JP7546093B2 - Control device, control method, and program - Google Patents

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Description

本発明は、ネットワークスライシングを適用した基地局システムのための制御装置及び制御方法、並びに当該制御装置用のプログラムに関するものである。 The present invention relates to a control device and control method for a base station system that applies network slicing, and a program for the control device.

第5世代(5G)移動通信システムでは、サービスタイプが大容量(eMBB:enhanced Mobile BroadBand)、超低遅延(URLLC:Ultra-Reliable and Low Latency Communications)、及び多接続(mMTC:massive Machine Type Communications)の三つに大別されており、それぞれのサービス要求が異なる。このように要件が異なるサービスを経済的かつ柔軟に提供するために、ネットワークスライシングが検討されている。 In the fifth generation (5G) mobile communication system, service types are broadly divided into three categories: large capacity (eMBB: enhanced Mobile BroadBand), ultra-low latency (URLLC: Ultra-Reliable and Low Latency Communications), and multiple connections (mMTC: massive Machine Type Communications), each with different service requirements. Network slicing is being considered to provide services with such different requirements economically and flexibly.

また、3GPP(登録商標) Release15として初版仕様が策定された5Gでは、DU(Distributed Unit)と称される論理ノードとCU(Central Unit)と称される論理ノードとで基地局を構成し、DUとCUとの間で基地局の機能分割を行うことが採用されている。DUには、基地局機能(下位レイヤから順にRF(Radio Frequency layer),PHY(Physical layer),MAC(Media Access Control layer),RLC(Radio Link Control layer),PDCP(Packet Data Convergence Protocol layer))のうち、下位レイヤの機能が配置され、CUには、その他の上位レイヤの機能が配置される。また、CU及びDUに加えて、RF及びPHY等の機能を有する無線ユニット(RU:Radio Unit)を設けることもできる。 In addition, in 5G, the first edition of the specifications was formulated as 3GPP (registered trademark) Release 15, a base station is composed of a logical node called DU (Distributed Unit) and a logical node called CU (Central Unit), and the base station functions are divided between the DU and CU. The DU is equipped with lower layer functions of the base station functions (from the lower layer: RF (Radio Frequency layer), PHY (Physical layer), MAC (Media Access Control layer), RLC (Radio Link Control layer), PDCP (Packet Data Convergence Protocol layer)), and the CU is equipped with other higher layer functions. In addition to the CU and DU, a radio unit (RU: Radio Unit) having functions such as RF and PHY can also be provided.

このようにDU及びCUに機能分割が行われた基地局システムに対して上述のネットワークスライシングが適用された場合、各スライス内の無線端末に対する無線リソースのスケジューリングを行うスケジューラが、スライスごとに対応するDUに配置される。1つのRUを複数のDUが共有する構成では、複数のスケジューラは、同じ基地局エリア内で共通の無線リソースを用いてスケジューリングを行うことになるため、スライス間で無線リソースのアイソレーションを実現する必要がある。また、スライスごとのスケジューリングに用いられる無線リソースを各スライス(各スケジューラ)に対して割り当てる際に、各スライスのSLA(サービスレベルアグリーメント)の満足度を高める(各スライスが提供するサービス品質を高める)ことが求められる。 When the above-mentioned network slicing is applied to a base station system in which functions are divided into DUs and CUs in this way, a scheduler that schedules radio resources for wireless terminals in each slice is placed in the DU corresponding to each slice. In a configuration in which one RU is shared by multiple DUs, multiple schedulers will perform scheduling using common radio resources within the same base station area, so it is necessary to achieve isolation of radio resources between slices. In addition, when allocating radio resources used for scheduling for each slice to each slice (each scheduler), it is required to increase the satisfaction of the SLA (service level agreement) of each slice (improve the service quality provided by each slice).

非特許文献1では、ネットワークスライシングを適用した場合に、スライス間のアイソレーションを確保するように、予め定められた配分率に基づいて、スケジューリング用の無線リソースを各スライスに配分する技術が提案されている。また、非特許文献2では、ネットワークスライシングを適用した場合に、各スライスのSLAの満足度を高めるように、スケジューリング用の無線リソースを各スライスに配分する技術が提案されている。 Non-Patent Document 1 proposes a technique for allocating radio resources for scheduling to each slice based on a predetermined allocation rate so as to ensure isolation between slices when network slicing is applied. In addition, Non-Patent Document 2 proposes a technique for allocating radio resources for scheduling to each slice so as to increase the satisfaction of the SLA of each slice when network slicing is applied.

A. Ksentini and N. Nikaein "Toward Enforcing Network Slicing on RAN:Flexibility and Resources Abstraction," IEEE Communications Magazine, Jun. 2017, vol. 55, issue 6, pp. 102-108.A. Ksentini and N. Nikaein "Toward Enforcing Network Slicing on RAN:Flexibility and Resources Abstraction," IEEE Communications Magazine, Jun. 2017, vol. 55, issue 6, pp. 102-108. B. Khodapanah, A. Awada, I. Viering, D. Oehmann, Meryem Simsek, and G. P. Fettweis, "Fulfillment of Service Level Agreements via Slice-Aware Radio Resource Management in 5G Networks," 2018 IEEE 87th Vehicular Technology Conference (VTC Spring), pp. 1-6, Jun. 2018.B. Khodapanah, A. Awada, I. Viering, D. Oehmann, Meryem Simsek, and G. P. Fettweis, "Fulfillment of Service Level Agreements via Slice-Aware Radio Resource Management in 5G Networks," 2018 IEEE 87th Vehicular Technology Conference (VTC Spring ), pp. 1-6, Jun. 2018.

しかし、上述の従来技術では、アイソレーションを確保しながらSLAの満足度を高めるように、スケジューリング用の無線リソースを各スライスに配分する(割り当てる)ことはできていない。例えば、非特許文献2では、複数のスライスのSLAの満足度を一律に高めようとして、無線環境が悪い無線端末が存在するスライスに対して無線リソースを割り当てすぎることで、他のスライスに対して割り当てるべき無線リソースが不足する状況が生じうる。この場合、スライス間のアイソレーションが確保できなくなる。 However, the above-mentioned conventional technology is not able to allocate (assign) radio resources for scheduling to each slice in a way that increases the satisfaction of the SLA while ensuring isolation. For example, in Non-Patent Document 2, in an attempt to uniformly increase the satisfaction of the SLA of multiple slices, excessive radio resources are allocated to a slice in which a wireless terminal with a poor wireless environment exists, which may result in a shortage of radio resources to be allocated to other slices. In this case, isolation between slices cannot be ensured.

また、DU及びCUに機能分割が行われた基地局システムに対してネットワークスライシングが適用された場合、それぞれ異なるスライスに対応する複数のスケジューラが、それぞれ異なる場所(サイト)に配置される可能性がある。しかし、上述の従来技術は、複数のスケジューラがそれぞれ異なる場所に配置されることを想定しておらず、そのような場合には適用できない。 In addition, when network slicing is applied to a base station system in which functions are divided into DU and CU, multiple schedulers corresponding to different slices may be placed in different locations (sites). However, the above-mentioned conventional technology does not assume that multiple schedulers will be placed in different locations, and is therefore not applicable in such a case.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。本発明は、ネットワークスライシングが適用された基地局システムにおいて、スライス間のアイソレーションを確保しながら、各スライスが提供するサービス品質を高めるように、各スライスに無線リソースの配分を行う技術を提供することを目的としている。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems. The present invention aims to provide a technology for allocating radio resources to each slice in a base station system to which network slicing is applied, so as to improve the quality of service provided by each slice while ensuring isolation between slices.

本発明の一態様の係る制御装置は、複数のスライスのそれぞれに対して、スライスごとのスケジューリングに用いられる無線リソースを割り当てる制御装置であって、前記複数のスライスのそれぞれに対して無線リソースの仮割り当て量を予め決定する決定手段と、各スライスに対して定められたサービス品質の目標値に基づいて、前記仮割り当て量を上限として前記複数のスライスのそれぞれに対して無線リソースを割り当てる第1割当手段と、前記複数のスライスのうち、前記目標値が満たされることなく前記第1割当手段により割り当てられた無線リソースの量が前記上限に達した1つ以上のスライスに対して、前記目標値が満たされたスライスに対して割り当てられなかった余剰の無線リソースを配分する第2割当手段と、を備えることを特徴とする。 The control device according to one aspect of the present invention is a control device that allocates radio resources used for scheduling for each of a plurality of slices, and is characterized by comprising: a determination means for determining in advance a provisional allocation amount of radio resources for each of the plurality of slices; a first allocation means for allocating radio resources to each of the plurality of slices with the provisional allocation amount as an upper limit based on a target value of service quality set for each slice; and a second allocation means for allocating surplus radio resources not allocated to slices for which the target value is met, to one or more slices among the plurality of slices for which the amount of radio resources allocated by the first allocation means has reached the upper limit without the target value being met.

本発明によれば、ネットワークスライシングが適用された基地局システムにおいて、スライス間でアイソレーションを確保しながら、各スライスが提供するサービス品質を高めるように、各スライスに無線リソースの配分を行うことが可能になる。 According to the present invention, in a base station system to which network slicing is applied, it is possible to allocate radio resources to each slice so as to improve the quality of service provided by each slice while ensuring isolation between the slices.

基地局システムにおけるCU、DU及びRUの機能構成例を示す図。A diagram showing an example of the functional configuration of a CU, DU, and RU in a base station system. 基地局システムの基本的な構成例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an example of a basic configuration of a base station system. 基地局システムの構成例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a base station system. RANコントローラのハードウェア構成例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of a RAN controller. RANコントローラの機能構成例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the functional configuration of a RAN controller. 複数のスライスへの無線リソースの割り当てのタイミングの例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an example of the timing of allocation of radio resources to multiple slices. 予測スループットを求めるためのAMC(Adaptive Modulation and Coding)マッピングテーブルの例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an example of an AMC (Adaptive Modulation and Coding) mapping table for determining a predicted throughput. 第1及び第2割当処理による無線リソースの割り当て結果の例を示す図。11A and 11B are diagrams showing examples of radio resource allocation results by the first and second allocation processes;

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。 Below, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that in each of the following figures, components that are not necessary for explaining the embodiments are omitted from the figures.

[第1実施形態]
<基地局の機能分割>
基地局(基地局システム)は、一般に、下位レイヤの機能から上位レイヤの機能まで複数の機能(RF,...,PDCP)を有し、これらの機能はDU及びCUに分割して配置される。
[First embodiment]
<Dividing base station functions>
A base station (base station system) generally has a plurality of functions (RF, . . . , PDCP) ranging from lower layer functions to higher layer functions, and these functions are divided and arranged in a DU and a CU.

図1は、基地局のそれぞれ異なるレイヤの複数の機能を、CU、DU及びRUに分割した構成の一例を示す図である。図1に示すように、本実施形態では、CU及びDUに加えて、RF及びPHY等の機能を有するRUを設ける。図1の基地局(基地局システム)は、CU10、DU20、及びRU30で構成され、CU10は、コアネットワーク(5GC(5G Core)、EPC(Evolved Packet Core)等)に接続され、DU20は、CU10とRU30との間に接続される。 Figure 1 is a diagram showing an example of a configuration in which multiple functions of different layers of a base station are divided into a CU, DU, and RU. As shown in Figure 1, in this embodiment, in addition to the CU and DU, an RU having functions such as RF and PHY is provided. The base station (base station system) in Figure 1 is composed of a CU10, a DU20, and a RU30, with the CU10 being connected to a core network (5GC (5G Core), EPC (Evolved Packet Core), etc.), and the DU20 being connected between the CU10 and the RU30.

DU20は、基地局の機能のうちの、無線端末に無線リソースを割り当てるためのスケジューリングを行うスケジューリング機能を少なくとも有する。CU10は、基地局の機能のうち、接続されたDU20が有する機能よりも上位レイヤの機能を有する。また、RU30は、基地局の機能のうちの、電波の送受信機能に相当するRFの機能を少なくとも有する。 The DU20 has at least one of the base station functions, a scheduling function for performing scheduling to allocate radio resources to wireless terminals. The CU10 has a higher layer function than the functions of the connected DU20, among the base station functions. The RU30 has at least one of the base station functions, an RF function equivalent to the radio wave transmission and reception function.

図1の構成例では、DU20は、スケジューリング機能に相当するHigh MACの機能だけでなく、RLC及びLow MACの機能も有しており、CU10は、DU20が有する機能より上位レイヤの機能である、SDAP(Service Data Adaptation Protocol layer)/RRC(Radio Resource Control layer)及びPDCPの機能を有している。また、RU30は、電波の送受信機能に相当するRFの機能だけでなく、PHYの機能も有している。なお、PHYの一部の機能のみをRU30に実装し、PHYの残りの機能をDU20に実装してもよい。 In the configuration example of FIG. 1, DU20 has not only High MAC function, which is equivalent to a scheduling function, but also RLC and Low MAC functions, and CU10 has SDAP (Service Data Adaptation Protocol layer)/RRC (Radio Resource Control layer) and PDCP functions, which are higher layer functions than the functions of DU20. Furthermore, RU30 has not only RF function, which is equivalent to radio wave transmission and reception function, but also PHY function. Note that only some of the PHY functions may be implemented in RU30, and the remaining PHY functions may be implemented in DU20.

以下では、図1に示される機能構成を一例として用いて、本実施形態に係る基地局システムの構成及び動作、並びに当該基地局システムの制御について具体的に説明する。 The following describes in detail the configuration and operation of the base station system according to this embodiment, as well as the control of the base station system, using the functional configuration shown in FIG. 1 as an example.

<基地局システムの構成>
図2は、サービスタイプとしてmMTC、URLLC及びeMBBに対応するスライス1~3が生成された、基地局システムの基本的な構成例を示す図である。なお、CU10及びDU20は、RAN(無線アクセスネットワーク)コントローラ40によって制御及び管理がなされ、各スライスは、RANコントローラ40によって生成される。
<Base Station System Configuration>
2 is a diagram showing a basic configuration example of a base station system in which slices 1 to 3 corresponding to mMTC, URLLC, and eMBB are generated as service types. The CU 10 and DU 20 are controlled and managed by a RAN (Radio Access Network) controller 40, and each slice is generated by the RAN controller 40.

基地局システムは、複数のCU10(10a,10b,10c)、複数のDU20(20a,20b,20c)、及び1つのRU30で構成されている。CU10a及びDU20aはスライス1に、CU10b及びDU20bはスライス2に、CU10c及びDU20cはスライス3に対応している。このように、複数のCU10は、それぞれ異なるスライスに対応しており、当該複数のCU10に対応する複数のDU20も同様である。なお、複数のCU10は、それぞれ1つ以上のスライスに対応していてもよい。また、複数のDU20は、それぞれ1つ以上のスライスに対応していてもよい。 The base station system is composed of multiple CUs 10 (10a, 10b, 10c), multiple DUs 20 (20a, 20b, 20c), and one RU 30. CU 10a and DU 20a correspond to slice 1, CU 10b and DU 20b correspond to slice 2, and CU 10c and DU 20c correspond to slice 3. In this way, the multiple CUs 10 each correspond to a different slice, and the same goes for the multiple DUs 20 corresponding to the multiple CUs 10. Note that each of the multiple CUs 10 may correspond to one or more slices. Also, each of the multiple DUs 20 may correspond to one or more slices.

DU20は、基地局の機能のうちの無線リソースのスケジューリング機能(例えば、High MACの機能)を少なくとも有する。DU20は、それぞれ、アンテナサイトに配置されるか、又はアンテナサイトとデータセンタとの間(の地方収容局)に配置される。 DU20 has at least the radio resource scheduling function (e.g., High MAC function) among the functions of a base station. DU20 is placed at an antenna site or between an antenna site and a data center (at a regional accommodating station).

CU10は、それぞれが、DU20のうちの異なる1つのDUとコアネットワークとの間に配置され、基地局の機能のうち、接続された当該1つのDUが有する機能よりも上位レイヤの機能(例えば、SDAP/RRC及びPDCPの機能)を有する。図2の例では、CU10a,10b,10cは、それぞれ、異なる1つのDU20a,20b,20cと接続される。 Each CU10 is disposed between a different one of the DUs 20 and the core network, and has base station functions (e.g., SDAP/RRC and PDCP functions) that are higher layer functions than the functions of the connected DU. In the example of FIG. 2, CUs 10a, 10b, and 10c are connected to different DUs 20a, 20b, and 20c, respectively.

単一のRU30は、基地局の機能のうちの電波の送受信機能(例えば、RFの機能)を少なくとも有する。RU30は、アンテナサイトに配置され、複数のDU20と接続される。これにより、複数のDU20を介して提供される複数のスライス1~3が、当該RU30によって形成される同一のセル内で提供される。 A single RU 30 has at least the radio wave transmission and reception function (e.g., RF function) among the functions of a base station. The RU 30 is placed at an antenna site and connected to multiple DUs 20. As a result, multiple slices 1 to 3 provided via multiple DUs 20 are provided within the same cell formed by the RU 30.

このように、本実施形態の基地局システムは、スライス1~3のそれぞれに対応するCU10及びDU20と、複数のDU20と接続され、かつ、アンテナサイトに配置された単一のRU30とで構成されている。即ち、基地局システムは、スライスごとにRUを設けずに、複数のDU及びCUを単一のRUに対して接続する(即ち、複数のDU及びCUに対してRUを共通化する)構成を有している。これにより、単一のRUで複数のサービス(スライス)を収容可能にしている。 In this way, the base station system of this embodiment is composed of CU10 and DU20 corresponding to slices 1 to 3, respectively, and a single RU 30 connected to the multiple DUs 20 and located at the antenna site. In other words, the base station system is configured to connect multiple DUs and CUs to a single RU (i.e., the RU is shared for multiple DUs and CUs) without providing an RU for each slice. This makes it possible for a single RU to accommodate multiple services (slices).

本実施形態では、コアネットワーク又はRANに、RANの機能を制御する制御装置であるRANコントローラ40が設けられる。RANコントローラ40は、RAN上の基地局システムと通信可能に接続される。RANコントローラ40は、RAN上の複数のCU10(10a,10b,10c)及び複数のDU20(20a,20b,20c)に対して、サービス要件に対応したスライス1~3を設定(生成)する。なお、本実施形態においてRANコントローラ40は、複数のスライスのそれぞれに対して、スライスごとのスケジューリングに用いられる無線リソースを割り当てる制御装置の一例として機能する。 In this embodiment, a RAN controller 40, which is a control device that controls the functions of the RAN, is provided in the core network or RAN. The RAN controller 40 is communicably connected to a base station system on the RAN. The RAN controller 40 sets (generates) slices 1 to 3 corresponding to service requirements for multiple CUs 10 (10a, 10b, 10c) and multiple DUs 20 (20a, 20b, 20c) on the RAN. In this embodiment, the RAN controller 40 functions as an example of a control device that allocates radio resources used for scheduling for each slice to each of the multiple slices.

図2の構成例では、一例として5Gのネットワーク構成を想定しており、5GC CPF(5GC Control Plane Function)60は、5Gコアネットワークの制御処理機能群である。5GC UPF(5G Core User Plane Function)50(50a,50b,50c)は、5Gコアネットワークのデータ処理機能群であり、スライスごとに設けられる。5GC UPF50aはスライス1に、5GC UPF50bはスライス2に、5GC UPF50cはスライス3に対応している。 In the configuration example of FIG. 2, a 5G network configuration is assumed as an example, and the 5GC CPF (5GC Control Plane Function) 60 is a group of control processing functions of the 5G core network. The 5GC UPF (5G Core User Plane Function) 50 (50a, 50b, 50c) is a group of data processing functions of the 5G core network, and is provided for each slice. 5GC UPF 50a corresponds to slice 1, 5GC UPF 50b corresponds to slice 2, and 5GC UPF 50c corresponds to slice 3.

図2の構成例では、スライス(サービス)に応じて、対応するCU10及びDU20の配置が異なっている。CU10及びDU20の配置に依存して、基地局間連携(セル間協調)の性能、アプリケーションに与える遅延量、及びネットワークの利用効率等が異なる。このため、図2の構成例では、スライス(サービス)ごとに適したCU10及びDU20の配置がなされている。 In the configuration example of FIG. 2, the arrangement of the corresponding CU10 and DU20 differs depending on the slice (service). Depending on the arrangement of the CU10 and DU20, the performance of the base station-to-base station cooperation (inter-cell cooperation), the amount of delay given to the application, and the network utilization efficiency differ. For this reason, in the configuration example of FIG. 2, the CU10 and DU20 are arranged appropriately for each slice (service).

スライス1(mMTCスライス)については、CU10aは、コアネットワークが配置されているデータセンタに配置され、DU20aは、アンテナサイトに配置される。これは、統計多重効果によりデータセンタのコンピューティングリソースを効率的に利用可能にするためである。 For slice 1 (mMTC slice), CU10a is placed in the data center where the core network is located, and DU20a is placed at the antenna site. This is to enable efficient use of the computing resources of the data center through the statistical multiplexing effect.

スライス2(URLLCスライス)については、CU10bは、地方収容局に配置され、DU20bは、アンテナサイトに配置される。これにより、MEC(Multi-Access Edge Computing)を導入可能にし、低遅延化が実現される。本実施形態では、CU10bは、エッジサイトに配置された、低遅延サービスを提供するためのアプリケーションを有するエッジサーバであるEdge App(Edge Application Server)70と接続されている。なお、Edge App70が配置されるエッジサイトは、CU10bが配置される地方収容局であってもよい。 For slice 2 (URLLC slice), CU10b is placed in a regional storage station, and DU20b is placed in an antenna site. This allows the introduction of MEC (Multi-Access Edge Computing), achieving low latency. In this embodiment, CU10b is connected to Edge App (Edge Application Server) 70, which is an edge server having an application for providing low latency services and is placed at an edge site. Note that the edge site where Edge App 70 is placed may be the regional storage station where CU10b is placed.

スライス3(eMBBスライス)については、CU10c及びDU20cのいずれも、地方収容局に配置される。これにより、DU20cを、それぞれ異なるアンテナサイトに配置される複数のRU30と接続可能にしている。図2の構成例では、DU20cが、それぞれ異なるセルを形成する複数のRU30と接続されており、接続されたRU間のセル間協調(例えば、CoMP(Coordinated Multi-Point Transmission/reception))のための処理を行う。このように、セル間協調を可能にすることで、無線通信品質を向上させることが可能である。 For slice 3 (eMBB slice), both CU10c and DU20c are deployed in a regional accommodating station. This allows DU20c to be connected to multiple RUs 30 that are deployed at different antenna sites. In the configuration example of FIG. 2, DU20c is connected to multiple RUs 30 that form different cells, and performs processing for inter-cell coordination (e.g., CoMP (Coordinated Multi-Point Transmission/reception)) between the connected RUs. In this way, by enabling inter-cell coordination, it is possible to improve wireless communication quality.

図3は、本実施形態に係る基地局システムのより具体的な構成例を示す図である。DU20a,20b,20cは、それぞれ、無線リソースを無線端末に割り当てるためのスケジューリングを行うスケジューラ21a,21b,21cを含んでいる。図3の構成例では、スライス1,2に対応するスケジューラ21a,21bはアンテナサイトに配置され、スライス3に対応するスケジューラ21cは地方収容局に収容されている。このように、スケジューラ21a,21bとスケジューラ21cとで配置場所が異なっている。 Figure 3 is a diagram showing a more specific example of the configuration of the base station system according to this embodiment. DUs 20a, 20b, and 20c each include schedulers 21a, 21b, and 21c that perform scheduling to allocate wireless resources to wireless terminals. In the example configuration of Figure 3, schedulers 21a and 21b corresponding to slices 1 and 2 are placed at the antenna site, and scheduler 21c corresponding to slice 3 is accommodated in a regional accommodation station. In this way, schedulers 21a and 21b are placed in different locations from scheduler 21c.

スケジューラ21a,21b,21cがそれぞれ含まれるDU20a,20b,20cは、上述のように、共通のRU30に接続されている。スケジューラ21a,21b,21cは、共通のRU30によって形成される同一のセル内で使用可能な共通の無線リソースを用いて、対応するスライスを使用する無線端末に対してスケジューリングを行う。各スケジューラ21a,21b,21cによるスケジューリングに用いられる無線リソースは、予めRANコントローラ40から割り当てられる。 DUs 20a, 20b, and 20c, which include schedulers 21a, 21b, and 21c, respectively, are connected to a common RU 30, as described above. Schedulers 21a, 21b, and 21c perform scheduling for wireless terminals that use corresponding slices, using common wireless resources that can be used in the same cell formed by the common RU 30. The wireless resources used for scheduling by each scheduler 21a, 21b, and 21c are assigned in advance by the RAN controller 40.

<装置構成>
RANコントローラ40は、一例として、図4に示されるようなハードウェア構成を有する。具体的には、RANコントローラ40は、CPU101、ROM102、RAM103、HDD等の外部記憶デバイス104、及び通信デバイス105を有する。
<Device Configuration>
RAN controller 40 has, as an example, a hardware configuration as shown in Fig. 4. Specifically, RAN controller 40 has a CPU 101, a ROM 102, a RAM 103, an external storage device 104 such as a HDD, and a communication device 105.

RANコントローラ40では、例えばROM102、RAM103及び外部記憶デバイス104のいずれかに格納された、RANコントローラ40の各機能を実現するプログラムがCPU101によって実行される。なお、CPU101は、ASIC(特定用途向け集積回路)、FPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)、DSP(デジタルシグナルプロセッサ)等の1つ以上のプロセッサによって置き換えられてもよい。 In the RAN controller 40, the CPU 101 executes a program that realizes each function of the RAN controller 40, which is stored, for example, in the ROM 102, the RAM 103, or the external storage device 104. The CPU 101 may be replaced by one or more processors such as an ASIC (application specific integrated circuit), an FPGA (field programmable gate array), or a DSP (digital signal processor).

通信デバイス105は、CPU101により制御下で、制御対象のCU10及びDU20等の、外部装置との通信を行うための通信インタフェースである。RANコントローラ40は、それぞれ接続先が異なる複数の通信デバイス105を有していてもよい。 The communication device 105 is a communication interface for communicating with external devices such as the controlled CU 10 and DU 20 under the control of the CPU 101. The RAN controller 40 may have multiple communication devices 105, each connected to a different destination.

なお、RANコントローラ40は、後述する各機能を実行する専用のハードウェアを備えてもよいし、一部をハードウェアで実行し、プログラムを動作させるコンピュータでその他の部分を実行してもよい。また、全機能がコンピュータとプログラムにより実行されてもよい。 The RAN controller 40 may be provided with dedicated hardware to execute each function described below, or some functions may be executed by hardware and other functions may be executed by a computer running a program. Alternatively, all functions may be executed by a computer and a program.

また、CU10、DU20及びRU30も、図4に示されるようなハードウェア構成を有していてもよい。ただし、RU30は、通信デバイス105として、各DU20との通信のための通信インタフェースの他に、無線端末との無線通信のための無線通信インタフェースも備えている。 The CU10, DU20, and RU30 may also have the hardware configuration shown in FIG. 4. However, the RU30, as a communication device 105, is provided with a communication interface for communication with each DU20, as well as a wireless communication interface for wireless communication with a wireless terminal.

図5は、RANコントローラ40の機能構成例を示すブロック図である。本実施形態のRANコントローラ40は、仮割当決定部51、第1割当処理部52、第2割当処理部53、及び割当通知部54を有する。本実施形態では、CPU101による制御プログラムの実行により、CPU101上でこれらの機能部が実現されるが、各機能部を実現する専用のハードウェアが設けられてもよい。なお、図5には、RANコントローラ40が有する機能のうち、各スケジューラ21に対する無線リソースの割り当て(複数のスライスのそれぞれに対する、スライスごとのスケジューリングに用いられる無線リソースの割り当て)に関連する機能部のみが示されており、それ以外の機能に関連する機能部は省略されている。 Figure 5 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the RAN controller 40. The RAN controller 40 of this embodiment has a tentative allocation determination unit 51, a first allocation processing unit 52, a second allocation processing unit 53, and an allocation notification unit 54. In this embodiment, these functional units are realized on the CPU 101 by the execution of a control program by the CPU 101, but dedicated hardware for realizing each functional unit may be provided. Note that, of the functions of the RAN controller 40, only the functional units related to the allocation of radio resources to each scheduler 21 (allocation of radio resources used for scheduling for each slice to each of multiple slices) are shown in Figure 5, and functional units related to other functions are omitted.

仮割当決定部51は、各スライスでスケジューリングに使用される無線リソースについてのスライス間のアイソレーションのために、複数のスライスのそれぞれに対する無線リソースの仮割り当てを行う。具体的には、仮割当決定部51は、予め定められた配分率に従って、複数のスライスのそれぞれに対する無線リソースの仮割り当て(仮割り当て量)Rtmpを決定する。仮割当決定部51は、決定した仮割り当てRtmpを、第1割当処理部52へ出力する。 The provisional allocation determination unit 51 provisionally allocates radio resources to each of the slices for isolation between slices regarding radio resources used for scheduling in each slice. Specifically, the provisional allocation determination unit 51 determines a provisional allocation (provisional allocation amount) R tmp of radio resources to each of the slices in accordance with a predetermined allocation rate. The provisional allocation determination unit 51 outputs the determined provisional allocation R tmp to the first allocation processing unit 52.

第1割当処理部52は、仮割り当てRtmpを上限として、複数のスライスに対して無線リソースの割り当てを行う第1割当処理を行う。第1割当処理部52は、複数のスライスに対して決定した無線リソースの割り当てRisoを、第2割当処理部53へ出力する。 The first allocation processing unit 52 performs a first allocation process of allocating radio resources to a plurality of slices with the tentative allocation R tmp as an upper limit. The first allocation processing unit 52 outputs the allocation R iso of the radio resources determined for the plurality of slices to the second allocation processing unit 53.

第2割当処理部53は、第1割当処理部52による割り当てに使用可能な全無線リソースのうち、第1割当処理部52により割り当てられなかった余剰の無線リソースを、1つ以上のスライスに対して配分(再配分)する第2割当処理を行う。第2割当処理部53は、複数のスライスに対して決定した無線リソースの割り当てRを、最終的な割り当てとして出力する。 The second allocation processing unit 53 performs a second allocation process to allocate (reallocate) surplus wireless resources that have not been allocated by the first allocation processing unit 52, among all wireless resources available for allocation by the first allocation processing unit 52, to one or more slices. The second allocation processing unit 53 outputs the allocation R of wireless resources determined for multiple slices as the final allocation.

割当通知部54は、第2割当処理部53によって決定された割り当てRに基づいて、各スライスに対応するスケジューラ21(21a,21b,21c)に対して、スケジューリングに使用可能な無線リソースの割り当てを示す通知を送信する。これにより、複数のスライスに対する無線リソースの割り当てが完了する。 The allocation notification unit 54 transmits a notification indicating the allocation of radio resources available for scheduling to the schedulers 21 (21a, 21b, 21c) corresponding to each slice based on the allocation R determined by the second allocation processing unit 53. This completes the allocation of radio resources to multiple slices.

<各スライスへの無線リソースの割り当てタイミング>
本実施形態では、RANコントローラ40は、所定の時間間隔ごとに、各スケジューラ21(各スライス)に対する無線リソースの割り当て(配分)を行う。図6は、各スケジューラに対する無線リソースの割り当てのタイミングの例を示す図である。
<Timing of Allocation of Radio Resources to Each Slice>
In this embodiment, the RAN controller 40 allocates (distributes) radio resources to each scheduler 21 (each slice) at a predetermined time interval. Fig. 6 is a diagram showing an example of the timing of allocation of radio resources to each scheduler.

ここで、本実施形態のような基地局システムのアーキテクチャでは、スケジューラが異なる場所(サイト)に配置されうる。図2及び図3の構成例では、スケジューラ21cは、スケジューラ21a,21bとは異なる場所に配置されている。異なるスライスに対応する複数のスケジューラが異なる場所に配置されている場合、一般にスケジューリングの最小時間単位であるTTI(送信時間間隔)ごとに、各スケジューラ(各スライス)に対する無線リソースの割り当てを更新することは難しい。 Here, in the architecture of a base station system such as this embodiment, the schedulers can be placed at different locations (sites). In the configuration examples of Figures 2 and 3, scheduler 21c is placed at a location different from schedulers 21a and 21b. When multiple schedulers corresponding to different slices are placed at different locations, it is generally difficult to update the allocation of radio resources to each scheduler (each slice) for each TTI (transmission time interval), which is the smallest time unit for scheduling.

このため、図6に示されるように、RANコントローラ40は、TTIより長い(例えば、100TTIの)時間間隔ΔTごとに、各スケジューラに対する無線リソースの割り当て(割り当ての更新)を行う。その際、RANコントローラ40は、過去の1つ以上の所定期間(時間間隔ΔT)において得られた入力パラメータに基づいて、次の所定期間(時間間隔ΔT)における、複数スライスに対する無線リソースの割り当て(配分)を行う。なお、入力パラメータの一例は、各スライスのSLA(サービスレベルアグリーメント)で定められたスループットに対応する目標値(目標スループット)、及び各スライスを使用する無線端末ごとのSINR(信号対干渉及び雑音比)である。また、各スライスにおける平均トラヒック要求も、入力パラメータの一例である。 For this reason, as shown in FIG. 6, the RAN controller 40 allocates (updates) radio resources to each scheduler at each time interval ΔT that is longer than a TTI (e.g., 100 TTIs). At that time, the RAN controller 40 allocates (allocates) radio resources to multiple slices in the next specified period (time interval ΔT) based on input parameters obtained in one or more past specified periods (time intervals ΔT). An example of the input parameters is a target value (target throughput) corresponding to the throughput defined in the SLA (service level agreement) of each slice, and the SINR (signal-to-interference and noise ratio) for each wireless terminal using each slice. Another example of the input parameters is the average traffic requirement in each slice.

<第1割当処理>
上述のように、ネットワークスライシングが適用された場合の無線リソースのスケジューリングでは、スライスが互いに影響し合わないようにする、スライス間のアイソレーションを実現する必要がある。具体的には、スケジューラ21a,21b,21cが、互いに異なる無線リソースを用いて、対応するスライスを使用する無線端末に対するスケジューリングを行う必要がある。本実施形態のRANコントローラ40は、仮割当決定部51及び第1割当処理部52により、このようなアイソレーションを確保するように、各スケジューラ21(各スライス)に対する無線リソースの割り当てを行う。以下では、RANコントローラ40によって複数のCU10及び複数のDU20に対して設定されるスライスの数をLとする。
<First allocation process>
As described above, in the scheduling of radio resources when network slicing is applied, it is necessary to realize isolation between slices so that the slices do not affect each other. Specifically, the schedulers 21a, 21b, and 21c need to use different radio resources to schedule radio terminals that use corresponding slices. The RAN controller 40 of this embodiment allocates radio resources to each scheduler 21 (each slice) by the tentative allocation determination unit 51 and the first allocation processing unit 52 so as to ensure such isolation. Hereinafter, the number of slices set by the RAN controller 40 for the multiple CUs 10 and the multiple DUs 20 is set to L.

仮割当決定部51は、予め定められた配分率に従って、複数の(L個の)スライスのそれぞれに対する無線リソースの仮割り当て量Rtmpを決定する。Rtmpは以下のように表される。

Figure 0007546093000001
tmp,sは、第1割当処理部52による割り当てに使用可能な無線リソースの総量を基準とした、スライスs(s=1,2,...,L)に対する無線リソースの配分率を表す。各スライスに対する配分率は、例えば、複数のスライスのそれぞれに対する、SLAで定められた目標スループット(後述する予測スループットの目標値)Ttgt,sの比として予め定められる。この場合、スライスに対して定められた目標スループットが高いほど、より大きな配分率が当該スライスに対して定められ、目標スループットが低いほど、より小さな配分率が当該スライスに対して定められる。 The provisional allocation determination unit 51 determines a provisional allocation amount R tmp of radio resources for each of a plurality of (L) slices in accordance with a predetermined allocation rate. R tmp is expressed as follows.
Figure 0007546093000001
r tmp,s represents an allocation rate of wireless resources for slice s (s=1, 2, ..., L) based on the total amount of wireless resources available for allocation by the first allocation processing unit 52. The allocation rate for each slice is determined in advance as, for example, a ratio of a target throughput (a target value of a predicted throughput to be described later) T tgt,s determined in the SLA for each of the multiple slices. In this case, the higher the target throughput determined for a slice, the larger the allocation rate determined for that slice, and the lower the target throughput, the smaller the allocation rate determined for that slice.

本実施形態では、仮割当決定部51は、第1割当処理部52による割り当てに使用可能な無線リソースの総量を、予め定められた配分率に従って各スライスに配分するように、各スライスの仮割り当て量Rtmpを決定する。 In this embodiment, the provisional allocation determination unit 51 determines the provisional allocation amount R tmp for each slice so that the total amount of radio resources available for allocation by the first allocation processing unit 52 is allocated to each slice according to a predetermined allocation rate.

第1割当処理部52は、仮割り当てRtmpを上限として、複数の(L個の)スライスのそれぞれに対して無線リソースの割り当てを行うことで、無線リソースの割り当てRisoを決定する。Risoは以下のように表される。

Figure 0007546093000002
iso,sは、第1割当処理部52による割り当てに使用可能な無線リソースの総量を基準とした、スライスs(s=1,2,...,L)に対する、第1割当処理における無線リソースの配分率を表す。 The first allocation processing unit 52 determines a radio resource allocation R iso by allocating radio resources to each of a plurality of (L) slices with the tentative allocation R tmp as an upper limit. R iso is expressed as follows.
Figure 0007546093000002
r iso,s represents the allocation rate of the wireless resources in the first allocation process for slice s (s=1, 2, . . . , L) based on the total amount of wireless resources available for allocation by the first allocation processing unit 52.

具体的には、第1割当処理部52は、スライスごとに、当該スライスに割り当てる無線リソースの量riso,sを0から徐々に増加させながら、予測通信容量(予測スループット)を求める。予測スループットは、スライスごとに、当該スライスに割り当てられる無線リソースの量と当該スライスについての通信品質とに基づいて求められる。スライスs(s=1,2,...,L)の予測スループットTsは以下のように求められる。 Specifically, the first allocation processing unit 52 calculates a predicted communication capacity (predicted throughput) for each slice while gradually increasing the amount of wireless resources r iso,s to be allocated to the slice from 0. The predicted throughput is calculated for each slice based on the amount of wireless resources to be allocated to the slice and the communication quality for the slice. The predicted throughput T s of slice s (s=1, 2, ..., L) is calculated as follows.

まず、スライスsを使用するユーザのうち、ユーザiへの無線リソースの配分ri iso,sは、ラウンドロビンを用いると次式により表される。

Figure 0007546093000003
ここで、Nsは、スライスs内のユーザ数を表す。予測スループットTsは、シャノンの定理に基づいて、次式により求められる。
Figure 0007546093000004
ここで、nは、第1割当処理部52による割り当てに使用可能な物理リソースブロック(PRB)の総数、Bは、1PRB(単位無線リソース)当たりの周波数帯域幅[Hz]、γi sは、スライスs内のユーザiのSINRを表す。なお、上式で用いたシャノンの定理は通信路限界を求めるものであるので、実際には、図7に示されるようなテーブルを用いて、単位周波数当たりのビットレートが求められる。 First, among users who use slice s, allocation r i iso,s of radio resources to user i is expressed by the following equation when round robin is used.
Figure 0007546093000003
Here, N s represents the number of users in slice s. The predicted throughput T s is calculated based on Shannon's theorem by the following formula.
Figure 0007546093000004
Here, n is the total number of physical resource blocks (PRBs) available for allocation by the first allocation processing unit 52, B is the frequency bandwidth [Hz] per PRB (unit radio resource), and γ i s is the SINR of user i in slice s. Note that, since Shannon's theorem used in the above formula is used to find the communication path limit, in practice, the bit rate per unit frequency is found using a table such as that shown in FIG.

このように、本実施形態の第1割当処理部52は、スライスsについての通信品質として、当該スライスを使用する無線端末ごとのSINRγi sを使用して、予測スループットTsを求める。 In this manner, the first allocation processing unit 52 of this embodiment obtains the predicted throughput T s by using the SINR γ i s for each wireless terminal using a slice s as the communication quality for that slice.

第1割当処理部52は、各スライスs(s=1,2,...,L)に割り当てる無線リソースの量riso,sを0から増加させていき、上述のように求められる予測スループットTsが、当該スライスに対して定められた目標値(目標スループットTtgt,s)を満たしている(Ts≧Ttgt,s)か否かを判定する。 The first allocation processing unit 52 increases the amount of wireless resources r iso,s to be allocated to each slice s (s = 1, 2, ..., L) from 0, and determines whether the predicted throughput T s obtained as described above satisfies the target value (target throughput T tgt,s ) set for the slice (T s ≧ T tgt,s ).

第1割当処理部52は、スライスsに割り当てる無線リソースの量を増加させる間に、予測スループットTsが、目標スループットTtgt,sに達すると、当該スライスに対する無線リソースの割り当てを停止する。また、第1割当処理部52は、予測スループットTsが目標スループットTtgt,sに達することなく、スライスsに割り当てた無線リソースの量riso,sが、上限である仮割り当て量rtmp,sに達した場合にも、当該スライスに対する無線リソースの割り当てを停止する。 When the predicted throughput T s reaches the target throughput T tgt,s while increasing the amount of radio resources allocated to the slice s, the first allocation processing unit 52 stops the allocation of radio resources to the slice. Also, when the amount r iso,s of radio resources allocated to the slice s reaches the tentative allocation amount r tmp,s , which is the upper limit, without the predicted throughput T s reaching the target throughput T tgt,s , the first allocation processing unit 52 stops the allocation of radio resources to the slice.

図8(A)は、第1割当処理部52による無線リソースの割り当て結果の例を示す図である。なお、スライス数L=4の場合を例として示している。図8(A)の例では、スライス1及び3については、各スライスに割り当てる無線リソースのriso,sが上限に達する前に、予測スループットTsが目標スループットTtgt,sに達している(即ち、SLAが満たされている)。この場合、上限である仮割り当て量rtmp,sまで無線リソースの割り当てが行われずに、余剰の無線リソース(rtmp,s-riso,s)が生じている。この余剰の無線リソースは、第2割当処理部53による第2割当処理に使用されることで、他のスライスについてのSLAの満足度を高めるために他のスライスに対して配分(再配分)される。 FIG. 8A is a diagram showing an example of the result of the allocation of wireless resources by the first allocation processing unit 52. The example shows the case where the number of slices L=4. In the example of FIG. 8A, for slices 1 and 3, the predicted throughput T s reaches the target throughput T tgt,s before the r iso,s of the wireless resources to be allocated to each slice reaches the upper limit (i.e., the SLA is satisfied). In this case, the wireless resources are not allocated up to the tentative allocation amount r tmp,s , which is the upper limit, and surplus wireless resources (r tmp,s -r iso,s ) are generated. This surplus wireless resource is used in the second allocation processing by the second allocation processing unit 53, and is allocated (reallocated) to other slices in order to increase the satisfaction of the SLA for the other slices.

一方、図8(A)の例では、スライス2及び4については、予測スループットTsが目標スループットTtgt,sに達することなく、各スライスに割り当てる無線リソースのriso,sが、上限である仮割り当て量rtmp,sに達している(即ち、riso,s=rtmp,s)。この場合、目標スループットが満たされることなく割り当ての上限に達したスライス2及び4に対して、スライス1及び3についての余剰の無線リソースが、第2割当処理部53による第2割当処理により更に割り当てられる。 8A, for slices 2 and 4, the predicted throughput Ts does not reach the target throughput Ttgt,s , and the radio resources r iso,s allocated to each slice reaches the tentative allocation amount r tmp,s , which is the upper limit (i.e., r iso,s =r tmp,s ). In this case, the surplus radio resources for slices 1 and 3 are further allocated to slices 2 and 4, which have reached the upper limit of the allocation without satisfying the target throughput, by the second allocation process performed by the second allocation processing unit 53.

このように、第1割当処理部52は、スライスごとに、当該スライスに割り当てられる無線リソースの量と当該スライスについての通信品質(SINR)とに基づいて求まる予測通信容量(予測スループットTs)が、当該スライスに対して定められた目標値(目標スループットTtgt,s)を満たすまで、仮割り当て量rtmp,sを上限として当該スライスに対して無線リソースを割り当てる。これにより、第1割当処理部52は、仮割り当てRtmpに基づく無線リソースの割り当てRisoを決定し、第2割当処理部53へ出力する。 In this way, the first allocation processing unit 52 allocates radio resources to each slice with the provisional allocation amount r tmp,s as an upper limit until the predicted communication capacity (predicted throughput T s ) calculated based on the amount of radio resources allocated to the slice and the communication quality (SINR) for the slice satisfies the target value (target throughput T tgt , s ) set for the slice. In this way, the first allocation processing unit 52 determines the allocation R iso of radio resources based on the provisional allocation R tmp and outputs it to the second allocation processing unit 53.

<第2割当処理>
第2割当処理部53は、第1割当処理部52による割り当てに使用可能な全無線リソースのうち、第1割当処理部52により割り当てられなかった余剰の無線リソースを、SLAを満たすために無線リソースが不足している1つ以上のスライスに対して配分(再配分)する第2割当処理を行う。
<Second allocation process>
The second allocation processing unit 53 performs a second allocation process to allocate (reallocate) surplus wireless resources that were not allocated by the first allocation processing unit 52 out of all wireless resources available for allocation by the first allocation processing unit 52, to one or more slices that lack wireless resources to satisfy the SLA.

本実施形態では、第2割当処理部53は、複数の(L個の)スライスのうち、目標値(目標スループットTtgt,s)が満たされることなく第1割当処理部52により割り当てられた無線リソースの量が、上限である仮割り当て量rtmp,sに達した1つ以上のスライス(図8の例では、スライス2及び4)に対して、目標値が満たされたスライス(図8の例では、スライス1及び3)に対して割り当てられなかった余剰の無線リソースを配分する。 In this embodiment, the second allocation processing unit 53 allocates surplus radio resources that were not allocated to slices for which the target value is met (slices 1 and 3 in the example of Figure 8 ) to one or more slices (in the example of Figure 8 , slices 2 and 4) among the multiple (L) slices for which the target value (target throughput T tgt,s ) is not met and the amount of radio resources allocated by the first allocation processing unit 52 has reached the upper limit, the tentative allocation amount r tmp,s.

具体的には、第2割当処理部53は、まず、次式のように、第1割当処理部52により割り当てられなかった無線リソースをリソースプールPに追加する。

Figure 0007546093000005
なお、第1割当処理部52による第1割当処理において、各スライスに割り当てる無線リソースriso,sが、仮割り当て量rtmp,sに達したスライス(図8の例では、スライス1及び3)については、riso,s=rtmp,sであるため、リソースプールPに加えられる無線リソースの量は0となる。 Specifically, the second allocation processing unit 53 first adds the wireless resources that have not been allocated by the first allocation processing unit 52 to the resource pool P, as shown in the following equation.
Figure 0007546093000005
In addition, in the first allocation process by the first allocation processing unit 52, for slices (slices 1 and 3 in the example of Figure 8) in which the radio resources r iso,s allocated to each slice have reached the provisional allocation amount r tmp,s, since r iso,s = r tmp,s , the amount of radio resources added to the resource pool P is 0.

ここで、リソースプールPに含まれる無線リソースを再配分するための、複数の(L個の)スライスのそれぞれに対する無線リソースの配分率R'を、次式により定義する。

Figure 0007546093000006
r'sは、第1割当処理部52による割り当てに使用可能な無線リソースの総量を基準とした、スライスs(s=1,2,...,L)に対する、第2割当処理における無線リソースの配分率を表す。 Here, the allocation rate R′ of the radio resources for each of the multiple (L) slices for reallocating the radio resources included in the resource pool P is defined by the following equation.
Figure 0007546093000006
r 's represents an allocation rate of the wireless resources in the second allocation process for slice s (s=1, 2, . . . , L) based on the total amount of wireless resources available for allocation by the first allocation processing unit 52.

第2割当処理部53は、第1割当処理において目標スループットTtgt,sが満たされなかった1つ以上のスライスについて、目標スループットTtgt,sに対する予測スループットの満足度(即ち、SLAの満足度)が最大化されるように、当該1つ以上のスライスに対して余剰の無線リソース(リソースプールPに含まれる無線リソース)を配分する。 The second allocation processing unit 53 allocates surplus wireless resources (wireless resources included in the resource pool P) to one or more slices for which the target throughput T tgt, s was not satisfied in the first allocation processing, so as to maximize the satisfaction degree of the predicted throughput with respect to the target throughput T tgt,s (i.e., the satisfaction degree of the SLA).

具体的には、第2割当処理部53は、最適化問題を解くことにより、次式のように評価関数Φ(R')を最小化するR'を求める。

Figure 0007546093000007
ただし、以下を条件とする。
Figure 0007546093000008
Specifically, the second assignment processing unit 53 solves an optimization problem to obtain R' that minimizes the evaluation function Φ(R') as shown in the following equation.
Figure 0007546093000007
However, the following conditions are met:
Figure 0007546093000008

上述の評価関数Φ(R')は、スライスs(s=1,2,...,L)に対応するコスト関数Φs(R')を用いて、次式により定義される。

Figure 0007546093000009
ここで、wsは、スライスs(s=1,2,...,L)に対して適用される重み、Φs(R')は、次式により定義される、各スライスに対応するコスト関数を表す。
Figure 0007546093000010
このコスト関数は、対応するスライスsについての目標スループットTtgt,sに対する予測スループットAs(R')の割合が所定値(例えば、1)に近いほど出力値が小さくなる。 The above-mentioned evaluation function Φ(R′) is defined by the following equation using a cost function Φ s (R′) corresponding to slice s (s=1, 2, . . . , L).
Figure 0007546093000009
Here, w s is a weight applied to slice s (s=1, 2, . . . , L), and Φ s (R′) is a cost function corresponding to each slice, defined by the following equation:
Figure 0007546093000010
This cost function has an output value that is smaller the closer the ratio of the predicted throughput A s (R') to the target throughput T tgt,s for the corresponding slice s is to a predetermined value (for example, 1).

上述の評価関数Φ(R')において各スライスに対応するコスト関数Φs(R')に対して適用される重みwsは、例えば、SLAで定められた目標スループットTtgt,sに応じて定められる。評価関数Φ(R')は、重みwsに応じて重み付けが行われたコスト関数Φs(R')の総和として定義されている。コスト関数Φs(R')に対する、このような重みwsに応じた重み付けにより、第2割当処理の無線リソースに割り当てにおいて、SLAの満足度の観点でスライス間で公平性を確保することが可能になる。 In the above-mentioned evaluation function Φ(R'), the weight ws applied to the cost function Φs (R') corresponding to each slice is determined according to, for example, the target throughput Ttgt,s determined in the SLA. The evaluation function Φ(R') is defined as the sum of the cost functions Φs (R') weighted according to the weight ws . By weighting the cost function Φs (R') according to the weight ws , it is possible to ensure fairness between slices in terms of the satisfaction of the SLA in the allocation of wireless resources in the second allocation process.

上述の評価関数Φ(R')に含まれるコスト関数Φs(R')を定義する、スライスsの予測スループットは、次式により求められる。

Figure 0007546093000011
この予測スループットAs(R')は、第1割当処理において求められる予測スループットTsと同様、図7に示されるようなテーブルを用いて求められる。上式におけるrsは、次式のように、スライスsに対する最終的なリソース割り当てを表す。
Figure 0007546093000012
The predicted throughput of slice s, which defines the cost function Φ s (R′) included in the above-mentioned evaluation function Φ(R′), is calculated by the following equation.
Figure 0007546093000011
This predicted throughput A s (R') is obtained using a table such as that shown in Fig. 7, similar to the predicted throughput T s obtained in the first allocation process. In the above equation, r s represents the final resource allocation for slice s, as shown in the following equation.
Figure 0007546093000012

ここで、第1割当処理の完了段階で、スライスsについて、SLAで定められた目標スループットTtgt,sが満たされている場合(Ts≧Ttgt,s)、即ち、SLAが満たされている場合、スライスsに対して最終的に割り当てられる無線リソースの量rsは、第1割当処理で割り当てられた量riso,sとなる(rs=riso,s)。一方、第1割当処理の完了段階で、スライスsについて、SLAで定められた目標スループットTtgt,sが満たされていない場合(Ts<Ttgt,s)、即ち、SLAが満たされていない場合、rsは、第1割当処理で割り当てられた量rtmp,sに、第2割当処理で割り当てられる量r'sを加えた量となる(rs=rtmp,s+r's)。 Here, when the target throughput Ttgt,s defined in the SLA for slice s is satisfied at the completion stage of the first allocation process ( TsTtgt,s ), i.e., when the SLA is satisfied, the amount rs of radio resources finally allocated to slice s is the amount rs allocated in the first allocation process ( rs = rs ). On the other hand, when the target throughput Ttgt,s defined in the SLA for slice s is not satisfied at the completion stage of the first allocation process ( Ts < Ttgt,s ), i.e., when the SLA is not satisfied, rs is the amount obtained by adding the amount rs allocated in the second allocation process to the amount rs allocated in the first allocation process ( rs = rs + rs ).

第2割当処理部53は、上述の評価関数Φ(R')の出力値を最小化するように、第1割当処理において目標スループットTtgt,sが満たされなかった1つ以上のスライスに対して、リソースプールPに含まれる無線リソースを再配分する。即ち、第2割当処理部53は、評価関数Φ(R')の出力値を最小化するようにR'を決定する。これにより、各スライスs(s=1,2,...,L)に対する最終的なリソース割り当てrsが決定される。 The second allocation processing unit 53 reallocates the radio resources included in the resource pool P to one or more slices for which the target throughput T tgt,s was not satisfied in the first allocation processing, so as to minimize the output value of the above-mentioned evaluation function Φ(R'). That is, the second allocation processing unit 53 determines R' so as to minimize the output value of the evaluation function Φ(R'). In this way, the final resource allocation r s for each slice s (s=1, 2, ..., L) is determined.

第2割当処理部53は、次式で表される、複数の(L個の)スライスに対する無線リソースの割り当てRを最終的な割り当てとして決定し、割当通知部54へ出力する。

Figure 0007546093000013
The second allocation processing unit 53 determines an allocation R of radio resources to a plurality of (L) slices, expressed by the following equation, as a final allocation, and outputs the allocation R to the allocation notification unit 54.
Figure 0007546093000013

図8(B)は、第2割当処理部53による無線リソースの割り当て結果の例を示す図である。図8(B)の例では、図8(A)に示される、スライス1及び3についての余剰の無線リソースが、上述の第2割当処理によりスライス2及び4に対して再配分されている。即ち、第1割当処理によりSLAが満たされているスライス1及び3についての余剰の無線リソースが、残りのスライス2及び4についてのSLAの満足度を高めるように、当該スライス2及び4に再配分されている。 Figure 8 (B) is a diagram showing an example of the result of wireless resource allocation by the second allocation processing unit 53. In the example of Figure 8 (B), the surplus wireless resources for slices 1 and 3 shown in Figure 8 (A) are reallocated to slices 2 and 4 by the above-mentioned second allocation process. That is, the surplus wireless resources for slices 1 and 3, whose SLAs are satisfied by the first allocation process, are reallocated to the remaining slices 2 and 4 so as to increase the satisfaction of the SLAs for those slices.

以上説明したように、本実施形態のRANコントローラ40は、予め定められた配分率に従って、複数のスライスのそれぞれに対して無線リソースの仮割り当て量を決定する。RANコントローラ40は、スライスごとに、当該スライスについて求まる予測通信容量が、当該スライスに対して定められた目標値を満たすまで、仮割り当て量を上限として無線リソースを当該スライスに割り当てる。更に、RANコントローラ40は、目標値が満たされることなく、割り当てられた無線リソースの量が上限に達した1つ以上のスライスに対して、目標値が満たされたスライスに対して割り当てられなかった余剰の無線リソースを配分する。 As described above, the RAN controller 40 of this embodiment determines the provisional allocation amount of radio resources for each of the multiple slices according to a predetermined allocation rate. For each slice, the RAN controller 40 allocates radio resources to the slice up to the provisional allocation amount until the predicted communication capacity determined for that slice meets the target value set for that slice. Furthermore, the RAN controller 40 allocates surplus radio resources that were not allocated to the slices for which the target value is met to one or more slices for which the amount of allocated radio resources has reached the upper limit without meeting the target value.

本実施形態によれば、RANコントローラ40は、第1割当処理において、スライスごとに決定した仮割り当て量を上限として、各スライスに対して無線リソースを割り当てる。これにより、各スライスに割り当てる無線リソースを増加させる際、仮割り当て量の範囲内では、SLAが満たされるまで(目標スループットTsが満たされるまで)スライス間で独立した無線リソースの割り当てが行われる。RANコントローラ40は、SLAを満たしたスライスに対して無線リソースの割り当てを停止し、その余剰の無線リソースを、SLAを満たしていないスライスに対して第2割当処理で更に割り当てる。このようにして、スライス間でアイソレーションを確保しながら、第2割当処理により、各スライスが提供するサービス品質を高める(即ち、SLAの満足度を高める)ように、各スライスに無線リソースの配分を行うことが可能になる。 According to this embodiment, in the first allocation process, the RAN controller 40 allocates radio resources to each slice with the provisional allocation amount determined for each slice as the upper limit. As a result, when increasing the radio resources to be allocated to each slice, independent allocation of radio resources is performed between slices within the range of the provisional allocation amount until the SLA is satisfied (until the target throughput Ts is satisfied). The RAN controller 40 stops the allocation of radio resources to slices that satisfy the SLA, and further allocates the surplus radio resources to slices that do not satisfy the SLA in the second allocation process. In this way, it is possible to allocate radio resources to each slice by the second allocation process so as to improve the service quality provided by each slice (i.e., to improve the satisfaction of the SLA) while ensuring isolation between the slices.

[第2実施形態]
第2実施形態では、第2割当処理部53による第2割当処理として、複数のスライスに対して予め設定された優先度に基づいて余剰の無線リソースの割り当て(再配分)を行う例について説明する。以下では、第1実施形態と異なる部分について説明する。
[Second embodiment]
In the second embodiment, an example will be described in which surplus radio resources are allocated (redistributed) based on preset priorities for a plurality of slices as the second allocation process by the second allocation processing unit 53. The following describes differences from the first embodiment.

本実施形態では、第2割当処理部53による第2割当処理が第1実施形態と異なる。第2割当処理部53は、第1割当処理において目標スループット(予測通信容量の目標値)が満たされなかった1つ以上のスライスのうち、予め設定された優先度が高いスライスから順に、各スライスに対して、余剰の無線リソースから無線リソースを割り当てる。その際、第2割当処理部53は、各スライス(スライスs)の予測スループットAs(R')を求め、当該予測スループットが目標スループットTtgt,sを満たすまで、余剰の無線リソース(リソースプールP)から無線リソースを割り当てる。 In this embodiment, the second allocation process by the second allocation processing unit 53 is different from that in the first embodiment. The second allocation processing unit 53 allocates wireless resources from surplus wireless resources to each slice in descending order of pre-set priority among one or more slices for which the target throughput (target value of predicted communication capacity) was not satisfied in the first allocation process. In this case, the second allocation processing unit 53 obtains a predicted throughput A s (R') of each slice (slice s), and allocates wireless resources from surplus wireless resources (resource pool P) until the predicted throughput satisfies the target throughput T tgt,s .

より具体的には、第2割当処理部53は、対象となるスライスのうち、優先度が高い順に、余剰の無線リソースが無くなるまで、対象となる各スライスに対して当該余剰の無線リソースからの無線リソースの割り当てを行う。例えば、図8(A)の例では、第1実施形態と同様、スライス2及び4を対象として、第2割当処理が行われる。ここで、スライス4よりスライス2の方が、予め設定された優先度が高い場合には、スライス2に対する余剰の無線リソースの割り当ての完了後に、スライス4に対する余剰の無線リソースの割り当てが行われる。このような無線リソースの割り当て(再配分)が、余剰の無線リソースが無くなるまで行われる。 More specifically, the second allocation processing unit 53 allocates radio resources from the surplus radio resources to each of the target slices in descending order of priority until the surplus radio resources are exhausted. For example, in the example of FIG. 8(A), the second allocation process is performed for slices 2 and 4, as in the first embodiment. Here, if slice 2 has a higher preset priority than slice 4, the surplus radio resources are allocated to slice 4 after the allocation of the surplus radio resources to slice 2 is completed. This allocation (reallocation) of radio resources is performed until the surplus radio resources are exhausted.

このように、優先度に基づく第2割当処理によれば、第1実施形態の効果に加えて、優先度が高いスライスがSLAを満たす可能性をより高めながら、各スライスに無線リソースの配分を行うことが可能になる。 In this way, the second allocation process based on priority not only achieves the effect of the first embodiment, but also makes it possible to allocate radio resources to each slice while increasing the likelihood that slices with high priority will satisfy the SLA.

上述した各スライスに対して予め設定される優先度については、以下で説明するように、種々の設定が可能である。 The priority that is preset for each slice described above can be set in various ways, as described below.

●SINR(通信品質)に基づく優先度設定
第2割当処理部53は、複数のスライスのそれぞれについての通信品質が高いほど優先度が高くなるように、当該複数のスライスに対する優先度を設定しうる。この場合、例えば、直前の所定期間(時間間隔ΔT)における平均SINR(即ち、対象スライス内の全ユーザの全PRBに対するSINRの平均値)が、優先度の設定用の通信品質として用いられる。このような優先度設定に基づいて第2割当処理を行うことにより、周波数利用効率をより高めることが可能になる。
Priority setting based on SINR (communication quality) The second allocation processing unit 53 can set priorities for the slices so that the higher the communication quality for each slice, the higher the priority. In this case, for example, the average SINR (i.e., the average value of the SINR for all PRBs of all users in the target slice) in the immediately previous predetermined period (time interval ΔT) is used as the communication quality for setting the priority. By performing the second allocation process based on such priority setting, it is possible to further improve the frequency utilization efficiency.

●許容遅延に基づく優先度設定
第2割当処理部53は、複数のスライスのそれぞれについての許容遅延が小さいほど優先度が高くなるように、当該複数のスライスに対する優先度を設定しうる。このような優先度設定に基づいて第2割当処理を行うことにより、例えば、URLLCに対応するスライスのような許容遅延の小さいスライスのために必要になるキューを、より短くすることが可能になる。
Priority setting based on allowable delay The second allocation processing unit 53 may set priorities for the slices such that the smaller the allowable delay for each slice, the higher the priority. By performing the second allocation processing based on such priority setting, it is possible to shorten the queue required for a slice with a small allowable delay, such as a slice corresponding to a URLLC.

●PF(Proportional Fairness)方式による優先度設定
第2割当処理部53は、PF方式を用いて、複数のスライスに対する優先度を設定しうる。この場合、第2割当処理部53は、複数のスライスのそれぞれについての、過去の複数の所定期間(ΔT)における単位無線リソース(1PRB)あたりの予測スループット(予測通信容量)の平均値に対する、直前の所定期間(ΔT)における単位無線リソースあたりの予測スループットの比率が大きいほど、優先度が高くなるように、複数のスライスに対する優先度を設定する。
Priority setting by PF (Proportional Fairness) method The second allocation processing unit 53 may set priorities for multiple slices using the PF method. In this case, the second allocation processing unit 53 sets priorities for multiple slices such that the higher the ratio of the predicted throughput per unit radio resource in the immediately preceding predetermined period (ΔT) to the average value of the predicted throughput (predicted communication capacity) per unit radio resource (1 PRB) in multiple past predetermined periods (ΔT) for each of the multiple slices, the higher the priority.

このような優先度設定に基づいて第2割当処理を行うことにより、通信品質とスライス間の公平性とを考慮して、第2割当処理において余剰の無線リソースの割り当てを行うことが可能になる。その結果、SINRが低い無線端末が存在するスライスに対しても、余剰の無線リソースの割り当て機会を与えることが可能になる。 By performing the second allocation process based on such priority settings, it becomes possible to allocate surplus wireless resources in the second allocation process while taking into consideration communication quality and fairness between slices. As a result, it becomes possible to provide an opportunity to allocate surplus wireless resources even to slices in which wireless terminals with low SINR exist.

●SLAの達成率に基づく優先度設定
第2割当処理部53は、目標スループット(予測通信容量の目標値)に対する、第1割当処理部52による割当終了時の予測スループットの比率(即ち、SLAの達成度)が小さいほど、優先度が高くなるように、複数のスライスに対する優先度を設定しうる。このような優先度設定に基づいて第2割当処理を行うことにより、SLAの達成度の観点で、余剰の無線リソースの割り当てについてスライス間で公平性を高めることが可能になる。
Priority setting based on SLA achievement rate The second allocation processing unit 53 can set priorities for multiple slices such that the smaller the ratio of the predicted throughput at the end of allocation by the first allocation processing unit 52 to the target throughput (target value of predicted communication capacity) (i.e., the achievement rate of SLA), the higher the priority. By performing the second allocation process based on such priority setting, it is possible to increase fairness between slices in the allocation of surplus wireless resources from the viewpoint of the achievement rate of SLA.

[第3実施形態]
第3実施形態では、第2割当処理部53による第2割当処理として、複数のスライスに対してそれぞれ定められた重みに応じて余剰の無線リソースの割り当て(再配分)を行う例について説明する。以下では、第1及び第2実施形態と異なる部分について説明する。
[Third embodiment]
In the third embodiment, an example will be described in which surplus radio resources are allocated (redistributed) in accordance with weights respectively determined for a plurality of slices as the second allocation process by the second allocation processing unit 53. The following describes differences from the first and second embodiments.

本実施形態では、第2割当処理部53による第2割当処理が第1及び第2実施形態と異なる。第2割当処理部53は、複数のスライスに対する重みをパラメータとして予め設定しておき、各スライスの重みの比率に応じて、第2割当処理において余剰の無線リソース(リソースプール)から無線リソースの配分を行う。具体的には、第2割当処理部53は、第1割当処理において目標スループット(予測通信容量の目標値)が満たされなかった1つ以上のスライスに対してそれぞれ定められた重みに応じて、当該1つ以上のスライスに対して余剰の無線リソースを配分する。 In this embodiment, the second allocation process by the second allocation processing unit 53 differs from the first and second embodiments. The second allocation processing unit 53 pre-sets weights for multiple slices as parameters, and allocates wireless resources from surplus wireless resources (resource pool) in the second allocation process according to the ratio of the weights for each slice. Specifically, the second allocation processing unit 53 allocates surplus wireless resources to one or more slices for which the target throughput (target value of predicted communication capacity) was not met in the first allocation process according to the weights set for the respective slices.

このように、重みに基づく第2割当処理によれば、第1割当処理において目標スループットが満たされなかった1つ以上のスライスに対して、余剰の無線リソースを重みに応じて満遍なく配分することが可能になる。これにより、第2実施形態と異なり、優先度が高いスライスに対する割り当てによりリソースプールP内の無線リソースが無くなった場合に優先度が低いスライスに対して余剰の無線リソースは割り当てられない状況が生じることを避けることが可能になる。 In this way, according to the second allocation process based on weights, it becomes possible to distribute surplus wireless resources evenly according to the weights to one or more slices for which the target throughput was not met in the first allocation process. This makes it possible to avoid a situation in which surplus wireless resources are not allocated to slices with low priority when the wireless resources in the resource pool P are exhausted due to allocation to slices with high priority, unlike the second embodiment.

上述した各スライスに対して予め設定される重みについては、以下で説明するように、種々の設定が可能である。 The weights that are preset for each slice described above can be set in various ways, as explained below.

●PF方式による重み設定
第2割当処理部53は、PF方式を用いて、複数のスライスに対する重みを設定しうる。この場合、第2割当処理部53は、複数のスライスのそれぞれについて、過去の複数の所定期間(ΔT)における単位無線リソース(1PRB)あたりの予測スループット(予測通信容量)の平均値に対する、直前の所定期間(ΔT)における単位無線リソースあたりの予測スループットの比率を、当該スライスに対する重みとして設定する。
Weight setting by PF method The second allocation processing unit 53 may set weights for multiple slices by using the PF method. In this case, the second allocation processing unit 53 sets, for each of the multiple slices, a ratio of a predicted throughput per unit radio resource in a predetermined period (ΔT) immediately before to an average value of a predicted throughput (predicted communication capacity) per unit radio resource (1 PRB) in multiple past predetermined periods (ΔT) as a weight for the slice.

このような重み設定に基づいて第2割当処理を行うことにより、通信品質とスライス間の公平性とを考慮して、第2割当処理において余剰の無線リソースの割り当て(配分)を行うことが可能になる。その結果、SINRが低い無線端末が存在するスライスに対しても、余剰の無線リソースの割り当て機会を与えることが可能になる。 By performing the second allocation process based on such weight settings, it becomes possible to allocate (distribute) surplus wireless resources in the second allocation process while taking into consideration communication quality and fairness between slices. As a result, it becomes possible to provide an opportunity to allocate surplus wireless resources even to slices in which wireless terminals with low SINR exist.

●SLAの達成率に基づく重み設定
第2割当処理部53は、複数のスライスのそれぞれについて、目標スループット(予測通信容量の目標値)に対する、第1割当処理部52による割当終了時の予測スループットの比率(即ち、SLAの達成度)の逆数を、当該スライスに対する重みとして設定する。
このような重み設定に基づいて第2割当処理を行うことにより、SLAの達成度の観点で、余剰の無線リソースの割り当てについてスライス間で公平性を高めることが可能になる。
● Weighting based on the achievement rate of SLA For each of the multiple slices, the second allocation processing unit 53 sets the inverse of the ratio of the predicted throughput at the end of the allocation by the first allocation processing unit 52 to the target throughput (target value of predicted communication capacity) (i.e., the degree of achievement of the SLA) as a weight for that slice.
By performing the second allocation process based on such weight settings, it is possible to improve fairness between slices in the allocation of surplus radio resources from the perspective of the degree of achievement of the SLA.

[第4実施形態]
第4実施形態では、第2割当処理部53による第2割当処理として、第1割当処理において行われた無線リソースの仮割り当て及び仮割り当てに基づく無線リソースに割り当てを、余剰の無線リソースが無くなるまで繰り返し行う例について説明する。以下では、第1乃至第3実施形態と異なる部分について説明する。
[Fourth embodiment]
In the fourth embodiment, an example will be described in which, as the second allocation process by the second allocation processing unit 53, provisional allocation of wireless resources performed in the first allocation process and allocation of wireless resources based on the provisional allocation are repeated until there are no surplus wireless resources. The following describes differences from the first to third embodiments.

本実施形態では、第2割当処理部53は、第1割当処理において目標スループットが満たされなかった1つ以上のスライスに対して、仮割当決定部51によって決定された仮割り当てRtmpに基づいて、リソースプールPに含まれる無線リソースの割り当てを繰り返す。 In this embodiment, the second allocation processing unit 53 repeats the allocation of radio resources included in the resource pool P to one or more slices for which the target throughput was not satisfied in the first allocation process, based on the tentative allocation R tmp determined by the tentative allocation determination unit 51.

具体的には、第2割当処理部53は、まず、当該1つ以上のスライスのそれぞれに対して、予め定められた配分率(Rtmp)に従って余剰の無線リソース(リソースプールP)の仮割り当てを行う。更に、第2割当処理部53は、各スライスに対して、予測スループットが目標スループットを満たすまで、当該仮割り当てが行われた無線リソースの量を上限として当該スライスに対して無線リソースを割り当てる。第2割当処理部53は、第1割当処理と同様の、仮割り当て量を上限とした割り当てが完了すると、その時点での余剰のリソースで再びリソースプールPを構成する。第2割当処理部53は、上述の仮割り当てと、リソースプールPに含まれる無線リソースの割り当てとを、余剰の無線リソースが無くなるまで繰り返す。 Specifically, the second allocation processing unit 53 first performs a tentative allocation of surplus wireless resources (resource pool P) to each of the one or more slices according to a predetermined allocation rate ( Rtmp ). Furthermore, the second allocation processing unit 53 allocates wireless resources to each slice with the amount of the tentatively allocated wireless resources as an upper limit until the predicted throughput for the slice satisfies the target throughput. When the second allocation processing unit 53 completes the allocation with the tentative allocation amount as an upper limit, similar to the first allocation processing, it again configures the resource pool P with the surplus resources at that time. The second allocation processing unit 53 repeats the above-mentioned tentative allocation and the allocation of the wireless resources included in the resource pool P until there are no more surplus wireless resources.

本実施形態によれば、余剰の無線リソースが無くなるまで、仮割り当てRtmpに基づいてリソースプールPに含まれる無線リソースの配分が繰り返されることで、スライス間で無線リソースの配分の公平性を高めることが可能になる。 According to this embodiment, the allocation of the radio resources included in the resource pool P is repeated based on the tentative allocation R tmp until there are no surplus radio resources, thereby making it possible to improve the fairness of the allocation of the radio resources among the slices.

[その他の実施形態]
上述の実施形態に係る無線通信装置は、コンピュータを無線通信装置として機能させるためのコンピュータプログラムにより実現することができる。当該コンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて配布が可能なもの、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。
[Other embodiments]
The wireless communication device according to the above-described embodiment can be realized by a computer program for causing a computer to function as the wireless communication device. The computer program can be stored in a computer-readable storage medium and distributed, or can be distributed via a network.

10:CU、20:DU、21:スケジューラ、30:RU、40:RANコントローラ、50:5GC UPF、60:5GC CPF、70:エッジアプリケーション、101:CPU、102:ROM、103:RAM、104:外部記憶デバイス、105:通信デバイス 10: CU, 20: DU, 21: Scheduler, 30: RU, 40: RAN controller, 50: 5GC UPF, 60: 5GC CPF, 70: Edge application, 101: CPU, 102: ROM, 103: RAM, 104: External storage device, 105: Communication device

Claims (27)

複数のスライスのそれぞれに対して、スライスごとのスケジューリングに用いられる無線リソースを割り当てる制御装置であって、
前記複数のスライスのそれぞれに対して無線リソースの仮割り当て量を予め決定する決定手段と、
各スライスに対して定められたサービス品質の目標値に基づいて、前記仮割り当て量を上限として前記複数のスライスのそれぞれに対して無線リソースを割り当てる第1割当手段と、
前記複数のスライスのうち、前記目標値が満たされることなく前記第1割当手段により割り当てられた無線リソースの量が前記上限に達した1つ以上のスライスに対して、前記目標値が満たされたスライスに対して割り当てられなかった余剰の無線リソースを配分する第2割当手段と、
を備えることを特徴とする制御装置。
A control device that allocates radio resources used for scheduling for each of a plurality of slices,
a determining means for determining a provisional allocation amount of radio resources for each of the plurality of slices;
a first allocation means for allocating radio resources to each of the slices based on a target value of service quality determined for each slice, with the provisional allocation amount being set as an upper limit;
a second allocation means for allocating, to one or more slices among the plurality of slices, the amount of the radio resources allocated by the first allocation means having reached the upper limit without the target value being satisfied, surplus radio resources that have not been allocated to the slices for which the target value has been satisfied;
A control device comprising:
前記目標値は、各スライスのSLA(サービスレベルアグリーメント)で定められていることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 The control device according to claim 1, characterized in that the target value is determined by the SLA (service level agreement) of each slice. 前記第1割当手段は、前記複数のスライスのそれぞれについて、予測通信容量が当該スライスに対して定められた前記目標値を満たすまで、前記仮割り当て量を上限として当該スライスに対して無線リソースを割り当てる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の制御装置。
The control device described in claim 1 or 2, characterized in that the first allocation means allocates radio resources to each of the multiple slices, with the provisional allocation amount as an upper limit, until the predicted communication capacity for that slice satisfies the target value set for that slice.
前記予測通信容量は、スライスごとに、当該スライスに割り当てられる無線リソースの量と当該スライスについての通信品質とに基づいて求められる
ことを特徴とする請求項3に記載の制御装置。
The control device according to claim 3 , wherein the predicted communication capacity is calculated for each slice based on an amount of radio resources allocated to the slice and a communication quality for the slice.
前記決定手段は、予め定められた配分率に従って、前記複数のスライスに対する前記仮割り当て量を決定する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の制御装置。
The control device according to claim 1 , wherein the determining means determines the provisional allocation amounts for the plurality of slices in accordance with a predetermined allocation ratio.
前記第1割当手段は、スライスごとに、当該スライスに割り当てる無線リソースの量を増加させる間に、当該スライスに割り当てた無線リソースの量が前記上限である前記仮割り当て量に達するか、又は、前記予測通信容量が前記目標値に達すると、当該スライスに対する無線リソースの割り当てを停止し、
前記余剰の無線リソースは、前記複数のスライスに対する前記仮割り当て量の総量から、前記第1割当手段により前記複数のスライスに対して割り当てられた無線リソースの総量を差し引いた量の無線リソースである
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の制御装置。
the first allocation means, while increasing the amount of the radio resources to be allocated to each slice, stops allocating the radio resources to the slice when the amount of the radio resources allocated to the slice reaches the provisional allocation amount, which is the upper limit, or when the predicted communication capacity reaches the target value;
The control device according to claim 3 or 4, characterized in that the surplus radio resources are radio resources in an amount obtained by subtracting the total amount of radio resources allocated to the multiple slices by the first allocation means from the total amount of the provisional allocation amount for the multiple slices.
前記第2割当手段は、前記1つ以上のスライスについて前記目標値に対する前記予測通信容量の満足度が最大化されるように、前記1つ以上のスライスに対して前記余剰の無線リソース配分する
ことを特徴とする請求項6に記載の制御装置。
The control device according to claim 6, characterized in that the second allocation means allocates the surplus radio resources to the one or more slices so that a degree of satisfaction of the predicted communication capacity with respect to the target value for the one or more slices is maximized.
前記1つ以上のスライスにそれぞれ対応するコスト関数であって、対応するスライスについての前記目標値に対する前記予測通信容量の割合が所定値に近いほど出力値が小さくなるコスト関数を用いて、評価関数が定義され、
前記第2割当手段は、前記評価関数の出力値を最小化するように、前記1つ以上のスライスに対して前記余剰の無線リソースを配分する
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の制御装置。
an evaluation function is defined using a cost function corresponding to each of the one or more slices, the cost function having an output value that decreases as a ratio of the predicted communication capacity to the target value for the corresponding slice approaches a predetermined value;
The control device according to claim 6 or 7, wherein the second allocation means allocates the surplus radio resources to the one or more slices so as to minimize an output value of the evaluation function.
前記1つ以上のスライスのそれぞれに対応する前記コスト関数に対して前記目標値に応じた重み付けが行われ、
前記評価関数は、前記1つ以上のスライスにそれぞれ対応する前記重み付けが行われたコスト関数の総和として定義される
ことを特徴とする請求項8に記載の制御装置。
The cost function corresponding to each of the one or more slices is weighted according to the target value;
The control device according to claim 8 , wherein the evaluation function is defined as a sum of the weighted cost functions respectively corresponding to the one or more slices.
前記第2割当手段は、前記1つ以上のスライスのうち、予め設定された優先度が高いスライスから順に、各スライスに対して、前記予測通信容量が前記目標値を満たすように前記余剰の無線リソースから無線リソースを割り当てる
ことを特徴とする請求項6に記載の制御装置。
The control device according to claim 6, characterized in that the second allocation means allocates radio resources from the surplus radio resources to each slice, in descending order of a predetermined priority, among the one or more slices, so that the predicted communication capacity satisfies the target value.
前記第2割当手段は、前記優先度が高いスライスから順に、前記余剰の無線リソースが無くなるまで、各スライスに対して前記余剰の無線リソースからの無線リソースの割り当てを行う
ことを特徴とする請求項10に記載の制御装置。
The control device according to claim 10, wherein the second allocation means allocates radio resources from the surplus radio resources to each slice in order from the slice with the highest priority until the surplus radio resources are exhausted.
前記複数のスライスのそれぞれについての通信品質が高いほど前記優先度が高くなるように、前記複数のスライスに対する前記優先度を設定する設定手段を更に備える
ことを特徴とする請求項10又は11に記載の制御装置。
The control device according to claim 10 or 11, further comprising a setting means for setting the priorities for the plurality of slices such that the higher the communication quality for each of the plurality of slices, the higher the priority.
前記複数のスライスのそれぞれについての許容遅延が小さいほど前記優先度が高くなるように、前記複数のスライスに対する前記優先度を設定する設定手段を更に備える
ことを特徴とする請求項10又は11に記載の制御装置。
The control device according to claim 10 or 11, further comprising a setting unit configured to set the priorities for the plurality of slices such that the smaller the allowable delay for each of the plurality of slices, the higher the priority.
前記複数のスライスのそれぞれについての、過去の複数の所定期間における単位無線リソースあたりの予測通信容量の平均値に対する、直前の前記所定期間における単位無線リソースあたりの予測通信容量の比率が大きいほど、前記優先度が高くなるように、前記複数のスライスに対する前記優先度を設定する設定手段を更に備える
ことを特徴とする請求項10又は11に記載の制御装置。
The control device according to claim 10 or 11, further comprising a setting means for setting the priority for the plurality of slices so that the priority is higher as the ratio of the predicted communication capacity per unit radio resource in the immediately preceding specified period to the average value of the predicted communication capacity per unit radio resource in the past plurality of specified periods for each of the plurality of slices is larger.
前記複数のスライスのそれぞれについて、前記目標値に対する、前記第1割当手段による割当終了時の前記予測通信容量の比率が小さいほど、前記優先度が高くなるように、前記複数のスライスに対する前記優先度を設定する設定手段を更に備える
ことを特徴とする請求項10又は11に記載の制御装置。
The control device according to claim 10 or 11, further comprising a setting means for setting the priority for each of the plurality of slices so that the priority is higher for each of the plurality of slices, the smaller the ratio of the predicted communication capacity at the end of allocation by the first allocation means to the target value.
前記第2割当手段は、前記1つ以上のスライスに対してそれぞれ定められた重みに応じて、前記1つ以上のスライスに対して前記余剰の無線リソースを配分する
ことを特徴とする請求項6に記載の制御装置。
The control device according to claim 6 , wherein the second allocation means allocates the surplus radio resources to the one or more slices in accordance with weights determined for the one or more slices.
前記複数のスライスのそれぞれについて、過去の複数の所定期間における単位無線リソースあたりの予測通信容量の平均値に対する、直前の前記所定期間における前記単位無線リソースあたりの予測通信容量の比率を、当該スライスに対する前記重みとして設定する設定手段を更に備える
ことを特徴とする請求項16に記載の制御装置。
17. The control device according to claim 16, further comprising a setting means for setting, for each of the plurality of slices, a ratio of a predicted communication capacity per unit radio resource in a specified period immediately preceding the slice to an average value of a predicted communication capacity per unit radio resource in a plurality of specified periods in the past as the weight for the slice.
前記複数のスライスのそれぞれについて、前記目標値に対する、前記第1割当手段による割当終了時の前記予測通信容量の比率の逆数を、当該スライスに対する前記重みとして設定する設定手段を更に備える
ことを特徴とする請求項16に記載の制御装置。
The control device according to claim 16, further comprising a setting means for setting, for each of the plurality of slices, the inverse of a ratio of the predicted communication capacity at the end of allocation by the first allocation means to the target value as the weight for that slice.
前記第2割当手段は、前記1つ以上のスライスのそれぞれに対して、予め定められた配分率に従って前記余剰の無線リソースの仮割り当てを行い、かつ、前記予測通信容量が前記目標値を満たすまで、当該仮割り当てが行われた無線リソースの量を上限として当該スライスに対して無線リソースを割り当てる処理を、前記余剰の無線リソースが無くなるまで繰り返す
ことを特徴とする請求項6に記載の制御装置。
The control device according to claim 6, characterized in that the second allocation means performs a provisional allocation of the surplus radio resources to each of the one or more slices in accordance with a predetermined allocation rate, and repeats the process of allocating radio resources to the slice with the amount of the provisionally allocated radio resources as an upper limit until the predicted communication capacity satisfies the target value, and until the surplus radio resources are exhausted.
前記決定手段は、前記第1割当手段による割り当てに使用可能な無線リソースの総量を、予め定められた配分率に従って各スライスに配分するように、各スライスの仮割り当て量を決定する
ことを特徴とする請求項1から19のいずれか1項に記載の制御装置。
The control device according to any one of claims 1 to 19, characterized in that the determination means determines a provisional allocation amount for each slice so as to allocate a total amount of radio resources available for allocation by the first allocation means to each slice according to a predetermined allocation rate.
前記予め定められた配分率は、前記複数のスライスのそれぞれに対する前記目標値の比として定められる
ことを特徴とする請求項5、19及び20のいずれか1項に記載の制御装置。
The control device according to any one of claims 5, 19 and 20, characterized in that the predetermined allocation rate is determined as a ratio of the target value for each of the plurality of slices.
前記第1割当手段は、対応するスライスを使用する無線端末ごとのSINR(信号対干渉及び雑音比)を前記通信品質として使用して、前記予測通信容量を求める
ことを特徴とする請求項4に記載の制御装置。
The control device according to claim 4 , wherein the first allocation means calculates the predicted communication capacity by using, as the communication quality, a signal-to-interference and noise ratio (SINR) for each wireless terminal using a corresponding slice.
前記目標値は、各スライスのSLA(サービスレベルアグリーメント)で定められたスループットに対応する目標値である
ことを特徴とする請求項1から22のいずれか1項に記載の制御装置。
The control device according to claim 1 , wherein the target value is a target value corresponding to a throughput defined in a service level agreement (SLA) of each slice.
前記第1及び第2割当手段は、前記複数のスライスにそれぞれ対応する複数のスケジューラに対して無線リソースの割り当てを行い、
前記複数のスケジューラのそれぞれは、1つの無線ユニットによって形成される同一のセル内で、所定期間ごとに、前記第1及び第2割当手段により割り当てられた無線リソースを用いて、対応するスライスを使用する無線端末に対して無線リソースを割り当てるためのスケジューリングを行う
ことを特徴とする請求項1から23のいずれか1項に記載の制御装置。
the first and second allocation means allocate radio resources to a plurality of schedulers corresponding to the plurality of slices, respectively;
The control device according to any one of claims 1 to 23, characterized in that each of the multiple schedulers performs scheduling to allocate radio resources to radio terminals using corresponding slices, using the radio resources allocated by the first and second allocation means, for each predetermined period within the same cell formed by one radio unit.
前記複数のスケジューラは、1つまたは複数のDU(Distributed unit)に配置され、
前記無線ユニット及び前記1つまたは複数のDUは、基地局システムを構成し、
前記無線ユニットは、前記基地局システムのアンテナサイトに配置され、
前記制御装置は、前記基地局システムと通信可能に接続される
ことを特徴とする請求項24に記載の制御装置。
The plurality of schedulers are arranged in one or more distributed units (DUs),
The wireless unit and the one or more DUs constitute a base station system;
The wireless unit is disposed at an antenna site of the base station system;
The control device according to claim 24 , wherein the control device is communicatively connected to the base station system.
複数のスライスのそれぞれに対して、スライスごとのスケジューリングに用いられる無線リソースを割り当てる制御装置によって実行される制御方法であって、
前記複数のスライスのそれぞれに対して無線リソースの仮割り当て量を予め決定する決定工程と、
各スライスに対して定められたサービス品質の目標値に基づいて、前記仮割り当て量を上限として前記複数のスライスのそれぞれに対して無線リソースを割り当てる第1割当工程と、
前記複数のスライスのうち、前記目標値が満たされることなく前記第1割当工程で割り当てられた無線リソースの量が前記上限に達した1つ以上のスライスに対して、前記目標値が満たされたスライスに対して割り当てられなかった余剰の無線リソースを配分する第2割当工程と、
を含むことを特徴とする制御方法。
A control method executed by a control device that allocates radio resources used for scheduling for each of a plurality of slices, the control method comprising:
determining a provisional allocation amount of radio resources for each of the plurality of slices;
a first allocation step of allocating radio resources to each of the slices based on a target value of service quality determined for each slice, with the provisional allocation amount being set as an upper limit;
a second allocation step of allocating surplus wireless resources that have not been allocated to the slices for which the target value is satisfied, to one or more slices among the plurality of slices for which the amount of wireless resources allocated in the first allocation step has reached the upper limit without the target value being satisfied;
A control method comprising:
制御装置が備えるコンピュータに、請求項26に記載の制御方法を実行させるためのプログラム。 A program for causing a computer included in a control device to execute the control method described in claim 26.
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塚本 優,5Gの多様なサービスに応じた基地局機能分割と配置を有するRANスライシングアーキテクチャ,電子情報通信学会技術研究報告,日本,一般社団法人電子情報通信学会,Vol.118,No.208,pp.69-74,CS2018-40-CS2018-55,通信方式

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