JP6358399B2 - 情報処理装置、情報処理方法および制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、情報処理装置、情報処理方法および制御プログラムに関する。

特許文献１において、切替間隔は、直接２４時間または１時間に設定されている。非特許文献１の段落００５９には、「その領域におけるＲＲＵごとに、全アンテナ中のいずれかのｋ本のアンテナが現在の決められている間隔で選択され、ｋ個の下りベースバンド信号がそれぞれｋ本アンテナから伝送される」と記載されている。さらに、実際のトラフィックは時間変動をするため、切替間隔が固定値に設定されていると、実際のコスト削減効果は常によいとは限らない。

US20130170353A1

ＣＨＩＮＡＣＯＭ２０１２論文「集中型無線アクセスネットワーク用ＢＢＵ−ＲＲＨ切替方法」

本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。

本発明の一態様は、ベースバンドユニットのアクティベーション状態を変更する２つの切替動作の間隔で定義する切替間隔を調整する情報処理装置を提供する。この情報処理装置は、トラフィック履歴を記録するトラフィック履歴記録部と、トラフィック履歴記録部に記録されたトラフィック履歴に基づく切替間隔を決定する制御部を有する。

本発明によれば、切替間隔は、トラフィックの変化に応じて最適なコスト削減効果を得るように決定され、調整される。

第１実施形態のアーキテクチャを示す図である。 ベースバンド資源共有方法のアーキテクチャを示す図である。 ベースバンド資源共有方法における消費電力削減の例を示す図である。 より短い切替間隔がさらなるエネルギー削減をもたらす例を示す図である。 最低限の切替間隔を示す図である。 第２実施形態のアーキテクチャを示す図である。 第２実施形態の動作フローを示す図である。 第３実施形態のアーキテクチャを示す図である。 第３実施形態の動作フローを示す図である。 切替間隔を変更することで削減されるコストを算出する例を示す図である。 最大コスト削減をもたらす最適な切替間隔の値の算出を示す図である。 第４実施形態のアーキテクチャを示す図である。 第４実施形態の動作フローを示す図である。 ラムダを算出する例を示す図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（第１実施形態）
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る情報処理装置１００について説明する。情報処理装置１００は、ベースバンドユニットの動作状態を変更する２つの切替動作の間隔を示す、切替間隔を調整する。

情報処理装置１００は、トラフィック履歴記録部１０１および履歴制御部１０２を含む。トラフィック履歴記録部１０１は、トラフィック履歴を記録する。履歴制御部１０２は、トラフィック履歴記録部において記憶されたトラフィック履歴に基づいて切替間隔を決定する。

上記の装置によれば、トラフィックの変化に応じて切替間隔を調整することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態は、トラフィックに応じて切替間隔を決定、調整するためのアーキテクチャおよび方法に関する。コスト削減を最大化する切替間隔を、トラフィック履歴に基づいて、算出する。切替間隔内において、トラフィックデータが記録される。トラフィック履歴期間は、トラフィック履歴データの変化に基づいて更新される。したがって、事前に決めた切替間隔よりもコスト削減ができるようにトラフィック変動にあわせて切替間隔を調整できる。

[前提技術]
まず、本実施形態に係る装置に関連する基地局アーキテクチャの前提技術について説明する。無線通信システムにおける無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）のための基地局アーキテクチャは、一体型基地局アーキテクチャから、分散基地局アーキテクチャへと変化してきている。一体型基地局アーキテクチャでは、アナログ回路、デジタル回路および電源回路が、大きく、専用の設置環境を必要とするキャビネットに実装されていた。分散基地局の開発は、無線機能装置とデジタル機能装置に分離されている。このアーキテクチャでは、無線機能装置は、通常、リモートラジオヘッド（ＲＲＨ）、リモートラジオユニット（ＲＲＵ）またはラジオユニット（ＲＵ）と呼ばれる装置を形成する。一方、デジタル機能装置は、通常、ベースバンドユニット（ＢＢＵ）、またはデジタルユニット（ＤＵ）と呼ばれる装置を形成する。一つのＢＢＵは、所定の標準技術（例えばCommon Public Radio Interface (CPRI)）を用いた光ファイバーによって、複数のＲＲＵ２０２に接続される。その光ファイバーは何キロにもなり、基地局の設置の柔軟性を大幅に向上させる。

分散アーキテクチャに基づき、基地局資源の共有（ベースバンド資源クラスタリング、ベースバンド資源の集中化とも呼ばれる）方法がＲＡＮに導入される。図２は、この方法を示す図である。複数のＢＢＵ２０１は、集合体として、互いに組み合わされる。各ＢＢＵ２０１は、特定のＲＲＵ２０２には、制限されない。つまり、ＢＢＵ２０１は、任意のＲＲＵ２０２からの信号を処理できる。RRUの総数は分離されたBBUの数と同じであるという前提のもと、ベースバンド資源共有システムはトラフィックの変化に合わせて稼働するBBU201の数を変更できる。結果として、基地局の全消費エネルギーを削減することができ、モバイルネットワークの運営コストを削減できる。図３は、エネルギー削減効果の例を示す図である。時刻ｔ１においては、トラフィック全体が低いため、ＢＢＵ３０１を１つ稼働するのみで十分である。つまり、他のＢＢＵは、休止となる。時刻ｔ２においては、トラフィックが高いため、全てのＢＢＵ３０２を稼働させる。ベースバンド資源共有方法は、また、Ｃ−ＲＡＮ（Cloud RANまたはCentralized-RAN）アーキテクチャの重要な技術の一つである。

ベースバンド資源共有方法に対して、理想的な状況とは、いつでもトラフィックに応じて、ＢＢＵの稼働状態を変更できることにある。実際に、ＢＢＵの状態の切替には時間（いわゆる切替間隔）がかかる。切替間隔は、エネルギー消費削減効果に直接影響する要素である。通常、切替間隔が短かければ、より大きくエネルギー消費を削減できる。図４は、小さな切替間隔が、エネルギーコストを削減することを例示している。この図において、曲線は、異なる時刻におけるトラフィックに起因する全てのＢＢＵの消費電力の変化を示している。白く描かれたエリア４０１は、処理に用いられるエネルギーを表わしている。灰色に描かれたエリア４０２は、切替間隔によってもたらされた追加のエネルギーを表わしている。

一方、切替間隔は、短ければ短いほどよいわけでもない。切替ごとに、ハードウェアとソフトウェアの状態を変更するには、最少の時間が必要である。切替間隔は、その時間以下にはできない。図５は、その切替間隔の最少時間５０１を示す図である。さらに、状態変更中においては、関連するＢＢＵは、通常の処理を提供できないので、図５において灰色のエリア５０２で描かれた追加エネルギーの消費が発生する。つまり、切替間隔が短くなるにつれて、追加エネルギーの消費量は大きくなる。さらに、切替間隔が短くなるにつれて、頻繁な切替がデバイスの信頼性を損ない、デバイスの減価償却費を増大させてしまう。

したがって、切替間隔としては、最大のコスト軽減効果を達成するために適切な値を設定すべきである。

[機能的なアレンジの説明]
図６は、第２実施形態による、分散基地局アーキテクチャ６００のブロック図である。切替間隔を決定するために、制御ユニット（ＣＵ）６０１とトラフィック履歴記録部（ＴＨＳＵ）６０２が、通常のベースバンド資源共有アーキテクチャに加えられる。ＴＨＳＵ６０２は、ある期間のトラフィック履歴を記録する。トラフィック履歴としては、測定されたシステムのスループット、および、必要であれば、ユーザー数などの他の対応するデータを記録する。様々な形式で記録できる。例えば、ある期間の１秒ごとを表わすそれぞれの列を伴ったＴＨＳＵ６０２に蓄えられたタイムテーブルリストがあり、上記のスループットおよび他のデータが、測定時刻に対応付けられて記録される。

ＣＵ６０１は、ＢＢＵ６０３からトラフィック情報を受信し、ＴＨＳＵ６０２に対し、記録されたトラフィック情報を提供する。ＣＵ６０１は、また、外部設定・制御部６０４にも接続される。トラフィック履歴情報と外部設定・制御部６０４からの情報に従い、ＣＵ６０１は、ＢＢＵの切替間隔を決定する。

図７は、本実施形態の動作フローを示す図である。まず、Ｓ７０１において、初期化処理を行なうか否かを判定する。初期化処理を行なう場合、ステップＳ７０６に進み、外部設定・制御ユニット６０４は、計算のためのトラフィック履歴期間を初期化する。ステップＳ７０７に進むと、その期間中のトラフィック履歴も初期化する。次に、トラフィック履歴に基づいて、最大のコスト削減を実現する次の切替間隔の値を算出する（Ｓ７０８）。次の切替動作の後、切替間隔内に、次の切替間隔を決定するため、トラフィックが記録される（Ｓ７０９）。初期化を行なわない場合には、ステップＳ７０１からステップＳ７０２に進み、トラフィック履歴の変更に基づいて、計算のためのトラフィック履歴期間を更新する。更新された期間内のトラフィック履歴は、ＴＨＳＵ６０２から取り出される（Ｓ７０３）。トラフィック履歴に基づいて、コスト削減を最大化する次の切替間隔の値を算出する（Ｓ７０４）。そして、次の切替動作の後で、切替間隔内に、トラフィックデータを記録し、次の切替間隔の決定に用いる（Ｓ７０５）。この処理はループになっており、トラフィックの変化に従って、切替間隔が随時更新されることを保証する。

(第３実施形態）
図８に第３実施形態のアーキテクチャを示す。この実施形態において、ＢＢＵは、相互にクラスター化されたベースバンド処理カードとして実行され、ＢＢＵカード８０３は、同一のキャビネットに格納されている。ＣＵ８０１は、ＴＨＳＵ８０２のためのメモリーデバイスを伴った計算デバイスにおいて実行される。

ＢＢＵ状態切替のため、ＣＵ８０１は、全てのＢＢＵカード８０３の消費電力供給を制御する。トラフィックに合わせて、必要量のＢＢＵカード８０３が稼働状態となる。

図９は本実施形態の動作フローを示す図である。まず、ステップＳ９０１において、初期化処理を行なうか否か判定する。初期化処理を行なう場合、ステップＳ９０２に進み、外部設定・制御ユニット８０４は、コスト計算を実行する期間ＴＣＡＬを初期化する。次にステップＳ９０３に進むと、その期間内のトラフィック履歴パラメータｋを初期化する。このトラフィック履歴パラメータｋは、トラフィックデータを取り出す期間を示すために用いられる。その期間ｋＴＣＡＬ中のトラフィック履歴も初期化される。次に、期間ｋＴＣＡＬ中のトラフィック履歴に基づいて、異なる切替間隔で削減されるコストを計算する（Ｓ９０５）。同時に、切替間隔を変えるための追加コストも算出する（Ｓ９０６）。削減されるコストと追加コストを比較して、コスト削減を最大化する最適値ＴＩＮＴが切替間隔ごとに選択される（Ｓ９０７）。次の切替動作の後、切替間隔期間ＴＩＮＴ内に、次の切替間隔を決定するため、トラフィックが記録される（Ｓ７０８）。一方、初期化を行なわない場合には、コスト計算が実行される期間ＴＣＡＬは、トラフィック履歴の更新に基づいて、更新される（Ｓ９０９）。トラフィック履歴パラメータｋは、最新の切替間隔に記録されたトラフィックデータと同じ期間のトラフィック履歴との違いに基づいて更新される（Ｓ９１０）。このステップＳ９１０の目的は、トラフィックの変化を検知し、パラメータｋを調整することにある。２つの項目の違いとしてトラフィックの変化が検知される。一つ目の項目は、最新の切替間隔ＴＩＮＴ間に記録されたトラフィックデータである。２つ目の項目は、同じ期間中ではあるが、前回の履歴に記録されたトラフィックデータである。例えば、最後のＴＩＮＴが１時間であって現在時刻が１０時の場合、一つ目の項目は、本日９時から１０時までに記録されたトラフィックデータである。２つ目の項目は、昨日または他の過去の日の９時から１０時までに記録されたトラフィックデータである。

更新された期間ｋＴＣＡＬ中のトラフィック履歴は、ＴＨＳＵ８０２によって取りだされる（Ｓ９１１）。期間ｋＴＣＡＬ中のトラフィック履歴に基づいて、異なる切替間隔で削減されるコストが算出される（Ｓ９１２）。同時に、異なる切替間隔で追加で必要になるコストも算出される（Ｓ９１３）。削減されるコストと追加で必要になるコストとを比較して、最大コスト削減を実現する切替間隔の最適値ＴＩＮＴを選択する（Ｓ９１４）。続く切替動作の後、次の切替間隔を決定するため、切替間隔期間ＴＩＮＴ中に、トラフィックを記録する（Ｓ９１５）。

図１０は、削減されるコストの算出例を示す図である。曲線１０００は、所定の期間ＴＣＡＬ中のトラフィック変化による、全ＢＢＵの消費電力の変化を示す。白い色で描かれたエリア１００１は、実際に処理に用いられたエネルギーを表わしている。この例では、切替間隔がＴＩＮＴに設定され、灰色で描かれたエリア１００２は、切替間隔ＴＩＮＴによって必要になる追加エネルギーを表わしている。いうまでもなく、インターバルがＴＣＡＬに設定されると、追加エネルギーが最大になる。格子で描かれたエリア１００３は、ＴＣＡＬからＴＩＮＴへの切替間隔の変化によって削減されるエネルギーを表わしている。それぞれの切替間隔ごとにエネルギー削減量を算出する。

同時に、切替間隔をＴＣＡＬからＴＩＮＴに変更することによって追加で必要になるコストを算出する。追加コストは、少なくとも２つの部分を含む。一つは、切替中に消費されるエネルギー、そしてもう一つは、デバイスの増大する減価償却費である。切替間隔が短くなれば、切替時間が増え、そのため、切替中のエネルギー消費と、デバイスの減価償却費が増大する。切替間隔ごとに、削減できるコストと追加で必要になるコストを算出する。算出された値は、異なるカーブを形成する。図１１は、削減コスト１１０１と追加コスト１１０２を示している。切替間隔の最適値は、最大のコスト削減を実現するように選択される。その計算の精度は、切替間隔の算出回数に応じて決まる。

計算期間ＴＣＡＬの更新は、トラフィック履歴に基づいている。このパラメータは、トラフィック履歴の期間特性を反映するために用いられている。

パラメータｋの更新は、最新の切替間隔の間、記録されたトラフィックデータとトラフィック計算期間において、同一期間のトラフィック履歴との相違に基づいている。もし、相違が大きい場合には、パラメータｋは、小さくされ、その逆の場合もある。

（第４実施形態）
図１２に第４実施形態のアーキテクチャが示されている。この実施形態において、ＢＢＵは、仮想的形式として理解される。汎用プロセッサ(ＣＰＵ)を用いたサーバ１２００において、ＢＢＵは、仮想的なＢＢＵ（ｖＢＢＵ)１２０３として、仮想技術を通じて実行される。ＣＵ１２０１とＴＨＳＵ１２０２は、仮想によって実行される。

ＢＢＵ状態切替のために、ＣＵ１２０１は、サーバ１２００を仮想ＢＢＵに対応するコンピュータ資源の割り当てを有効または無効にする。 トラフィックに合わせて、必要なコンピュータ資源のみが処理に割当られる。

図１３に第２実施形態の動作が示されている。まず、初期化するか否かを判断する。初期化プロセスにおいて、外部設定・制御部は、コスト計算が実行されている間、期間ＴＣＡＬを初期化する（Ｓ１３０２）。トラフィック履歴（Ｓ１３０３）の長さを示すために用いられるトラフィック履歴パラメータｋも初期化される（Ｓ１３０３）。期間ｋＴＣＡＬの間のトラフィック履歴もまた初期化される（Ｓ１３０４）。期間ｋＴＣＡＬの間のトラフィックデータに基づいて、最大コスト削減を伴った最適値ＴＩＮＴが次の式によって計算される（Ｓ１３０５）。

この式において、ＥＳＷは、それぞれの切替のためのエネルギーコストであり、外部設定制御部によって設定される定数である。ラムダは、kTCAL期間の履歴データから計算される。

図１４にラムダの計算値の例が示されている。この図において、曲線は、 kTCAL期間の平均トラフィックデータに従っている。Ａ〜Ｉポイントは、ＴＣＡＬのために同一の間隔を有している。ラムダは、次の式によって計算される。

計算の精度は、ラムダを計算するために選ばれるポイント数によって決定される。

期間ＴＩＮＴと次の切替動作を決定した後、間隔時間ＴＩＮＴの間、トラフィックは、次の切替間隔を決定するために記録される（Ｓ１３０６）。

初期化がないプロセスにおいて、コスト計算が実行される間、ＴＣＡＬの期間は、トラフィックト履歴更新に基づいて更新される（Ｓ１３０７）。トラフィック履歴パラメータｋは、同じ期間内のトラフィック最新の切替間隔トラフィックと履歴との相違に基づいて更新される（Ｓ１３０８）。

更新された期間ｋＴＣＡＬの間、トラフィック履歴データは、ＴＨＳＵ１２０２から取り出される（Ｓ１３０９）。

期間ｋＴＣＡＬの間、トラフィックヒ履歴に基づいて、最大コスト削減を伴った最適値ＴＩＮＴは、同じ工程において算出される（Ｓ１３１０）。次の切替動作の後、切替間隔ＴＩＮＴの間、トラフィックは、次の切替間隔決定のために記録される（Ｓ１３１１）。

（他の実施形態）クライアントまたはカスタマーに対応する情報処理は、必ずしも情報処理の手順を操作するクライアントのみに限定される必要はなく、あらかじめ決定された条件下において、他のクライアントに開かれていてもよい。このケースにおいても、情報処理の結果へのアクセスは、むしろ認証されたクライアントのみに認められる方が好ましい。

本発明について、典型的な実施形態を参酌することにより述べたが、本発明は、開示された典型的な実施形態に限定されるものと理解されるものではない。特許請求の範囲は、全て、そのような改変、均等な構造、機能を包含するために最も広く解釈されるべきものである。

また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する制御プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。

Claims (9)

1. ベースバンドユニットのアクティベーション状態が変化する２つの切替動作の間隔を定義する切替間隔を調整するための情報処理装置であって、
   トラフィック履歴を記録するトラフィック履歴記録部と、
   前記トラフィック履歴記録部に記憶された履歴に基づいて切替間隔を決定する制御部と、 を備えた情報処理装置。
2. 前記制御部は、選択された期間において、トラフィック履歴に基づいて異なる切替間隔のために削減されるコストを算出する、請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記制御部は、さらに、前記選択された期間において、トラフィック履歴に基づいて異なる切替間隔ごとに追加コストを算出する、請求項２に記載の情報処理装置。
4. 前記制御部は、削減されるコストの一つと追加コストの一つとの間の相違を最大化する切替間隔を決定する、請求項３に記載の情報処理装置。
5. ベースバンドユニットのアクティベーションス状態が変化する２つの切替動作の間隔を定義する切替間隔を調整するための情報処理方法であって、
   トラフィック履歴記録部に記憶されたトラフィック履歴に基づいた異なる切替間隔のための削減されたコストを算出するステップと、
   異なる切替間隔の中から削減されたコストを用いることによって、切替間隔を決定するステップとを含む情報処理方法。
6. 選択された時間において、トラフィック履歴に基づいて異なる切替間隔のそれぞれのために削減されたコストを算出するステップ、をさらに含む請求項５に記載の情報処理方法。
7. トラフィック履歴に基づいた異なる切替間隔のそれぞれのために追加コストを算出するステップ、
   前記切替間隔は、算出された削減されたコストと算出された追加コストとの間の相違に基づいた異なる切替間隔の中から選択される、請求項６に記載の情報処理方法。
8. 前記切替間隔は、削減されるコストの一つと追加コストの一つとの間の相違を最大化し、決定する、請求項７に記載の方法。
9. ベースバンドユニットのアクティベート状態が変化する２つの切替動作の間隔を定義する切替間隔を調整する装置の制御プログラムであって、
   トラフィック履歴記録部に記録されたトラフィック履歴に基づいた異なる切替間隔のための削減されるコストを算出するステップと、
   算出された削減されるコストを用いることによって、異なる切替間隔の中から切替間隔を決定するステップと、
   をコンピュータに実行させる制御プログラム。

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