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公開番号2025119133
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-14
出願番号2024013828
出願日2024-02-01
発明の名称無線通信システム並びにその制御方法及びプログラム
出願人KDDI株式会社
代理人個人,個人
主分類H04W 52/02 20090101AFI20250806BHJP(電気通信技術)
要約【課題】無線通信システム全体を制御するオーケストレータにおいてトラヒック需要を予測し、予測結果に応じてアクセラレータの配置や電源を柔軟に制御することで消費電力を最小化できる無線通信システム並びにその制御方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】SMO 3において、Non Real Time RIC 32はrAppsとしてトラヒック予測部321及び演算ハードウェア選択部322を備える。トラヒック予測部321は、Non Real Time RIC 32に基づいて基地局装置毎のトラヒック需要を予測する。演算ハードウェア選択部322は、トラヒック需要の予測結果に基づいて各基地局装置がACCを必要とするか否かを判定し、当該判定結果に基づいて各基地局装置において基地局処理の演算を担うハードウェアを選択する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基地局ユニット（CU，DU）をコンピュータ上のソフトウェアによって実現したｖRANに無線ユニット（RU）を接続し、基地局ユニット間のインタフェースをオープン化した無線通信システムにおいて、
各コンピュータに搭載されたアクセラレータと、
無線通信システム全体を統合的に制御するオーケストレータとを具備し、
前記オーケストレータが、
基地局ユニット毎にトラヒック負荷を予測する手段と、
前記トラヒック負荷の予測結果に応じて各基地局ユニットにおいて基地局処理を担うハードウェアを選択する手段とを具備し、
前記オーケストレータは前記選択の結果に応じて、各基地局ユニットへのアクセラレータの仮想的な配置及び削除を制御することを特徴とする無線通信システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記ハードウェアを選択する手段は、各基地局ユニットを仮想化するコンピュータのCPU及びアクセラレータの少なくとも一つを選択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】
前記オーケストレータは、前記ハードウェアとして未配置のアクセラレータが選択されると、当該アクセラレータの電源をオンにして、対応する基地局ユニットに当該アクセラレータを配置することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記オーケストレータは、前記ハードウェアとしてコンピュータのCPUが選択されると、対応する基地局ユニットに配置済みのアクセラレータを削除して、その電源をオフにすることを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記オーケストレータは、前記ハードウェアとして未配置のアクセラレータが選択されると、対応する基地局ユニットに当該アクセラレータを配置して電源をオンにし、対応する基地局ユニットに配置済みの他のアクセラレータを削除して電源をオフにすることを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記トラヒック負荷を予測する手段はトラヒック需要を予測し、
前記ハードウェアを選択する手段は、トラヒック需要の予測結果が所定の閾値を超えると当該トラヒック需要に応じたハードウェアを選択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７】
前記トラヒック負荷を予測する手段は、将来時刻におけるトラヒック需要の確率密度関数に基づいて前記CPUが処理限界に達するか否かを予測し、
前記ハードウェアを選択する手段は、前記CPUが処理限界に達する予測に応答してハードウェアを選択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。
【請求項８】
前記トラヒック負荷を予測する手段は、前記CPUの処理限界を超えるトラヒック需要の確率密度関数の積分値に基づいて前記CPUが処理限界に達するか否かを予測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。
【請求項９】
前記オーケストレータは、前記トラヒック負荷を予測する手段が予測するトラヒック需要の時刻に応じて、配置したアクセラレータをオン状態及び電力消費量が当該オン状態よりも少ない待機状態のいずれかに制御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。
【請求項１０】
前記オーケストレータは前記配置したアクセラレータを、前記予測するトラヒック需要の時刻が相対的に近ければ待機状態に制御し、相対的に遠ければオフ状態に制御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。
（【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制御方法及びプログラムに係り、特に、無線通信システムのトラヒック負荷に応じて基地局処理を担うハードウェアを動的に切り替えることにより、基地局システムの消費電力を削減できる無線通信システム並びにその制御方法及びプログラムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
第五世代無線通信システム（5G）では、大容量、低遅延及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おり、これらの要求に対応するために更なる高度化が求められている。
【０００３】
無線通信システムにおいては、非特許公報１に開示されるように、従来は統合されていた基地局の機能を、セッション処理を行うセッションユニット（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無線ユニット（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にO-RAN Allianceで仕様検討が進められている。
【０００４】
O-RAN Allianceで検討されている無線アクセスネットワーク（RAN：Radio Access Network）アーキテクチャでは、RANを構成するCU、DU及びそれらを統合的に制御するRANコントローラ（RIC：RAN Intelligent Controller）を、O-Cloudと呼ばれるクラウドプラットフォーム上にネットワークファンクション（NF：Network Function）として配置することを想定している。RAN、O-Cloud及びRICはオーケストレータ（SMO：Service Management Orchestration）によって制御される。
【０００５】
一方で、コスト削減および運用の容易性の観点から、特にCU及びDUを汎用のサーバやコンピュータ上にソフトウェアとして仮想的に実装する仮想化基地局の検討が進められている。
【０００６】
加えて、５Gの高度化により増大したトラヒック負荷を処理するために、CU及びDUの処理負荷が増大することが想定されることから、特許文献1では、処理負荷に応じて仮想化基地局の数を動的に増加・削減させる技術が検討されている。
【０００７】
特許文献2及び非特許文献2、3では、仮想化基地局におけるCPUの処理負荷増大に対処するために、FPGAやGPU等のアクセラレータにCPUの処理をオフロードすることによりCPUの処理負荷を低減する技術が検討されている。
【０００８】
特許文献3には、O-RANに準拠した無線通信システムにおいて、アクセラレータを具備しないDU及びアクセラレータを具備する高性能なDUが存在するとき、アクセラレータを具備しないDUと接続されているRUにおいてトラヒック増加が検出されると、アクセラレータを具備する高性能なDUに接続を切り替えることで処理負荷の増大に対処する方式が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開2023-093439号公報
特開2023-047717号公報
特願2023-013117号
【非特許文献】
【００１０】
"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】
（【００１１】以降は省略されています）

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