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)
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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.
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
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
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
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
<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
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
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
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
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
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
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
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
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
<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
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,
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
<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
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。
rtmp,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
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
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
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。
riso,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
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
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
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。
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。
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.
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.
Here, n is the total number of physical resource blocks (PRBs) available for allocation by the first
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
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
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
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
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
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
<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
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
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。
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
In addition, in the first allocation process by the first
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。
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.
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
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
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。
ただし、以下を条件とする。
Specifically, the second
However, the following conditions are met:
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。
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。
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).
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:
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。
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。
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.
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.
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 ( Ts ≧ Ttgt,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
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。
The second
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
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
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
[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
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
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
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
●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
●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
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
[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
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
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
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
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
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
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
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)
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:
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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:
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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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