JP7560432B2 - 無線アクセスネットワークの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、仮想無線アクセスネットワーク（ｖＲＡＮ）、つまり、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）の仮想化技術に関し、より詳しくは、ＲＡＮスライスを制御する制御装置に関する。

ネットワークの仮想化技術をＲＡＮに適用したｖＲＡＮが提案されている。例えば、Ｏ－ＲＡＮアライアンスは、基地局装置の機能を中央ユニット（ＣＵ）、分散ユニット（ＤＵ）及び無線ユニット（ＲＵ）の３つに分割して定義している。なお、ＣＵは、ＰＤＣＰレイヤ以上のレイヤを処理し、ＤＵは、ＲＬＣレイヤから高次物理レイヤまでを処理し、ＲＵは、低次物理レイヤ以下のレイヤを処理する。

アナログ領域の信号を扱うＲＵには専用ハードウェアを用いる必要があるが、デジタル領域での信号処理のみを行うＣＵ及びＤＵの機能は、例えば、汎用の計算機に適切なプログラムを実行させることにより実現することができる。ＲＵの配置は、サービス提供領域を決定するため、ＲＵは多くの異なる地理的位置に配置される。以下の説明において、ＲＵが配置されるサイトをアンテナサイトとして参照する。一方、ＣＵ及びＤＵは、多くのエッジサイトと、複数のエッジサイトを束ねる中央サイトに配置された１つ以上の計算機（以下、計算機群と表記）上に動的に配置され得る。１つの中央サイトは、複数のエッジサイトと伝送路により接続される。なお、１つの中央サイトと、複数のエッジサイトの内の１つのエッジサイトとは同じサイトであり得る。同様に、１つのエッジサイトは、１つ以上のアンテナサイトと伝送路で接続される。なお、１つのエッジサイトは、１つ以上のアンテナサイトの内の１つのアンテナサイトと同じサイトであり得る。

ＣＵ及びＤＵの配置パターンとしては、ＣＵ及びＤＵの両方をエッジサイトに配置するパターンと、ＤＵをエッジサイトに配置し、ＣＵを中央サイトに配置するパターンと、ＣＵ及びＤＵの両方を中央サイトに配置するパターンが考えられる。上記３つの配置パターンそれぞれはメリットとデメリットを有し、適切な配置パターンは、提供するサービス種別、より詳しくは、サービス毎の遅延要求やスループット要求等に依存する。

このため、ｖＲＡＮにおいては、サービス種別毎にＲＡＮスライスを設定することが検討されている。なお、ＲＡＮスライスとは、計算機群に実現されたＤＵ及びＣＵと、ＲＵと、を含む論理的なネットワークである。

図１（Ａ）は、１つのアンテナサイトと、当該アンテナサイトに接続する１つのエッジサイトと、当該エッジサイトに接続する１つの中央サイトを示している。図１（Ａ）に示す様に、アンテンナサイトにはＲＵが配置され、エッジサイト及び中央サイトには、それぞれ、計算機群が配置される。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のハードウェア構成上に実現されるＲＡＮスライス９１～９３を示している。ＲＡＮスライス９１は、種別＃１のサービスを提供するものであり、ＣＵ機能及びＤＵ機能は、エッジサイトに配置されている。また、ＲＡＮスライス９２は、種別＃２のサービスを提供するものであり、ＤＵ機能はエッジサイトに配置され、ＣＵ機能は中央サイトに配置されている。さらに、ＲＡＮスライス９３は、種別＃３のサービスを提供するものであり、ＤＵ機能及びＣＵ機能は中央サイトに配置されている。なお、ある種別のサービスを提供する１つのＲＡＮスライスは、当該ＲＡＮスライスのＲＵが提供するセル内に在圏する１つ以上のユーザ装置に対して、当該種別のサービスを提供するために使用される。

現在の移動通信ネットワークは、セルラネットワークとも呼ばれる様に、セルを基準としている。１つのセルは１つの基地局（又はＲＵ）に対応付けられる。セルラネットワークでは、２つのセルの境界において、当該２つのセルの２つのＲＵからの無線信号が干渉するセル間干渉が問題となる。このため、非特許文献１は、セル間干渉を解消する技術であるＣＦ－ｍＭＩＭＯ（Ｃｅｌｌ Ｆｒｅｅ Ｍａｓｓｉｖｅ Ｍｕｌｔｉ－Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉ－Ｏｕｔｐｕｔ）を開示している。

非特許文献１によると、基地局機能は、変復調以上のレイヤの処理を行う第１機能ブロックと、第１機能ブロックと変調信号を送受信し、当該変調信号に対応する無線信号の送受信を行う第２機能ブロックとに分割される。以下の説明においては、非特許文献１での用語に従い、第１機能ブロックを中央処理ユニット（ＣＰＵ）と表記し、第２機能ブロックをアクセスポイント（ＡＰ）と表記する。１つのＣＰＵは、複数のＡＰに接続される。あるＵＥへのデータは、ＣＰＵにおいて変調され、当該ＣＰＵが接続する複数のＡＰに変調信号として送信される。変調信号を受信した複数のＡＰそれぞれは、受信した変調信号に対応する無線信号を当該ＵＥに送信する。１つのＣＰＵが複数のＡＰからの無線信号の送信を制御することで、当該ＵＥでのセル間干渉を抑えることができる。

また、非特許文献２及び非特許文献３は、非特許文献１に記載の構成において、１つのＵＥに無線信号を送信するＡＰを動的に選択する構成を開示している。具体的には、ＣＰＵは、ＵＥにデータを送信する際、当該ＵＥに無線信号を送信する１つ以上のＡＰを、当該ＣＰＵが接続している複数のＡＰから選択する。ＣＰＵは、選択した１つ以上のＡＰから当該ＵＥに無線信号を送信させる。

Ｈ．Ｑ． Ｎｇｏ，ｅｔ ａｌ．，"Ｃｅｌｌ－Ｆｒｅｅ Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ： Ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ ｇｒｅａｔ ｓｅｒｖｉｃｅ ｆｏｒ ｅｖｅｒｙｏｎｅ"，ｉｎ ２０１５ ＩＥＥＥ １６ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＳＰＡＷＣ），Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ，Ｓｗｅｄｅｎ，Ｊｕｎ．２０１５，ｐｐ．２０１－２０５ Ｘ．Ｌｉ，ｅｔ ａｌ．，"Ｏｐｔｉｍａｌ Ｍａｓｓｉｖｅ－ＭＩＭＯ－Ａｉｄｅｄ Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ Ｂａｓｅ－Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ"，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｖｅｈ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．７０，ｎｏ．３，ｐｐ．２６９９－２７１２，２０２１年３月 Ｍ．Ｍａｔｔｈａｉｏｕ，ｅｔ ａｌ．，"Ｔｈｅ Ｒｏａｄ ｔｏ ６Ｇ： Ｔｅｎ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ" ，ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎ．Ｍａｇ．，ｖｏｌ．５９，ｎｏ．１，ｐｐ．６４－６９，２０２１年１月

ＣＦ－ｍＭＩＭＯをｖＲＡＮ上で実現することを考える。なお、ＲＵと同様に、アナログ領域の信号を扱うＡＰには専用のハードウェアを用いる必要があるため、計算機群に実現する機能はＣＰＵとなる。ここで、ＣＦ－ｍＭＩＭОにおいて、無線信号を送信する１つ以上のＡＰは、各ＵＥに対して定義される。したがって、ＲＡＮスライスを、１つのＵＥのサービス種別毎に設ける構成を考えることができる。しかしながら、上述したサービス種別毎のＲＡＮスライスを設定し、当該ＲＡＮスライスで１つ以上のＵＥに当該種別のサービスを提供する構成と比較し、ユーザ及びサービス種別毎にＲＡＮスライスを設定すると、ＲＡＮスライスの作成・変更・削除等の際の制御オーバヘッドが増加して伝送路の帯域を圧迫し得る。

本発明は、ＣＦ－ｍＭＩＭＯをｖＲＡＮ上で実現するための制御装置を提供するものである。

本発明の一態様によると、異なる地理的位置に配置された複数のアクセスポイント（ＡＰ）と、異なる地理的位置に配置された複数の計算機群と、を含み、前記複数の計算機群の内のいずれかの計算機群に変調処理を含む機能ユニットを実現し、当該機能ユニットが前記複数のＡＰの内の１つ以上のＡＰにユーザ装置（ＵＥ）宛の変調信号を送信し、前記１つ以上のＡＰが当該ＵＥに前記変調信号に対応する無線信号を送信する、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を制御する制御装置は、前記複数の計算機群の内の第１計算機群に前記機能ユニットを実現し、かつ、前記複数のＡＰの内の前記第１計算機群に接続するＡＰから複数の第１ＡＰを含む第１ＡＰクラスタを選択することで、第１種別のサービスを提供するための第１高次ＲＡＮスライスを設定する第１設定手段と、第１ユーザ装置（ＵＥ）と前記第１ＡＰクラスタに含まれる前記複数の第１ＡＰそれぞれとの間の無線通信状況に基づき、前記第１ＵＥに無線信号を送信する１つ以上の第１ＡＰを含む第１ＡＰサブクラスタを、前記第１ＡＰクラスタに含まれる前記複数の第１ＡＰから選択することで、前記第１種別のサービスを前記第１ＵＥに提供するための第１低次ＲＡＮスライスを設定する第２設定手段と、を備え、前記複数の計算機群の内の１つの計算機群は中央サイトに配置され、前記複数の計算機群の内の前記１つの計算機群とは異なる計算機群それぞれは、前記中央サイトと第１伝送路で接続される複数のエッジサイトそれぞれに配置され、前記複数のエッジサイトのそれぞれは、前記複数のＡＰの内の１つ以上のＡＰそれぞれと第２伝送路で接続され、前記第１計算機群が、前記中央サイトに配置されている前記１つの計算機群である場合、前記第１ＡＰクラスタは、前記複数のＡＰから選択され、前記第１計算機群が、前記複数のエッジサイトの内の第１エッジサイトに配置されている計算機群である場合、前記第１ＡＰクラスタは、前記複数のＡＰの内の前記第１エッジサイトに前記第２伝送路で接続されているＡＰから選択されることを特徴とする。

本発明によると、ＣＦ－ｍＭＩＭＯをｖＲＡＮ上で実現することができる。

サービス種別毎の従来のＲＡＮスライスの説明図。 一実施形態によるＲＡＮの構成図。 一実施形態によるＲＡＮスライスの例を示す図。 一実施形態によるＲＡＮスライスの例を示す図。 一実施形態によるＲＡＮスライスの例を示す図。 一実施形態によるＲＡＮスライスの例を示す図。 一実施形態による制御装置が実行する低次ＲＡＮスライス変更処理のフローチャート。 一実施形態による制御装置が実行する高次ＲＡＮスライス変更処理のフローチャート。 一実施形態による制御装置が実行する処理を示すフローチャート。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第一実施形態＞
図２は、本実施形態によるＲＡＮのハードウェア構成図である。ＲＡＮは、１つの中央サイトと、当該中央サイトに有線又は無線伝送路により接続される１つ以上のエッジサイトと、を備えている。なお、図２に示す例においては、エッジサイトの数をエッジサイト＃１とエッジサイト＃２との２つとしているが例示である。１つの中央サイト及び１つ以上のエッジサイトのそれぞれには計算機群が設置される。１つの中央サイトは、移動通信ネットワークのコアネットワークに接続される。１つのエッジサイトは、有線又は無線伝送路により１つ以上のアンテンナサイトに接続される。図２に示す例においては、エッジサイト＃１は、６つのアンテンナサイト＃１～＃６に接続され、エッジサイト＃２は、３つのアンテンナサイト＃７～＃９に接続されているが、これらアンテナサイトの具体的な数は単なる例示である。１つのアンテナサイトには、少なくともと１つのＡＰが設置される。なお、図２に示す例において、１つのエッジサイトには１つのＡＰが設置されるものとしている。以下の説明において、アンテナサイト＃Ｋ（Ｋは１から９までの整数）に設置されているＡＰをＡＰ＃Ｋと表記する。なお、１つの中央サイトに接続する１つ以上のエッジサイトの内の１つのエッジサイトは、当該中央サイトと同じサイトとすることができる。同様に、１つのエッジサイトに接続する１つ以上のアンテナサイトの内の１つのアンテナサイトは、当該エッジサイトと同じサイトとすることができる。

制御装置１００は、中央サイト、エッジサイト＃１及びエッジサイト＃２、並びに、ＡＰ＃１～＃９と制御信号の送受信を行える様に構成されている。なお、制御信号は、各サイトを接続する伝送路内で送受信され得る。制御装置１００は、ＲＡＮスライスの作成、変更、削除等を制御する。なお、各ＲＡＮスライスは、１つのＣＰＵを有し、ＣＰＵは、中央サイト、エッジサイト＃１及びエッジサイト＃２に設置されている計算機群の内の１つの計算機群において実現される。

図３～図６は、本実施形態によるＲＡＮスライスの説明図である。まず、本実施形態において、１つのＲＡＮスライスは、１つの高次ＲＡＮスライスと、１つ以上の低次ＲＡＮスライスとで構成される。１つの高次ＲＡＮスライスは、提供するサービス種別毎に作成される。また、１つの低次ＲＡＮスライスは、１つのＵＥに提供するサービス種別毎に作成される。ある種別のサービスを提供するための１つの高次ＲＡＮスライスは、同じ種別のサービスを提供する１つ以上の低次ＲＡＮスライスに接続される。

図３は、種別＃１のサービスを提供するための高次ＲＡＮスライス＃１が、ＵＥ＃１に種別＃１のサービスを提供するための低次ＲＡＮスライス＃１と、ＵＥ＃２に種別＃１のサービスを提供するための低次ＲＡＮスライス＃２と、に接続されている状態を示している。図３に示すＲＡＮスライス＃１は、全体として、種別＃１のサービスを提供するものである。

なお、図３に示すＲＡＮスライス＃１において、ＣＰＵは、エッジサイト＃１の計算機群上に実現されている。この場合、制御装置１００は、ＣＰＵが配置されたエッジサイト＃１に伝送路を介して接続できるＡＰ＃１～ＡＰ＃６から複数のＡＰを選択してＲＡＮスライス＃１のＡＰクラスタを構成する。図３の低次ＲＡＮスライス内の実線及び点線のＡＰはＡＰクラスタを構成するＡＰを示している。図３によると、制御装置１００は、ＲＡＮスライス＃１のＡＰクラスタとしてＡＰ＃１～ＡＰ＃６の内からＡＰ＃１～ＡＰ＃４を選択している。

各ＵＥに対する低次ＲＡＮスライスは、ＡＰクラスタ内のＡＰ＃１～ＡＰ＃４から選択された１つ以上のＡＰであるＡＰサブクラスタによって提供される。図３の例において、実線のＡＰはＡＰサブクラスタを構成するＡＰを示している。つまり、図３の例において、ＵＥ＃１に対して種別＃１のサービスを提供する低次ＲＡＮスライス＃１は、ＡＰ＃１及びＡＰ＃３のＡＰサブクラスタにより提供されている。同様に、ＵＥ＃２に対して種別＃１のサービスを提供する低次ＲＡＮスライス＃２は、ＡＰ＃１、ＡＰ＃２及びＡＰ＃４のＡＰサブクラスタにより提供されている。

図４は、種別＃２のサービスを提供するための高次ＲＡＮスライス＃２が、ＵＥ＃２に種別＃２のサービスを提供するための低次ＲＡＮスライス＃３と、ＵＥ＃３に種別＃２のサービスを提供するための低次ＲＡＮスライス＃４と、に接続されている状態を示している。図４に示すＲＡＮスライス＃２は、全体として、種別＃２のサービスを提供するものである。

なお、図４に示すＲＡＮスライス＃２において、ＣＰＵは、エッジサイト＃１の計算機群上で実現されている。したがって、ＡＰクラスタは、エッジサイト＃１に接続するＡＰ＃１～ＡＰ＃６から選択される。図４において、制御装置１００は、ＲＡＮスライス＃２のＡＰクラスタとしてＡＰ＃１、ＡＰ＃２及びＡＰ＃４～ＡＰ＃６を選択している。また、図４の例において、ＵＥ＃２に対して種別＃２のサービスを提供する低次ＲＡＮスライス＃３は、ＡＰ＃１、ＡＰ＃４及びＡＰ＃５のＡＰサブクラスタにより提供されている。同様に、ＵＥ＃３に対して種別＃２のサービスを提供する低次ＲＡＮスライス＃４は、ＡＰ＃１、ＡＰ＃２及びＡＰ＃６のＡＰサブクラスタにより提供されている。

図５は、図３と同じ種別＃１のサービスを提供するためのＲＡＮスライス＃３を示している。なお、ＲＡＮスライス＃３を構成する高次ＲＡＮスライス＃３は、図３とは異なりエッジサイト＃２の計算機群上で実現されている。したがって、ＲＡＮスライス＃３のためのＡＰクラスタは、エッジサイト＃２に接続するＡＰ＃７～ＡＰ＃９から選択される。図５において、制御装置１００は、ＲＡＮスライス＃３のＡＰクラスタとしてＡＰ＃７～９を選択している。図５の例において、ＵＥ＃４に対して種別＃１のサービスを提供する低次ＲＡＮスライス＃５は、ＡＰ＃７及びＡＰ＃９のＡＰサブクラスタにより提供されている。同様に、ＵＥ＃５に対して種別＃１のサービスを提供する低次ＲＡＮスライス＃６は、ＡＰ＃７～ＡＰ＃９のＡＰサブクラスタにより提供されている。

図６は、種別＃３のサービスを提供するためのＲＡＮスライス＃４を示している。なお、ＲＡＮスライス＃４を構成する高次ＲＡＮスライス＃４は、中央サイトの計算機群上で実現されている。したがって、ＲＡＮスライス＃４のためのＡＰクラスタは、中央サイトが接続するＡＰ＃１～ＡＰ＃９の内から選択される。図６において、制御装置１００は、ＲＡＮスライス＃４のＡＰクラスタとしてＡＰ＃２～＃７及び＃９を選択している。図６の例において、ＵＥ＃１に対して種別＃３のサービスを提供する低次ＲＡＮスライス＃７と、ＵＥ＃２に対して種別＃３のサービスを提供する低次ＲＡＮスライス＃８は、共に、ＡＰ＃４～ＡＰ＃６のＡＰサブクラスタにより提供されている。また、ＵＥ＃４に対して種別＃３のサービスを提供する低次ＲＡＮスライス＃９は、ＡＰ＃３～ＡＰ＃７のＡＰサブクラスタにより提供されている。

図７は、制御装置１００が実行する低次ＲＡＮスライス変更処理のフローチャートである。制御装置１００は、Ｓ１０において、制御対象の低次ＲＡＮスライスに接続される高次ＲＡＮスライスのＡＰクラスタの各ＡＰから、制御対象の低次ＲＡＮスライスよってサービス提供されるＵＥとの間の無線品質情報を取得する。例えば、図３の低次ＲＡＮスライス＃１が制御対象である場合、制御装置１００は、ＡＰ＃１～ＡＰ＃４からＵＥ＃１との間の無線品質情報を取得する。

Ｓ１１で、制御装置１００は、無線品質情報に基づき、低次ＲＡＮスライスを構成するＡＰサブクラスタの変更が必要か否かを判定する。変更が必要ではないと判定すると、制御装置１００は、Ｓ１０から処理を繰り返す。一方、変更が必要であると判定すると、制御装置１００は、Ｓ１２において、制御対象の低次ＲＡＮスライスに接続される高次ＲＡＮスライスのＡＰクラスタ内のＡＰから変更後のＡＰサブクラスタを構成するＡＰを選択する。そして、制御装置１００は、制御対象の低次ＲＡＮスライスに接続されている高次ＲＡＮスライスのＣＰＵと、当該高次ＲＡＮスライスのＡＰクラスタの各ＡＰに変更後のＡＰサブクラスタを構成するＡＰを通知する。例えば、図３の低次ＲＡＮスライス＃１が制御対象である場合、制御装置１００は、ＡＰ＃１～ＡＰ＃４と、高次ＲＡＮスライス＃１を構成するエッジサイト＃１のＣＰＵに、変更後のＡＰサブクラスタを構成するＡＰを通知する。なお、Ｓ１３の処理は、低次ＲＡＮスライスの変更を、当該低次ＲＡＮスライスに接続される高次ＲＡＮスライスに通知する処理とも表現できる。

なお、ＵＥがサービスの利用を開始する場合、制御装置１００は、当該サービスを提供する高次ＲＡＮスライスのＡＰクラスタから、当該ＵＥにサービスを提供する低次ＲＡＮスライスのＡＰサブクラスタを選択する。そして、選択したＡＰサブクラスタ、つまり、作成する低次ＲＡＮスライスを、当該低次ＲＡＮスライスに接続される高次ＲＡＮスライスに関連付けられたＡＰクラスタの各ＡＰ及びＣＰＵに通知する。なお選択は、Ｓ１０及びＳ１１と同様に、当該ＵＥと、当該ＵＥが要求するサービス種別を提供する高次ＲＡＮスライスに関連付けられたＡＰクラスタの各ＡＰとの間の無線品質に基づく。また、ＵＥがサービスの利用を停止した場合、制御装置１００は、当該ＵＥに当該サービスを提供する低次ＲＡＮスライスを削除し、当該低次ＲＡＮスライスの削除を、当該低次ＲＡＮスライスに接続されていた高次ＲＡＮスライスに関連付けられたＡＰクラスタの各ＡＰ及びＣＰＵに通知する。

図８は、制御装置１００が実行する高次ＲＡＮスライス変更処理のフローチャートである。制御装置１００は、Ｓ２０において、ＣＰＵから各ＵＥが要求しているサービス種別の情報を取得する。Ｓ２１で、制御装置１００は、制御対象の高次ＲＡＮスライスの変更が必要か否かを判定する。高次ＲＡＮスライスの変更は、ＡＰクラスタの変更や、ＣＰＵ機能の配置位置の変更（例えば、中央サイトからエッジサイトへ、又は、その逆）を含む。なお、高次ＲＡＮスライスの変更は、当該高次ＲＡＮスライスにより提供されるサービスを利用している（及び利用を要求している）ＵＥの数、これらＵＥの位置、当該サービスの現在のトラフィック量（或いは、現在のトラフィック量から予測される将来のトラフィック量）、当該サービスが満たすべき品質条件（遅延条件、スループット等）の少なくとも１つに基づき判定され得る。変更が必要ではないと判定すると、制御装置１００は、Ｓ２０から処理を繰り返す。一方、変更が必要であると判定すると、制御装置１００は、Ｓ２２で、高次ＲＡＮスライスを提供するＣＰＵの配置位置と、高次ＲＡＮスライスに関連付けるＡＰクラスタとを決定する。そして、制御装置１００は、Ｓ２３で、変更後の高次ＲＡＮスライスを、制御対象の高次ＲＡＮスライスの変更前のＡＰクラスタ及び変更後のＡＰクラスタに通知する。また、制御装置１００は、ＣＰＵの配置位置を変更した場合、変更前のＣＰＵを削除し、変更後のＣＰＵを起動させる。なお、ＡＰクラスタを変更した場合、制御装置１００は、変更後のＡＰクラスタから各低次ＲＡＮスライスのＡＰサブクラスタを選択する。つまり、制御装置１００は低次ＲＡＮスライスの変更も行う。なお、ＣＰＵの配置位置を変更したのみであれば、低次ＲＡＮスライスの変更は必要ない。

なお、例えば、図２のＡＰ＃１～ＡＰ＃９によるサービス提供領域内において、ある種別のサービスを利用しているＵＥが０になると、制御装置１００は、当該種別のサービスを提供している高次ＲＡＮスライスを削除する。これは、当該種別のサービスを提供しているＲＡＮスライスを削除することでもある。なお、当該種別のサービスを利用しているＵＥが０になると、直ちに当該種別のサービスを提供している高次ＲＡＮスライスを削除することに本発明は限定されず、当該種別のサービスを利用しているＵＥが０である状態が所定期間以上継続すると、当該種別のサービスを提供している高次ＲＡＮスライスを削除する構成であっても良い。さらに、当該種別のサービスを利用しているＵＥが０になっても、当該種別のサービスを提供するための高次ＲＡＮスライスについては維持する構成とすることもできる。これは、高次ＲＡＮスライスの設定・削除のための制御オーバヘッドを削減するためである。なお、この場合、維持する高次ＲＡＮスライスを提供するＣＰＵは、サービス提供範囲を大きくするため、例えば、中央サイトの計算機群において実現しておく構成とすることができる。

また、ＡＰ＃１～ＡＰ＃９によるサービス提供領域内において、ある種別のサービスを利用しているＵＥが０の状態であり、かつ、当該種別のサービスを提供するための高次ＲＡＮスライスが削除されている状態において、あるＵＥが当該種別のサービスを要求すると、制御装置１００は、当該種別のサービスを提供するための高次ＲＡＮスライスのためのＣＰＵをどの計算機群に実現するかと、当該高次ＲＡＮスライスのＡＰクラスタと、を決定して高次ＲＡＮスライスを設定する。なお、その際の処理は、図８に示す変更処理と同様である。

本実施形態において、図７の処理と図８の処理の実行頻度（周期）は異なる。低次ＲＡＮスライスに関する処理は、ＵＥとＡＰとの間の無線通信状況の変化に追随できる様にミリ秒のオーダで繰り返し実行する必要がある。一方、高次ＲＡＮスライスに関する処理は、上述した様に、ＵＥの数や、ＵＥの位置や、トラフィック量等、緩やかに変化するパラメータに基づき決定されるため、数分以上のオーダで制御すれば十分である。したがって、図７の処理の実行頻度は、図８の処理の実行頻度より高い。

以上、本実施形態では、ＲＡＮスライスを、サービス種別に関連付けられた高次ＲＡＮスライスと、サービス種別及びＵＥに関連付けられた低次ＲＡＮスライスと、に分割する。低次ＲＡＮスライスについては、ＵＥとＡＰとの間の無線通信状況の変化に追随できる様にミリ秒のオーダで制御する必要があるが、高次ＲＡＮスライスについては、より長い周期、例えば、数分以上のオーダで制御すれば十分である。したがって、ＲＡＮスライスを低次ＲＡＮスライスと高次ＲＡＮスライスとに分割することなく、サービス種別及びＵＥそれぞれに１つのＲＡＮスライスを設定する構成と比較して、ＲＡＮスライスの制御に関する制御オーバヘッドの増加を抑えることができる。

また、サービス種別及びＵＥの組み合わせ毎の低次ＲＡＮスライスを、同じ種別のサービスを提供する高次ＲＡＮスライスに接続する。したがって、異なるＵＥで伝送路（中央サイトからアンテナサイト）の通信リソース及び計算機群の計算リソースを共有する統計多重効果が得られる。これにより、伝送路リソース及び計算機群の計算リソースの利用効率を高めることができる。

なお、制御装置１００については、ＣＰＵの機能を実現するために使用される中央サイト、エッジサイト＃１及びエッジサイト＃２の１つ以上のサイトの計算機群上に実現することも、これら、計算機群とは別の、制御装置１００専用に設けた計算機又は計算機群上に実現することもできる。

さらに、制御装置１００を、低次ＲＡＮスライスを制御する低次制御装置と、高次ＲＡＮスライスを制御する高次制御装置とに分割することもできる。なお、低次制御装置は、図７に関して説明した処理を実行し、高次制御装置は、図８に関して説明した処理を実行する。

＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態において、制御装置１００は、ＣＰＵの機能を実現するために使用される計算機群上に実現される。なお、制御装置１００は、１つのサイトの計算機群上で実現されるのみならず、複数のサイトの計算機群上に分散して実現され得る。

本実施形態では、制御装置１００を実現するために必要な計算機リソースと、制御情報の送受信のために必要となる伝送路リソースと、各サイトで制御装置１００のために利用可能な計算機リソースと、各伝送路において制御情報の送受信に利用可能な伝送路リソースと、に基づき、制御装置１００の機能を実現する計算機群を制御装置１００自体が動的に制御する。

図９は、本実施形態による処理のフローチャートを示している。なお、制御装置１００の機能が実現される初期の計算機群についてはオペレータが決定し、オペレータの操作により、当該計算機群上に制御装置１００の機能が実現されているものとする。

Ｓ３０において、制御装置１００は、機能の実現のために必要なリソース（計算機及び伝送路）と、利用可能なリソース（計算機及び伝送路）と、を判定する。Ｓ３１で、制御装置１００は変更が必要か否かを判定する。例えば、現在の構成で、制御装置１００の機能の実現のために必要なリソースを所定期間の間は少なくとも確保できると判定される場合、制御装置１００は、変更が不要と判定する。この場合、制御装置１００は、Ｓ３０から処理を繰り返す。一方、現在の構成では、制御装置１００の機能の実現のために必要なリソースが所定期間の間に確保できなくなると判定される場合、制御装置１００は、変更が必要と判定する。また、現在の構成において制御装置１００のために確保されている計算機のリソースが、必要な計算機リソースより多すぎると判定される場合にも制御装置１００は変更が必要と判定する。変更が必要と判定すると、制御装置１００は、変更後の構成を、必要なリソースと利用可能リソースとに基づき判定する。

変更は、例えば、分割、統合、配置変更と、を含む。配置変更は、例えば、制御装置１００が、中央サイトとエッジサイト＃１の計算機群で実現されている場合において、エッジサイト＃１で実現されている機能部分を、エッジサイト＃２の計算機群に移動させる処理を意味する。この場合、変更後の構成において、制御装置１００は、中央サイトとエッジサイト＃２の計算機群で実現されることになる。一方、分割は、例えば、制御装置１００が、中央サイトとエッジサイト＃１の計算機群で実現されている場合において、中央サイトで実現されている機能部分の一部を、エッジサイト＃２の計算機群に移動させる処理を意味する。この場合、変更後の構成において、制御装置１００は、中央サイトとエッジサイト＃１とエッジサイト＃２の計算機群で実現されことになる。さらに、統合は、例えば、制御装置１００が、中央サイトとエッジサイト＃１の計算機群で実現されている場合において、エッジサイト＃１で実現されている機能部分を、中央サイトの計算機群に移動させる処理を意味する。この場合、変更後の構成において、制御装置１００は、中央サイトの計算機群で実現されことになる。

制御装置１００は、Ｓ３２において、変更に係る計算機群に変更の指示を行い、Ｓ３３で変更を行う。その後、制御装置１００は、Ｓ３０から処理を繰り返す。

なお、制御装置１００の機能を、高次制御装置と低次制御装置とに分割する場合には、高次制御装置と低次制御装置それぞれが、個別に図９の処理を実行する構成とすることができる。

以上、本実施形態では、利用可能なリソース（計算機及び伝送路）に基づき制御装置１００の構成を動的に制御することで、ＲＡＮ全体の制御オーバヘッドを抑えることができる。

なお、本発明による制御装置１００は適切なプログラムを一連の計算機群上で実行することで実現され得る。これらプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。

以上の構成により、ＣＦ－ｍＭＩＭＯをｖＲＡＮ上で実現することができる。したがって、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

Claims (10)

1. 異なる地理的位置に配置された複数のアクセスポイント（ＡＰ）と、異なる地理的位置に配置された複数の計算機群と、を含み、前記複数の計算機群の内のいずれかの計算機群に変調処理を含む機能ユニットを実現し、当該機能ユニットが前記複数のＡＰの内の１つ以上のＡＰにユーザ装置（ＵＥ）宛の変調信号を送信し、前記１つ以上のＡＰが当該ＵＥに前記変調信号に対応する無線信号を送信する、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を制御する制御装置であって、
   前記複数の計算機群の内の第１計算機群に前記機能ユニットを実現し、かつ、前記複数のＡＰの内の前記第１計算機群に接続するＡＰから複数の第１ＡＰを含む第１ＡＰクラスタを選択することで、第１種別のサービスを提供するための第１高次ＲＡＮスライスを設定する第１設定手段と、
   第１ユーザ装置（ＵＥ）と前記第１ＡＰクラスタに含まれる前記複数の第１ＡＰそれぞれとの間の無線通信状況に基づき、前記第１ＵＥに無線信号を送信する１つ以上の第１ＡＰを含む第１ＡＰサブクラスタを、前記第１ＡＰクラスタに含まれる前記複数の第１ＡＰから選択することで、前記第１種別のサービスを前記第１ＵＥに提供するための第１低次ＲＡＮスライスを設定する第２設定手段と、
   を備え、
   前記複数の計算機群の内の１つの計算機群は中央サイトに配置され、前記複数の計算機群の内の前記１つの計算機群とは異なる計算機群それぞれは、前記中央サイトと第１伝送路で接続される複数のエッジサイトそれぞれに配置され、前記複数のエッジサイトのそれぞれは、前記複数のＡＰの内の１つ以上のＡＰそれぞれと第２伝送路で接続され、
   前記第１計算機群が、前記中央サイトに配置されている前記１つの計算機群である場合、前記第１ＡＰクラスタは、前記複数のＡＰから選択され、
   前記第１計算機群が、前記複数のエッジサイトの内の第１エッジサイトに配置されている計算機群である場合、前記第１ＡＰクラスタは、前記複数のＡＰの内の前記第１エッジサイトに前記第２伝送路で接続されているＡＰから選択されることを特徴とする制御装置。
2. 前記第２設定手段は、
   第２ＵＥと前記第１ＡＰクラスタに含まれる前記複数の第１ＡＰそれぞれとの間の無線通信状況に基づき、前記第２ＵＥに無線信号を送信する１つ以上の第１ＡＰを含む第２ＡＰサブクラスタを、前記第１ＡＰクラスタに含まれる前記複数の第１ＡＰから選択することで、前記第１種別のサービスを前記第２ＵＥに提供するための第２低次ＲＡＮスライスを設定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記第２設定手段は、前記第１ＵＥが前記第１種別のサービスの利用を停止すると、前記第１低次ＲＡＮスライスを削除することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記第１設定手段は、前記複数のＡＰによるサービス提供範囲内に、前記第１種別のサービスを利用しているＵＥが無い場合、前記第１高次ＲＡＮスライスを削除することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記第１設定手段は、前記複数のＡＰによるサービス提供範囲内に、前記第１種別のサービスを利用しているＵＥが無い場合でも、前記第１高次ＲＡＮスライスを維持することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記第１設定手段は、前記第１種別のサービスを利用しているＵＥの数と、前記第１種別のサービスの利用を要求しているＵＥの数と、前記第１種別のサービスを利用しているＵＥの位置と、前記第１種別のサービスの利用を要求しているＵＥの位置と、前記第１種別のサービスの現在のトラフィック量と、前記第１種別のサービスの将来のトラフィック量の推定値と、前記第１種別のサービスが満たすべき品質条件と、の内の少なくとも１つに基づき、前記機能ユニットを実現する前記第１計算機群を前記複数の計算機群から選択することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置。
7. 前記第１設定手段は、前記第１高次ＲＡＮスライスを提供するための前記機能ユニットを実現する計算機群と、前記第１ＡＰクラスタに含まれる前記複数の第１ＡＰの変更が必要か否かを判定し、
   前記第２設定手段は、前記第１低次ＲＡＮスライスを提供するための前記第１ＡＰサブクラスタに含まれる前記１つ以上の第１ＡＰの変更が必要か否かを判定し、
   前記第２設定手段による判定の頻度は、前記第１設定手段による判定の頻度より高いことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の制御装置。
8. 前記制御装置は、前記第１設定手段を有する第１制御装置と、前記第２設定手段を有する第２制御装置と、を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の制御装置。
9. 前記制御装置は、前記複数の計算機群の内の１つ以上の計算機群の計算リソースを使用して実現されていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
10. 前記制御装置は、前記制御装置の機能を実現するのに必要な計算リソースと、前記制御装置の機能を前記１つ以上の計算機群で実現した場合に制御信号の送受信に必要な前記第１伝送路及び前記第２伝送路の伝送路リソースと、前記制御装置のために利用可能な前記複数の計算機群それぞれの計算リソースと、前記制御信号の送受信のために利用可能な前記第１伝送路及び前記第２伝送路の伝送路リソースと、に基づき、前記制御装置の機能を実現する前記１つ以上の計算機群を前記複数の計算機群から選択することを特徴とする請求項９に記載の制御装置。

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