JP2020053794A - Mobile communication network and management device - Google Patents
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Description
本発明は、ネットワーク仮想化技術を利用する移動通信ネットワークにおけるリソース制御技術に関する。 The present invention relates to a resource control technique in a mobile communication network using a network virtualization technique.
ＳＤＮ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｄｅｆｉｎｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ）により、複数の異なる通信サービスを同一プラットフォーム上で実現することができる。特許文献１は、この様な通信ネットワークにおいて、リソース利用効率を高めるための構成を開示している。 With SDN (Software Defined Network), a plurality of different communication services can be realized on the same platform. Patent Literature 1 discloses a configuration for improving resource use efficiency in such a communication network.
例えば、特許文献１の様に、通信ネットワークに接続する端末数が固定的であると、通信ネットワークのトラフィック量に基づき各通信サービス（スライス）に割り当てるリソース量（ネットワーク機能の数）を制御することで、リソース利用効率を高めることができる。一方、移動通信システムの様に、接続するユーザ装置（ＵＥ）の数が動的に変化する場合、接続するＵＥ数の変化を考慮する必要がある。 For example, if the number of terminals connected to a communication network is fixed as in Patent Literature 1, the amount of resources (the number of network functions) allocated to each communication service (slice) is controlled based on the amount of traffic in the communication network. Thus, resource use efficiency can be improved. On the other hand, when the number of connected user apparatuses (UEs) dynamically changes as in a mobile communication system, it is necessary to consider a change in the number of connected UEs.
本発明は、移動通信ネットワークにおいて通信サービスの提供に使用するリソース量を制御できる技術を提供するものである。 The present invention provides a technology capable of controlling the amount of resources used for providing a communication service in a mobile communication network.
本発明の一態様によると、移動通信ネットワークは、複数の通信サービスを提供するために利用される１つ以上のサービス提供用装置であって、前記１つ以上のサービス提供用装置のリソースは、前記複数の通信サービスのいずれかを提供可能な第１状態と、前記複数の通信サービスを提供できない第２状態のいずれかに構成可能である、前記１つ以上のサービス提供用装置と、前記１つ以上のサービス提供用装置のリソースを前記第１状態又は前記第２状態のいずれかに構成する管理手段と、を備えており、前記管理手段は、所定期間後において前記複数の通信サービスを提供するために増減させるべき前記第１状態のリソースの増減量を判定し、前記第１状態のリソースを増加させる場合、前記第２状態のリソースの内の前記判定した増減量のリソースを前記第１状態に遷移させ、前記管理手段は、前記増減量の判定に、前記移動通信ネットワークの基地局の空き容量を使用することを特徴とする。 According to one aspect of the invention, a mobile communication network is one or more service providing devices used to provide a plurality of communication services, wherein the resources of the one or more service providing devices are: The one or more service providing devices configurable to one of a first state in which any of the plurality of communication services can be provided and a second state in which the plurality of communication services cannot be provided; Management means for configuring resources of one or more service providing devices to be in either the first state or the second state, wherein the management means provides the plurality of communication services after a predetermined period of time. In order to increase or decrease the resources in the first state to be increased or decreased, and to increase the resources in the first state, the determined increase in the resources in the second state is determined. It shifts the amount of resources in the first state, wherein the management unit, the determination of the decrease amount, characterized by the use of available capacity of the base station of the mobile communication network.
本発明によると、移動通信ネットワークにおいて通信サービスの提供に使用するリソース量を制御することができる。 According to the present invention, it is possible to control the amount of resources used for providing a communication service in a mobile communication network.
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiment is an exemplification, and the present invention is not limited to the content of the embodiment. In the following drawings, components not necessary for the description of the embodiment are omitted from the drawings.
図１は、本実施形態による移動通信ネットワークの構成図である。基地局２は、図示しないユーザ装置（ＵＥ）とコアネットワーク１との間で送受信される信号を中継する。移動通信ネットワークは、管理装置１０と、サービス提供用ハードウェア群１１を有する。サービス提供用ハードウェア群１１は、例えば、１つ以上のコンピュータ装置で構成され得る。管理装置１０は、通信サービス（スライス）の提供に必要なサービス提供用ハードウェア群１１のリソース量を判定し、判定したリソース量が当該通信サービスの提供に使用される様に、サービス提供用ハードウェア群１１を構成する。 FIG. 1 is a configuration diagram of a mobile communication network according to the present embodiment. The base station 2 relays signals transmitted and received between a user equipment (UE) (not shown) and the core network 1. The mobile communication network includes a management device 10 and a service providing hardware group 11. The service providing hardware group 11 may be composed of, for example, one or more computer devices. The management device 10 determines the amount of resources of the service providing hardware group 11 necessary for providing the communication service (slice), and sets the service providing hardware so that the determined resource amount is used for providing the communication service. The wear group 11 is configured.
本実施形態において、サービス提供用ハードウェア群１１のリソースの状態は、図２に示す様に、"アクティブ"、"スタンバイ"及び"未使用"のいずれかに分類される。アクティブ状態とは、実際に通信サービスの提供のために利用されている状態である。なお、本実施形態において、移動通信ネットワークは、通信サービスＳ１、Ｓ２及びＳ３の計３つの通信サービスを提供しているものとする。また、スタンバイ状態とは、通信サービスの提供に利用されていないが、通信サービスの提供に直ちに利用できる状態、つまり、直ちにアクティブ状態に遷移できる状態である。一方、未使用状態とは、通信サービスの提供に利用されておらず、かつ、通信サービスの提供に直ちに利用できない状態、つまり、直ちにアクティブ状態に遷移できない状態である。未使用状態のリソースをアクティブ状態にするには、まず、スタンバイ状態に遷移させる必要があるが、未使用状態からスタンバイ状態への遷移には所定期間が必要である。したがって、管理装置１０は、現在のスタンバイ状態のリソース量で所定期間後においても通信サービスを提供できるかを判定し、所定期間後にリソース量の不足により通信サービスを提供できなくなると判定すると、予め未使用状態のリソースをスタンバイ状態に遷移させる。 In the present embodiment, the state of the resources of the service providing hardware group 11 is classified into one of “active”, “standby” and “unused” as shown in FIG. The active state is a state that is actually used for providing a communication service. In this embodiment, it is assumed that the mobile communication network provides a total of three communication services S1, S2 and S3. The standby state is a state that is not used for providing a communication service but can be used immediately for providing a communication service, that is, a state that can be immediately shifted to an active state. On the other hand, the unused state is a state that is not used for providing a communication service and that cannot be used immediately for providing a communication service, that is, a state that cannot be immediately shifted to the active state. To change an unused resource to the active state, it is first necessary to make a transition to the standby state, but a transition from the unused state to the standby state requires a predetermined period. Therefore, the management device 10 determines whether the communication service can be provided even after a predetermined period with the current resource amount in the standby state. Transition the used resource to the standby state.
この様に、本発明において、アクティブ状態及びスタンバイ状態を纏めて第１状態と呼ぶことができる。第１状態とは、通信サービスを提供可能な状態である。一方、未使用状態を第２状態と呼ぶことができる。第２状態とは、通信サービスを提供できない状態であり、かつ、第１状態に遷移するのに所定期間が必要な状態である。管理装置１０は、所定期間後においても複数の通信サービスを提供するための第１状態のリソースの増減量を判定し、第１状態のリソースを増加させる場合、第２状態のリソースの内の判定した増減量のリソースを予め第１状態に遷移させる。 Thus, in the present invention, the active state and the standby state can be collectively referred to as a first state. The first state is a state in which a communication service can be provided. On the other hand, the unused state can be called a second state. The second state is a state in which a communication service cannot be provided, and requires a predetermined period to transition to the first state. The management device 10 determines the amount of increase or decrease of the resources in the first state for providing a plurality of communication services even after a predetermined period, and when increasing the resources in the first state, the determination of the resources in the second state The resource of the increased / decreased amount is changed to the first state in advance.
このため、管理装置１０は、あるＵＥが所定期間（以後、単位期間とも呼ぶ）内に通信サービスＳの利用を開始する確率ｐと、あるＵＥが単位期間内に通信サービスＳの利用を停止する確率ｑと、に基づき、単位期間後に、ある基地局Ｂに接続して通信サービスＳの提供を受けるユーザがｉだけ増える確率Ｐ（ｉ）を以下の式（１）により算出する。 For this reason, the management device 10 determines the probability p that a certain UE will start using the communication service S within a predetermined period (hereinafter also referred to as a unit period), and stops the certain UE from using the communication service S within a unit period. Based on the probability q and after a unit period, a probability P (i) in which the number of users connected to a certain base station B and provided with the communication service S increases by i is calculated by the following equation (1).
なお、基地局Ｂの計算時点におけるｘの値と、Ｒの値は、移動通信ネットワークにとって既知である。また、ｕｓの値は、予め決めて管理装置１０に格納しておく。また、確率ｐは、単位期間内に通信サービスＳの利用を開始したＵＥの数を、移動通信ネットワークの全基地局に接続してサービスＳの提供を受けることができるＵＥの最大数で除することで求めることができる。なお、本実施形態において、移動通信ネットワークの全基地局に接続してサービスＳの提供を受けることができるＵＥの最大数については、予め決定して管理装置１０に格納しておく。したがって、管理装置１０は、単位期間内に通信サービスＳの利用を開始したＵＥの数を単位期間毎に求め、例えば、過去所定数の平均値により、確率ｐを判定する。同様に、確率ｑは、単位期間内に通信サービスＳの利用を停止したＵＥの数を、移動通信ネットワークの全基地局に接続してサービスＳの提供を受けることができるＵＥの最大数で除することで求めることができる。したがって、管理装置１０は、単位期間内に通信サービスＳの利用を停止したＵＥの数を単位期間毎に求め、例えば、過去所定数の平均値により、確率ｑを判定する。 Note that the value of x and the value of R at the time of calculation of the base station B are known to the mobile communication network. The value of u s is and stored in the management unit 10 determined in advance. The probability p is obtained by dividing the number of UEs that have started using the communication service S within a unit period by the maximum number of UEs that can connect to all base stations of the mobile communication network and receive the service S. Can be obtained by In the present embodiment, the maximum number of UEs that can receive the service S by connecting to all base stations of the mobile communication network is determined in advance and stored in the management device 10. Therefore, the management apparatus 10 obtains the number of UEs that have started using the communication service S in the unit period for each unit period, and determines the probability p based on, for example, an average value of a predetermined number in the past. Similarly, the probability q is obtained by dividing the number of UEs that have stopped using the communication service S within a unit period by the maximum number of UEs that can connect to all base stations of the mobile communication network and receive the service S. You can ask for it. Therefore, the management device 10 obtains the number of UEs that have stopped using the communication service S within the unit period for each unit period, and determines the probability q by, for example, an average value of a predetermined number in the past.
続いて、管理装置１０は、式（１）で求めたＰ（ｉ）に基づき、計算時点から単位期間後に基地局Ｂに接続して通信サービスＳの提供を受けるＵＥの増減数の平均値Ｅ及び分散値Ｖを、それぞれ、以下の式（２）で求める。 Subsequently, based on P (i) obtained by equation (1), the management device 10 connects to the base station B after a unit period from the time of calculation and obtains the average value E of the increase / decrease number of UEs receiving the communication service S. And the variance value V are obtained by the following equation (2).
管理装置１０は、提供する通信サービス及び基地局の組み合わせ毎に式（２）により平均値Ｅ及び分散値Ｖを求め、これらを積算することで、移動通信ネットワーク全体でのＵＥの増減数の平均値Ｅｔ及び分散値Ｖｔを求める。例えば、通信サービスとしてＳ１、Ｓ２及びＳ３を提供しており、基地局としてＢ１及びＢ２があるものとし、各組み合わせに対して式（２）で求めた平均値Ｅが図３に示す通りであったものとする。この場合、平均値Ｅｔは、図３の各平均値Ｅの積算値である１７になる。分散についても同様である。 The management apparatus 10 obtains the average value E and the variance value V according to the formula (2) for each combination of the communication service and the base station to be provided, and integrates these to obtain the average of the increase / decrease number of UEs in the entire mobile communication network. The value Et and the variance value Vt are obtained. For example, it is assumed that S1, S2, and S3 are provided as communication services, and B1 and B2 are provided as base stations, and the average value E obtained by equation (2) for each combination is as shown in FIG. It shall be assumed. In this case, the average value Et becomes 17 which is an integrated value of each average value E in FIG. The same applies to dispersion.
管理装置１０は、移動通信ネットワーク全体の平均値Ｅｔ及び分散値Ｖｔに基づき、単位期間後に増加させなければならないリソース量Ｍ１を、以下の式（３）で求める。
Ｍ１＝（Ｅｔ＋３Ｖｔ）×Ｔ （３）
なお、Ｔは、１つのＵＥが利用するリソース量の平均値であり、計算時点においてアクティブ状態にある全リソース量を計算時点において移動通信ネットワークに接続している全ＵＥ数で除することで求められる。
The management device 10 obtains a resource amount M1 that needs to be increased after a unit period based on the average value Et and the variance value Vt of the entire mobile communication network using the following equation (3).
M1 = (Et + 3Vt) × T (3)
Note that T is an average value of resource amounts used by one UE, and is obtained by dividing the total amount of resources in the active state at the time of calculation by the number of all UEs connected to the mobile communication network at the time of calculation. Can be
また、管理装置１０は、基地局Ｂの空き容量Ｒに基づき、当該基地局Ｂに追加で収容可能（空き容量Ｒで収容可能）なＵＥ数をＡ＝Ｒ／μで求める。なお、μは、提供している通信サービスそれぞれのμｓの値の最大値、最小値、又は、平均値とする。管理装置は、各基地局Ｂについて求めたＡの値を移動通信ネットワークの全基地局に渡り積算することでＡｔを求める。そして、単位期間後に増加可能なリソース量Ｍ２を、以下の式（４）で求める。
Ｍ２＝Ａｔ×Ｔ （４）
Further, based on the free space R of the base station B, the management device 10 obtains the number of UEs that can be additionally accommodated in the base station B (can be accommodated by the free space R) by A = R / μ. Note that μ is a maximum value, a minimum value, or an average value of μs of each provided communication service. The management device obtains At by integrating the value of A obtained for each base station B over all base stations of the mobile communication network. Then, the resource amount M2 that can be increased after the unit period is obtained by the following equation (4).
M2 = At × T (4)
管理装置１０は、式（３）及び式（４）で得られるリソース量の内、小さい方のリソース量Ｍに基づき、スタンバイ状態にするリソース量を判定する。リソース量Ｍ１は、あるＵＥが単位期間内に通信サービスＳの利用を開始する確率ｐと、あるＵＥが単位期間内に通信サービスＳの利用を停止する確率ｑと、に基づき求めたリソース量である。一方、リソース量Ｍ２は、基地局の空き容量に基づき求めたリソース量である。例えば、基地局の空き容量が少ないと、リソース量Ｍ２がリソース量Ｍ１より小さくなる。基地局の空き容量が少ない場合、基地局に接続できるＵＥの数が制限されるため、リソース量Ｍ１を使用してスタンバイ状態にするリソース量を判定すると、スタンバイ状態のリソース量が多くなりすぎる。本実施形態では、基地局の空き容量に基づき求めたリソース量を考慮することで、適切にスタンバイ状態にするリソース量を判定することができる。 The management device 10 determines the resource amount to be in the standby state based on the smaller resource amount M of the resource amounts obtained by Expressions (3) and (4). The resource amount M1 is a resource amount calculated based on a probability p that a certain UE starts using the communication service S within a unit period and a probability q that a certain UE stops using the communication service S within a unit period. is there. On the other hand, the resource amount M2 is a resource amount obtained based on the free space of the base station. For example, when the free space of the base station is small, the resource amount M2 becomes smaller than the resource amount M1. When the free capacity of the base station is small, the number of UEs that can connect to the base station is limited. Therefore, when the resource amount to be placed in the standby state is determined using the resource amount M1, the resource amount in the standby state becomes too large. In the present embodiment, by considering the resource amount obtained based on the free space of the base station, it is possible to appropriately determine the resource amount to be in the standby state.
図４は、スタンバイ状態にするリソース量の判定の説明図である。なお、図４に示す様に、サービス提供用ハードウェア群１１の全リソース量を１００とし、リソース量Ｍ１及びＭ２の計算時点におけるアクティブ状態、スタンバイ状態及び未使用状態それぞれのリソース量が６０、２５及び１５であったものとする。例えば、判定したリソース量Ｍが０〜２５の範囲であると、管理装置１０は、単位期間後に、未使用状態からスタンバイ状態に遷移させる必要があるリソース量は無いと判定することができる。一方、リソース量Ｍが２５より大きいと、判定したリソース量Ｍから現時点におけるスタンバイ状態のリソース量を減じた量だけ、単位期間後に、未使用状態からスタンバイ状態に遷移させる必要があると、管理装置１０は、判定することができる。また、リソース量Ｍが、例えば、１０であると、管理装置１０は、スタンバイ状態のリソースが余剰であるとし、リソース量１５だけスタンバイ状態から未使用状態に遷移させることができる。リソース量Ｍが負の値の場合も同様である。 FIG. 4 is an explanatory diagram of the determination of the resource amount to be set to the standby state. As shown in FIG. 4, the total resource amount of the service providing hardware group 11 is assumed to be 100, and the resource amounts of the active state, the standby state, and the unused state at the time of calculating the resource amounts M1 and M2 are 60, 25, respectively. And 15. For example, if the determined resource amount M is in the range of 0 to 25, the management device 10 can determine that there is no resource amount that needs to be changed from the unused state to the standby state after the unit period. On the other hand, if the resource amount M is greater than 25, it is necessary to make a transition from the unused state to the standby state after a unit period by an amount obtained by subtracting the resource amount in the standby state at the present time from the determined resource amount M. 10 can be determined. Further, if the resource amount M is 10, for example, the management device 10 can determine that the resources in the standby state are surplus and can shift from the standby state to the unused state by the resource amount 15. The same applies when the resource amount M is a negative value.
なお、スタンバイ状態のリソースをマージンと見做す構成とすることもできる。例えば、スタンバイ状態として１０のリソースを確保する場合、図４の状態において判定したリソース量Ｍが２０であると、リソース量５だけ未使用状態からスタンバイ状態に遷移させる構成とすることができる。 It should be noted that the standby state resources may be regarded as a margin. For example, when ten resources are reserved as the standby state, if the resource amount M determined in the state of FIG. 4 is 20, the configuration may be such that the resource state is changed from the unused state to the standby state by the resource amount 5.
また、本発明による管理装置１０は、１つ以上のプロセッサを有するコンピュータ装置の当該１つ以上のプロセッサで実行されると、当該コンピュータ装置を、上記管理装置１０として動作させるコンピュータプログラムにより実現することができる。これらコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。 Further, the management device 10 according to the present invention may be realized by a computer program that causes the computer device to operate as the management device 10 when executed by the one or more processors of the computer device having one or more processors. Can be. These computer programs can be stored in a computer-readable storage medium or distributed via a network.
１０：管理装置、１１：サービス提供用ハードウェア群、２：基地局、１：移動通信ネットワーク 10: management device, 11: service providing hardware group, 2: base station, 1: mobile communication network
Claims (7)
複数の通信サービスを提供するために利用される１つ以上のサービス提供用装置であって、前記１つ以上のサービス提供用装置のリソースは、前記複数の通信サービスのいずれかを提供可能な第１状態と、前記複数の通信サービスを提供できない第２状態のいずれかに構成可能である、前記１つ以上のサービス提供用装置と、
前記１つ以上のサービス提供用装置のリソースを前記第１状態又は前記第２状態のいずれかに構成する管理手段と、
を備えており、
前記管理手段は、所定期間後において前記複数の通信サービスを提供するために増減させるべき前記第１状態のリソースの増減量を判定し、前記第１状態のリソースを増加させる場合、前記第２状態のリソースの内の前記判定した増減量のリソースを前記第１状態に遷移させ、
前記管理手段は、前記増減量の判定に、前記移動通信ネットワークの基地局の空き容量を使用することを特徴とする移動通信ネットワーク。 A mobile communication network,
One or more service providing devices used to provide a plurality of communication services, wherein the resources of the one or more service providing devices are capable of providing one of the plurality of communication services. One or more service providing devices configurable to one of a first state and a second state in which the plurality of communication services cannot be provided;
Management means for configuring the resources of the one or more service providing devices into either the first state or the second state;
With
The management unit determines an increase / decrease amount of the resources in the first state to be increased / decreased to provide the plurality of communication services after a predetermined period, and increases the resources in the first state. Transitioning the determined increase / decrease amount of resources among the resources to the first state,
The mobile communication network according to claim 1, wherein said management means uses a free space of a base station of said mobile communication network to determine said increase / decrease amount.
前記１つ以上のサービス提供用装置のリソースは、前記複数の通信サービスのいずれかを提供可能な第１状態と、前記複数の通信サービスを提供できない第２状態のいずれかに構成可能であり、
前記管理装置は、
前記１つ以上のサービス提供用装置のリソースを前記第１状態又は前記第２状態のいずれかに構成する構成手段を備えており、
前記構成手段は、所定期間後において前記複数の通信サービスを提供するために増減させるべき前記第１状態のリソースの増減量を判定し、前記第１状態のリソースを増加させる場合、前記第２状態のリソースの内の前記判定した増減量のリソースを前記第１状態に遷移させ、前記増減量の判定に、前記移動通信ネットワークの基地局の空き容量を使用することを特徴とする管理装置。 A management device for a mobile communication network, comprising one or more service providing devices used to provide a plurality of communication services,
The resource of the one or more service providing devices is configurable to one of a first state in which any of the plurality of communication services can be provided and a second state in which the plurality of communication services cannot be provided,
The management device,
A configuration unit configured to configure a resource of the one or more service providing apparatuses into one of the first state and the second state,
The configuration unit determines the amount of increase or decrease of the resources in the first state to be increased or decreased to provide the plurality of communication services after a predetermined period, and increases the resources in the first state. A management apparatus, wherein the determined increase / decrease amount of resources among the resources is changed to the first state, and the determination of the increase / decrease amount uses an available capacity of a base station of the mobile communication network.
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