは、無線リソースプールのID、周波数キャリア(コンポーネントキャリア)のID等により識別されてもよい。
2)複数のIP(Internet Protocol)フローからなるベアラ。ベアラは、RAN10を介してUE100とCNスライス20との間に確立される論理的な通信路であってもよい。ベアラは、無線端末100のデータを運搬する。ベアラは、ベアラIDにより識別されてもよい。
3)無線端末100との通信を制御する制御エンティティ。制御エンティティとは、Cプレーンのエンティティであって、例えばRRCエンティティである。RRCエンティティは、RRCシグナリングを無線端末100に提供する。RRCエンティティは、RRCエンティティIDにより識別されてもよい。
基地局200(制御部230)は、CNスライス20ごとに管理されるリソースに関する制御信号(Signaling)を無線端末100に提供する。制御信号は、無線端末個別の制御信号(Dedicated Signaling)であってもよい。制御信号は、複数の無線端末に共通の制御信号(Broadcast Signaling)であってもよい。無線端末100は、基地局200から提供された制御信号に基づいて基地局200との無線通信を行う。
第1に、基地局200は、CNスライス20ごとのサービス品質要件(QoS)に付随する制御信号の提供を行う。例えば、基地局200は、CNスライスIDと当該CNスライスIDに対応するQCI及び/又はユースケースを示す情報とをUE100に提供する。
第2に、基地局200は、CNスライス20ごとの機能に付随する制御信号の提供を行う。例えば、基地局200は、CNスライスIDと当該CNスライスIDに対応するeDRX用H−SFN(Hyper System Frame Number)、リソースプールID、コンポーネントキャリアID等とをUE100に提供する。
或いは、基地局200は、CNスライスIDを直接UE100に提供せずに、CNスライスIDに対応するベアラID/RRCエンティティIDを、CNスライスIDに代えてUE100に提供してもよい。基地局200は、CNスライスIDとベアラID/RRCエンティティIDとの対応関係を示す情報をUE100に提供してもよい。
共通の制御信号(Broadcast Signaling)は、複数の報知情報から構成されてもよく、当該複数の報知情報において、対応するCNスライスIDが紐付いていてもよく、当該CNスライスIDが該当する報知情報とともに通知されてもよい。例えば、CNスライスに固有の無線構成情報やアクセス規制情報が、それぞれ対応するCNスライスIDと紐付いている。具体的には、基地局200は、CNスライス20−1用の報知情報1、CNスライス20−2用の報知情報2、CNスライス20−2用の報知情報3、…を無線端末100に送信する。これにより、無線端末100は、必要となるCNスライスに対応した報知情報を自身に設定できる。
次に、実施形態に係るUプレーン(User Plane)の構成について説明する。図6は、実施形態に係るUプレーンの構成を示す図である。
図6に示すように、基地局200は、1つのCNスライス20に複数のベアラを対応付けるとともに、1つのベアラに複数のIPフローを対応付ける。言い換えると、基地局200は、複数のIPフローを1つのベアラにグループ化し、複数のベアラを1つのCNスライス20にグループ化する。基地局200は、IPフローごとのQoS制御及びベアラごとのQoS制御を行ってもよい。基地局200は、IPフローとベアラとCNスライスとの対応関係を示すマッピング情報を無線端末100に設定してもよい。基地局200は、IPフローごと又はベアラごとに、PDCP設定、RLC設定、論理チャネル(LC)IDをUE100に提供してもよい。
基地局200は、ベアラごとのQoSパラメータの設定(QoS設定)を無線端末100に対して行う。すなわち、基地局200は、複数のIPフローを束ねたベアラ単位でQoS設定を行う。例えば、基地局200は、ベアラごとのQoS設定を含む制御信号を無線端末100に送信する。QoS設定は、LCP(Logical Channel Prioritization)パラメータであってもよい。基地局200は、CNスライス20ごとに必要となる機能の設定(eDRX等)を同時に行ってもよい。
無線端末100(及び基地局200)は、IPフローベースのQoSと束ねられたQoS(ベアラベースのQoS)とが設定された場合、束ねられたQoSが最低限保証されると認識してもよい。或いは、IPフローベースQoSがベアラベースQoSよりも優先されてもよい。複数のIPフローベースQoSが設定された場合、無線端末100(及び基地局200)は、その中で最もビットレートが高いものを、当該複数のIPフローの代表QoS設定として、当該代表QoS設定を最低限満たすように制御してもよい。
次に、実施形態に係るCプレーン(Control Plane)の構成について説明する。図7は、実施形態に係るCプレーンの構成を示す図である。
図7に示すように、RAN10(基地局200)は、CNスライス20ごとに確保されたサブRRCエンティティ11を有する。RAN10は、複数のサブRRCエンティティ11よりも上位に位置付けられるメインRRCエンティティ12をさらに有してもよい。メインRRCエンティティ12は、複数のサブRRCエンティティ11を管理する。
各RRCエンティティ(複数のサブRRCエンティティ11及びメインRRCエンティティ12)に優先度が割り振られていてもよい。例えば、RAN10(基地局200)は、優先度の高いRRCエンティティからUE100にシグナリングを行う場合に、優先度の低いRRCエンティティに対して割り込み処理を行うことができてもよい。RRCエンティティごとに不活性期間/活性期間が設けられてもよい。RRCエンティティは、不活性期間において動作を休止する。
メインRRCエンティティ12は、全サブRRCエンティティ11に関する全体的な設定を行う。各サブRRCエンティティ11は、CNスライス20に対応する機能及び/又はCNスライス20に対応するベアラ/IPフローに関する個別の設定を行う。
メインRRCエンティティ12は、メインRRCエンティティ12自身の設定(セル全体の設定)として、以下の設定のうち少なくとも1つを行う。メインRRCエンティティ12は、以下の設定のうち少なくとも1つのシグナリング(Dedicated Signaling又はBroadcast Signaling)をUE100に送信してもよい。
・システム設定(帯域幅、SFN、セルID、トラッキングエリアコード等)
・測定報告関連
・セル再選択関連(サービングセル、隣接セル、別RAT)
・アクセス規制関連
・ページング設定
・子RRC(サブRRCエンティティ11)の設定
・子RRC(サブRRCエンティティ11)のID
・PLMN ID
・CNスライスID
・優先度(処理優先度)
・機能(各サブRRCエンティティ11に担当させる機能)
・IPフローID/ベアラID(各サブRRCエンティティ11に担当させるUプレーン)
・無線リソース(各サブRRCエンティティ11に担当させる無線リソース、又はシグナリング用の無線リソース)
各サブRRCエンティティ11は、以下の設定のうち少なくとも1つを行う。メインRRCエンティティ12は、以下の設定のうち少なくとも1つのシグナリング(Dedicated Signaling又はBroadcast Signaling)をUE100に送信してもよい。但し、以下の設定のうち少なくとも1つがメインRRCエンティティ12により行われてもよい。
・機能毎の設定(例えば、D2D、MBMS等)
・IPフロー/ベアラ毎の設定(PDCP、RLC)
・MAC設定(LCP、DRX等)
このように、実施形態に係る基地局200によれば、CNスライス20ごとに適切なQoS制御を行い、各CNスライス20のサービス品質を保証することができる。
上述した実施形態において、本開示に係るネットワーク装置が基地局200である一例を説明した。しかしながら、本開示に係るネットワーク装置は基地局200とは異なるネットワーク装置(例えば、基地局制御装置)であってもよい。
日本国特許出願第2016−105167号(2016年5月26日出願)の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。
本開示は移動通信分野において有用である。

Claims (8)

  1. 複数のコアネットワークスライスを有する無線アクセスネットワークに設けられるネットワーク装置であって、
    前記複数のコアネットワークスライスのそれぞれのサービス品質要件に基づいて、無線端末に割り当てるリソースをコアネットワークスライスごとに管理する制御部を備え、
    前記制御部は、前記リソースに関する制御信号を前記無線端末に提供する
    ネットワーク装置。
  2. 前記制御信号は、前記サービス品質要件を示す情報を含む
    請求項1に記載のネットワーク装置。
  3. 前記制御部は、前記リソースを管理するための情報を、前記ネットワーク装置の上位装置から受信する
    請求項1に記載のネットワーク装置。
  4. 前記リソースは、複数のIPフローに対応するベアラである
    請求項1に記載のネットワーク装置。
  5. 前記制御信号は、前記ベアラに適用すべきQoSパラメータを含む
    請求項4に記載のネットワーク装置。
  6. 前記リソースは、前記無線端末との通信を制御する制御エンティティである
    請求項1に記載のネットワーク装置。
  7. 前記制御エンティティは、コアネットワークスライスごとに確保されたサブ制御エンティティを含み、
    前記ネットワーク装置は、前記複数のコアネットワークスライスに対応する複数のサブ制御エンティティを管理するメイン制御エンティティをさらに備える
    請求項6に記載のネットワーク装置。
  8. 複数のコアネットワークスライスを有する無線アクセスネットワークに設けられるネットワーク装置に用いられる方法であって、
    前記複数のコアネットワークスライスのそれぞれのサービス品質要件に基づいて、無線端末に割り当てるリソースをコアネットワークスライスごとに管理するステップと、
    前記リソースに関する制御信号を前記無線端末に提供するステップと、を備える
    方法。
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