WO2025248574A1 - 情報処理装置及び通信システム - Google Patents
情報処理装置及び通信システムInfo
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- WO2025248574A1 WO2025248574A1 PCT/JP2024/019328 JP2024019328W WO2025248574A1 WO 2025248574 A1 WO2025248574 A1 WO 2025248574A1 JP 2024019328 W JP2024019328 W JP 2024019328W WO 2025248574 A1 WO2025248574 A1 WO 2025248574A1
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L47/00—Traffic control in data switching networks
- H04L47/10—Flow control; Congestion control
- H04L47/38—Flow control; Congestion control by adapting coding or compression rate
Definitions
- One aspect of the present invention relates to an information processing device and a communication system.
- Patent Document 1 discloses a method for transmitting Ethernet frames on a core network that involves compressing the Ethernet frame header.
- One aspect of the present disclosure aims to contribute to reducing communication volume by losslessly compressing data in a specified interface section without requiring the implementation of new functions on the terminal.
- one aspect of the present invention provides a communications system having a core network, comprising an information processing device constituting a node located in an interface section between a UE (user terminal) and a DN (data network), wherein the information processing device performs at least one of the following processes via the N6 section, which is the interface section between the information processing device itself and the DN: (1) in uplink communication, transmitting a PDU (protocol data unit) whose payload has been losslessly compressed to the DN; and (2) in downlink communication, receiving a PDU whose payload has been losslessly compressed from the DN, wherein the PDUs transmitted by the UE and the PDUs received by the UE have not been subjected to the lossless compression.
- a PDU protocol data unit
- the control block of the information processing device may be realized by a computer.
- the control program for the control block which causes the computer to operate as each unit (software element) of the control block, thereby realizing the control block on the computer, and the computer-readable recording medium on which the control program is recorded, also fall within the scope of the present invention.
- control program may use various machine learning techniques in the processes that cause a computer to operate as each part of the control block or in other processes.
- the program that uses the machine learning techniques may run on the base station, or on another device (such as an edge computer or cloud server).
- lossless compression of data in a specified interface section contributes to reducing communication volume without requiring the implementation of new functions on the terminal.
- FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration including a core network of a communication system.
- FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of each node between a UE and a DN. 1 is an example of a conceptual diagram showing a data flow in communication from a DN to a UE. 10 is an example of a flowchart showing a processing flow of an information processing method executed by a communication system.
- FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration including a core network of a communication system.
- Example of communication system configuration> 1 is a diagram illustrating an example of a configuration including a core network of a 5G communication system.
- the architecture of the core network is formulated by the 3GPP (3rd Generation Partnership Project).
- a core network is connected to a large number of (R)ANs (Radio Access Networks, gNBs, base station devices), and each RAN is wirelessly connected to a large number of UEs (User Equipment, terminal devices).
- R Radio Access Networks
- gNBs Radio Access Networks
- UEs User Equipment, terminal devices
- core network may also include UEs and RANs.
- the core network includes various nodes such as UPF (User Plane Function), AMF (Access and Mobility Management Function), SMF (Session Management Function), PCF (Policy Control Function), AF (Application Function), AUSF (Authentication Server Function), and UDM (User Data Management).
- UPF User Plane Function
- AMF Access and Mobility Management Function
- SMF Session Management Function
- PCF Policy Control Function
- AF Application Function
- AUSF Authentication Server Function
- UDM User Data Management
- Each of these various nodes is also referred to as NF (Network Function).
- NF Network Function
- the UPF may be configured to include a controller (RIC: RAN Intelligent Controller) that controls the RAN.
- RIC RAN Intelligent Controller
- the node configuration shown in Figure 1 itself is a configuration that conforms to existing core networks, but the processing performed in the interface section between the RAN and DN (Data Network) differs from that of existing core networks. This processing will be described later with reference to Figure 2, etc.
- the interfaces used to connect each node to another are standardized; for example, the interface connecting the UE and AMF is specified as N1, and the interface connecting the RAN and AMF is specified as N2.
- the section connected by the N1 interface is also referred to as the N1 section, and sections connected by other interfaces may also be referred to in the same manner.
- the N3 section refers to the interface section between the RAN and the UPF
- the N6 section refers to the interface section between the UPF and the DN.
- the UPF is also an example of an information processing device in this disclosure.
- N9 section in Figure 1 may be configured such that the UPF is realized by a first UPF and a second UPF connected to each other, as illustrated in Figure 2. The same applies to the N14 section of the AMF.
- NR-Uu refers to the interface section between the UE and the RAN.
- an application server (App Svr) that functions as a server for the UE is connected to the DN.
- the application server can also be considered to be a device that the DN possesses. From another perspective, in the following explanation, descriptions that refer to the DN as the processing subject or processing target can be rephrased as meaning that the application server is the processing subject or processing target.
- Figure 2 is an example diagram showing the configuration of each node between the UE and DN in Figure 1.
- Figure 2 illustrates the protocol stack used for communication between nodes.
- the protocol stack used in a UE includes, from top to bottom, the following layers: Application, TCP/UDP (Transmission Control Protocol/User Datagram Protocol), IP (Internet Protocol), SDAP (Service Data Application Protocol), PDCP (Packet Data Convergence Protocol), RLC (Radio Link Control), MAC (Medium Access Control), and PHY (PHYsical Layer).
- TCP/UDP Transmission Control Protocol/User Datagram Protocol
- IP Internet Protocol
- SDAP Service Data Application Protocol
- PDCP Packet Data Convergence Protocol
- RLC Radio Link Control
- MAC Medium Access Control
- PHY Physical Layer
- compression refers to lossless compression.
- encryption may be performed in conjunction with data compression
- decryption may be performed in conjunction with data decompression
- data compression may refer to compressing at least the payload of a PDU (Packet Data Unit) contained in the data
- compressed data may refer to a PDU in which at least the payload contained in the data has been compressed. The same applies to data decompression.
- PDU Packet Data Unit
- Packets and frames are examples of PDUs.
- Data compression is performed, for example, by GPU (Graphics Processing Unit) processing.
- GPU Graphics Processing Unit
- the protocol stack used in the RAN and UPF includes, from top to bottom, the following layers: GTP-U (GPRS Tunneling Protocol for User Plane), UDP, IP, L2 (Layer 2), and L1 (Layer 1).
- GTP-U GPRS Tunneling Protocol for User Plane
- UDP User Datagram Protocol
- IP IP
- L2 Layer 2
- L1 Layer 1
- “Compressed data” in Figure 2 refers to data in which at least the original payload portion has been losslessly compressed to reduce the data volume
- “Decompression” refers to decompressed data.
- data is losslessly compressed in sections N3, N9, and N6.
- the RAN performs lossless compression on the payload portion of the PDU containing data received from the UE, and then transmits the data to the first UPF via section N3.
- the first UPF then transmits the compressed data to the second UPF via section N9, and the second UPF then transmits the compressed data to the DN via section N6.
- FIG 3 is an example of a conceptual diagram showing the flow of data in communication from the DN to the UE.
- a PDU session Provided by the DN to the UE.
- a PDU session includes one or more QoS (Quality of Service) flows and is used for the logical connection between the UE and the UPF.
- the PDU session includes three QoS flows.
- the PDU Session Anchor in Figure 2 means that in the embodiment of Figure 2, the second UPF is located at the end of the PDU session.
- the TFT Traffic Flow Template
- the TFT has a filtering function for routing PDUs (packets) received from each IP flow to the appropriate SDF.
- an IP flow refers to a PDU or its flow from one IP address to another.
- the IP flow includes attribute information that indicates the allowable delay for communication of data including the PDU being transmitted.
- Each device such as a UPF, can determine the type of data by referring to the IP flow.
- the type of data refers to whether the data is classified as video streaming data, LiDAR (Light Detection and Ranging), etc.
- the attribute information may also include information indicating the type of data.
- the attribute information of the IP flow can be specified and understood by the AF and application server shown in Figure 1.
- the attribute information of the IP flow is shared from the PCF to the UE, RAN, UPF, etc. via each interface section as a PCC rule (Policy and Charging Control rule) determined by the PCF based on input from the AF or input from the application server via the NEF (Network Exposure Function).
- Policy and Charging Control rule Policy and Charging Control rule
- An SDF Service Data Flow
- the UPF performs the aforementioned filtering using TFTs, as well as compressing data corresponding to each SDF and supplying it to a QoS flow.
- the UPF manages the association between IP flows and QoS flows.
- data corresponding to multiple SDFs may be transmitted at overlapping times.
- a single QoS flow may transmit a mixture of compressed and uncompressed data.
- the UPF transmits or receives PDUs whose payloads are losslessly compressed via an interface section that establishes a PDU session including one or more QoS flows.
- At least some QoS flows may transmit a mixture of PDUs with different compression rates. This allows for the use of more compression rates than the number of QoS flows included in the PDU session.
- the aforementioned uncompressed data can also be interpreted as data with a compression rate of zero.
- the UPF may be realized by a first UPF and a second UPF, and communication may be performed between the N6 section and the N3 section via the N9 section.
- a QoS flow's GBR Guaranteed Bit Rate
- Non-GBR means that the QoS flow does not have a guaranteed bandwidth
- the QFI (QoS Flow Identifier) value is a QoS identifier and indicates the priority of the communication. Typically, the smaller the QFI value, the higher the priority of the communication, so for example, a QoS flow with a QFI of 3 will have priority in transmitting data over a QoS flow with a QFI of 4.
- N3 Tunnel means that communication in the N3 section is tunneled, i.e., the data sent in the N3 section is encapsulated and kept confidential.
- the RAN also decompresses the data received from the QoS flow and transmits the data to the UE via the DRB (Data Radio Bearer), which is a logical communication path between the RAN and the UE.
- the UE receives the data transmitted from the RAN via the DBR.
- SDAP Service Data Adaptation Protocol
- Figure 3 is a protocol that performs mapping between the QoS flow and the DBR.
- Figure 3 illustrates a downlink communication mode in which the UPF compresses data and the RAN decompresses it
- this disclosure also includes a mode in which the DN compresses data and the RAN or UPF decompresses it.
- the RAN performs processing such as data compression that was previously performed by the UPF in downlink communication, and the UPF or DN performs processing such as data decompression that was previously performed by the RAN in downlink communication.
- the UPF performs processing such as data compression
- the DN performs processing such as data decompression.
- At least one of the PDUs transmitted on the N6 section and the PDUs transmitted on the N3 section is transmitted with its payload compressed. Furthermore, the PDUs transmitted on the N9 section may also be transmitted with their payload compressed.
- the UPF may perform the following processes: in uplink communication, it transmits a PDU whose payload has been losslessly compressed to the DN via the N6 section; and in downlink communication, it losslessly compresses the payload of a PDU received from the DN via the N6 section and transmits it to the RAN via the N3 section.
- the PDUs transmitted by the UE and the PDUs received by it are not compressed in the same manner as in the N6, N3, or N9 sections. This means that the UE does not need to implement the functions of compressing data and decompressing the compressed data. As a result, from the UE's perspective, communications with the DN, in which data is compressed in the interface section along the way, can be carried out without the UE being aware of the compression and decompression processes.
- the DN does not need to implement the functions of compressing data and decompressing the compressed data. This means that, from the DN's perspective, communications with a UE in which data is compressed in the interface section along the way can be carried out without the DN having to be aware of the compression and decompression processes.
- compressed data may be transmitted in one of the downlink and uplink communications, and uncompressed data may be transmitted in the other.
- the data compression rates may differ between the downlink and uplink communications via each of the sections.
- transmitting compressed data in at least one of downlink and uplink communications corresponds to the UPF performing at least one of the following processes via the N6 section: (1) transmitting a PDU (Protocol Data Unit) whose payload has been losslessly compressed to the DN in uplink communications; and (2) receiving a PDU whose payload has been losslessly compressed from the DN in downlink communications.
- PDU Protocol Data Unit
- Example of communication system processing> 4 is an example of a flowchart showing the flow of processing of the information processing method executed by the above-mentioned communication system.
- a PDU containing data is compressed in the N6 section when uplink communication from a UE to a DN and downlink communication from the DN to a UE are performed.
- the flowchart shown in FIG. 4 starts, for example, when a request to transmit specific information is made from a UE to a DN.
- step S1 the UE establishes a PDU session including multiple QoS flows with the UPF, as shown in Figure 3.
- the UE transmits data including a PDU to the UPF via the RAN.
- the final destination of the data is the DN.
- the data also includes a request to transmit specific information to the UE.
- the UPF losslessly compresses the data using a compression rate determined according to the attribute information of the IP flow of the received data.
- the UPF then transmits the compressed data to the DN via a QoS flow corresponding to the compression rate.
- the DN decompresses the received data and decodes the request contained in the data. For example, the DN references the IP flow identifier in the received data, and if it determines that the traffic has been losslessly compressed using a compression rate or algorithm previously defined via the NEF and PCF, it will decompress the data, assuming that the payload has been losslessly compressed.
- the identifier is defined by the destination IP address, source IP address, destination port number, source port number, protocol (TCP, UDP, etc.), and combinations of these.
- the DN compresses the data requested by the UE at a compression rate appropriate for the data type, and transmits the compressed data to the UPF via the QoS flow corresponding to the compression rate. For example, the DN transmits data that has been subjected to lossless compression defined in advance for the NEF and PCF to the UPF.
- the UPF decompresses the received data and transmits it to the UE via the RAN.
- the UE receives the data transmitted from the UPF.
- the UPF assigns the IP flow of the decompressed data to the corresponding QoS flow according to the IP flow definition previously performed by the DN via the NEF and PCF, and transmits it to the UE.
- the UPF performs both the following processes via the N6 section: (1) transmitting a PDU whose payload has been losslessly compressed to the DN in uplink communication, and (2) receiving a PDU whose payload has been losslessly compressed from the DN in downlink communication. Furthermore, the lossless compression of data in the N6 section contributes to a reduction in communication volume without requiring the UE to implement new functionality.
- the payload of a PDU may be losslessly compressed using a compression rate that corresponds to the delay allowed for communication of data that includes the PDU.
- the allowable delay may be determined by attribute information included in the IP flow of the PDU, as exemplified in S3, or by the type of data that includes the PDU, as exemplified in S5.
- the allowable delay may be determined by conditions that include a combination of attribute information included in the IP flow and the type of data.
- the QoS flow used to transmit data may be selected according to the compression rate of the data, or according to the destination IP or port of the data, etc.
- the RAN may be configured to compress and decompress data.
- the RAN in steps corresponding to S2 and S3, the RAN losslessly compresses data received from the UE and transmits it to the DN, and in steps corresponding to S5 and S6, decompresses the compressed data received via the UPF and transmits it to the UE.
- the UPF may be configured to be realized as a device integrated with the RAN.
- Fig. 5 is a diagram illustrating an example of a configuration including a core network of a 5G communication system according to this modification.
- the UPF integrated with the RAN performs, for example, the process of losslessly compressing PDUs in uplink communications and transmitting them to the DN via the N6 section, and the process of decompressing PDUs whose payloads have been losslessly compressed in downlink communications and transmitting them to the UE.
- the UPF integrated with the RAN may be configured to be realized by two devices.
- the functions of the UPF (information processing device) and application server, etc. are programs that cause a computer to function as the device, and can be realized by programs that cause a computer to function as each control block of the device.
- the device includes a computer having at least one control device (e.g., a processor) and at least one storage device (e.g., a memory) as hardware for executing the program.
- control device e.g., a processor
- storage device e.g., a memory
- the above program may be stored non-temporarily on one or more computer-readable storage media. These storage media may or may not be included in the device. In the latter case, the program may be supplied to the device via any wired or wireless transmission medium.
- each of the above control blocks can be realized by logic circuits.
- integrated circuits incorporating logic circuits that function as each of the above control blocks are also included in the scope of the present invention.
- the functions of each of the above control blocks can also be realized by, for example, a quantum computer.
- each of the processes described in each of the above embodiments may be executed by AI (Artificial Intelligence).
- AI Artificial Intelligence
- the AI may run on the control device, or on another device (such as an edge computer or cloud server).
- the information processing device is configured such that the PDUs transmitted by the UE and the PDUs received by the UE are not subjected to lossless compression.
- the payload of the PDU may be losslessly compressed at a compression rate according to the allowable delay in communication of the data including the PDU.
- the information processing device may be configured in the above-mentioned aspect 2 such that the allowable delay is specified by attribute information included in the IP flow of the PDU.
- the allowable delay may be determined based on the type of data including the PDU.
- the information processing device may be a UPF located in the interface section between a RAN (base station device) and the DN, and may be configured to perform the following processes: in uplink communication, transmit a PDU whose payload has been losslessly compressed to the DN via the N6 section; and in downlink communication, losslessly compress the payload of a PDU received from the DN via the N6 section, and transmit the PDU to the RAN via the N3 section, which is the interface section between the device itself and the RAN.
- the information processing device may be a UPF integrated with a RAN (base station device), and may be configured to perform a process of losslessly compressing a PDU in uplink communications and transmitting it to the DN via the N6 section, and a process of decompressing a PDU whose payload has been losslessly compressed and transmitting it to the UE in downlink communications.
- a RAN base station device
- the device may be configured to transmit or receive PDUs whose payloads are losslessly compressed via an interface section in which a PDU session including one or more QoS flows is established, and in at least one of the QoS flows, PDUs with different compression rates are transmitted in a mixed manner.
- a communications system is a communications system having a core network, and includes an information processing device constituting a node located in an interface section between a UE (user terminal) and a DN (data network).
- the information processing device performs at least one of the following processes via the N6 section, which is the interface section between the information processing device itself and the DN: (1) in uplink communication, transmitting a PDU (protocol data unit) whose payload has been losslessly compressed to the DN; and (2) in downlink communication, receiving a PDU whose payload has been losslessly compressed from the DN.
- the PDUs transmitted by the UE and the PDUs received by the UE are not losslessly compressed.
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Abstract
本発明の一態様に係る情報処理装置(UPF)は、コアネットワークにおいて、UE(ユーザ端末)とDN(データネットワーク)との間のインターフェース区間に位置するノードを構成する情報処理装置であって、自装置と前記DNとの間のインターフェース区間であるN6区間を介して、(1)アップリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDU(プロトコルデータユニット)を前記DNに送信する処理と(2)ダウンリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDUを前記DNから受信する処理とのうち少なくとも何れかを行い、前記UEが送信する段階のPDU及び受信する段階のPDUは、当該可逆圧縮が施されていない。
Description
本発明の一態様は、情報処理装置及び通信システムに関する。
コアネットワークに含まれるノード間のインターフェース区間において、データを圧縮するUL compression等の技術が知られている。特許文献1では、コアネットワーク上における、イーサネットフレームヘッダの圧縮を伴うイーサネットフレームの伝送方法が開示されている。
従来のコアネットワーク技術では、一部のインターフェース区間において、可逆圧縮が適用されておらず改善の余地がある。また、UL compression等の機能を、コアネットワークに接続する端末(UE)がサポートしている必要がある。
本開示の一態様は、端末での新たな機能の実装を必要とせず、所定のインターフェース区間におけるデータの可逆圧縮によって通信量の低減に寄与することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る情報処理装置は、コアネットワークにおいて、UE(ユーザ端末)とDN(データネットワーク)との間のインターフェース区間に位置するノードを構成する情報処理装置であって、自装置と前記DNとの間のインターフェース区間であるN6区間を介して、(1)アップリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDU(プロトコルデータユニット)を前記DNに送信する処理と(2)ダウンリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDUを前記DNから受信する処理とのうち少なくとも何れかを行い、前記UEが送信する段階のPDU及び受信する段階のPDUは、当該可逆圧縮が施されていない。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る通信システムは、コアネットワークを有する通信システムであって、UE(ユーザ端末)とDN(データネットワーク)との間のインターフェース区間に位置するノードを構成する情報処理装置を備え、前記情報処理装置が、自装置と前記DNとの間のインターフェース区間であるN6区間を介して、(1)アップリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDU(プロトコルデータユニット)を前記DNに送信する処理と(2)ダウンリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDUを前記DNから受信する処理とのうち少なくとも何れかを行い、前記UEが送信する段階のPDU及び受信する段階のPDUは、当該可逆圧縮が施されていない。
本発明の各態様に係る情報処理装置の制御ブロックは、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記制御ブロックが備える各部(ソフトウェア要素)として動作させることにより前記制御ブロックをコンピュータにて実現させる前記制御ブロックの制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
また、前記制御プログラムは、コンピュータを前記制御ブロックの各部として動作させる処理又はその他の処理において、各種の機械学習手法を用いてもよい。この場合、機械学習手法を用いるプログラムは、前記基地局で動作するものであってもよいし、他の装置(例えばエッジコンピュータ又はクラウドサーバ等)で動作するものであってもよい。
本発明の一態様によれば、端末での新たな機能の実装を必要とせず、所定のインターフェース区間におけるデータの可逆圧縮によって通信量の低減に寄与する。
<通信システムの構成例>
図1は、5G通信システムのコアネットワークを含む構成を示す図の一例である。前記コアネットワークのアーキテクチャは、3GPP(3rd Generation Partnership Project)において策定されている。
図1は、5G通信システムのコアネットワークを含む構成を示す図の一例である。前記コアネットワークのアーキテクチャは、3GPP(3rd Generation Partnership Project)において策定されている。
通常、コアネットワークには、多数の(R)AN((Radio )Access Network、gNB、基地局装置)が接続されており、各RANには、多数のUE(User Equipment、端末装置)が無線接続されている。なお、本開示において呼称する「コアネットワーク」には、UE及びRANも含まれる場合があるものとする。
コアネットワークには、UPF(User Plane Function)、AMF(Access and Mobility Management Function)、SMF(Session Management Function)、PCF(Policy Control Function)、AF(Application Function)、AUSF(Authentication Server Function)、及びUDM(User Data Management)等の各種のノードが含まれている。このような、各種のノードのそれぞれは、NF(Network Function)とも称される。また、例えばUPFが、コントローラ(RIC:RAN Intelligent Controller)を備え、これによりRANを制御する構成であってもよい。
図1に示すノード構成自体は、既存のコアネットワークに準拠する構成であるが、RANとDN(Data Network)との間のインターフェース区間において行われる処理が、既存のコアネットワークとは異なる。前記処理については、図2等を参照して後述する。
また、各ノード同士を接続するために用いるインターフェースが標準化されており、例えば、UEとAMFとを接続するインターフェースがN1として規定され、RANとAMFとを接続するインターフェースがN2として規定されている。本開示においては、N1のインターフェースによって接続される区間をN1区間とも呼称し、他のインターフェースによって接続される区間についても同様に呼称する場合がある。
例えばN3区間とは、RANとUPFとの間のインターフェース区間を意味し、N6区間とは、UPFとDNとの間のインターフェース区間を意味している。また、UPFは、本開示における情報処理装置の一例である。
また、図1のN9区間は、図2に例示するように、互いに接続された第1のUPFと第2のUPFとによってUPFが実現される構成であってもよいことを示している。AMFのN14区間についても同様に説明される。また、「NR-Uu」は、UEとRANとの間のインターフェース区間を意味している。
また、DNには、UEに対するサーバとして機能するアプリケーションサーバ(App Svr)が接続されている。ここで、前記アプリケーションサーバは、DNが有する装置であると見做すこともできる。別の側面から言えば、以下の説明においてDNを処理主体又は処理対象とする記載は、アプリケーションサーバが処理主体又は処理対象であるものと換言され得る。
図2は、図1のUEとDNとの間における各ノードの構成を示す図の一例である。
図2においては、ノード間の通信に用いられるプロトコルスタックが図示されている。例えばUEにおいて用いられるプロトコルスタックには、上位から順に、Application、TCP/UDP(Transmission Control Protocol / User Datagram Protocol)、IP(Internet Protocol)SDAP(Service Data Application Protocol)、PDCP(Packet Data Convergence Protocol)、RLC(Radio Link Control)、MAC(Medium Access Control)、及びPHY(PHYsical Layer)のレイヤーが含まれる。また、図2の「PDU data(Packet Data Unit data)」とは、各レイヤーに対応するヘッダが付された未圧縮のデータを意味している。
以下の説明においては、特に断りが無い場合、「圧縮」とは可逆圧縮を意味するものとする。但し、不可逆圧縮を用いる構成についても本開示に含まれる。また、データの圧縮に併せて暗号化が行われてもよいし、データの解凍に併せて復号がおこなわれてもよい。また、データの圧縮とは、前記データが含むPDU(Packet Data Unit)のペイロードを少なくとも圧縮することを意味する場合があり、圧縮されたデータとは、少なくとも前記データが含むペイロードが圧縮されたPDUを意味する場合がある。また、データの解凍についても同様に説明される。
パケット及びフレームは、前記PDUの一例である。データの圧縮は、例えばGPU(Graphics Processing Unit)処理によって行われる。
また、RAN及びUPFにおいて用いられるプロトコルスタックには、上位から順に、GTP-U(GPRS Tunneling Protocol for User Plane)、UDP、IP、L2(Layer 2)及びL1(Layer 1)のレイヤーが含まれる。また、図2の「Compressed data」とは、少なくとも元のペイロード部分が可逆圧縮されてデータ量が小さくなったデータを意味しており、「Decompression」とは、解凍されたデータを意味している。
図2に示すように、一態様に係るコアネットワークにおいては、N3区間、N9区間及びN6区間においてデータが可逆圧縮されている。
図2に示す処理においては、RANが、UEから受信したデータが含むPDUのペイロード部分に可逆圧縮を施したのち、N3区間を介してデータを第1のUPFに送信している。続いて第1のUPFが、圧縮されたデータを、N9区間を介して第2のUPFに送信し、第2のUPFが、圧縮されたデータを、N6区間を介してDNに送信している。
図3は、DNからUEまでの通信におけるデータの流れを示す概念図の一例である。図3において、PDUセッション(Protocol Data Unit Session)は、1以上のQoS(Quality of Service)フローを含んでおり、UEとUPFとの論理的な接続に用いられている。図3の例において、PDUセッションは、3つのQoSフローを含んでいる。また、図2に記載のPDUセッションアンカー(PDU Session Anchor)とは、図2の態様において、第2のUPFが、PDUセッションの終端部に位置することを意味している。
TFT(Traffic Flow Template)は、各IPフローから受信したPDU(パケット)を、適切なSDFにルーティングするためのフィルタリング機能を有している。ここで、IPフローとは、或るIPアドレスから別のIPアドレスへのPDU又はその流れを意味している。IPフローには、送信されるPDUを含むデータの通信に対して許容される遅延等を示す属性情報が含まれている。UPF等の各装置は、IPフローを参照してデータの種別を把握することができる。ここで、データの種別とは、データが動画ストリーミング又はLiDAR(Light Detection And Ranging)等の何れのデータに分類されるのかを意味している。また、属性情報には、データの種別を示す情報が含まれていてもよい。
また、IPフローの属性情報は、図1に示すAF及びアプリケーションサーバが指定及び把握することができる。加えて、IPフローの属性情報は、PCFがAFからの入力、又はNEF(Network Exposure Function)を介したアプリケーションサーバからの入力を参照して決定したPCCルール(Policy and Charging Control rule)として、PCFからUE、RAN及びUPF等に各インターフェース区間を介して共有される。
SDF(Service Data Flow)は、ヘッダに基づいてフィルタリングされたPDUのフローである。一態様においてUPFは、TFTを用いた前述のフィルタリングに加え、各SDFに対応するデータを圧縮してQoSフローに供給する処理を行う。別の側面から言えば、UPFは、IPフローとQoSフローとの関連付けを管理している。また、単一のQoSフローにおいては、複数のSDFに対応するデータが重複したタイミングにより送信され得る。なお、単一のQoSフローにおいては、圧縮されたデータと圧縮されていないデータとが混在して送信されてもよい。より広義には、UPFは、1以上のQoSフローを含むPDUセッションを確立したインターフェース区間を介して、ペイロードが可逆圧縮されたPDUの送信又は受信を行う。ここで、少なくとも何れかのQoSフローにおいては、圧縮率が互いに異なるPDUが混在して送信されてもよい。これにより、例えばPDUセッションが含むQoSフローの数よりも、多くの種類の圧縮率を使用することができる。また、前述した圧縮されていないデータとは、圧縮率がゼロのデータであるとも解される。
また、前述したように、UPFは、第1のUPFと第2のUPFとによって実現されてもよく、N6区間とN3区間との間においてN9区間を介した通信が行われてもよい。
QoSフローのGBR(Guaranteed Bit Rate)とは、QoSフローが帯域保証されることを意味しており、Non-GBRは、QoSフローが帯域保証されないことを意味している。また、QFI(QoS Flow Identifier)の値は、QoSの識別子であり、且つ通信の優先度を意味している。通常、QFIの値が小さい程通信の優先度が高いため、例えばQFIが3のQoSフローの方が、QFIが4のQoSフローよりも優先的にデータの送信が行われる。
別の側面から言えば、通信の優先度が低い、即ちQFIの値が大きいQoSフローによって送信されるデータは、QFIの値が小さいQoSフローが存在する場合において即時の送信が要求されず、遅延に対する許容度が比較的大きい。そのため、UPFは、遅延に対する許容度が大きいデータである程、より高い圧縮率によってデータの圧縮を行う構成が望ましい。また、N3 Tunnelとは、N3区間の通信がトンネリングされていること、即ちN3区間において送信されるデータがカプセル化及び秘匿されていることを意味している。
また、RANは、QoSフローから受信したデータを解凍して、RANとUEとの間の論理的な通信路であるDRB(Data Radio Bearer)を介して、データをUEに送信する。UEは、RANから送信されたデータを、DBRを介して受信する。図3におけるSDAP(Service Data Adaptation Protocol)とは、QoSフローと、DBRとの間のマッピングを行うプロトコルである。
また、図3では、UPFがデータを圧縮してRANが解凍するダウンリンク通信の態様を図示しているが、DNがデータを圧縮してRAN又はUPFが解凍する態様についても本開示に含まれる。
また、UEからDNまでのアップリンク通信の一態様においては、ダウンリンク通信においてUPFが行っていた、データの圧縮等の処理をRANが行い、且つダウンリンク通信においてRANが行っていた、データの解凍等の処理を、UPF又はDNが行う。或いは、アップリンク通信の別の態様においては、データの圧縮等の処理をUPFが行い、且つデータの解凍等の処理をDNが行う。
以上の説明から導かれる通り、N6区間上において送信されるPDUと、N3区間上において送信されるPDUとのうち少なくとも何れかは、ペイロードが圧縮された状態で送信される。また、N9区間上において送信されるPDUについても、ペイロードが圧縮された状態で送信され得る。
例えば一態様において、UPFは、アップリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDUを、N6区間を介してDNに送信する処理と、ダウンリンク通信においてN6区間を介してDNから受信したPDUのペイロードを可逆圧縮して、N3区間を介してRANに送信する処理とを行ってもよい。
また、UEが送信する段階のPDU及び受信する段階のPDUは、少なくとも、N6区間、N3区間又はN9区間と同様の圧縮が施されていない。これは、UEが、データを圧縮する機能と、当該圧縮が施されたデータを解凍する機能とを実装することを要しないことを意味している。これにより、UE側から見て、DNとの通信であって、途中のインターフェース区間においてデータの圧縮が施される通信を、圧縮及び解凍の処理を意識することなく行うことができる。
また、N6区間上において送信されるデータが圧縮されない構成の場合、換言すると、DNが送信する段階のPDU及び受信する段階のPDUが圧縮されていない構成の場合、DNが、データを圧縮する機能と、当該圧縮が施されたデータを解凍する機能とを実装することを要しない。これにより、DN側から見て、UEとの通信であって、途中のインターフェース区間においてデータの圧縮が施される通信を、圧縮及び解凍の処理を意識することなく行うことができる。
なお、N6区間、N3区間又はN9区間の各区間において、ダウンリンク通信とアップリンク通信とのうち、一方では圧縮されたデータが送信されて、他方では圧縮されていないデータが送信される構成であってもよい。また、前記各区間を介するダウンリンク通信とアップリンク通信とにおいて、データの圧縮率が互いに異なっていてもよい。
例えばN6区間において、ダウンリンク通信とアップリンク通信とのうち少なくとも何れかで圧縮されたデータが送信されることは、UPFが、N6区間を介して、(1)アップリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDU(プロトコルデータユニット)を前記DNに送信する処理と(2)ダウンリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDUを前記DNから受信する処理とのうち少なくとも何れかを行うことに相当する。
<通信システムの処理例>
図4は、前述の通信システムが実行する情報処理方法の処理の流れを示すフローチャートの一例である。以下、図4等を参照して、UEからDNへのアップリンク通信とDNからUEへのダウンリンク通信とを行う場合に、データが含むPDUがN6区間において圧縮される場合を例に挙げて説明する。図4に示すフローチャートは、例えば特定の情報を送信することの要求がUEからDNに対してなされる場合に開始される。
図4は、前述の通信システムが実行する情報処理方法の処理の流れを示すフローチャートの一例である。以下、図4等を参照して、UEからDNへのアップリンク通信とDNからUEへのダウンリンク通信とを行う場合に、データが含むPDUがN6区間において圧縮される場合を例に挙げて説明する。図4に示すフローチャートは、例えば特定の情報を送信することの要求がUEからDNに対してなされる場合に開始される。
S1(ステップS1)において、UEは、図3に示すように、UPFとの間において複数のQoSフローを含むPDUセッションを確立する。
S2において、UEは、PDUを含むデータを、RANを介してUPFに送信する。前記データの最終的な宛先は、DNである。また、前記データには、UEに対して特定の情報を送信することの要求が含まれる。
S3において、UPFは、受信したデータのIPフローの属性情報に応じて規定される圧縮率によって、データを可逆圧縮する。また、UPFは、圧縮したデータを、圧縮率に対応するQoSフローを介してDNに送信する。ここで、データの圧縮率が高い場合には、通信の優先度が低いQoSが使用されて、データの圧縮率が低い場合には、通信の優先度が高いQoSが使用されることが望ましい。
S4において、DNは、受信したデータを解凍し、当該データに含まれる要求を解読する。例えばDNは、受信したデータにおけるIPフローの識別子を参照して、予めNEF及びPCFを介して定義した圧縮率あるいはアルゴリズムの可逆圧縮が施されたトラフィックと判断できれば、当該データのペイロードは可逆圧縮されていると見做して解凍処理を実行する。前記識別子は、Destination IP address、Source IP address、Destination Port number、Source Port number、Protocol(TCP及びUDP等)、並びにこれらの組み合わせによって定義される。
S5において、DNは、UEから要求されたデータを、当該データのデータ種別に応じた圧縮率によって圧縮したデータを、圧縮率に対応するQoSフローを介してUPFに送信する。例えばDNは、予めNEF及びPCFに対して定義した可逆圧縮を施したデータを、UPFに送信する。
S6において、UPFは、受信したデータを解凍して、RANを介してUEに送信する。UEは、UPFから送信されたデータを受信する。例えばUPFは、予めDNがNEF及びPCFを介して行ったIPフローの定義に従って、解凍したデータのIPフローを、対応するQoSフローに割り当ててUEに向けて送信する。
上述した本例の処理においては、UPFが、N6区間を介して、(1)アップリンク通信においてペイロードを可逆圧縮したPDUをDNに送信する処理と(2)ダウンリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDUをDNから受信する処理との双方を行っている。また、UEでの新たな機能の実装を必要とせず、N6区間におけるデータの可逆圧縮によって通信量の低減に寄与している。
なお、PDUのペイロードは、当該PDUを含むデータの通信に対して許容される遅延に応じた圧縮率によって、可逆圧縮されていてもよい。ここで、前記許容される遅延は、S3において例示したようにPDUのIPフローに含まれる属性情報によって規定される構成であってもよいし、S5において例示したようにPDUを含むデータの種別によって規定される構成であってもよい。或いは、前記許容される遅延は、IPフローに含まれる属性情報とデータの種別との組み合わせを含む条件によって規定される構成であってもよい。また、データの送信に使用されるQoSフローは、データの圧縮率に応じて選択されてもよいし、データの宛先IP又はポート等に応じて選択されてもよい。
また、前述したように別の態様として、RANがデータの圧縮及び解凍を行う構成であってもよい。前記構成では、RANが、S2及びS3に対応するステップにおいて、UEから受信したデータを可逆圧縮してDNに向けて送信し、S5及びS6に対応するステップにおいて、UPFを介して受信した圧縮された状態のデータを解凍してUEに送信する。
<変形例>
UPFは、RANと一体化した装置として実現される構成であってもよい。図5は、本変形例に係る5G通信システムのコアネットワークを含む構成を示す図の一例である。
UPFは、RANと一体化した装置として実現される構成であってもよい。図5は、本変形例に係る5G通信システムのコアネットワークを含む構成を示す図の一例である。
本変形例の構成において、RANと一体化したUPFは、例えば、アップリンク通信においてPDUを可逆圧縮して、N6区間を介してDNに送信する処理と、ダウンリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDUを解凍して、UEに送信する処理とを行う。
なお、図5にもN9区間が示されているように、RANと一体化したUPFが、2つの装置によって実現される構成であってもよい。
〔ソフトウェアによる実現例〕
UPF(情報処理装置)及びアプリケーションサーバ等(以下、「装置」と呼ぶ)の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロックとしてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。
UPF(情報処理装置)及びアプリケーションサーバ等(以下、「装置」と呼ぶ)の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロックとしてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。
この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも1つの制御装置(例えばプロセッサ)と少なくとも1つの記憶装置(例えばメモリ)を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。
上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、1または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。
また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。
また、上記各実施形態で説明した各処理は、AI(Artificial Intelligence:人工知能)に実行させてもよい。この場合、AIは上記制御装置で動作するものであってもよいし、他の装置(例えばエッジコンピュータまたはクラウドサーバ等)で動作するものであってもよい。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る情報処理装置は、前記UEが送信する段階のPDU及び受信する段階のPDUは、当該可逆圧縮が施されていない構成である。
本発明の態様1に係る情報処理装置は、前記UEが送信する段階のPDU及び受信する段階のPDUは、当該可逆圧縮が施されていない構成である。
本発明の態様2に係る情報処理装置は、上記の態様1において、前記PDUのペイロードは、当該PDUを含むデータの通信に対して許容される遅延に応じた圧縮率によって、可逆圧縮されている構成としてもよい。
本発明の態様3に係る情報処理装置は、上記の態様2において、前記許容される遅延は、PDUのIPフローに含まれる属性情報によって規定される構成としてもよい。
本発明の態様4に係る情報処理装置は、上記の態様2又は3において、前記許容される遅延は、前記PDUを含むデータの種別によって規定される構成としてもよい。
本発明の態様5に係る情報処理装置は、上記の態様1から4までの何れかにおいて、当該情報処理装置は、RAN(基地局装置)と前記DNとの間のインターフェース区間に位置するUPFであって、アップリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDUを、前記N6区間を介して前記DNに送信する処理と、ダウンリンク通信において前記N6区間を介して前記DNから受信したPDUのペイロードを可逆圧縮して、自装置と前記RANとの間のインターフェース区間であるN3区間を介して前記RANに送信する処理とを行う構成としてもよい。
本発明の態様6に係る情報処理装置は、上記の態様1から4までの何れかにおいて、当該情報処理装置は、RAN(基地局装置)と一体化したUPFであって、アップリンク通信においてPDUを可逆圧縮して、前記N6区間を介して前記DNに送信する処理と、ダウンリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDUを解凍して、前記UEに送信する処理とを行う構成としてもよい。
本発明の態様7に係る情報処理装置は、上記の態様1から6までの何れかにおいて、1以上のQoSフローを含むPDUセッションを確立したインターフェース区間を介して、ペイロードが可逆圧縮されたPDUの送信又は受信を行い、少なくとも何れかのQoSフローにおいては、圧縮率が互いに異なるPDUが混在して送信される構成としてもよい。
本発明の態様8に係る通信システムは、コアネットワークを有する通信システムであって、UE(ユーザ端末)とDN(データネットワーク)との間のインターフェース区間に位置するノードを構成する情報処理装置を備え、前記情報処理装置が、自装置と前記DNとの間のインターフェース区間であるN6区間を介して、(1)アップリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDU(プロトコルデータユニット)を前記DNに送信する処理と(2)ダウンリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDUを前記DNから受信する処理とのうち少なくとも何れかを行い、前記UEが送信する段階のPDU及び受信する段階のPDUは、当該可逆圧縮が施されていない構成である。
Claims (8)
- コアネットワークにおいて、UE(ユーザ端末)とDN(データネットワーク)との間のインターフェース区間に位置するノードを構成する情報処理装置であって、
自装置と前記DNとの間のインターフェース区間であるN6区間を介して、(1)アップリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDU(プロトコルデータユニット)を前記DNに送信する処理と(2)ダウンリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDUを前記DNから受信する処理とのうち少なくとも何れかを行い、
前記UEが送信する段階のPDU及び受信する段階のPDUは、当該可逆圧縮が施されていない
ことを特徴とする情報処理装置。 - 前記PDUのペイロードは、
当該PDUを含むデータの通信に対して許容される遅延に応じた圧縮率によって、可逆圧縮されている
ことを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記許容される遅延は、PDUのIPフローに含まれる属性情報によって規定される
ことを特徴とする請求項2に記載の情報処理装置。 - 前記許容される遅延は、前記PDUを含むデータの種別によって規定される
ことを特徴とする請求項2に記載の情報処理装置。 - 当該情報処理装置は、RAN(基地局装置)と前記DNとの間のインターフェース区間に位置するUPFであって、
アップリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDUを、前記N6区間を介して前記DNに送信する処理と、
ダウンリンク通信において前記N6区間を介して前記DNから受信したPDUのペイロードを可逆圧縮して、自装置と前記RANとの間のインターフェース区間であるN3区間を介して前記RANに送信する処理とを行う
ことを特徴とする請求項1から4までの何れか1項に記載の情報処理装置。 - 当該情報処理装置は、RAN(基地局装置)と一体化したUPFであって、
アップリンク通信においてPDUを可逆圧縮して、前記N6区間を介して前記DNに送信する処理と、
ダウンリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDUを解凍して、前記UEに送信する処理とを行う
ことを特徴とする請求項1から4までの何れか1項に記載の情報処理装置。 - 1以上のQoSフローを含むPDUセッションを確立したインターフェース区間を介して、ペイロードが可逆圧縮されたPDUの送信又は受信を行い、
少なくとも何れかのQoSフローにおいては、圧縮率が互いに異なるPDUが混在して送信される
ことを特徴とする請求項1から4までの何れか1項に記載の情報処理装置。 - コアネットワークを有する通信システムであって、
UE(ユーザ端末)とDN(データネットワーク)との間のインターフェース区間に位置するノードを構成する情報処理装置を備え、
前記情報処理装置が、
自装置と前記DNとの間のインターフェース区間であるN6区間を介して、(1)アップリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDU(プロトコルデータユニット)を前記DNに送信する処理と(2)ダウンリンク通信においてペイロードが可逆圧縮されたPDUを前記DNから受信する処理とのうち少なくとも何れかを行い、
前記UEが送信する段階のPDU及び受信する段階のPDUは、当該可逆圧縮が施されていない
ことを特徴とする通信システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/019328 WO2025248574A1 (ja) | 2024-05-27 | 2024-05-27 | 情報処理装置及び通信システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/019328 WO2025248574A1 (ja) | 2024-05-27 | 2024-05-27 | 情報処理装置及び通信システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025248574A1 true WO2025248574A1 (ja) | 2025-12-04 |
Family
ID=97869792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/019328 Pending WO2025248574A1 (ja) | 2024-05-27 | 2024-05-27 | 情報処理装置及び通信システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2025248574A1 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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2024
- 2024-05-27 WO PCT/JP2024/019328 patent/WO2025248574A1/ja active Pending
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