WO2023170789A1 - 省電力基地局切替装置、無線アクセスシステムおよび省電力基地局切替方法 - Google Patents

省電力基地局切替装置、無線アクセスシステムおよび省電力基地局切替方法 Download PDF

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WO2023170789A1
WO2023170789A1 PCT/JP2022/010015 JP2022010015W WO2023170789A1 WO 2023170789 A1 WO2023170789 A1 WO 2023170789A1 JP 2022010015 W JP2022010015 W JP 2022010015W WO 2023170789 A1 WO2023170789 A1 WO 2023170789A1
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WO
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base station
switching
power
saving
pool
Prior art date
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PCT/JP2022/010015
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English (en)
French (fr)
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圭 藤本
育生 大谷
奨悟 斎藤
廣 名取
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/02Arrangements for optimising operational condition
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08Access point devices
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a power-saving base station switching device, a wireless access system, and a power-saving base station switching method.
  • the transmission timing of radio signals between a terminal and a base station is managed by a MAC (Medium Access Control) Scheduler in the base station as a resource multiplexed in the time domain and frequency domain. This is achieved by assigning an appropriate RE (Resource Element) to each terminal.
  • MAC Medium Access Control
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an overview of the wireless access system.
  • the radio access system 1 includes a terminal (UE: User Equipment) 10, an antenna (base station antenna) 20, a base station (BBU: Base Band Unit) 30, and a core network 40.
  • UE User Equipment
  • base station antenna base station antenna
  • BBU Base Band Unit
  • the UE 10 is a plurality of UE1, UE2, UE3, ..., UEn (n is an arbitrary natural number), and the base station 30 connects each UE to an RE (see hatching or shading in FIG. 10. Hatching or shading patterns indicate REs). ) are assigned and managed. Note that when UE1, UE2, UE3, ..., UEn are collectively referred to as UE10.
  • the antenna 20 is an antenna and a transmitting/receiving unit that wirelessly communicates with the UE 10 (hereinafter, “antenna” refers to the antenna, the transmitting/receiving unit, and its power supply unit). Transmission and reception data is connected to the base station 30 by, for example, a dedicated cable.
  • the base station 30 is a stationary wireless station located on land that communicates with the UE 10.
  • the base station 30 is dedicated hardware (dedicated device) that performs wireless signal processing.
  • the base station 30 is a vRAN (virtual radio access network) in which a general-purpose server performs radio signal processing in an LTE (Long Term Evolution) or 5G (five generation) radio access system.
  • LTE Long Term Evolution
  • 5G five generation radio access system.
  • vRAN virtual radio access network
  • a general-purpose server that is inexpensive and available in large quantities can be used as the hardware of the base station 30.
  • the base station 30 includes hardware (HW) 31, an OS etc. 32, and a base station processing application 33.
  • the core network 40 is EPC (Evolved Packet Core)/(in the following description, "/" represents “or”), 5GC (5G Core Network), or the like.
  • EPC Evolved Packet Core
  • 5GC 5G Core Network
  • ⁇ vRAN> vRAN will be explained. Because wireless access systems for mobile communications require high delay requirements and throughput, base stations (BBUs) that perform wireless signal processing have generally been supported by dedicated hardware (dedicated equipment). . In recent years, with the spread of general-purpose servers (IA: Intel Architecture servers (Intel: trademark)), the performance of general-purpose servers has improved dramatically, and it has become possible to obtain them at low cost through mass production. As a result, studies are progressing on vRAN in which a general-purpose server performs BBU radio signal processing in LTE and 5G radio access systems.
  • IA Intel Architecture servers (Intel: trademark)
  • vRAN general-purpose servers that are inexpensive and available in large quantities can be used as BBU hardware, so server racks can be set up in local DCs (data centers) or communication buildings within several tens of kilometers from the antenna.
  • a BBU pool can be constructed (this concept is sometimes referred to as C-RAN (Centralized-RAN)).
  • C-RAN Centralized-RAN
  • BBU pools allow multiple base station hardware (general-purpose servers) to be prepared in advance, allowing rapid hardware replacement (switching) in the event of hardware failure and dynamic support in response to increases and decreases in traffic. It has the potential advantage of enabling flexible operations such as scale-out/in.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an overview of resource scheduling at the base station 30 of the radio access system 1 of FIG. 10.
  • the transmission timing of signals exchanged between the base station 30 and the UE 10 is such that the base station 30 transmits resources multiplexed in the time domain (horizontal axis) x frequency domain (vertical axis) to each UE 10. Assign and manage.
  • the number of REs can be set variously depending on the division mode (Numerology), wireless band, etc.
  • the base station measures the noise level of the signal received from the UE, and performs control such as assigning an appropriate RE to each UE (e.g., feedback using HARQ (Hybrid Automatic Repeat request)). loop control) is also performed.
  • HARQ Hybrid Automatic Repeat request
  • base stations that perform radio signal processing are of the performance-oriented type, which aims to achieve high performance, and the power-saving type, which achieves power savings when traffic is low.
  • base station devices that are designed to meet different requirements. For example, performance-oriented base stations may be deployed in urban areas with heavy traffic, and power-saving base stations may be deployed in rural areas with low traffic.
  • a performance-oriented base station is a device that aims for high performance, such as by processing all L1 processing (Forward Error Correction (FEC) and fronthaul (FH) functions of L1 baseband processing, etc.) using an accelerator.
  • Accelerators may consume a large amount of power even when there is no data processing (see Non-Patent Document 1).
  • Some accelerators such as Field-Programmable Gate Arrays (Field-Programmable Gate Arrays), GPUs (Graphics Processing Units), and ASICs (Application-Specific Integrated Circuits), consume more than 100 W of power even when there is no data to process.
  • the advantage is that high throughput and simultaneous UE connections can be achieved when traffic is large.
  • the disadvantage is that when traffic is light, high performance is desired, so power saving may not be achieved.
  • a power-saving oriented base station is a device that is capable of reducing power consumption by hardware as much as possible by putting processing to sleep while no data arrives to be processed (see Non-Patent Document 2).
  • the advantage is that when the traffic is heavy, the aim is to save power, so high throughput or simultaneous UE connection may not be achieved.
  • traffic is light, it is possible to save power by stopping resources such as CPUs that are not in use.
  • a single base station such as a performance-oriented base station or a power-saving-oriented base station, it may be difficult to achieve both high performance when traffic is high and power savings when traffic is low.
  • the base station operator moves to the site and manually replaces the base station in response to traffic fluctuations. This can be done by switching to a power saving oriented type).
  • the present invention was made in view of this background, and an object of the present invention is to simultaneously achieve high performance when traffic is heavy and power saving when traffic is low.
  • a power-saving base station switching device that switches base stations that process radio access signals includes a traffic information collection unit that collects the amount of traffic flowing into an operating base station as traffic information; Switching to select one suitable base station from a base station pool in which a plurality of base stations with different characteristics are pooled and arranged in advance according to predetermined requirements, based on the traffic information collected by the traffic information collection unit.
  • a power-saving base station switching device is provided, comprising: a determination unit; and a network switching control unit that switches between a network connected to a switching source base station and a network connected to a switching destination base station.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a wireless access system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of arrangement of RU/DU/CU of a radio access system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of arrangement of DU servers in a wireless access system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a base station pool A in which all base station functions of the radio access system according to the embodiment of the present invention are pooled.
  • FIG. 3 is a diagram showing a DU pool B in which the base station function of the radio access system according to the embodiment of the present invention is separated into RU/DU/CU and pooled on a DU basis.
  • FIG. 3 is a diagram showing a DU+CU pool C in which the base station function of the radio access system according to the embodiment of the present invention is separated into RU/DU/CU and pooled in units of DU and CU.
  • FIG. 3 is a diagram showing a CU pool D in which the base station functions of the radio access system according to the embodiment of the present invention are separated into RU/DU/CU and pooled in units of CUs.
  • FIG. 3 is a diagram showing an RU pool E in which the base station function of the radio access system according to the embodiment of the present invention is separated into RU/DU/CU and pooled in units of RUs.
  • FIG. 3 is a diagram showing an RU+DU pool F in which the base station function of the radio access system according to the embodiment of the present invention is separated into RU/DU/CU and pooled in units of RU and DU.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of inputting and switching settings to an RU of a wireless access system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of inputting and switching settings to the NW switch of the wireless access system according to the embodiment of the present invention.
  • 2 is a flowchart illustrating power-saving base station switching processing of a base station and a base station switching controller of the wireless access system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of synchronization of RE allocation information of the radio access system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a hardware configuration diagram showing an example of a computer that implements the functions of a power-saving base station switching device of a wireless access system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overview of a wireless access system.
  • 11 is a diagram illustrating an overview of resource scheduling in a base station of the radio access system of FIG. 10.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a wireless access system according to an embodiment of the present invention. This embodiment is applicable to an EPC/5GC mobile communication radio access system. Components that are the same as those in FIG. 10 are given the same reference numerals.
  • the radio access system 1000 includes a terminal (UE) 10, an antenna 20, and a base station pool 100A that stores a plurality of base stations (BBUs) with different orientation types. 2) a base station switching controller (power-saving base station switching device) 200 that selects and switches one of the base stations (BBUs), and a core network 40.
  • the base station pool 100A a plurality of base stations with different characteristics are pooled and arranged in advance according to predetermined requirements.
  • the base station pool 100A includes a plurality of base stations (BBUs) with different oriented types, here, a performance oriented base station 110 and a power saving oriented base station 120.
  • BBU base station
  • One base station (BBU) selected and switched by the base station switching controller 200 from among the performance-oriented base stations 110 and the power-saving-oriented base stations 120 stored in the base station pool 100A is currently in operation. This becomes the base station 100.
  • Base station 100 in FIG. 1 is either performance-oriented base station 110 or power-saving-oriented base station 120 in base station pool 100A.
  • the base station pool 100A is a pool of performance-oriented base stations 110 that aim to achieve high performance and power-saving base stations 120 that aim to achieve power savings.
  • the base station pool 100A pools in units of RU, DU, or CU (RU , DU, and CU functions will be described later).
  • the BBU function is placed in the DU and CU, and the RRH (Remote Radio Head) function that processes radio frequencies (RF) is placed in the RU.
  • RRH Remote Radio Head
  • Most general base stations are installed as slave stations equipped only with RUs, and a base station equipped with DUs and CUs is called a master station, and is connected to slave stations through a network called a fronthaul.
  • the base station pool 100A can also be pooled in units of CPU cores, accelerators, and NICs (Network Interface Cards) in servers, which are smaller units than the separation units of RUs, DUs, or CUs.
  • CPU cores CPU cores
  • accelerators accelerators
  • NICs Network Interface Cards
  • the base station 100 refers to a base station selected from among the base stations (performance-oriented base station 110 or power-saving-oriented base station 120) pooled in the base station pool 100A in FIG.
  • One base station (BBU) selected and switched by the switching controller 200.
  • the performance-oriented base station 110 includes hardware 111, an OS etc. 112, a traffic collection section 113, a resource scheduler 114, a synchronization section 115, and a base station processing application 116.
  • the power saving oriented base station 120 includes hardware 121, an OS etc. 122, a traffic collection section 123, a resource scheduler 124, a synchronization section 125, and a base station processing application 126.
  • the traffic collection units 113 and 123 regularly observe the amount of traffic flowing into the base station 100 (performance-oriented base station 110 or power-saving-oriented base station 120), and detect changes in traffic characteristics.
  • the traffic collectors 113 and 123 transmit traffic characteristic change information to the base station switching controller 200 (see arrow a in FIG. 1).
  • the resource schedulers 114 and 124 are MAC schedulers that allocate REs multiplexed in the time domain and frequency domain to each UE 10 (see FIG. 11) and schedule radio access signals between the UE 10 and the base station 100.
  • the synchronization units 115 and 125 synchronize the copying of RE allocation information managed by the resource schedulers 114 and 124 (MAC scheduler) from the switching source to the switching destination.
  • the base station switching controller 200 includes a traffic information collection section 210, a base station optimal allocation/switching determination section 220, a resource allocation information synchronization control section 230, and a network switching control section 240.
  • the traffic information collection unit 210 collects the amount of traffic flowing into the operating base station as traffic information. Specifically, the traffic information collection unit 210 collects the traffic characteristic change information collected by the traffic collection units 113 and 123 of the base station 100, and determines whether the situation is a low traffic situation or a high traffic situation.
  • the traffic information collection unit 210 also utilizes traffic information collected in the past to predict future traffic. At this time, the traffic information collection unit 210 may predict future traffic using machine learning or the like.
  • the base station optimal allocation/switching determination unit 220 selects a base station in which a plurality of base stations with different characteristics are pooled and placed in advance according to predetermined requirements, based on the traffic information collected by the traffic information collection unit 210.
  • One suitable base station is selected from the station pool 100A.
  • the base station optimal allocation/switching determination unit 220 selects the performance-oriented base station 110 when the traffic is large, and selects the power-saving oriented base station 120 when the traffic is small.
  • the base station (BBU) selected by the base station optimal allocation/switching determination unit 220 from the base station pool 100A becomes the suitable base station 100.
  • the base station optimal allocation/switching determination unit 220 determines whether there is any change from the base station 100 currently in use, and determines whether the base station 100 to which the switch is to be made is powered off/in power saving mode. If so, restore it.
  • the base station optimal allocation/switching determination unit 220 may perform control (scale-out/scale-in) to increase/decrease the number of base stations 100 to be used in accordance with an increase/decrease in traffic.
  • the base station optimal allocation/switching determination unit 220 may also control the air conditioning (an example of power saving) (FIG. 3) of the data center where the hardware is located in accordance with the increase/decrease in traffic.
  • the resource allocation information synchronization control unit 230 synchronizes the resource allocation information of the switching destination base station selected by the base station optimal allocation/switching determination unit 220 and the switching source base station, and performs the switching from the switching source base station. Data of resource allocation information is taken over to the previous base station.
  • the resource allocation information synchronization control unit 230 synchronizes the resource allocation information with the synchronization unit 115 of the resource scheduler 114 of the switching source base station 100 (for example, the performance-oriented base station 110), In addition, the resource allocation information is synchronized with the synchronization unit 125 of the resource scheduler 124 of the base station 100 to which the switch is made (for example, the power saving oriented base station 120), and the resource allocation information is Data of resource allocation information is transferred from the switched base station 100 (for example, the power saving oriented base station 120) to the switched base station 100 (see arrow b in FIG. 1).
  • the resource allocation information synchronization control unit 230 may periodically synchronize the resource allocation information with the synchronization unit 115 of the resource scheduler 114 of the base station 100.
  • the resource allocation information synchronization control unit 230 takes over the resource allocation information data from the base station 100 before switching to the base station 100 after switching. That is, the resource allocation information synchronization control unit 230 takes over the resource allocation information at the time of base station switching so that reallocation of radio resources does not occur due to base station switching.
  • the network switching control unit 240 switches between the network connected to the switching source base station and the network connected to the switching destination base station. Specifically, the network switching control unit 240 switches the networks between the antenna 20 and the base station 100 and between the core network 40 and the base station 100 (see arrow c in FIG. 1). Further, the network switching control unit 240 causes the switching source base station 100 to transition to a power OFF/power saving mode for power saving. The network switching control unit 240 switches the base station 100 to be used by switching the networks between the antenna 20 and the base station 100 and between the core network 40 and the base station 100 (see thick bidirectional arrow d in FIG. 1). .
  • the network switching control unit 240 switches the base station 100 to be used depending on the amount of traffic. Switching of the base station 100 is handled by switching the NW.
  • the functions of the RU include LOW PHY, AD/DA conversion, iFFT, analog beamforming, and digital beamforming.
  • the functions of DU are HIGH PHY, modulation/demodulation, encoding/decoding, scrambling, and MAC, and the DU server executes these processes.
  • the functions of the CU are to execute packet data convergence protocols, radio resource control, and service data adaptation protocols.
  • a common configuration is such that the RU and DU are functionally divided and connected through a fronthaul. If the DU and CU are each made up of dedicated equipment, there will be issues such as so-called vendor lock-in, where you are tied to a specific vendor, and it will be difficult to flexibly change or expand functions.
  • vRAN can support multivendorization and flexible functional expansion. Also, if the hardware has extremely high performance, it will be possible to install both DU and CU on one server (or virtualize only the CU that does not handle modulation/demodulation, or virtualize each DU on different general-purpose hardware).
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of arrangement of RU/DU/CU.
  • an antenna 20 and RU that wirelessly communicate with the terminal (UE) 10 are installed on a high-altitude facility 51 such as the roof of a building or a steel tower.
  • the DU is installed in a communication equipment facility 52 such as a regional DC (Data Center) or a regional communication building.
  • the communication equipment facility 52 is often located at a communication equipment facility owned by a communication carrier within approximately 20 km from the facility 51 where the antenna 20 and the RU are located.
  • the CU is installed in a representative communication facility 53 such as a DC or a representative communication building.
  • the representative communication equipment 53 is often placed in representative communication equipment for each prefecture or the like.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the arrangement of DU servers.
  • the DU (DU server) is composed of, for example, a general-purpose server, and is accommodated in a server rack 55 of the communication equipment facility 52 shown in FIG.
  • the server rack 55 is maintained at a predetermined environmental temperature by an air conditioner 56.
  • a DU application is installed on a general-purpose server and operated as a DU server.
  • the base station pool 100A shown in FIG. 1 stores a plurality of base stations (BBUs) with different orientation types, and the switching target is illustrated as switching between base stations.
  • BBUs base stations
  • the switching target is not limited to base stations.
  • variations of switching targets will be explained.
  • FIGS. 4A to 4F As a system to be pooled and switched according to traffic, a plurality of variations as shown in FIGS. 4A to 4F are assumed depending on the separation units of these RUs/DUs/CUs.
  • the present invention can be applied to any unit. Further, by pooling RU/DU/CU as separate units, it is possible to make the 1:1 relationship between the antenna 20 and the base station 100 M:N (M and N are arbitrary natural numbers).
  • the switching targets may be pooled and switched in units smaller than RU/DU/CU.
  • Units smaller than RU/DU/CU include, for example, a CPU core, an accelerator, and a NIC (Network Interface Card) in a server.
  • NIC Network Interface Card
  • the switching target may be not only the hardware but also the software installed in the hardware of the base station 100. For example, switching between base station software equipped with a power saving mode and performance-specific base station software is possible. Alternatively, the power saving mode/performance specialized mode may be switched by changing the software settings without switching the software itself.
  • FIG. 4A is a diagram showing a base station pool A in which all base station functions are pooled.
  • the base station pool 100A shown in FIG. 4A pools all base station functions (ie, base stations).
  • the base station switching controller 200 (FIG. 1) selects and switches one base station 100 from the base station pool 100A.
  • the base station switching controller 200 handles switching of the base station 100 by switching the NW.
  • FIG. 4B is a diagram showing a DU pool B in which base station functions are separated into RU/DU/CU and pooled in units of DU.
  • the DU pool 100B shown in FIG. 4B separates the base station functions into RU/DU/CU, of which functions in units of DU are pooled. In the DU pool 100B shown in FIG. 4B, two DUs are pooled.
  • the base station switching controller 200 selects and switches a suitable DU from the DU pool 100B.
  • the base station switching controller 200 realizes DU switching by resetting the address (MAC address) of the switching destination DU server to the RU. Further, in the case of VLAN connection, it can be handled by changing the VLAN tag.
  • FIG. 4C is a diagram showing a DU+CU pool C in which base station functions are separated into RU/DU/CU and pooled in units of DU and CU.
  • the DU+CU pool 100C shown in FIG. 4C separates base station functions into RU/DU/CU, of which functions in units of DU and CU are pooled.
  • a total of four DUs and CUs are pooled in units of DU and CU.
  • the base station switching controller 200 selects and switches a suitable DU or CU from the DU+CU pool 100C.
  • the base station switching controller 200 performs switching between DU and CU based on the address (MAC address) of the switching destination DU server (server that executes DU functions, that is, HIGH PHY, modulation/demodulation, encoding/decoding, scrambling, and MAC processing). ) to the RU (see FIGS. 5 and 6).
  • MAC address the address of the switching destination DU server
  • server that executes DU functions, that is, HIGH PHY, modulation/demodulation, encoding/decoding, scrambling, and MAC processing.
  • FIG. 4D is a diagram showing a CU pool D in which base station functions are separated into RU/DU/CU and pooled in units of CUs.
  • the CU pool 100D shown in FIG. 4D separates base station functions into RU/DU/CU, of which functions in units of CU are pooled. In the CU pool 100D shown in FIG. 4D, two CUs are pooled.
  • the base station switching controller 200 selects and switches a suitable CU from the CU pool 100D.
  • the base station switching controller 200 realizes CU switching by resetting the address (MAC address) of the switching destination DU server to the RU.
  • MAC address address
  • FIG. 4E is a diagram showing an RU pool D in which base station functions are separated into RUs/DUs/CUs and pooled in units of RUs.
  • the RU pool 100E shown in FIG. 4E separates base station functions into RUs/DUs/CUs, of which functions for each RU are pooled. In the RU pool 100E shown in FIG. 4E, two RUs are pooled in RU units.
  • the base station switching controller 200 selects and switches a suitable RU from the RU pool 100E.
  • the base station switching controller 200 realizes RU switching by resetting the address (MAC address) of the switching destination DU server to the RU.
  • MAC address address
  • FIG. 4F is a diagram showing an RU+DU pool in which base station functions are separated into RU/DU/CU and pooled in units of RU and DU.
  • the RU+DU pool 100F shown in FIG. 4F separates the base station function into RU/DU/CU, of which functions in units of RU and DU are pooled.
  • a total of four RUs and DUs are pooled in units of RU and DU.
  • the base station switching controller 200 selects and switches a suitable RU or DU from the RU+DU pool 100F.
  • the base station switching controller 200 realizes switching between RU and DU by resetting the address (MAC address) of the switching destination DU server to the RU (see FIGS. 5 and 6).
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of inputting and switching settings to an RU.
  • the RU 150 includes a NW function section 151 that switches NW functions.
  • the DU 160 includes a NW function section 161 that switches NW functions.
  • the network switching control unit 240 of the base station switching controller 200 inputs a setting for switching the NW address of the connected DU to the NW function unit 151 of the RU 150 (rewriting the NW address) (reference numeral e in FIG. 5).
  • the NW function unit 151 of the RU 150 receives the settings from the network switching control unit 240 and switches, for example, NW address 1 to NW address 2.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of inputting and switching settings to the NW switch.
  • a NW switch 170 is placed between the RU 150 and the DU 160.
  • the NW switch 170 has a correspondence table 171 between connected NW addresses and devices.
  • the network switching control unit 240 of the base station switching controller 200 inputs a setting for switching the connection NW address of the RU and DU to the NW switch 170 (reference numeral e in FIG. 6).
  • the NW switch 170 refers to the correspondence table 171 and switches, for example, NW address 1 to NW address 2.
  • the setting (NW address 3) on the RU 150 side does not need to be changed.
  • FIG. 7 is a flowchart showing power-saving base station switching processing of the base station 100 and base station switching controller 200 of the wireless access system 1000.
  • the performance-oriented base station 110 pooled and arranged in the base station pool 100A of FIG. 1 is the switching source base station
  • the power saving-oriented base station 120 is the switching destination base station.
  • step S11 the traffic collection unit 113 of the base station 100 (performance-oriented base station 110) periodically observes the amount of traffic flowing into the base station 100, and detects changes in traffic characteristics.
  • step S12 the traffic collection unit 113 determines whether there is a change in the traffic characteristics. If there is no change in the traffic characteristics (S12: No), the process returns to step S11.
  • the traffic collection unit 113 transmits the change information of the traffic characteristics to the base station switching controller 200 in step S13 (see arrow a in FIG. 1).
  • the traffic information collection unit 210 of the base station switching controller 200 collects the traffic characteristic change information collected by the traffic collection unit 113 of the base station 100, and determines whether the situation is a low traffic situation or a high traffic situation.
  • the traffic information collection unit 210 also utilizes traffic information collected in the past to predict future traffic. At this time, the traffic information collection unit 210 may predict future traffic using machine learning or the like.
  • the base station optimal allocation/switching determination unit 220 of the base station switching controller 200 assigns a suitable base station to the base station according to the traffic situation collected by the traffic collection unit 113 of the base station 100 (performance-oriented base station 110). Select from the station pool 100A. For example, the base station optimal allocation/switching determination unit 220 selects the performance-oriented base station 110 when the traffic is large, and selects the power-saving oriented base station 120 when the traffic is small. Furthermore, the base station optimal allocation/switching determination unit 220 may perform control to increase/decrease the number of base stations 100 in use (scale-out/scale-in) in accordance with increases and decreases in traffic. The base station optimal allocation/switching determination unit 220 may also control the air conditioning of the data center where the hardware is located, depending on the increase or decrease in traffic.
  • step S16 the base station optimal allocation/switching determination unit 220 determines whether there is a change from the currently used base station 100 (performance-oriented base station 110). If there is no change from the currently used base station 100 (performance-oriented base station 110) (S16: No), the process of this flow ends.
  • step S17 the base station optimal allocation/switching determination unit 220 determines that the base station 100 (power-saving oriented base station 120) is turned off/in power saving mode, it is restored.
  • step S18 the resource allocation information synchronization control unit 230 of the base station switching controller 200 switches the base station 100 (performance-oriented base station 110) before switching from the base station 100 (performance-oriented base station 110) to the base station 100 (power-saving-oriented base station 120) after switching. (See arrow b in FIG. 1).
  • the resource allocation information synchronization control unit 230 may periodically synchronize the resource allocation information between the synchronization units 115 of the resource scheduler 114 of the base station 100.
  • step S19 the network switching control unit 240 of the base station switching controller 200 switches the networks between the antenna 20 and the base station 100 and between the core network 40 and the base station 100 (see arrow c in FIG. 1).
  • the performance-oriented base station 110 is switched to the power-saving-oriented base station 120 after switching (see thick bidirectional arrow d in FIG. 1).
  • step S20 the network switching control unit 240 transitions the switching source base station 100 (performance-oriented base station 110) to power OFF/power saving mode for power saving, and ends the processing of this flow.
  • Network switching example> As networks to be switched, between RU and DU, between DU and CU, and between CU and 5GC, connections are often made using Layer 2 Ethernet (communication using MAC addresses) or connections using VLAN. Therefore, when switching networks, for example, if switching between RUs and DUs in the DU pool 100B (Fig. 4B), switching is achieved by resetting the address (MAC address) of the switching destination DU server to the RU. can do. Further, in the case of VLAN connection, it can be handled by changing the VLAN tag.
  • Layer 2 Ethernet communication using MAC addresses
  • the traffic conditions when switching between the performance-oriented base station 110 (FIG. 1) and the power-saving-oriented base station 120 (FIG. 1) will be illustrated.
  • ⁇ Tidal Scale day and night
  • the amount of communication tends to be high during the day when people are actively communicating, and less during the night when people are sleeping. Utilizing this regularity, if the amount of communication increases more than a predetermined threshold during the morning hours, the base station is switched from the power saving oriented base station 120 to the performance oriented base station 110. Conversely, if the amount of communication decreases below a predetermined threshold at night, it is assumed that the performance-oriented base station 110 is switched to the power-saving-oriented base station 120.
  • the predetermined threshold value may be manually set by the operator based on past performance, or may be calculated by machine learning. Further, if there are characteristics for each day of the week depending on the installation location of the base station, a threshold value may be provided for each day of the week.
  • the event activation information may be stored in advance and the base station may be switched to a performance-oriented base station/power saving-oriented base station. Examples of the above events include a fireworks display, a baseball game (increased traffic), and a shopping mall closure (low traffic).
  • the performance-oriented base station/power saving-oriented base station may be switched due to an unexpected event such as a disaster or network failure.
  • an unexpected event such as a disaster or network failure.
  • the behavior of traffic increase/decrease when a network failure occurs is learned in advance by machine learning, and if it matches the traffic pattern, the base station is switched to a suitable performance-oriented base station/power-saving-oriented base station. It's okay.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of synchronization of RE assignment information.
  • the upper diagram in FIG. 8 is an example of RE assignment information of a switching source
  • the lower diagram of FIG. 8 is an example of RE assignment information of a switching destination.
  • the resource scheduler 114 allocates an RE to each UE 10 (FIG. 1) using the switching source RE allocation information shown in the upper diagram of FIG. schedule radio access signals between
  • the resource allocation information synchronization control unit 230 of the base station switching controller 200 transfers the RE allocation information (upper diagram of FIG. 8) managed by the resource scheduler 114 (MAC scheduler) from the switching source to the switching destination in a power saving-oriented manner. Copy to resource scheduler 124 of base station 120. Thereby, resource allocation information data can be taken over from the performance-oriented base station 110 before switching to the power-saving-oriented base station 120 after switching.
  • the base station switching controller (power-saving base station switching device) 200 is realized, for example, by a computer 900 configured as shown in FIG.
  • FIG. 9 is a hardware configuration diagram showing an example of a computer 900 that implements the functions of the base station switching controller (power-saving base station switching device) 200.
  • the computer 900 has a CPU 901, a ROM 902, a RAM 903, an HDD 904, a communication interface (I/F) 906, an input/output interface (I/F) 905, and a media interface (I/F) 907.
  • the CPU 901 operates based on a program stored in the ROM 902 or HDD 904, and controls each part of the base station switching controller 200 shown in FIG.
  • the ROM 902 stores a boot program executed by the CPU 901 when the computer 900 is started, programs depending on the hardware of the computer 900, and the like.
  • the CPU 901 controls an input device 910 such as a mouse and a keyboard, and an output device 911 such as a display via an input/output I/F 905.
  • the CPU 901 acquires data from the input device 910 via the input/output I/F 905 and outputs the generated data to the output device 911.
  • a GPU Graphics Processing Unit
  • a GPU Graphics Processing Unit
  • the HDD 904 stores programs executed by the CPU 901 and data used by the programs.
  • the communication I/F 906 receives data from other devices via a communication network (for example, NW (Network) 920) and outputs it to the CPU 901, and also sends data generated by the CPU 901 to other devices via the communication network. Send to device.
  • NW Network
  • the media I/F 907 reads the program or data stored in the recording medium 912 and outputs it to the CPU 901 via the RAM 903.
  • the CPU 901 loads a program related to target processing from the recording medium 912 onto the RAM 903 via the media I/F 907, and executes the loaded program.
  • the recording medium 912 is an optical recording medium such as a DVD (Digital Versatile Disc) or a PD (Phase change rewritable disk), a magneto-optical recording medium such as an MO (Magneto Optical disk), a magnetic recording medium, a conductive memory tape medium, a semiconductor memory, etc. It is.
  • the CPU 901 of the computer 900 executes a program loaded on the RAM 903. This realizes the functions of the base station switching controller 200. Furthermore, data in the RAM 903 is stored in the HDD 904 .
  • the CPU 901 reads a program related to target processing from the recording medium 912 and executes it. In addition, the CPU 901 may read a program related to target processing from another device via a communication network (NW 920).
  • NW 920 communication network
  • the base station switching controller 200 is a power-saving base station switching device that switches base stations that process radio access signals, and is a traffic controller that collects the amount of traffic flowing into an operating base station as traffic information. Based on the information collection unit 210 and the traffic information collected by the traffic information collection unit 210, a suitable base station is selected from the base station pool 100A in which a plurality of base stations with different characteristics are pooled and arranged in advance according to predetermined requirements.
  • a switching judgment unit base station optimal allocation/switching judgment unit 220
  • a network switching control unit 240 that switches between the network connected to the switching source base station and the network connected to the switching destination base station.
  • a suitable base station 100 can be selected and dynamically switched for use in accordance with increases and decreases in traffic (for example, daytime/nighttime traffic fluctuations due to user behavior, etc.). This makes it possible to simultaneously achieve high performance when there is a lot of traffic and power savings when there is little traffic.
  • the above can be handled autonomously by the machine without the intervention of an operator. Therefore, no manpower is required by the operator, and high frequency switching of base stations 100 on the order of minutes/hours can be realized.
  • service interruption time can be eliminated or service interruption time can be reduced.
  • the base station switching controller 200 synchronizes the resource allocation information of the switching destination base station selected by the base station optimal allocation/switching determination unit 220 and the switching source base station, and synchronizes the resource allocation information of the switching source base station.
  • a resource allocation information synchronization control unit 230 is provided that takes over resource allocation information data from a base station to a switching destination base station.
  • the resource allocation information synchronization control unit 230 synchronizes the base station states, so that there is no need to synchronize the base station states, and the present invention can be applied to cases where the operation can be performed by simply switching the NW. For example, this can be applied when synchronization is required at the time of a failure and there is a need to switch soon, when the UE does not belong and there is no need to take over the state.
  • the base station pool 100A pools and arranges a performance-oriented base station 110 that aims to achieve high performance and a power-saving-oriented base station 120 that aims to achieve power saving.
  • base station equipment with different characteristics can be deployed in a base station pool, and the network can be switched to the appropriate base station equipment (performance-oriented type, power-saving type, etc.) according to the traffic situation, thereby improving operation. It is possible to realize switching control. For example, when traffic is heavy, a performance-oriented type is used, and when traffic is small, a power-saving type is used. Furthermore, power saving can be achieved by turning off the power of unused base station devices/putting them in power saving mode.
  • the base station pool 100A is a separated unit of RU, DU, or CU when base station functions are separated into RU (Radio Unit), DU (Distributed Unit), and CU (Centralized Unit). to pool.
  • RU Radio Unit
  • DU Distributed Unit
  • CU Centralized Unit
  • the relationship between the antenna 20 and the base station 100 can be changed from 1:1 to M:N, and only the necessary amount of base station resources can be assigned from the pool. This makes it possible to improve resource usage efficiency.
  • the base station pool 100A is pooled in units of CPU cores, accelerators, and NICs (Network Interface Cards) in servers, which are smaller units than the separation units of RUs, DUs, or CUs.
  • CPU cores CPU cores
  • accelerators accelerators
  • NICs Network Interface Cards
  • the network switching control unit 240 resets the MAC address of the switching destination DU server to the RU and switches the network.
  • the resource allocation information held by the base station's resource scheduler (MAC Scheduler) can be inherited to prevent terminal reconnection processing due to reallocation of radio resources. .
  • the network switching control unit 240 changes the VLAN tag and switches the network.
  • the network can be switched. That is, the switching target may be not only the hardware but also the software installed in the base station hardware. For example, switching between base station software equipped with a power saving mode and performance-specific base station software is possible. Alternatively, the power saving mode/performance specialized mode may be switched by changing the software settings without switching the software itself.
  • each of the above-mentioned configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be partially or entirely realized by hardware, for example, by designing an integrated circuit.
  • each of the above-mentioned configurations, functions, etc. may be realized by software for a processor to interpret and execute a program for realizing each function.
  • Information such as programs, tables, files, etc. that realize each function is stored in memory, storage devices such as hard disks, SSDs (Solid State Drives), IC (Integrated Circuit) cards, SD (Secure Digital) cards, optical disks, etc. It can be held on a recording medium.
  • UE terminal
  • Antenna 40 Core network 100 Base station (BBU) 100A Base station pool 100B DU pool (Base station pool) 100C DU+CU pool (base station pool) 100D CU pool (base station pool) 100E RU pool (base station pool) 100F RU+DU pool (base station pool) 110 Performance-oriented base station 111, 121 Hardware 112, 122 OS, etc.
  • Base station processing application 120 Power-saving oriented base station 150 RU 160DU 170 NW switch 200 Base station switching controller (power-saving base station switching device) 210 Traffic information collection unit 220 Base station optimal allocation/switching determination unit (switching determination unit) 230 Resource allocation information synchronization control unit 240 Network switching control unit 1000 Radio access system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

基地局切替コントローラ(200)は、無線アクセス信号を処理する基地局を切替える省電力基地局切替装置であって、地局切替コントローラ(200)は、トラヒック情報収集部(210)が収集したトラヒック情報に基づいて、所定要件に応じて特性の異なる複数の基地局をあらかじめプール化して配置した基地局プール(100A)から、適した基地局の一つを選択する基地局最適割当/切替判断部(220)と、切替え元の基地局に接続されるネットワークと切替え先の基地局に接続されるネットワークとを切替えるネットワーク切替制御部(240)と、を備える。

Description

省電力基地局切替装置、無線アクセスシステムおよび省電力基地局切替方法
 本発明は、省電力基地局切替装置、無線アクセスシステムおよび省電力基地局切替方法に関する。
 移動体通信の無線アクセスシステムにおいて、端末と基地局間の無線信号の送波タイミングは、基地局におけるMAC(Medium Access Control) Schedulerが、時間領域と周波数領域で多重化されたリソースとして管理しており、端末毎に適するRE(Resource Element)を割当てることで実現している。
 無線アクセスシステムの概要について述べる。
 図10は、無線アクセスシステムの概要を説明する図である。
 図10に示すように、無線アクセスシステム1は、端末(UE:User Equipment)10、アンテナ(基地局アンテナ)20、基地局(BBU:Base Band Unit)30、コア網40を備える。
 UE10は、複数のUE1,UE2,UE3,…,UEn(nは任意の自然数)であり、基地局30がUE毎にRE(図10のハッチングまたは網掛参照。ハッチングまたは網掛の模様は、REを区別して表記している。)を割当てて管理する。なお、UE1,UE2,UE3,…,UEnを総称する場合、UE10と呼ぶ。
 アンテナ20は、UE10と無線通信するアンテナおよび送受信部である(以下、「アンテナ」は、アンテナと送受信部、その電源部を総称して呼称する)。送受信データは、例えば専用ケーブルにより基地局30に接続される。
 基地局30は、UE10と通信する陸上に開設する移動しない無線局である。基地局30は、無線信号処理を行う専用ハードウェア(専用装置)である。または、基地局30は、LTE(Long Term Evolution)や5G(five generation)の無線アクセスシステムにおける無線信号処理を、汎用サーバで処理を行うvRAN(virtual Radio Access Network)である。vRAN(後記)においては、基地局30のハードウェアとして安価で大量に入手可能な汎用サーバを使用することができる。
 基地局30は、ハードウェア(HW)31と、OS等32と、基地局処理アプリケーション33と、を備える。
 コア網40は、EPC(Evolved Packet Core)/(以下の説明において、「/」は「または」を表記する)5GC(5G Core Network)等である。
 <vRAN>
 vRANについて説明する。
 移動体通信の無線アクセスシステムにおいては、高い遅延要件とスループットを要求されることから、無線信号処理を行う基地局(BBU)は専用ハードウェア(専用装置)で対応することが一般的であった。
 近年、汎用サーバ(IA:Intel Architectureサーバ(Intel:商標))の普及拡大に伴い、汎用サーバの性能は飛躍的に向上し、また、量産により安価に入手することが可能となった。これにより、LTEや5Gの無線アクセスシステムにおけるBBUの無線信号処理を、汎用サーバで行うvRANの検討が進んでいる。
 vRANにおいては、BBUのハードウェアとして安価で大量に入手可能な汎用サーバを使用することができるため、アンテナから数10km圏内の地域DC(Data Center)や通信ビルを集約拠点とし、サーバラックを立てて予め汎用サーバを複数台設置しておくことで、BBUプールを構築することができる(この概念を、C-RAN(Centralized-RAN)と呼称する場合がある)。
 BBUプールは、予め複数の基地局ハードウェア(汎用サーバ)を準備しておくことが可能となるため、ハードウェア故障時の迅速なハードウェア交換(切り替え)、トラヒックの増減に応じた動的なスケールアウト/イン等の、柔軟な運用を可能とする潜在利点を有する。
 図11は、図10の無線アクセスシステム1の基地局30におけるリソーススケジューリングの概要を説明する図である。
 図11に示すように、基地局30とUE10間でやり取りする信号の送波タイミングは、時間領域(横軸)×周波数領域(縦軸)で多重化されたリソースを、基地局30がUE10毎に割当てて管理する。
 REの数は分割モード(Numerology)や無線帯域等に依って様々に設定可能である。また、効率的な伝送が可能なように、UEから受信する信号のノイズレベル等を基地局が測定し、UE毎に適するREを割当てる等の制御(例えば、HARQ(Hybrid Automatic Rrepeat request)による帰還ループ制御)も行われている。
 移動体通信の無線アクセスシステムにおいて、無線信号処理を行う基地局(BBU)には、高い性能を達成することを志向した性能志向型や、トラヒックが小さい際は省電力を達成する省電力志向型のように、異なる要件への対応を志向した基地局装置が存在する。
 例えば、トラヒックの多い都市部には性能志向型基地局を配備し、トラヒックの少ないルーラルエリア(rural area)には省電力志向型基地局を配備する等が考えられる。
 基地局の種別例とトラヒックに応じたメリット・デメリットについて述べる。
 性能志向型基地局は、L1処理(L1ベースバンド処理の前方エラー訂正(FEC:Forward Error Correction)とフロントホール(FH)機能等)を全てアクセラレータで処理するなど、高い性能を志向した装置である。アクセラレータは、データ処理が無い際も大きな電力消費となる場合ある(非特許文献1参照)。(Field-Programmable Gate Array)/GPU(Graphics Processing Unit)/ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)等のアクセラレータのなかには、処理するデータが無い間も100Wを超える電力を消費するものがある。
 メリットは、トラヒック大のとき、高いスループットやUE同時接続を実現できる。デメリットは、トラヒック小のとき、高い性能を志向しているため、省電力化が達成できない場合がある。
 省電力志向型基地局は、処理するデータ到着が無い間は処理をsleepさせてハードウェアによる電力消費を極力低減することが可能な装置である(非特許文献2参照)。メリットは、トラヒック大のとき、省電力化を志向しているため、高いスループットやUE同時接続は達成できない場合がある。トラヒック小のとき、使用していないCPU等のリソースを停止する等の省電力化が可能である。
 性能志向型基地局または省電力志向型基地局の基地局単体では、トラヒック大の際に高い性能の達成、トラヒック小の際に省電力化の両方を達成することが難しい場合がある。
Anupa Kelkar,Chris Dick et al.,"NVIDIA Aerial GPU Hosted AI-on-5G," 2021 IEEE 4th 5G World Forum (5GWF) Johnson Opadere,Qiang Liu,Tao Han et al.,"Energy-Efficient RRH Sleep Mode for Virtual Radio Access Networks," IEEE Global Communications Conference,2017
 従来技術においても、基地局運用者がトラヒックの変動に応じて、運用者が現地へ移動し、手動で基地局のリプレースを行うことで、トラヒックの変動に応じて適する基地局(性能志向型/省電力志向型)へ切り替えることで対応が可能である。
 しかしながら、運用者が現地へ訪問しなければならないこと、装置を物理的に交換するために、設定の引き継ぎやNWの切り替え設定等が必要であること、等の対応が必要である。このため、多大な時間を要し、マンパワーも必要である課題がある。
 このような背景を鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、トラヒックが多い際の高い性能の達成と、トラヒックが少ない際の省電力化を同時に達成することを課題とする。
 前記した課題を解決するため、無線アクセス信号を処理する基地局を切替える省電力基地局切替装置であって、運用中の基地局に流入するトラヒック量をトラヒック情報として収集するトラヒック情報収集部と、前記トラヒック情報収集部が収集した前記トラヒック情報に基づいて、所定要件に応じて特性の異なる複数の基地局をあらかじめプール化して配置した基地局プールから、適した基地局の一つを選択する切替判断部と、切替え元の基地局に接続されるネットワークと切替え先の基地局に接続されるネットワークとを切替えるネットワーク切替制御部と、を備えることを特徴とする省電力基地局切替装置とした。
 本発明によれば、トラヒックが多い際の高い性能の達成と、トラヒックが少ない際の省電力化を同時に達成することができる。
本発明の実施形態に係る無線アクセスシステムの概略構成図である。 本発明の実施形態に係る無線アクセスシステムのRU/DU/CUの配置例を説明する図である。 本発明の実施形態に係る無線アクセスシステムのDUサーバの配置例を説明する図である。 本発明の実施形態に係る無線アクセスシステムの基地局機能全てをプール化した基地局プールAを示す図である。 本発明の実施形態に係る無線アクセスシステムの基地局機能をRU/DU/CUに分離し、DU単位でプール化したDUプールBを示す図である。 本発明の実施形態に係る無線アクセスシステムの基地局機能をRU/DU/CUに分離し、DUとCU単位でプール化したDU+CUプールCを示す図である。 本発明の実施形態に係る無線アクセスシステムの基地局機能をRU/DU/CUに分離し、CU単位でプール化したCUプールDを示す図である。 本発明の実施形態に係る無線アクセスシステムの基地局機能をRU/DU/CUに分離し、RU単位でプール化したRUプールEを示す図である。 本発明の実施形態に係る無線アクセスシステムの基地局機能をRU/DU/CUに分離し、RUとDU単位でプール化したRU+DUプールFを示す図である。 本発明の実施形態に係る無線アクセスシステムのRUへ設定を投入し切替える例を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線アクセスシステムのNWスイッチへ設定を投入し切替える例を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線アクセスシステムの基地局および基地局切替コントローラの省電力基地局切替処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る無線アクセスシステムのRE割当て情報の同期例を説明する図である。 本発明の実施形態に係る無線アクセスシステムの省電力基地局切替装置の機能を実現するコンピュータの一例を示すハードウェア構成図である。 無線アクセスシステムの概要を説明する図である。 図10の無線アクセスシステムの基地局におけるリソーススケジューリングの概要を説明する図である。
 以下、図面を参照して本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という)における無線アクセスシステム等について説明する。
[概要]
 図1は、本発明の実施形態に係る無線アクセスシステムの概略構成図である。本実施形態は、EPC/5GC移動体通信の無線アクセスシステムに適用可能である。図10と同一構成部分には、同一符号を付している。
 図1に示すように、無線アクセスシステム1000は、端末(UE)10、アンテナ20、志向型の異なる複数の基地局(BBU)を蓄える基地局プール100A、基地局プール100Aにプール化した(蓄えた)基地局(BBU)の中から一つを選択・切替える基地局切替コントローラ(省電力基地局切替装置)200、コア網40を備える。
 <基地局プール100A>
 基地局プール100Aは、所定要件に応じて特性の異なる複数の基地局をあらかじめプール化して配置する。例えば、基地局プール100Aは、志向型の異なる複数の基地局(BBU)、ここでは、性能志向型基地局110と、省電力志向型基地局120と、を備える。基地局プール100Aに蓄えられた性能志向型基地局110、省電力志向型基地局120の中から、基地局切替コントローラ200によって選択され切替えられた一つの基地局(BBU)が、現行運用中の基地局100となる。図1の基地局100は、基地局プール100Aの中の性能志向型基地局110または省電力志向型基地局120のいずれかである。
 基地局プール100Aは、高い性能を達成することを志向した性能志向型基地局110と、省電力を達成する省電力志向型基地局120と、をプール化して配置する。
 基地局プール100Aは、基地局機能をRU(Radio Unit)と、DU(Distributed Unit)と、CU(Centralized Unit)とに分離する場合、RU、DU、またはCUの分離単位でプール化する(RU、DU、CUの機能については後記する)。
 EPC/5GC移動体通信では、BBUの機能をDUおよびCUに配置し、無線周波数(RF)を処理するRRH(Remote Radio Head)の機能をRUに配置する。一般の基地局は、ほとんどがRUのみを設備として持つ子局として設置され、DUおよびCUを備える基地局は、親局と呼ばれ、子局とはフロントホールと呼ばれるネットワークで接続される。
 また、基地局プール100Aは、RU、DU、またはCUの分離単位よりも小さな単位である、サーバにおけるCPUコア、アクセラレータ、NIC(Network Interface Card)単位でプール化することもできる。
 なお、以下の説明において、基地局100という場合は、図1の基地局プール100Aにプール化された基地局(性能志向型基地局110または省電力志向型基地局120)の中から、基地局切替コントローラ200によって選択され切替えられた一つの基地局(BBU)をいう。
 <基地局100>
 性能志向型基地局110は、ハードウェア111と、OS等112と、トラヒック収集部113と、リソーススケジューラ114と、同期部115と、基地局処理アプリケーション116と、を備える。
 省電力志向型基地局120は、ハードウェア121と、OS等122と、トラヒック収集部123と、リソーススケジューラ124と、同期部125と、基地局処理アプリケーション126と、を備える。
 トラヒック収集部113,123は、基地局100(性能志向型基地局110または省電力志向型基地局120)へ流入するトラヒック量等を定期的に観察し、トラヒック特性の変化を検知する。トラヒック収集部113,123は、トラヒック特性の変更情報を、基地局切替コントローラ200へ伝達する(図1の矢印a参照)。
 リソーススケジューラ114,124は、時間領域と周波数領域で多重化されたREをUE10毎に割当てて(図11参照)、UE10と基地局100間の無線アクセス信号をスケジューリングするMACスケジューラである。
 同期部115,125は、リソーススケジューラ114,124(MACスケジューラ)が管理するRE割当て情報を、切り替え元から切り替え先へコピーする際の同期をとる。
 <基地局切替コントローラ200>
 基地局切替コントローラ200は、トラヒック情報収集部210と、基地局最適割当/切替判断部220と、リソース割当情報同期制御部230と、ネットワーク切替制御部240と、を備える。
 トラヒック情報収集部210は、運用中の基地局に流入するトラヒック量をトラヒック情報として収集する。具体的には、トラヒック情報収集部210は、基地局100のトラヒック収集部113,123が収集したトラヒック特性の変更情報を収集し、トラヒック小の状況かトラヒック大の状況かを判断する。
 トラヒック情報収集部210は、過去に収集したトラヒック情報も活用し、未来のトラヒックを予測する。この時、トラヒック情報収集部210は、機械学習等を用いて、未来のトラヒックを予測してもよい。
 基地局最適割当/切替判断部220(切替判断部)は、トラヒック情報収集部210が収集したトラヒック情報に基づいて、所定要件に応じて特性の異なる複数の基地局をあらかじめプール化して配置した基地局プール100Aから、適した基地局の一つを選択する。基地局最適割当/切替判断部220は、例えば、トラヒック大の場合には、性能志向型基地局110を選択し、トラヒック小の場合には、省電力志向型基地局120を選択する。基地局最適割当/切替判断部220が、基地局プール100Aの中から選択した基地局(BBU)が、適する基地局100となる。
 基地局最適割当/切替判断部220は、現在使用している基地局100から変更があるか否かを判断し、切替え先の基地局100の電源がOFFになってる/省電力モードになっている場合は、復旧させる。
 基地局最適割当/切替判断部220は、トラヒック増減に応じて、使用する基地局100の数を増やす/減らす制御(スケールアウト/スケールイン)を行ってもよい。
 基地局最適割当/切替判断部220は、トラヒック増減に応じて、ハードウェアが配置されているデータセンタの空調(省電力化の一例)(図3)を合わせて制御してもよい。
 リソース割当情報同期制御部230は、基地局最適割当/切替判断部220が選択した切替え先の基地局と切替え元の基地局のリソース割当情報の同期をとり、かつ、切替え元の基地局から切替え先の基地局へのリソース割当情報のデータの引継ぎを行う。
 具体的には、リソース割当情報同期制御部230は、切替え元の基地局100(例えば、性能志向型基地局110)のリソーススケジューラ114の同期部115との間でリソース割当情報の同期をとり、かつ、切替え先の基地局100(例えば、省電力志向型基地局120)のリソーススケジューラ124の同期部125との間でリソース割当情報の同期をとって、切替え前の基地局100(例えば、性能志向型基地局110)から切替え後の基地局100(例えば、省電力志向型基地局120)へのリソース割当情報のデータの引継ぎを行う(図1の矢印b参照)。
 ここで、リソース割当情報同期制御部230は、基地局100のリソーススケジューラ114の同期部115との間で定期的にリソース割当情報を同期しておいてもよい。
 このように、リソース割当情報同期制御部230は、切替え前の基地局100から、切替え後の基地局100へ、リソース割当情報のデータを引き継ぐ。すなわち、リソース割当情報同期制御部230は、基地局切り替えに伴う無線リソースの再割り当てが発生しないように、リソース割当て情報を切替時に引き継ぐ。
 ネットワーク切替制御部240は、切替え元の基地局に接続されるネットワークと切替え先の基地局に接続されるネットワークとを切替える。具体的には、ネットワーク切替制御部240は、アンテナ20と基地局100間、および、コア網40と基地局100間のネットワークを切替える(図1の矢印c参照)。また、ネットワーク切替制御部240は、切替え元の基地局100を、省電力化のために電源OFF/省電力モードへ遷移させる。ネットワーク切替制御部240は、アンテナ20と基地局100間、および、コア網40と基地局100間のネットワークを切替えることで、使用する基地局100を切替える(図1の太双方向矢印d参照)。
 このように、ネットワーク切替制御部240は、トラヒックの大/小に応じて、使用する基地局100を切替える。基地局100の切り替えは、NWを切替えることで対応する。
[RU/DU/CU配置構成]
 <RU/DU/CUに分離>
 無線アクセスシステム1000では、基地局機能をRU(Radio Unit)/DU(Distributed Unit)/CU(Centralized Unit)に分離することが可能な場合がある。
 RU/DU/CUの各機能について述べる。
 RUの機能は、LOW PHY、AD/DA変換、iFFT、アナログビームフォーミング、デジタルビームフォーミング等である。DUの機能は、HIGH PHY、変復調、符号・復号、スクランプリング、MACであり、これらの処理をDUサーバが実行する。CUの機能は、パケットデータコンバージェンスプロトコル、無線リソース制御、サービスデータアダプテーションプロトコルの各実行である。
 RUとDUとの間を機能的に分割し、フロントホールで接続した形態が一般的な構成となっている。DUとCUをそれぞれ専用の機器で構成すると、特定のベンダーに縛られるいわゆるベンダーロックインの問題が生じたり、機能の柔軟な変更や拡張が難しいといった課題がある。
 vRANは、サーバなどの汎用ハードウェア上にソフトウェアによって機能を実装することで、マルチベンダー化や柔軟な機能拡張に対応できる。また、ハードウェアがきわめて高い性能を持っていれば、一台のサーバの上にDUとCUの両方を搭載することも可能になる(または、変復調を扱わないCUのみを仮想化する、CUとDUをそれぞれ異なる汎用ハードウェア上に仮想化する)。
 <RU/DU/CU配置例>
 RU/DU/CUの配置例について説明する。
 図2は、RU/DU/CUの配置例を説明する図である。
 図2に示すように、端末(UE)10と無線通信するアンテナ20およびRUは、ビルの屋上、鉄塔、等の高所施設51に設置される。
 DUは、地域DC(Data Center)、地域通信ビル等の通信設備施設52に設置される。通信設備施設52は、アンテナ20およびRUが配置された施設51から大凡20km以内の通信事業者の有する通信設備施設に配置することが多い。
 CUは、DC、代表通信ビル等の代表通信設備53に設置される。代表通信設備53は、県単位等の代表通信設備に配置することが多い。
 DUサーバの配置例について説明する。
 DUは、DUサーバにより構成される。
 図3は、DUサーバの配置例を説明する図である。
 図3に示すように、DU(DUサーバ)は、例えば汎用サーバから構成され、図2に示す通信設備施設52のサーバラック55内に収容される。サーバラック55は、空調56により所定環境温度に保たれる。汎用サーバにDUアプリケーションがインストールされ、DUサーバとして運用される。
[切替え対象のバリエーション]
 図1に示す基地局プール100Aは、志向型の異なる複数の基地局(BBU)を蓄えており、切替え対象は、基地局同士の切替えを例示した。しかし、切替え対象は、基地局同士には限定されない。
 以下、切替え対象のバリエーションについて説明する。
 プール化してトラヒックに応じて切替える対象のシステムとして、これらのRU/DU/CUの分離単位により、図4A~図4Fのように複数のバリエーションが想定される。本発明は、いずれの単位にも適用することができる。また、RU/DU/CUを分離単位にしたプール化により、アンテナ20と基地局100の1:1関係を、M:N(M,Nは、任意の自然数)にすることが可能である。
 <RU/DU/CUよりも小さな単位に分離>
 切替え対象は、RU/DU/CUよりも小さな単位でプール化して切替えてもよい。RU/DU/CUよりも小さな単位は、例えばサーバにおけるCPUコア、アクセラレータ、NIC(Network Interface Card)等である。
 <切替え対象の種別>
 切替え対象は、ハードウェアのみならず、基地局100のハードウェアに搭載したソフトウェアを切替えてもよい。例えば、省電力モードを搭載した基地局ソフトウェアと性能特化型基地局ソフトウェア間を切替える等である。
 また、ソフトウェア自体は切替えずに、ソフトウェアの設定を変更し、省電力モード/性能特化モードを切替えてもよい。
 図4Aは、基地局機能全てをプール化した基地局プールAを示す図である。
 図4Aに示す基地局プール100Aは、基地局機能全て(すなわち基地局)をプール化している。基地局切替コントローラ200(図1)は、基地局プール100Aの中から一つの基地局100を選択して切替える。基地局切替コントローラ200は、基地局100の切替えを、NWを切替えることで対応する。
 図4Bは、基地局機能をRU/DU/CUに分離し、DU単位でプール化したDUプールBを示す図である。
 図4Bに示すDUプール100Bは、基地局機能をRU/DU/CUに分離し、そのうちDU単位の機能が複数プール化されている。図4Bに示すDUプール100Bは、2つのDUがプール化されている。基地局切替コントローラ200は、DUプール100Bの中から、適したDUを選択して切替える。基地局切替コントローラ200は、DUの切替えを、切替え先のDUサーバのアドレス(MACアドレス)を、RUへ設定し直すことにより、切替えを実現する。また、VLAN接続の場合は、VLANタグを変更することで対応することができる。
 図4Cは、基地局機能をRU/DU/CUに分離し、DUとCU単位でプール化したDU+CUプールCを示す図である。
 図4Cに示すDU+CUプール100Cは、基地局機能をRU/DU/CUに分離し、そのうちDUとCU単位の機能が複数プール化されている。図4Cに示すDU+CUプール100Cは、DUとCU単位の、合わせて4つのDU,CUがプール化されている。基地局切替コントローラ200は、DU+CUプール100Cの中から、適したDUまたはCUを選択して切替える。基地局切替コントローラ200は、DU,CUの切替えを、切替え先のDUサーバ(DUの機能、すなわちHIGH PHY、変復調、符号・復号、スクランプリング、MACの処理を実行するサーバ)のアドレス(MACアドレス)を、RUへ設定し直すことにより、切替えを実現する(図5、図6参照)。
 図4Dは、基地局機能をRU/DU/CUに分離し、CU単位でプール化したCUプールDを示す図である。
 図4Dに示すCUプール100Dは、基地局機能をRU/DU/CUに分離し、そのうちCU単位の機能が複数プール化されている。図4Dに示すCUプール100Dは、CU単位の2つのCUがプール化されている。基地局切替コントローラ200は、CUプール100Dの中から、適したCUを選択して切替える。基地局切替コントローラ200は、CUの切替えを、切替え先のDUサーバのアドレス(MACアドレス)を、RUへ設定し直すことにより、切替えを実現する。
 図4Eは、基地局機能をRU/DU/CUに分離し、RU単位でプール化したRUプールDを示す図である。
 図4Eに示すRUプール100Eは、基地局機能をRU/DU/CUに分離し、そのうちRU単位の機能が複数プール化されている。図4Eに示すRUプール100Eは、RU単位の2つのRUがプール化されている。基地局切替コントローラ200は、RUプール100Eの中から、適したRUを選択して切替える。基地局切替コントローラ200は、RUの切替えを、切替え先のDUサーバのアドレス(MACアドレス)を、RUへ設定し直すことにより、切替えを実現する。
 図4Fは、基地局機能をRU/DU/CUに分離し、RUとDU単位でプール化したRU+DUプールを示す図である。
 図4Fに示すRU+DUプール100Fは、基地局機能をRU/DU/CUに分離し、そのうちRUとDU単位の機能が複数プール化されている。図4Fに示すRU+DUプール100Fは、RUとDU単位の、合わせて4つのRU,DUがプール化されている。基地局切替コントローラ200は、RU+DUプール100Fの中から、適したRUまたはDUを選択して切替える。基地局切替コントローラ200は、RU,DUの切替えを、切替え先のDUサーバのアドレス(MACアドレス)を、RUへ設定し直すことにより、切替えを実現する(図5、図6参照)。
[RU/DU/CUの切替え]
 DUサーバ(図3)のアドレスをRUへ設定し直す例について説明する。
 <RUへ設定を投入し切替える例>
 図5は、RUへ設定を投入し切替える例を示す図である。
 図5に示すように、RU150は、NW機能を切替えるNW機能部151を備える。DU160は、NW機能を切替えるNW機能部161を備える。
 基地局切替コントローラ200のネットワーク切替制御部240は、RU150のNW機能部151に対して、接続先DUのNW addressを切替える設定を投入(NW addressの書換)する(図5の符号e)。RU150のNW機能部151は、ネットワーク切替制御部240からの設定の投入を受けて、例えばNW address1をNW address2に切替える。
 <NWスイッチへ設定を投入し切替える例>
 図6は、NWスイッチへ設定を投入し切替える例を示す図である。
 図6に示すように、RU150とDU160との間にNWスイッチ170を配置する。NWスイッチ170は、接続先のNW addressとデバイスの対応表(テーブル)171を有する。
 基地局切替コントローラ200のネットワーク切替制御部240は、NWスイッチ170に対して、RUとDUの接続NW addressを切替える設定を投入する(図6の符号e)。NWスイッチ170は、ネットワーク切替制御部240からの設定の投入を受けて、対応表171を参照して、例えばNW address1をNW address2に切替える。NWスイッチ170を用いる場合、RU150側の設定(NW address3)は変えずに済む利点がある。
 以下、上述のように構成された無線アクセスシステム1000の動作を説明する。
 図7は、無線アクセスシステム1000の基地局100および基地局切替コントローラ200の省電力基地局切替処理を示すフローチャートである。
 図1の基地局プール100Aにプール化して配置された性能志向型基地局110を切替え元の基地局、省電力志向型基地局120を切替え先の基地局とする場合を例にとる。
 ステップS11で基地局100(性能志向型基地局110)のトラヒック収集部113は、基地局100へ流入するトラヒック量等を定期的に観察し、トラヒック特性の変化を検知する。
 ステップS12でトラヒック収集部113は、トラヒック特性に変化があるか否かを判別する。トラヒック特性に変化がない場合(S12:No)、ステップS11に戻る。
 トラヒック特性に変化がある場合(S12:Yes)、ステップS13でトラヒック収集部113は、トラヒック特性の変更情報を、基地局切替コントローラ200へ伝達する(図1の矢印a参照)。
 ステップS14で基地局切替コントローラ200のトラヒック情報収集部210は、基地局100のトラヒック収集部113が収集したトラヒック特性の変更情報を収集し、トラヒック小の状況かトラヒック大の状況かを判断する。トラヒック情報収集部210は、過去に収集したトラヒック情報も活用し、未来のトラヒックを予測する。この時、トラヒック情報収集部210は、機械学習等を用いて、未来のトラヒックを予測してもよい。
 ステップS15で基地局切替コントローラ200の基地局最適割当/切替判断部220は、基地局100(性能志向型基地局110)のトラヒック収集部113が収集したトラヒック状況に応じて、適する基地局を基地局プール100Aから選択する。基地局最適割当/切替判断部220は、例えば、トラヒック大の場合には、性能志向型基地局110を選択し、トラヒック小の場合には、省電力志向型基地局120を選択する。また、基地局最適割当/切替判断部220は、トラヒック増減に応じて、使用する基地局100の数を増やす/減らす制御(スケールアウト/スケールイン)を行ってもよい。基地局最適割当/切替判断部220は、トラヒック増減に応じて、ハードウェアが配置されているデータセンタの空調を合わせて制御してもよい。
 ステップS16で基地局最適割当/切替判断部220は、現在使用している基地局100(性能志向型基地局110)から変更があるか否かを判断する。現在使用している基地局100(性能志向型基地局110)から変更がない場合(S16:No)、本フローの処理を終了する。
 現在使用している基地局100(性能志向型基地局110)から変更がある場合(S16:Yes)、ステップS17で基地局最適割当/切替判断部220は、切替え先の基地局100(省電力志向型基地局120)の電源がOFFになってる/省電力モードになっている場合は、復旧させる。
 ステップS18で基地局切替コントローラ200のリソース割当情報同期制御部230は、切替え前の基地局100(性能志向型基地局110)から、切替え後の基地局100(省電力志向型基地局120)へのリソース割当情報のデータの引継ぎを行う(図1の矢印b参照)。
 ここで、リソース割当情報同期制御部230は、基地局100のリソーススケジューラ114の同期部115間で定期的にリソース割当情報を同期しておいてもよい。
 ステップS19で基地局切替コントローラ200のネットワーク切替制御部240は、アンテナ20と基地局100間、および、コア網40と基地局100間のネットワークを切替える(図1の矢印c参照)ことで、使用する基地局100を性能志向型基地局110から、切替え後の省電力志向型基地局120に切替える(図1の太双方向矢印d参照)。
 ステップS20でネットワーク切替制御部240は、切替え元の基地局100(性能志向型基地局110)を、省電力化のために電源OFF/省電力モードへ遷移させて本フローの処理を終了する。
 <ネットワーク切替え例>
 切替える対象のネットワークとして、RU-DU間、DU-CU間、CU-5GC間は、Layer 2のEthernetによる接続(MACアドレスによる通信)や、VLANによる接続が行われることが多い。
 そのため、ネットワークの切替えは、例えばDUプール100B(図4B)においてRU-DU間を切替えるのであれば、切替え先のDUサーバのアドレス(MACアドレス)を、RUへ設定し直すことにより、切替えを実現することができる。また、VLAN接続の場合は、VLANタグを変更することで対応することができる。
 <切替え契機となるトラヒック大/小の具体例>
 性能志向型基地局110(図1)と省電力志向型基地局120(図1)を切替える際のトラヒック条件について例示する。
・Tidal Scale(昼夜)
 基地局に流入するトラヒックは、日単位で規則性があることが知られている。人が活発に通信を行う日中帯では通信量が多く、睡眠を取る夜間帯は通信量が少ない傾向にある。この規則性を活用し、朝の時間帯に、所定閾値よりも通信量が増えた場合、省電力志向型基地局120から性能志向型基地局110に基地局を切替える。逆に、夜間に所定閾値よりも通信量が減少した場合、性能志向型基地局110から省電力志向型基地局120に切替えることが想定される。
 ここで、上記所定閾値は、過去の実績により、運用者が手動で設定してもよいし、機械学習により算出してもよい。また、基地局の設置場所に応じて、曜日ごとの特性がある場合は、曜日ごとに閾値を設けてもよい。
・企画型イベント
 トラヒックが増加/減少することが想定されるイベントがある場合は、そのイベント発動情報を予め保有しておき、性能志向型基地局/省電力志向型基地局へ切替えてもよい。上記イベントは、例えば花火大会や野球の試合(トラヒック増)、ショッピングモールの休業(トラヒック小)である。
・突発事象
 上述の昼夜変動や企画型イベントとは異なり、災害やネットワークの障害等の突発事象によって、性能志向型基地局/省電力志向型基地局を切替えてもよい。例えば、ネットワークの障害が発生した時のトラヒックの増減の挙動を予め機械学習しておき、そのトラヒックパターンに合致する場合は、適する性能志向型基地局/省電力志向型基地局の基地局へ切替えてもよい。
 <RE割当て情報の同期例>
 RE割当て情報の同期例について説明する。
 図8は、RE割当て情報の同期例を説明する図であり、図8上図は、切替え元のRE割当て情報の例、図8下図は、切替え先のRE割当て情報の例である。
 図1の基地局プール100Aにプール化して配置された性能志向型基地局110を切替え元の基地局、省電力志向型基地局120を切替え先の基地局とする場合を例にとる。図1に示す性能志向型基地局110では、リソーススケジューラ114が、図8上図に示す切替え元のRE割当て情報を用いて、REをUE10毎に割当てて(図1)、UE10と基地局100間の無線アクセス信号をスケジューリングする。
 基地局切替コントローラ200(図1)のリソース割当情報同期制御部230は、リソーススケジューラ114(MACスケジューラ)が管理するRE割当て情報(図8上図)を、切替え元から切替え先の省電力志向型基地局120のリソーススケジューラ124にコピーする。これにより、切替え前の性能志向型基地局110から、切替え後の省電力志向型基地局120へ、リソース割当情報のデータを引き継ぐことができる。
[ハードウェア構成]
 上記実施形態に係る基地局切替コントローラ(省電力基地局切替装置)200は、例えば図9に示すような構成のコンピュータ900によって実現される。
 図9は、基地局切替コントローラ(省電力基地局切替装置)200の機能を実現するコンピュータ900の一例を示すハードウェア構成図である。
 コンピュータ900は、CPU901、ROM902、RAM903、HDD904、通信インターフェイス(I/F:Interface)906、入出力インターフェイス(I/F)905、およびメディアインターフェイス(I/F)907を有する。
 CPU901は、ROM902またはHDD904に格納されたプログラムに基づいて動作し、図1に示す基地局切替コントローラ200の各部の制御を行う。ROM902は、コンピュータ900の起動時にCPU901によって実行されるブートプログラムや、コンピュータ900のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。
 CPU901は、入出力I/F905を介して、マウスやキーボード等の入力装置910、および、ディスプレイ等の出力装置911を制御する。CPU901は、入出力I/F905を介して、入力装置910からデータを取得するともに、生成したデータを出力装置911へ出力する。なお、プロセッサとしてCPU901とともに、GPU(Graphics Processing Unit)等を用いてもよい。
 HDD904は、CPU901により実行されるプログラムおよび当該プログラムによって使用されるデータ等を記憶する。通信I/F906は、通信網(例えば、NW(Network)920)を介して他の装置からデータを受信してCPU901へ出力し、また、CPU901が生成したデータを、通信網を介して他の装置へ送信する。
 メディアI/F907は、記録媒体912に格納されたプログラムまたはデータを読み取り、RAM903を介してCPU901へ出力する。CPU901は、目的の処理に係るプログラムを、メディアI/F907を介して記録媒体912からRAM903上にロードし、ロードしたプログラムを実行する。記録媒体912は、DVD(Digital Versatile Disc)、PD(Phase change rewritable Disk)等の光学記録媒体、MO(Magneto Optical disk)等の光磁気記録媒体、磁気記録媒体、導体メモリテープ媒体または半導体メモリ等である。
 例えば、コンピュータ900が本実施形態に係る一装置として構成される基地局切替コントローラ(省電力基地局切替装置)200として機能する場合、コンピュータ900のCPU901は、RAM903上にロードされたプログラムを実行することにより基地局切替コントローラ200の機能を実現する。また、HDD904には、RAM903内のデータが記憶される。CPU901は、目的の処理に係るプログラムを記録媒体912から読み取って実行する。この他、CPU901は、他の装置から通信網(NW920)を介して目的の処理に係るプログラムを読み込んでもよい。
[効果]
 以上説明したように、基地局切替コントローラ200は、無線アクセス信号を処理する基地局を切替える省電力基地局切替装置であって、運用中の基地局に流入するトラヒック量をトラヒック情報として収集するトラヒック情報収集部210と、トラヒック情報収集部210が収集したトラヒック情報に基づいて、所定要件に応じて特性の異なる複数の基地局をあらかじめプール化して配置した基地局プール100Aから、適した基地局の一つを選択する切替判断部(基地局最適割当/切替判断部220)と、切替え元の基地局に接続されるネットワークと切替え先の基地局に接続されるネットワークとを切替えるネットワーク切替制御部240と、を備える。
 このようにすることで、トラヒックの増減(例えば、ユーザ挙動による昼間/夜間のトラヒック変動等)に応じて、適する基地局100を選定し、動的に切替えて使用することができる。これにより、トラヒックが多い際の高い性能の達成と、トラヒックの少ない際の省電力化を同時に達成することができる。
 上記は、運用者の人手を介することなく、機械が自律的に対応することが可能である。このため、運用者によるマンパワーは不要であり、かつ、分/時間オーダの高頻度な基地局100の切替えを実現することができる。
 また、計画的な設備の更改などにおいて、基地局を切替えて更改作業を行うことで、サービス中断時間を無くして、またはサービス中断時間を低減することができる。
 無線アクセスシステム1000において、基地局切替コントローラ200は、基地局最適割当/切替判断部220が選択した切替え先の基地局と切替え元の基地局のリソース割当情報の同期をとり、かつ、切替え元の基地局から切替え先の基地局へのリソース割当情報のデータの引継ぎを行うリソース割当情報同期制御部230を備える。
 このように、リソース割当情報同期制御部230が基地局状態の同期をとることで、基地局状態の同期の必要が無く、NWだけを切り替えれば動作する場合に本発明を適用することができる。例えば、故障時に同期している間もなく切り替える必要がある場合、UEが帰属しておらず状態引き継ぎの必要がない、等に適用することができる。
 無線アクセスシステム1000において、基地局プール100Aは、高い性能を達成することを志向した性能志向型基地局110と、省電力を達成する省電力志向型基地局120と、をプール化して配置する。
 このようにすることで、異なる特性の基地局装置を基地局プールに配備し、トラヒックの状況に応じて適する基地局装置(性能志向型/省電力志向型等)へネットワークを切り替えることで、動的な切り替え制御を実現することができる。例えば、トラヒック大の場合は性能志向型を使用し、トラヒック小の場合は省電力志向型を使用する。
 また、使用していない基地局装置を、電源OFF/省電力モードにすることで、省電力化を達成することができる。
 無線アクセスシステム1000において、基地局プール100Aは、基地局機能をRU(Radio Unit)と、DU(Distributed Unit)と、CU(Centralized Unit)とに分離する場合、RU、DU、またはCUの分離単位でプール化する。
 このようにすることで、基地局100のプール化により、アンテナ20と基地局100の関係を1:1→M:Nにすることができ、基地局リソースを必要な分だけプールからアサインすることが可能となり、リソース利用効率を高めることができる。
 無線アクセスシステム1000において、基地局プール100Aは、RU、DU、またはCUの分離単位よりも小さな単位である、サーバにおけるCPUコア、アクセラレータ、NIC(Network Interface Card)単位でプール化する。
 このようにすることで、切替え対象をRU/DU/CUの単位だけでなく、サーバ構成要素(CPUコア/アクセラレータ/NIC等)単位で切替えることで、よりきめ細やかな切替え制御を実現し、更なる省電力化を達成可能になる。
 無線アクセスシステム1000において、ネットワーク切替制御部240は、切替え先のDUサーバのMACアドレスを、RUへ設定し直して、ネットワークを切替える。
 このようにすることで、基地局間を切り替える際、無線リソースの再割当て発生による端末再接続処理等が起こらないよう、基地局のリソーススケジューラ(MAC Scheduler)の持つリソース割り当て情報を引き継ぐことができる。
 無線アクセスシステム1000において、ネットワーク切替制御部240は、VLAN(Virtual LAN)接続の場合、VLANタグを変更して、ネットワークを切替える。
 このようにすることで、VLAN接続の場合、ネットワークを切替えることができる。すなわち、切り替え対象は、ハードウェアのみならず、基地局ハードウェアに搭載したソフトウェアを切り替えてもよい。例えば、省電力モードを搭載した基地局ソフトウェアと性能特化型基地局ソフトウェア間を切り替える等である。また、ソフトウェア自体は切り替えずに、ソフトウェアの設定を変更し、省電力モード/性能特化モードを切り替えてもよい。
 なお、上記実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上述文書中や図面中に示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
 また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。
 また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行するためのソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、IC(Integrated Circuit)カード、SD(Secure Digital)カード、光ディスク等の記録媒体に保持することができる。
 10 UE(端末)
 20 アンテナ
 40 コア網
 100 基地局(BBU)
 100A 基地局プール
 100B DUプール(基地局プール)
 100C DU+CUプール(基地局プール)
 100D CUプール(基地局プール)
 100E RUプール(基地局プール)
 100F RU+DUプール(基地局プール)
 110 性能志向型基地局
 111,121 ハードウェア
 112,122 OS等
 113,123 トラヒック収集部
 114,124 リソーススケジューラ
 115,125 同期部
 116,126 基地局処理アプリケーション
 120 省電力志向型基地局
 150 RU
 160 DU
 170 NWスイッチ
 200 基地局切替コントローラ(省電力基地局切替装置)
 210 トラヒック情報収集部
 220 基地局最適割当/切替判断部(切替判断部)
 230 リソース割当情報同期制御部
 240 ネットワーク切替制御部
 1000 無線アクセスシステム

Claims (9)

  1.  無線アクセス信号を処理する基地局を切替える省電力基地局切替装置であって、
     運用中の基地局に流入するトラヒック量をトラヒック情報として収集するトラヒック情報収集部と、
     前記トラヒック情報収集部が収集した前記トラヒック情報に基づいて、所定要件に応じて特性の異なる複数の基地局をあらかじめプール化して配置した基地局プールから、適した基地局の一つを選択する切替判断部と、
     切替え元の基地局に接続されるネットワークと切替え先の基地局に接続されるネットワークとを切替えるネットワーク切替制御部と、を備える
     ことを特徴とする省電力基地局切替装置。
  2.  前記切替判断部が選択した切替え先の基地局と切替え元の基地局のリソース割当情報の同期をとり、かつ、切替え元の基地局から切替え先の基地局へのリソース割当情報のデータの引継ぎを行うリソース割当情報同期制御部を、備える
     ことを特徴とする請求項1記載の省電力基地局切替装置。
  3.  前記基地局プールは、高い性能を達成することを志向した性能志向型基地局と、省電力を達成する省電力志向型基地局と、をプール化して配置する
     ことを特徴とする請求項1記載の省電力基地局切替装置。
  4.  前記基地局プールは、基地局機能をRU(Radio Unit)と、DU(Distributed Unit)と、CU(Centralized Unit)とに分離する場合、前記RU、前記DU、または前記CUの分離単位でプール化する
     ことを特徴とする請求項1記載の省電力基地局切替装置。
  5.  前記基地局プールは、前記RU、前記DU、または前記CUの分離単位よりも小さな単位である、サーバにおけるCPUコア、アクセラレータ、NIC(Network Interface Card)単位でプール化する
     ことを特徴とする請求項4記載の省電力基地局切替装置。
  6.  前記ネットワーク切替制御部は、切替え先のDUサーバのMACアドレスを、前記RUへ設定し直して、前記ネットワークを切替える
     ことを特徴とする請求項4記載の省電力基地局切替装置。
  7.  前記ネットワーク切替制御部は、VLAN(Virtual LAN)接続の場合、VLANタグを変更して、前記ネットワークを切替える
     ことを特徴とする請求項1記載の省電力基地局切替装置。
  8.  無線アクセス信号を処理する基地局を備える無線アクセスシステムであって、
     所定要件に応じて特性の異なる複数の基地局をあらかじめプール化して配置する基地局プールと、
     無線アクセス信号を処理する基地局を切替える省電力基地局切替装置と、備え、
     前記省電力基地局切替装置は、
     運用中の基地局に流入するトラヒック量をトラヒック情報として収集するトラヒック情報収集部と、
     前記トラヒック情報収集部が収集した前記トラヒック情報に基づいて、前記基地局プールから、適した基地局の一つを選択する切替判断部と、
     切替え元の基地局に接続されるネットワークと切替え先の基地局に接続されるネットワークとを切替えるネットワーク切替制御部と、を備える
     ことを特徴とする無線アクセスシステム。
  9.  無線アクセス信号を処理する基地局を切替える省電力基地局切替装置の省電力基地局切替方法であって、
     前記省電力基地局切替装置は、
     運用中の基地局に流入するトラヒック量をトラヒック情報として収集するステップと、
     収集した前記トラヒック情報に基づいて、所定要件に応じて特性の異なる複数の基地局をあらかじめプール化して配置した基地局プールから、適した基地局の一つを選択するステップと、
     切替え元の基地局に接続されるネットワークと切替え先の基地局に接続されるネットワークとを切替えるステップと、を実行する
     ことを特徴とする省電力基地局切替方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017518683A (ja) * 2014-04-29 2017-07-06 アルカテル−ルーセント Bbuプールにおける仮想基地局移行のための方法及び装置

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