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公開番号2024108650
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-13
出願番号2023013117
出願日2023-01-31
発明の名称無線通信システム並びにその経路切替方法及び経路切替プログラム
出願人KDDI株式会社
代理人個人,個人
主分類H04W 16/04 20090101AFI20240805BHJP(電気通信技術)
要約【課題】仮想化基地局によって構成されるRANにおいて、各ユニットを仮想化するコンピュータに搭載されるアクセラレータACCをRICが把握し、予測されるトラヒック需要に応じてトラフィック処理が可能なユニットを見極めて経路を選択する。
【解決手段】各仮想化基地局はCU,DU及びRUの各ユニットを所定の経路で接続して構成され、各ユニット間のインタフェースはオープン化されている。各ユニットを仮想化するコンピュータの少なくとも一部はACCを搭載する。各ユニットはコンピュータのACC情報及びトラヒック情報をRANコントローラへ通知する。RANコントローラは各ユニットのACCの情報及びトラヒック情報に基づいて最適経路を計算する経路計算部101と、最適経路の情報を各ユニットへ通知する経路通知部102とを具備し、各ユニットは、通知された経路情報に基づいてユニット間の経路を切り替える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
仮想化基地局をRANコントローラで制御し、各仮想化基地局がセッションユニット（CU），分散ユニット（DU）及び無線ユニット（RU）を所定の経路で接続して構成され、各ユニット間のインタフェースがオープン化された無線通信システムにおいて、
各ユニットを仮想化するコンピュータの少なくとも一部がアクセラレータを搭載し、
前記各ユニットは自身を仮想化するコンピュータが搭載するアクセラレータの情報及びトラヒック情報をRANコントローラへ通知し、
前記RANコントローラが、
各ユニットから通知されたアクセラレータの情報及びトラヒック情報に基づいて各ユニットを接続する経路を計算する手段と、
前記経路の情報を前記各ユニットへ通知する手段とを具備し、
前記各ユニットは、前記通知された経路の情報に基づいて経路を切り替えることを特徴とする無線通信システム。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記RANコントローラが、前記各ユニットから通知されたトラヒック情報に基づいてRANの負荷を予測する手段を更に具備し、
前記経路を計算する手段は、前記予測したRANの負荷及びアクセラレータの情報に基づいて経路を計算することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記トラヒック情報が、各ユニットの配下のRUに接続しているユーザ端末数及びトラヒック量の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記アクセラレータの情報がアクセラレータの有無に関する情報を含み、
前記経路を計算する手段は、アクセラレータを搭載したコンピュータで仮想化されたユニットの能力をアクセラレータを搭載しないコンピュータで仮想化されたユニットの能力よりも高く評価し、能力のより高いユニットがより多くのトラヒックを負担する経路を計算することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記アクセラレータの情報がアクセラレータの能力の指標となる情報を含み、
前記経路を計算する手段は、アクセラレータの能力がより高いコンピュータで仮想化されたユニットの能力をより高く評価し、能力のより高いユニットがより多くのトラヒックを負担する経路を計算することを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
仮想化基地局をRANコントローラで制御し、各仮想化基地局がセッションユニット（CU），分散ユニット（DU）及び無線ユニット（RU）を所定の経路で接続して構成され、各ユニット間のインタフェースがオープン化された無線通信システムの経路切替方法において、
各ユニットを仮想化するコンピュータの少なくとも一部がアクセラレータを搭載し、
前記各ユニットは自身を仮想化するコンピュータが搭載するアクセラレータの情報及びトラヒック情報をRANコントローラへ通知し、
前記RANコントローラは、
各ユニットから通知されたアクセラレータの情報及びトラヒック情報に基づいて各ユニットを接続する経路を計算し、
前記経路の情報を前記各ユニットへ通知し、
前記各ユニットは、前記通知された経路の情報に基づいて経路を切り替えることを特徴とする無線通信システムの経路切替方法。
【請求項７】
前記アクセラレータの情報がアクセラレータの有無に関する情報を含み、
アクセラレータを搭載したコンピュータで仮想化されたユニットの能力をアクセラレータを搭載しないコンピュータで仮想化されたユニットの能力よりも高く評価し、能力のより高いユニットがより多くのトラヒックを負担する経路を計算することを特徴とする請求項６に記載の無線通信システムの経路切替方法。
【請求項８】
前記アクセラレータの情報がアクセラレータの能力の指標となる情報を含み、
アクセラレータの能力がより高いコンピュータで仮想化されたユニットの能力をより高く評価し、能力のより高いユニットがより多くのトラヒックを負担する経路を計算することを特徴とする請求項７に記載の無線通信システムの経路切替方法。
【請求項９】
仮想化基地局をRANコントローラで制御し、各仮想化基地局がセッションユニット（CU），分散ユニット（DU）及び無線ユニット（RU）を所定の経路で接続して構成され、各ユニット間のインタフェースがオープン化された無線通信システムの経路切替プログラムにおいて、
各ユニットを仮想化するコンピュータの少なくとも一部がアクセラレータを搭載し、
前記各ユニットは自身を仮想化するコンピュータが搭載するアクセラレータの情報及びトラヒック情報をRANコントローラへ通知し、
前記RANコントローラに、
各ユニットから通知されたアクセラレータの情報及びトラヒック情報に基づいて各ユニットを接続する経路を計算する手順と、
前記経路の情報を前記各ユニットへ通知する手順とを実行させ、
前記各ユニットは、前記通知された経路の情報に基づいて経路を切り替えることを特徴とする無線通信システムの経路切替プログラム。
【請求項１０】
前記アクセラレータの情報がアクセラレータの有無に関する情報を含み、
前記経路を計算する手順では、アクセラレータを搭載したコンピュータで仮想化されたユニットの能力をアクセラレータを搭載しないコンピュータで仮想化されたユニットの能力よりも高く評価し、能力のより高いユニットがより多くのトラヒックを負担する経路を計算することを特徴とする請求項９に記載の無線通信システムの経路切替プログラム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム並びにその経路切替方法及び経路切替プログラムに係り、特に、RAN（Radio Access Network）の無線基地局を仮想化するコンピュータの能力に応じて各仮想化基地局のユニット間の接続を切り替えて負荷分散を実現し、RANの処理能力及び消費電力効率を向上させる無線通信システム並びにその経路切替方法及び経路切替プログラムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
第五世代無線通信システム（5G）の高度化により、導入初期と比較して大容量、低遅延、および多接続な通信に対する需要がさらに高まることが想定されている。
【０００３】
また、RANにおいて従来は統合されていた無線基地局の機能を、セッション処理を行うCU（Centralized Unit）、ベースバンド処理を行う分散ユニットDU（Distributed Unit）及び無線処理を行うRU（Radio Unit）に分割し、各ユニット間のインタフェース仕様をオープン化するための仕様検討がO-RAN Alliance（非特許文献１）で進められている。
【０００４】
O-RAN Allianceでは更に、RANを統合的に制御するためのRANコントローラ（RIC：RAN Intelligent Controller）についても仕様検討が進められている。また、コスト削減および運用の容易性の観点から、特にCUおよびDUに関して汎用のサーバ上にソフトウェアとして実装する仮想化基地局の検討が進められている。
【０００５】
一方、５Gの高度化により増大したトラフィック負荷を処理するために、CUおよびDUの処理負荷が増大することが想定される。処理負荷に応じて仮想化基地局の数を動的に増加・削減させる技術が特許文献１で検討されている。
【０００６】
また、仮想化基地局におけるCPUの処理負荷の増大に対処するために、FPGA（Field-Programmable Gate Array：製造後に購入者や設計者が構成を設定できる集積回路）やGPU（Graphics Processing Unit）等のアクセラレータ(ACC)にCPUの処理をオフロードすることでCPUの処理負荷を低減する技術が特許文献２や非特許文献２、３で検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開2021-523186号公報
特許第7097340号公報
【非特許文献】
【０００８】
"O-RAN ALLIANCE," https://www.o-ran.org/
流田他, "仮想化基地局のハードウェアオフロードによる消費電力低減に関する定量評価,"信学技報, vol. 122, no. 129, CQ2022-19, pp. 13-18, 2022年7月.
J. C. Borromeo, et al.,"An Overview of Hardware Acceleration Techniques for 5G Functions," 2020 22nd International Conference on Transparent Optical Networks, July 2020.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
5Gの高度化による大容量トラフィックに対処するため、仮想化基地局におけるCPUへの処理負荷が増大し、CPUだけでは処理できなくなることが想定される。特許文献１が開示する技術によれば仮想化基地局の数を増減させることができるが、CPUの処理能力が向上するわけでは無いためCPUへの処理を分散させることが難しい。
【００１０】
また、特許文献1が開示する技術では、仮想化基地局の各機能にACCを動的に割り当てることができるが、仮想化基地局の各機能は低遅延が求められるため、全ての仮想化基地局がACCを内包している必要がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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