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JP7742868B2 - Control device, control method, and program for controlling network functions based on disaster information - Google Patents
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JP7742868B2 - Control device, control method, and program for controlling network functions based on disaster information - Google Patents

Control device, control method, and program for controlling network functions based on disaster information

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JP7742868B2
JP7742868B2 JP2023156517A JP2023156517A JP7742868B2 JP 7742868 B2 JP7742868 B2 JP 7742868B2 JP 2023156517 A JP2023156517 A JP 2023156517A JP 2023156517 A JP2023156517 A JP 2023156517A JP 7742868 B2 JP7742868 B2 JP 7742868B2
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Description

本発明は、ネットワーク機能のリソース制御を行う技術に関する。 The present invention relates to technology for controlling network function resources.

移動通信システムが通信基盤から生活基盤へと進化しており、移動通信システムに対する信頼性の確保が求められている。特に、日本では数年に一度の頻度で大規模な地震等の災害が発生しており、移動通信システム又はサービスへの地震等による被害の影響を抑えるために、様々なシステムが開発されている。例えば、特許文献1には、地震情報における震度の予測値に基づいて、通信経路を切り替える技術が記載されている。 As mobile communication systems evolve from a communications infrastructure to a life infrastructure, there is a need to ensure the reliability of mobile communication systems. In particular, in Japan, large-scale disasters such as earthquakes occur once every few years, and various systems have been developed to mitigate the impact of damage caused by earthquakes and other disasters on mobile communication systems or services. For example, Patent Document 1 describes technology that switches communication paths based on predicted seismic intensity values in earthquake information.

特開2013-135295号公報JP 2013-135295 A

一方、実際に災害が生じた場合、災害の影響を受けた地域において、一時的に大量の通信トラフィックが生じる可能性がある。特許文献1の技術は、このような状況には対応できない。本発明は、移動通信システムにおいて、通信トラフィックの処理に必要なリソースの割当を通信の需要に応じて行う技術を提供する。 On the other hand, when a disaster actually occurs, there is a possibility that a large amount of communication traffic will temporarily occur in the area affected by the disaster. The technology in Patent Document 1 cannot deal with such a situation. The present invention provides a technology in a mobile communication system that allocates the resources required to process communication traffic according to communication demand.

本発明の一態様による制御装置は、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)のセルラ通信規格におけるユーザプレーンファンクション(UPF)が実装される処理装置のリソースを制御する制御装置であって、災害の発生を特定する災害情報を取得する取得手段と、前記災害情報に基づいて、前記災害の影響を受ける地域を特定する特定手段と、前記UPFのために割り当てる前記処理装置のリソースの設定を行う設定手段であって、前記災害情報により災害の発生が検出された場合に、関連付けられた地域の少なくとも一部が異なる複数の前記UPFのうち、前記特定手段により特定された地域に関連付けられた、又は、当該地域に位置する端末に関連付けられる前記UPFを特定し、特定された当該UPFに割り当てる前記リソースを増加するように前記設定を行う前記設定手段と、を有し、前記設定手段は、前記特定された地域に位置する前記端末により送信されることが予測される通信トラフィック量である潜在トラフィック量と、他のUPFから前記UPFに流入することが予測される流入トラフィック量との合計が、前記UPFの処理能力に基づく第1の閾値を超えたことに基づいて、前記UPFに割り当てるリソースを増加し、前記流入トラフィック量は、前記他のUPFが動作している地域における前記災害の影響の大きさに基づいて特定される当該他のUPFが正常に動作しなくなる確率と、当該他のUPFの前記潜在トラフィック量とに基づいて特定される A control device according to one aspect of the present invention is a control device that controls resources of a processing device in which a User Plane Function (UPF) in a cellular communication standard of the Third Generation Partnership Project (3GPP) is implemented, and includes an acquisition means for acquiring disaster information that identifies the occurrence of a disaster, an identification means for identifying an area affected by the disaster based on the disaster information, and a setting means for setting resources of the processing device to be allocated for the UPF, and when the occurrence of a disaster is detected by the disaster information, the control device identifies the UPF associated with the area identified by the identification means or associated with a terminal located in the area, from among a plurality of UPFs whose associated areas are at least partially different. and the setting means performs the setting to increase the resources allocated to the identified UPF, wherein the setting means increases the resources allocated to the UPF based on the fact that the sum of a potential traffic volume, which is the volume of communication traffic predicted to be transmitted by the terminal located in the identified area, and an inflow traffic volume predicted to flow into the UPF from another UPF, exceeds a first threshold based on the processing capacity of the UPF, and the inflow traffic volume is determined based on the probability that the other UPF will cease to operate normally, which is determined based on the magnitude of the impact of the disaster in the area where the other UPF is operating, and the potential traffic volume of the other UPF .

本発明によれば、移動通信システムにおいて、通信トラフィックの処理に必要なリソースの割当を通信の需要に応じて行うことができる。 According to the present invention, in a mobile communication system, the resources required to process communication traffic can be allocated according to communication demand.

移動通信システムの構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a mobile communication system. 管理サーバのハードウェア構成の一例を示す図である。FIG. 2 illustrates an example of a hardware configuration of a management server. 管理サーバの機能構成の一例を示す図である。FIG. 2 illustrates an example of a functional configuration of a management server. 管理サーバの動作フローを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an operation flow of the management server.

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち2つ以上の特徴は任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 The following embodiments are described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the following embodiments do not limit the scope of the claimed invention, and not all combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the invention. Two or more of the multiple features described in the embodiments may be combined in any desired manner. Furthermore, the same reference numbers are used for identical or similar components, and duplicate descriptions will be omitted.

(システム構成)
図1に、本実施形態に係る移動通信システムの構成例を示す。移動通信システムは、例えば、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP(登録商標))のセルラ通信規格に準拠したセルラ通信システムである。ただし、これに限られず、任意の無線通信規格に準拠した移動通信システムにおいて、以下の議論を適用することができる。移動通信システムは、例えば、端末101、102、103、104、105、106及び107、基地局111、112、113、114、115及び116、UPF121、122及び123、データネットワーク130、TA141、142及び143、AMF150、SMF160、管理サーバ170、及び、災害情報サーバ180を含んで構成される。UPF、TA、AMF及びSMFは、それぞれ、User Plane Function、Tracking Area、Access and Mobility Management Function、Session Management Functionの略語である。なお、端末101~107を総称して、端末100と呼ぶことがある。また、基地局111~116を総称して、基地局110と呼ぶことがある。さらに、UPF121~123を総称して、UPF120と呼ぶことがある。また、TA141~143を総称して、TA140と呼ぶことがある。なお、図1では、3つのUPF121~123が、有線ネットワークにより、1つのデータネットワーク130に接続されている例を示しているが、UPF120は、1つ又は2つであってもよく、又は4つ以上であってもよい。また、UPF120が接続するデータネットワーク130が、2つ以上あってもよく、UPF120のそれぞれが、互いに異なるデータネットワーク130に接続していてもよい。同様に、UPF120に接続している基地局110は、それぞれ代表として2つずつが例示されているが、1つであってもよく、3つ以上であってもよい。また、各TA140を構成する基地局110は、それぞれ代表として2つずつが例示されているが、1つであってもよく、3つ以上であってもよい。さらに、各TA140に対応するUPF120として、それぞれ1つずつが例示されているが、2つ以上があってもよい。各基地局110に接続する端末100は、ゼロ以上であってよく、1つの端末100が、複数の基地局110に同時に接続してもよい。AMF150、SMF160、管理サーバ170、及び、災害情報サーバ180は、それぞれ代表として1つずつが例示されているが、いずれも2つ以上があってよい。各装置間は、有線ネットワーク又は無線ネットワークにより、相互に接続されうる。移動通信システムにおいて、通信のための処理を行う機能のそれぞれは、ネットワーク機能と呼ばれうる。本実施形態において、基地局110、UPF120、AMF150、SMF160等は、ネットワーク機能の一例である。
(System configuration)
1 shows an example of the configuration of a mobile communication system according to this embodiment. The mobile communication system is, for example, a cellular communication system conforming to the cellular communication standard of the Third Generation Partnership Project (3GPP (registered trademark)). However, this is not limited to this, and the following discussion can be applied to a mobile communication system conforming to any wireless communication standard. The mobile communication system is, for example, configured to include terminals 101, 102, 103, 104, 105, 106, and 107, base stations 111, 112, 113, 114, 115, and 116, UPFs 121, 122, and 123, a data network 130, TAs 141, 142, and 143, AMF 150, SMF 160, a management server 170, and a disaster information server 180. UPF, TA, AMF, and SMF are abbreviations for User Plane Function, Tracking Area, Access and Mobility Management Function, and Session Management Function, respectively. Terminals 101 to 107 may be collectively referred to as terminals 100. Base stations 111 to 116 may be collectively referred to as base stations 110. UPFs 121 to 123 may be collectively referred to as UPF 120. TAs 141 to 143 may be collectively referred to as TA 140. While FIG. 1 illustrates an example in which three UPFs 121-123 are connected to one data network 130 via a wired network, the number of UPFs 120 may be one, two, or four or more. Furthermore, the UPFs 120 may be connected to two or more data networks 130, and each UPF 120 may be connected to a different data network 130. Similarly, two base stations 110 are illustrated as representatives of each UPF 120, but the number may be one, three, or more. Furthermore, two base stations 110 constituting each TA 140 are illustrated as representatives of each TA 140, but the number may be one, three, or more. Furthermore, although one UPF 120 is illustrated as corresponding to each TA 140, two or more UPFs 120 may be present. The number of terminals 100 connected to each base station 110 may be zero or more, and one terminal 100 may be connected to multiple base stations 110 simultaneously. Although one of each of the AMF 150, SMF 160, management server 170, and disaster information server 180 is illustrated as a representative example, there may be two or more of each. The devices may be interconnected via a wired network or a wireless network. In a mobile communication system, each function that performs processing for communication may be referred to as a network function. In this embodiment, the base station 110, UPF 120, AMF 150, SMF 160, etc. are examples of network functions.

端末100は、ユーザにより利用される端末であり、無線媒体を介して基地局110と無線信号の交換を行う。端末100は、User Equipment(UE)と呼ばれうる。端末100は、例えば、スマートフォン、モバイルフォン、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、ウェアラブル端末、IoT(Internet of Things)端末等を含む。基地局110は、無線媒体を介して端末100と無線信号の交換を行う。基地局110は、例えば、gNB(next Generation Node B)、eNB(evolved Node B)等を含む。UPF120は、端末100から送信されたユーザプレーンデータをデータネットワーク130へ転送し、データネットワーク130から受信したユーザプレーンデータを宛先となる端末100へ転送するためのルーティング等の接続点機能を提供する。ユーザプレーンデータは、端末110とデータネットワーク130との間で交換される情報であり、本実施形態において、データと呼ばれることがある。基地局110とデータネットワーク130との間において、データを転送する際に、複数のUPF120が介在してもよい。データネットワーク130は、端末100に対して、データサービスを提供するネットワークであり、例えば、公衆陸上移動体ネットワーク(PLMN)のIP(Internet Protocol)サービスネットワーク、インターネット、企業ネットワーク等を含む。TA140は、端末100の位置登録に用いられるエリアの単位である。TA140は、1つ以上のセルにより構成されうる。セルは、各基地局110がカバーする通信可能な範囲である。端末100は、いずれかのTA140内に存在するものとして、その位置がTA140と関連付けられて管理されうる。本実施形態において、端末100がTA140内に存在することを、端末100がTA140内に在圏するとも表現する。一例として、ある端末100を宛先とする通信トラフィックが発生すると、この端末100と関連付けられて登録されているTA140を構成する全ての基地局110が、この端末100に対する呼び出しを行う。AMF150は、端末100のネットワークへの登録、接続、移動等の手続きや管理を行う。SMF160は、端末100がデータをデータネットワークに送信する際に、セッション管理の機能を提供する。例えば、SMF160は、端末100に対するIPアドレスの割当、接続先となるUPF120の選択、PDU(Packet Data Unit)のセッション管理等を行う。管理サーバ170は、移動通信システムにおけるリソースの管理等を行う。災害情報サーバ180は、移動通信システムを構成する各装置に対して災害情報を提供する。災害情報サーバ180は、例えば、気象庁により提供される緊急地震速報を提供するサーバである。なお、災害情報サーバ180は、津波警報、火災警報、全国瞬時警報等の警報を提供するサーバであってもよい。 The terminal 100 is a terminal used by a user and exchanges radio signals with the base station 110 via a wireless medium. The terminal 100 may be referred to as User Equipment (UE). The terminal 100 includes, for example, a smartphone, a mobile phone, a personal computer, a tablet terminal, a wearable terminal, an IoT (Internet of Things) terminal, etc. The base station 110 exchanges radio signals with the terminal 100 via a wireless medium. The base station 110 includes, for example, a gNB (next generation Node B), an eNB (evolved Node B), etc. The UPF 120 provides connection point functions such as routing for forwarding user plane data transmitted from the terminal 100 to the data network 130 and for forwarding user plane data received from the data network 130 to the destination terminal 100. User plane data is information exchanged between the terminal 110 and the data network 130, and may be referred to as data in this embodiment. When transferring data between the base station 110 and the data network 130, multiple UPFs 120 may be interposed. The data network 130 is a network that provides data services to the terminal 100, and includes, for example, an IP (Internet Protocol) service network of a public land mobile network (PLMN), the Internet, a corporate network, etc. A TA 140 is a unit of area used for location registration of the terminal 100. A TA 140 may be composed of one or more cells. A cell is a communicable range covered by each base station 110. The terminal 100 may be managed as being present within one of the TAs 140, with its location associated with the TA 140. In this embodiment, the presence of the terminal 100 within the TA 140 may also be expressed as the terminal 100 being present within the TA 140. For example, when communication traffic addressed to a certain terminal 100 occurs, all base stations 110 that constitute the TA 140 associated with and registered with the terminal 100 call the terminal 100. The AMF 150 handles procedures and management for the terminal 100, such as registration, connection, and movement to the network. The SMF 160 provides session management functions when the terminal 100 transmits data to the data network. For example, the SMF 160 assigns an IP address to the terminal 100, selects the UPF 120 to connect to, and manages PDU (Packet Data Unit) sessions. The management server 170 manages resources in the mobile communication system. The disaster information server 180 provides disaster information to each device constituting the mobile communication system. The disaster information server 180 is, for example, a server that provides emergency earthquake alerts provided by the Japan Meteorological Agency. The disaster information server 180 may also be a server that provides alerts such as tsunami alerts, fire alerts, and nationwide instantaneous alerts.

端末100が、移動通信システムにアクセスして、サービスを受けるまでの手続きの概要について説明する。端末100は、その電源がONになると、初期登録手順を実行する。例えば、端末100は、基地局110に対して、登録要求メッセージを送信する。端末100は、登録要求メッセージを送信する際に、自装置を識別するための情報として、Subscription Concealed Identifier(SUCI)や5G Globally Unique Temporary Identifier(5G-GUTI)を使用しうる。基地局110は、端末100から登録要求メッセージを受信すると、端末100の識別子等に基づいて、接続すべきAMF150を選択する。基地局110は、例えば、自装置から地理的に最も近いAMF150を選択し、このAMF150へ登録要求メッセージを送信しうる。各基地局110が、自装置がデフォルトで選択する1つのAMF150を定めていてもよい。AMF150は、登録要求メッセージを受信すると、発信元である端末100の認証を行い、登録処理を行う。AMF150は、例えば、図示しないAuthentication Server Function(AUSF)に問い合わせることにより、端末100に対する認証を実行しうる。また、AMF150は、登録処理において、自装置がこの端末100に対するサービングAMFであることを、図示しないUnified Data Management(UDM)に登録しうる。UDMは、加入者契約情報等を記憶する移動通信システムのデータベース機能である。さらに、AMF150は、端末100に対して、5G-GUTI、登録エリア、定期的登録更新タイマ等を含む登録受理メッセージを通知しうる。登録受理メッセージに含まれる登録エリアは、例えば、端末100が在圏するTA140であってもよく、周辺の複数のTA140を含んでもよい。TA140には、TA140のそれぞれを一意に識別する識別子であるTracking Area Identifier(TAI)が付与されうる。また、端末100の位置は、複数のTA140からなるRegistration Area(登録エリア)により管理されてもよい。本実施形態では、端末100の位置は、TA140との関連付けにより管理され、各TA140は、TAIにより識別されるものとする。端末100は、定期的登録更新タイマに基づいて、自装置の位置をAMF150に通知する。一例として、端末100は、定期的登録更新タイマに基づいて、定期的にCell Global Identifier(CGI)及びTAIをAMF150に通知する。CGIは、セルを一意に識別する識別子であり、PLMNの識別子とセルの識別子により構成されうる。このように、端末100による定期的な位置登録又は位置更新が行われることによって、AMF150は、各端末100が在圏するTA140と紐付けて端末100の位置管理を行うことができる。 An overview of the procedure for the terminal 100 to access the mobile communication system and receive services is described below. When the terminal 100 is turned on, it performs an initial registration procedure. For example, the terminal 100 transmits a registration request message to the base station 110. When transmitting the registration request message, the terminal 100 may use a Subscription Concealed Identifier (SUCI) or a 5G Globally Unique Temporary Identifier (5G-GUTI) as information to identify the terminal 100. When the base station 110 receives the registration request message from the terminal 100, it selects an AMF 150 to connect to based on the identifier of the terminal 100, etc. The base station 110 may, for example, select the AMF 150 that is geographically closest to the terminal 100 and transmit a registration request message to this AMF 150. Each base station 110 may define one AMF 150 to be selected by the base station 110 by default. When the AMF 150 receives a registration request message, it authenticates the terminal 100, which is the sender, and performs registration processing. The AMF 150 can authenticate the terminal 100, for example, by querying an Authentication Server Function (AUSF) not shown. Furthermore, in the registration processing, the AMF 150 can register in a Unified Data Management (UDM) not shown that the AMF itself is the serving AMF for this terminal 100. The UDM is a database function of a mobile communication system that stores subscriber contract information and the like. Furthermore, the AMF 150 can notify the terminal 100 of a registration acceptance message including a 5G-GUTI, a registration area, a periodic registration update timer, and the like. The registration area included in the registration acceptance message may be, for example, the TA 140 in which the terminal 100 resides, or may include multiple surrounding TAs 140. A Tracking Area Identifier (TAI), which is an identifier that uniquely identifies each TA 140, may be assigned to the TA 140. Furthermore, the location of the terminal 100 may be managed by a Registration Area consisting of multiple TAs 140. In this embodiment, the location of the terminal 100 is managed by association with the TA 140, and each TA 140 is identified by a TAI. The terminal 100 notifies the AMF 150 of its location based on a periodic registration update timer. As an example, the terminal 100 periodically notifies the AMF 150 of the Cell Global Identifier (CGI) and TAI based on a periodic registration update timer. The CGI is an identifier that uniquely identifies a cell and can be composed of a PLMN identifier and a cell identifier. In this way, by the terminal 100 performing periodic location registration or location update, the AMF 150 can manage the location of each terminal 100 by linking it with the TA 140 in which the terminal 100 is located.

端末100は、データネットワーク130を宛先とするデータが発生すると、PDUセッション要求メッセージを、基地局110を介して、AMF150に送信する。例えば、PDUセッション要求メッセージには、端末100により生成されたPDUセッション識別子、指定するデータネットワーク150等の情報が含まれうる。AMF150は、PDUセッション要求メッセージに含まれる情報に基づいて適切なSMF160を選択し、PDUセッション設定要求メッセージを転送する。AMF150は、例えば、端末100の加入者契約情報に基づいて、SMF160を選択しうる。SMF160は、要求されたPDUセッションを確立するために必要なUPF120を選択して、PDUセッションを割り当てる。端末100とデータネットワーク130との間でデータを転送するために、複数のUPF120が経由される場合がある。この場合、その複数のUPF120により形成される転送ルート上でトンネリング化が行われて、そのトンネルを用いてユーザプレーンデータが転送されうる。SMF160は、AMF150に対して、トンネルの終端点となるUPF120のアドレス情報、PDUセッション設定の受理メッセージを含む情報を送信する。AMF150は、基地局110に対してトンネルの終端点となるUPF120のアドレス情報を通知し、端末100に受理メッセージを通知する。AMF150は、基地局110によりトンネル化の準備が整ったことの通知を受けると、基地局110のアドレスをトンネル化の他方の終端点としてSMF160に通知する。これにより、端末100から基地局110を経由してデータネットワーク130までのPDUセッションが開通する。なお、1つの端末100と複数のUPF120との間で、それぞれ異なるPDUセッションが確立しうる。例えば、端末100により使用される複数のアプリケーションのそれぞれが接続するデータネットワーク130が互いに異なる場合、1つの端末100と、それぞれのデータネットワーク130に対応する異なる複数のUPF120との間で、PDUセッションが個別に確立されうる。すなわち、UPF120は、その設置されている物理的な位置や接続しているデータネットワーク130に応じて、選択されうる。また、AMF150又はSMF160は、各端末100のPDUセッションごとの接続先となるUPF120を個別に管理しうる。 When data destined for the data network 130 is generated, the terminal 100 transmits a PDU session request message to the AMF 150 via the base station 110. For example, the PDU session request message may include information such as a PDU session identifier generated by the terminal 100 and the specified data network 150. The AMF 150 selects an appropriate SMF 160 based on the information included in the PDU session request message and forwards a PDU session establishment request message. The AMF 150 may select the SMF 160 based on, for example, the subscriber contract information of the terminal 100. The SMF 160 selects a UPF 120 required to establish the requested PDU session and allocates the PDU session. Data transfer between the terminal 100 and the data network 130 may go through multiple UPFs 120. In this case, tunneling is performed on a transfer route formed by the multiple UPFs 120, and user plane data may be transferred using the tunnel. The SMF 160 transmits information including address information of the UPF 120 that is the termination point of the tunnel and an accept message for setting up the PDU session to the AMF 150. The AMF 150 notifies the base station 110 of the address information of the UPF 120 that is the termination point of the tunnel, and notifies the terminal 100 of an accept message. When the AMF 150 is notified by the base station 110 that preparation for tunneling is complete, it notifies the SMF 160 of the address of the base station 110 as the other termination point of the tunneling. This opens a PDU session from the terminal 100 to the data network 130 via the base station 110. Note that different PDU sessions can be established between one terminal 100 and multiple UPFs 120. For example, if multiple applications used by the terminal 100 connect to different data networks 130, PDU sessions can be established individually between one terminal 100 and multiple different UPFs 120 corresponding to each data network 130. That is, the UPF 120 can be selected according to its physical location and the data network 130 to which it is connected. In addition, the AMF 150 or the SMF 160 can individually manage the UPF 120 to which each terminal 100 connects for each PDU session.

本実施形態では、AMF150が、SMF160と連携して端末100の位置管理やPDUセッションの確立を行う例を示したが、端末100の位置管理やPDUセッションを確立するための手続きや、その手続きを実行する装置は、これらに限られない。例えば、AMF150とSMF160が一つの装置として手続きを実行してもよく、他の装置が手続きを実行してもよい。例えば、Long Term Evolution(LTE)のEvolved Packet Core(EPC)におけるMobility Management Entity(MME)が、端末100の位置管理やセッション管理を実行しうる。 In this embodiment, an example has been shown in which AMF150 works in cooperation with SMF160 to manage the location of terminal 100 and establish a PDU session, but the procedures for managing the location of terminal 100 and establishing a PDU session, and the device that executes those procedures, are not limited to these. For example, AMF150 and SMF160 may execute the procedures as a single device, or another device may execute the procedures. For example, a Mobility Management Entity (MME) in the Evolved Packet Core (EPC) of Long Term Evolution (LTE) may execute the location management and session management of terminal 100.

上述のように、端末100は、データネットワーク130へのデータが端末100において発生すると、データネットワーク130に接続するためのPDUセッションの要求を行い、確立したPDUセッションを介してデータネットワーク130とのデータの交換を開始する。また、その後に一定期間に渡ってデータの交換がない場合、端末100は非アクティブ状態に移行する。したがって、移動通信システムの設計においては、移動通信システムに接続している端末100の全てが常時アクティブ状態であることを想定した設計ではなく、その一部がアクティブであるとの想定で設計が行われうる。このとき、例えば、ある地域において、地震等の災害が発生すると、災害に関する情報の取得や安否確認等のための通信の需要が、一時的に急増しうる。特定のネットワーク機能において、その処理能力を超える負荷が発生すると、通信トラフィックの遅延や破棄等が生じる可能性がある。例えば、多数のユーザが、それぞれ端末100を用いて情報収集を始めると、多数のPDUセッションが必要となり、その地域に設置されたUPF120に負荷が集中しうる。特に、災害の発生直後には、緊急的かつ継続的な情報収集の需要が高まるため、通信トラフィックの輻輳は、解消しづらい。また、輻輳の結果として、通信トラフィックの遅延や破棄等により、ユーザによる情報要求の再送が繰り返されることによって、より一層通信トラフィック量が増加し、ネットワーク機能の負荷が高まる場合がある。したがって、移動通信システムは、一時的に増大した緊急的な負荷を早期に解消する必要がある。本実施形態では、移動通信システムを構成するネットワーク機能に仮想化技術を適用し、災害情報に基づいてネットワーク機能に割り当てるリソースを制御することにより、需要に応じた処理能力を有するネットワーク機能を提供する。以下に、本実施形態におけるネットワーク機能のリソース制御について説明する。 As described above, when data to be transmitted to the data network 130 is generated at the terminal 100, the terminal 100 requests a PDU session for connection to the data network 130 and begins exchanging data with the data network 130 via the established PDU session. Furthermore, if no data exchange occurs for a certain period of time, the terminal 100 transitions to an inactive state. Therefore, when designing a mobile communication system, it is possible to assume that only a portion of the terminals 100 connected to the mobile communication system will be active at all times, rather than assuming that all terminals 100 will be active at all times. In this case, for example, if a disaster such as an earthquake occurs in a certain area, there may be a temporary surge in demand for communications to obtain disaster-related information, confirm the safety of users, etc. If a load exceeds the processing capacity of a specific network function, delays or discards of communication traffic may occur. For example, if a large number of users each begin collecting information using their terminals 100, a large number of PDU sessions will be required, which may result in a concentrated load on the UPF 120 installed in that area. In particular, immediately after a disaster occurs, there is a high demand for urgent and continuous information gathering, making communication traffic congestion difficult to resolve. Furthermore, as a result of congestion, communication traffic delays and discards may cause users to repeatedly resend information requests, further increasing the volume of communication traffic and placing a greater load on network functions. Therefore, mobile communication systems must quickly resolve the temporarily increased emergency load. In this embodiment, virtualization technology is applied to the network functions that make up the mobile communication system, and resources allocated to the network functions are controlled based on disaster information, thereby providing network functions with processing capabilities that meet demand. Resource control of network functions in this embodiment is described below.

(ネットワーク機能の仮想化と管理サーバによるリソース制御)
本実施形態では、本技術を適用するネットワーク機能の一例として、UPF120を用いて説明を行う。本技術が適用されるネットワーク機能は、UPF120に限られず、移動通信システムを構成する任意のネットワーク機能について、以下の議論が適用されうる。本実施形態におけるUPF120は、汎用サーバにインストールされた仮想化レイヤ上でネットワーク機能を実行するソフトウェアとして実装される。このように仮想化されたネットワーク機能は、Virtualized Network Function(VNF)とも呼ばれうる。すなわち、仮想化により実現されたネットワーク機能は、ソフトウェアとして実装された処理装置である。汎用サーバは、例えば、Central Processing Unit(CPU)、Graphics Processing Unit(GPU)を含むアクセラレータ等の処理装置や、メモリやハードディスク等の記憶媒体等及びNetwork Interface Card等の通信装置等により構成されうる。仮想化レイヤは、ハイパーバイザとも呼ばれ、VNFが汎用サーバ上で動作するための制御プログラムである。すなわち、UPF120は、汎用サーバ上で動作するVNFとして実装され、ハイパーバイザを通して、汎用サーバが有する各リソースを用いて、データの転送等の通信トラフィックの処理を実行しうる。したがって、UPF120の処理能力は、UPF120に割り当てられるリソースに依存しうる。一般に、VNFは、1つの汎用サーバ上において、又は、複数の汎用サーバに跨って動作しうる。また、各ネットワーク機能は、1つのVNFにより実行されてもよく、又は、複数のVNFが連携することにより実行されてもよい。したがって、ネットワーク機能(例えばUPF120)の処理能力を増加するために、汎用サーバ(又はそれを構成するハードウェアの一部)やVNFを追加的に割り当てることが行われうる。また、UPF120に割り当てた汎用サーバ(又はそれを構成するハードウェアの一部)やVNFを解放することにより、UPF120のリソースを削減しうる。本実施例では、UPF120の処理能力を増加又は削減する具体的な方法に関わらず、UPF120の処理能力を増加又は削減することを、リソースを制御すると表現することがある。ネットワーク機能のリソースを追加することは、スケールアウトと呼ばれうる。また、ネットワーク機能のリソースを解放することは、スケールインと呼ばれうる。本実施形態では、例えば、管理サーバ170が、UPF120に割り当てるリソースを制御する。管理サーバ170は、例えば、汎用サーバを構成するハードウェアリソースの管理、各VNFの管理、仮想化されたネットワーク機能全体のオーケストレーション等を実行しうる。管理サーバ170は、それぞれの機能を実行する個別のサーバが連携して動作することにより実装されてもよい。例えば、汎用サーバを構成するハードウェアリソースの管理を行う機能は、Virtualized Infrastructure Manager(VIM)と呼ばれうる。また、各VNFの管理を行う機能は、VNF Manager(VNFM)と呼ばれうる。仮想化されたネットワーク機能全体のオーケストレーションを行う機能は、NFV Orchestrator(NFVO)と呼ばれうる。一例として、UPF120のスケールアウトを行う場合、管理サーバ170において、まずNFVOが、VIMに対してリソースの空き状況を確認し、リソースを予約する。NFVOは、VNFMに対して、UPF120に対するスケールアウトを実行するよう指示する。NFVOは、予約したリソースの識別子をVNFMに通知しうる。VNFMは、VIMに対してリソースを要求する。VIMは、汎用サーバ又はVNF等のリソースの割当を行う。VNFMは、割り当てられたリソースを用いて、UPF120が動作するための設定を行う。これにより、UPF120のスケールアウトが完了する。管理サーバ170がUPF120のリソースを制御する方法は、これに限られず、他の機能を含んでもよく、一部の機能が削除されてもよい。
(Network function virtualization and resource control by management server)
In this embodiment, a description will be given using the UPF 120 as an example of a network function to which the present technology is applied. The network function to which the present technology is applied is not limited to the UPF 120, and the following discussion can be applied to any network function constituting a mobile communication system. The UPF 120 in this embodiment is implemented as software that executes a network function on a virtualization layer installed on a general-purpose server. Such a virtualized network function may also be called a Virtualized Network Function (VNF). In other words, a network function realized by virtualization is a processing device implemented as software. The general-purpose server may be configured, for example, with a processing device such as an accelerator including a Central Processing Unit (CPU) and a Graphics Processing Unit (GPU), a storage medium such as a memory or a hard disk, and a communication device such as a Network Interface Card. The virtualization layer, also known as a hypervisor, is a control program that allows VNFs to run on general-purpose servers. Specifically, the UPF 120 is implemented as a VNF running on a general-purpose server and can process communication traffic, such as data transfer, using the resources of the general-purpose server through the hypervisor. Therefore, the processing capacity of the UPF 120 depends on the resources allocated to the UPF 120. Generally, a VNF can run on a single general-purpose server or across multiple general-purpose servers. Each network function may be executed by a single VNF or may be executed by multiple VNFs working together. Therefore, to increase the processing capacity of a network function (e.g., the UPF 120), additional general-purpose servers (or parts of the hardware that constitute them) or VNFs may be allocated. Releasing the general-purpose servers (or parts of the hardware that constitute them) or VNFs allocated to the UPF 120 can reduce the resources of the UPF 120. In this embodiment, regardless of the specific method for increasing or decreasing the processing capacity of the UPF 120, increasing or decreasing the processing capacity of the UPF 120 may be expressed as controlling resources. Adding resources for a network function may be called scale-out. Releasing resources for a network function may be called scale-in. In this embodiment, for example, the management server 170 controls the resources allocated to the UPF 120. The management server 170 may perform, for example, management of hardware resources constituting a general-purpose server, management of each VNF, orchestration of the entire virtualized network function, etc. The management server 170 may be implemented by individual servers that perform each function operating in cooperation with each other. For example, a function that manages hardware resources constituting a general-purpose server may be called a Virtualized Infrastructure Manager (VIM). A function that manages each VNF may be called a VNF Manager (VNFM). The function that orchestrates the entire virtualized network function may be called an NFV Orchestrator (NFVO). As an example, when scaling out the UPF 120, in the management server 170, the NFVO first checks the availability of resources with the VIM and reserves the resources. The NFVO instructs the VNFM to scale out the UPF 120. The NFVO may notify the VNFM of the identifiers of the reserved resources. The VNFM requests resources from the VIM. The VIM allocates resources such as general-purpose servers or VNFs. The VNFM uses the allocated resources to configure the UPF 120 for operation. This completes the scale-out of the UPF 120. The method by which the management server 170 controls the resources of the UPF 120 is not limited to this, and other functions may be included, or some functions may be omitted.

(災害情報に基づくリソース制御)
本実施形態では、管理サーバ170は、災害情報に基づいてネットワーク機能のリソース制御を行う。まず、管理サーバ170は、災害の発生により影響を受ける地域を特定する。一例として、管理サーバ170は、災害情報サーバ180から、災害情報を取得する。例えば、災害情報が緊急地震速報である場合、災害情報には、地震の発生時刻、地震が発生したと推定される場所(震源)、地震の規模の推定値(マグニチュード)、影響を受ける地域の名称、震度の予測値及びその地域への主要動の到達予測時刻等が含まれうる。また、地震発生後に、複数回に渡って地震情報が提供されうる。それぞれの地震情報において、影響を受ける地域や震度等が異なる場合がある。管理サーバ170は、複数の災害情報の中から、どの情報を使用するかを選択しうる。例えば、管理サーバ170は、災害情報を即応性が求められる処理に用いる場合、早く提供された災害情報を使用する。また、管理サーバ170は、災害情報を確実性が求められる処理に用いる場合、後から提供された災害情報を使用しうる。管理サーバ170は、例えば、災害情報サーバ180から災害情報の配信を受けるために、災害情報サーバ180が提供する情報配信サービスに自装置を登録するよう要求しうる。管理サーバ170は、取得した災害情報に基づいて、災害による影響が大きい地域を特定する。災害による影響が大きいとは、例えば、災害情報が地震速報である場合、震度の予測値や観測値が大きいことでありうる。例えば、災害情報が気象警報である場合、その警戒レベルが高いことでありうる。また、災害情報が、大津波警報の場合は津波の高さが高いことでありうる。例えば、管理サーバ170は、災害による影響の大きさが所定の閾値を超える地域を、災害により影響を受ける地域として特定しうる。なお、災害の影響の大きさに関わらず、災害の発生自体に基づいて影響を受ける地域を特定してもよい。
(Resource control based on disaster information)
In this embodiment, the management server 170 controls network function resources based on disaster information. First, the management server 170 identifies areas affected by the occurrence of a disaster. As an example, the management server 170 acquires disaster information from the disaster information server 180. For example, if the disaster information is an earthquake early warning, the disaster information may include the time of the earthquake, the estimated location of the earthquake (epicenter), the estimated magnitude of the earthquake, the name of the affected area, the predicted seismic intensity, and the predicted time of arrival of the main tremor in the area. Furthermore, earthquake information may be provided multiple times after the earthquake occurs. The affected areas and seismic intensity may differ for each piece of earthquake information. The management server 170 may select which information to use from multiple pieces of disaster information. For example, if the disaster information is used for processing requiring rapid response, the management server 170 uses the disaster information provided earlier. Furthermore, if the disaster information is used for processing requiring reliability, the management server 170 may use the disaster information provided later. For example, the management server 170 may request that the device itself be registered with an information distribution service provided by the disaster information server 180 in order to receive disaster information from the disaster information server 180. The management server 170 identifies areas that will be heavily affected by the disaster based on the acquired disaster information. For example, if the disaster information is an earthquake early warning, a heavily affected area may mean that the predicted or observed seismic intensity is high. For example, if the disaster information is a weather warning, a heavily affected area may mean that the alert level is high. Furthermore, if the disaster information is a major tsunami warning, a heavily affected area may mean that the tsunami height is high. For example, the management server 170 may identify areas where the magnitude of the impact of the disaster exceeds a predetermined threshold as areas affected by the disaster. Note that affected areas may also be identified based on the occurrence of the disaster itself, regardless of the magnitude of the impact of the disaster.

そして、管理サーバ170は、災害の影響を受ける地域で発生する通信トラフィックを取り扱うUPF120を特定する。一例として、まず管理サーバ170は、災害の影響を受ける地域として特定した地域(特定地域)に対応するTA140を特定する。例えば、管理サーバ170は、移動通信システムを構成するTA140のそれぞれがカバーする地域のリストを有してもよい。この場合、管理サーバ170は、そのリストを用いて、特定地域に対応するTA140を特定しうる。また、AMF150が同様のリストを有する場合、管理サーバ170は、AMF150に対してTA140の情報を要求しうる。例えば、管理サーバ170は、特定地域の情報を含む問い合わせをAMF150に通知し、AMF150が特定地域をカバーするTA140のリストを提供する。TA140のリストは、各TA140のTAIを含みうる。AMF150以外の装置がそのようなリストを有する場合、管理サーバ170は、その装置に対して問い合わせを行いうる。 Then, the management server 170 identifies the UPF 120 that handles communication traffic occurring in the area affected by the disaster. As an example, the management server 170 first identifies the TA 140 that corresponds to the area (specific area) identified as the area affected by the disaster. For example, the management server 170 may have a list of areas covered by each of the TAs 140 that make up the mobile communication system. In this case, the management server 170 may use that list to identify the TA 140 that corresponds to the specific area. Furthermore, if the AMF 150 has a similar list, the management server 170 may request information about the TA 140 from the AMF 150. For example, the management server 170 notifies the AMF 150 of an inquiry including information about the specific area, and the AMF 150 provides a list of the TAs 140 that cover the specific area. The list of TAs 140 may include the TAI of each TA 140. If a device other than the AMF 150 has such a list, the management server 170 may make an inquiry to that device.

そして、管理サーバ170は、特定したTA140において生じる通信トラフィックを取り扱いうるネットワーク機能を特定する。例えば、各UPF120がTA140と直接関連付けられている場合、管理サーバ170は、各TA140と関連付けられたUPF120のリストを有してもよい。この場合、管理サーバ170は、特定したTA140に基づいて、関連付けられたUPF120を特定しうる。また、管理サーバ170は、UPF120の情報を取得するために、AMF150やSMF160等のネットワーク機能に問い合わせを行ってもよい。各端末100の位置情報や、各端末100とUPF120との間のPDUセッションを管理するネットワーク機能に対して問い合わせを行うことにより、管理サーバ170は、特定したTA140に対応するUPF120の情報を取得しうる。一方、各UPF120が各端末100と関連付けられている場合、管理サーバ170は、例えば、各TA140に在圏する端末100を特定し、この端末100と関連付けられているUPF120を特定しうる。この場合、管理サーバ170は、特定したTA140に在圏する端末100の情報(識別子等)をAMF150に問い合わせうる。また、管理サーバ170は、例えば、AMF150又はSMF160が、各端末100と関連付けられたUPF120を把握している場合、AMF150又はSMF160から、各端末100と関連付けられたUPF120の情報を取得しうる。なお、例えば、スライス、QoS、アプリケーション、データを提供するネットワーク等のデータのタイプごとに、互いに異なるUPF120がそれらのタイプと関連付けられている場合、管理サーバ170は、データのタイプに基づいて関連するUPF120を特定しうる。この場合、管理サーバ170は、災害の発生状況に応じて、ユーザが使用すると想定されるアプリケーションを特定し、特定したアプリケーションに基づいて、AMF150やSMF160等に対する問い合わせを行いうる。例えば、安否確認サービスの利用が高まると想定される場合、管理サーバ170は、安否確認サービスを提供するデータネットワーク130に対応するUPF120をSMF160等に問い合わせうる。本実施形態では、一例として、UPF120が、各TA140と直接関連付けられているとして説明を行うが、管理サーバ170が、特定したTA140に関連付けられたUPF120を特定する方法は、これに限られない。 The management server 170 then identifies network functions that can handle communication traffic occurring in the identified TA 140. For example, if each UPF 120 is directly associated with the TA 140, the management server 170 may have a list of UPFs 120 associated with each TA 140. In this case, the management server 170 may identify the associated UPF 120 based on the identified TA 140. The management server 170 may also query network functions such as the AMF 150 and the SMF 160 to obtain information about the UPF 120. By querying the network functions that manage the location information of each terminal 100 and the PDU session between each terminal 100 and the UPF 120, the management server 170 may obtain information about the UPF 120 corresponding to the identified TA 140. On the other hand, when each UPF 120 is associated with each terminal 100, the management server 170 may, for example, identify the terminal 100 present in each TA 140 and identify the UPF 120 associated with this terminal 100. In this case, the management server 170 may inquire of the AMF 150 about information (such as an identifier) of the terminal 100 present in the identified TA 140. Furthermore, when the AMF 150 or the SMF 160 knows the UPF 120 associated with each terminal 100, the management server 170 may acquire information about the UPF 120 associated with each terminal 100 from the AMF 150 or the SMF 160. Note that, for example, when different UPFs 120 are associated with each type of data, such as a slice, a QoS, an application, or a network that provides data, the management server 170 may identify the associated UPF 120 based on the type of data. In this case, the management server 170 may identify applications that users are expected to use depending on the disaster situation, and may make inquiries to the AMF 150, SMF 160, etc. based on the identified applications. For example, if it is expected that usage of the safety confirmation service will increase, the management server 170 may inquire of the SMF 160, etc. about the UPF 120 that corresponds to the data network 130 that provides the safety confirmation service. In this embodiment, as an example, the description will be given assuming that the UPF 120 is directly associated with each TA 140, but the method by which the management server 170 identifies the UPF 120 associated with the identified TA 140 is not limited to this.

管理サーバ170は、特定したネットワーク機能において生じうる通信トラフィック量(潜在トラフィック量)を予測する。一例として、管理サーバ170は、各TA140に在圏する端末100の数に基づいて、UPF120の潜在トラフィック量を予測する。管理サーバ170は、例えば、特定したTA140を指定して、そのTA140に在圏する端末100の数をAMF150に問い合わせうる。AMF150は、管理サーバ170により問い合わせを受けたTA140に在圏する端末100を抽出する。例えば、各端末100は、自装置の位置登録情報を定期的に更新するために、AMF150に通知を行う。したがって、AMF150は、自装置がサービングAMFとして登録している各端末100の位置登録情報を用いて、各TA140に在圏する各端末100を特定しうる。そして、AMF150は、例えば、TA140ごとに集計した端末100の数を管理サーバ170に報告しうる。管理サーバは、一例として、端末100の数に所定の通信トラフィック量と災害による影響の大きさに基づく重み係数を乗算することにより、通信トラフィック量を予測する。所定の通信トラフィック量は、例えば、端末1台当たりの最大通信トラフィック量や最低限の通信を確保する通信トラフィック量等でありうる。所定の通信トラフィック量は、過去の類似の災害発生時の実績に基づいて決定されてもよく、特定のアプリケーションが使用されたときの平均的な通信トラフィック量に基づいて決定されてもよい。これら以外の方法に基づいて決定してもよい。また、重み係数は、例えば、災害による影響の大きさに基づいて決定しうる。一例として、地震が発生した場合、震度ごとに異なる重み係数を用いてもよい。例えば、震度が大きい方から小さい方へ、震度7、6強、6弱、5強及び5弱以下とある場合に、重み係数が大きい方から小さい方へ1.2、0.8、0.5、0.1及び0と段階的に小さくなるように設定してもよい。例えば、1つの事例(事例1)として、ある地震が発生した際に、図1におけるTA141~143において、それぞれ震度7、6弱及び5強が観測されたとする。また、TA141~143に、それぞれNu1、Nu2及びNu3の端末100が在圏しているとする。このとき、端末1台当たりの通信トラフィック量をTruと定めると、UPF121~123のそれぞれにおける潜在トラフィック量Tr1~Tr3は、それぞれTr1=1.2×Nu1×Tru、Tr2=0.5×Nu2×Tru及びTr3=0.1×Nu3×Truとなる。このように、管理サーバ170は、各TA140に在圏する端末100の数に基づいて、UPF120の潜在トラフィック量を予測しうる。また、UPF120が、複数のTA140の通信トラフィックを取り扱う場合、各UPF120の潜在トラフィック量は、それら複数のTA140の潜在トラフィック量の総和として表現されうる。 The management server 170 predicts the amount of communication traffic (potential traffic volume) that may occur in the identified network function. As an example, the management server 170 predicts the potential traffic volume of the UPF 120 based on the number of terminals 100 present in each TA 140. The management server 170 may, for example, specify the identified TA 140 and inquire of the AMF 150 about the number of terminals 100 present in that TA 140. The AMF 150 extracts the terminals 100 present in the TA 140 queried by the management server 170. For example, each terminal 100 notifies the AMF 150 to periodically update its own location registration information. Therefore, the AMF 150 may identify each terminal 100 present in each TA 140 using the location registration information of each terminal 100 for which the AMF 150 is registered as a serving AMF. The AMF 150 may then report the number of terminals 100 counted for each TA 140 to the management server 170. For example, the management server predicts the communication traffic volume by multiplying the number of terminals 100 by a predetermined communication traffic volume and a weighting factor based on the magnitude of the impact of the disaster. The predetermined communication traffic volume may be, for example, the maximum communication traffic volume per terminal or a communication traffic volume that ensures minimum communication. The predetermined communication traffic volume may be determined based on the results of past similar disasters, or may be determined based on the average communication traffic volume when a specific application is used. It may also be determined based on other methods. Furthermore, the weighting factor may be determined based on, for example, the magnitude of the impact of the disaster. For example, when an earthquake occurs, different weighting factors may be used for each seismic intensity. For example, if the seismic intensity ranges from highest to lowest, from highest to lowest, be 7, 6+, 6-low, 5+, and 5-low or less, the weighting factors may be set to decrease in stages from highest to lowest, such as 1.2, 0.8, 0.5, 0.1, and 0. For example, in one case (Case 1), when an earthquake occurs, seismic intensities of 7, 6-weak, and 5-up are observed at TAs 141 to 143 in FIG. 1 , respectively. Furthermore, suppose that terminals 100 Nu1, Nu2, and Nu3 are present at TAs 141 to 143, respectively. In this case, if the communication traffic volume per terminal is defined as Tru, the potential traffic volumes Tr1 to Tr3 at UPFs 121 to 123 are Tr1 = 1.2 × Nu1 × Tru, Tr2 = 0.5 × Nu2 × Tru, and Tr3 = 0.1 × Nu3 × Tru, respectively. In this way, the management server 170 can predict the potential traffic volume of UPF 120 based on the number of terminals 100 present at each TA 140. Furthermore, when a UPF 120 handles communication traffic from multiple TAs 140, the potential traffic volume of each UPF 120 can be expressed as the sum of the potential traffic volumes of those multiple TAs 140.

管理サーバ170は、ネットワーク機能に割り当てられているリソースと、潜在トラフィック量とに基づいて、そのネットワーク機能にリソースを追加するか否かを判定する。例えば、管理サーバ170は、判定対象のUPF120に対して現在割り当てられているリソースに基づいてUPF120の処理能力を算出し、このUPF120の潜在トラフィック量が、その処理能力を上回るか否かを判定する。UPF120の処理能力は、例えば、単位時間内で処理できる通信トラフィック量として表現しうる。例えば、UPF120の処理能力は、UPF120に割り当てられた汎用ハードウェアやVNF等のリソースの性能に依存する。したがって、管理サーバ170は、UPF120に割り当てられたリソースの性能に基づいて、UPF120が単位時間当たりに処理できる通信トラフィック量を特定しうる。管理サーバ170は、潜在トラフィック量がUPF120の処理能力を上回る場合、リソースを追加で割り当てると判定しうる。また、管理サーバ170は、潜在トラフィック量がUPF120の処理能力を下回る場合、リソースを追加で割り当てないと判定しうる。なお、あるUPF120の潜在トラフィック量に対するそのUPF120の処理能力の比は、輻輳危険度と呼ばれてもよい。管理サーバ170は、輻輳危険度が所定の閾値を超える場合、リソースを追加で割り当てると判定しうる。例えば、管理サーバ170は、輻輳危険度が1を超える場合、リソースを追加で割り当てると判定しうる。また、管理サーバ170は、輻輳危険度が1を超えない場合、リソースを追加で割り当てないと判定しうる。 The management server 170 determines whether to add resources to a network function based on the resources allocated to the network function and the potential traffic volume. For example, the management server 170 calculates the processing capacity of the UPF 120 being evaluated based on the resources currently allocated to the UPF 120, and determines whether the potential traffic volume of the UPF 120 exceeds that processing capacity. The processing capacity of the UPF 120 can be expressed, for example, as the amount of communication traffic that can be processed within a unit time. For example, the processing capacity of the UPF 120 depends on the performance of resources such as general-purpose hardware and VNFs allocated to the UPF 120. Therefore, the management server 170 can determine the amount of communication traffic that the UPF 120 can process per unit time based on the performance of the resources allocated to the UPF 120. If the potential traffic volume exceeds the processing capacity of the UPF 120, the management server 170 can determine to allocate additional resources. Furthermore, if the potential traffic volume is lower than the processing capacity of the UPF 120, the management server 170 may determine not to allocate additional resources. Note that the ratio of the processing capacity of a given UPF 120 to the potential traffic volume of that UPF 120 may be referred to as the congestion risk level. The management server 170 may determine to allocate additional resources if the congestion risk level exceeds a predetermined threshold. For example, the management server 170 may determine to allocate additional resources if the congestion risk level exceeds 1. Furthermore, the management server 170 may determine not to allocate additional resources if the congestion risk level does not exceed 1.

管理サーバ170は、災害による影響を受ける地域に在圏する端末の数に基づいてリソースを制御してもよい。例えば、管理サーバ170は、災害情報に基づいて、その災害による影響を受ける地域を特定する。管理サーバ170は、特定した地域とネットワーク機能(UPF120等)とが直接関連付けられている場合、その地域に在圏する端末の数に基づいてネットワーク機能のリソースを追加しうる。一例として、管理サーバ170は、UPF120に関連付けられる端末100の数に基づいて、追加するリソースの量を対応付けうる。例えば、端末100の数T1、T2、・・・、Tnのそれぞれに対して、追加するリソースの量R1、R2、・・・、Rnが対応付けられている場合、対象となるネットワーク機能に関連付けられた地域に在圏する端末の数がT1未満であれば、R1のリソースが割り当てられる。同様に、在圏する端末の数がT1以上かつT2未満であれば、R2のリソースが割り当てられ、Tn-1以上かつTn未満であれば、Rn-1のリソースが割り当てられる。このように、管理サーバ170が、災害による影響の大きさや端末100により生じる通信トラフィック量に関わらず、端末100の数に基づいてネットワーク機能に追加するリソースを決定することにより、リソースの割当てを行うための演算量を削減し、ネットワーク機能が実行する処理にリソースを割り当てることができる。 The management server 170 may control resources based on the number of terminals present in an area affected by a disaster. For example, the management server 170 identifies an area affected by a disaster based on disaster information. If the identified area is directly associated with a network function (such as UPF 120), the management server 170 may add resources to the network function based on the number of terminals present in that area. As an example, the management server 170 may associate the amount of resources to be added based on the number of terminals 100 associated with UPF 120. For example, if the number of terminals 100 T1, T2, ..., Tn is associated with the amount of resources to be added R1, R2, ..., Rn, respectively, if the number of terminals present in the area associated with the target network function is less than T1, R1 resources are allocated. Similarly, if the number of present terminals is greater than or equal to T1 and less than T2, R2 resources are allocated, and if the number of present terminals is greater than or equal to Tn-1 and less than Tn, Rn-1 resources are allocated. In this way, the management server 170 determines the resources to add to the network functions based on the number of terminals 100, regardless of the extent of the impact of the disaster or the amount of communication traffic generated by the terminals 100, thereby reducing the amount of calculation required to allocate resources and allowing resources to be allocated to the processing performed by the network functions.

災害が発生した場合、災害の影響を受けた地域に設置された設備の物理的な破損や、その設備が設置された建物の停電等の障害が生じうる。この場合、ネットワーク機能が動作している汎用サーバ等の設備が機能しなくなる可能性がある。このとき、障害が生じた汎用サーバ上のネットワーク機能が実行すべき処理を、他の地域の汎用サーバに設置されたネットワーク機能が処理するように制御しうる。本実施形態では、あるネットワーク機能に対して、他のネットワーク機能から流入するトラフィックを流入トラフィックと呼ぶことがある。本実施形態における管理サーバ170は、災害に起因して周囲のUPF120が故障することにより流入トラフィックが生じる可能性を考慮して、輻輳危険度を算出しうる。例えば、管理サーバ170は、UPF120が動作している汎用サーバが設置されている地域における災害による影響の大きさに基づいて、各UPF120が機能しなくなる可能性を特定する。一例として、災害が地震である場合、管理サーバ170は、震度ごとに異なる故障危険度を定めてもよい。故障危険度は、災害により設備や装置が正常に動作しなくなる確率である。例えば、震度が大きい方から小さい方へ、震度7、6、5以下とある場合に、故障危険度が大きい値から小さい値へ0.1、0.05及び0と段階的に小さくなるように定められてもよい。一例として、故障危険度を含めた場合、UPF120の潜在トラフィック量は、そのUPF120の潜在トラフィック量と、周囲のUPF120の潜在トラフィック量と各UPF120の故障危険度の積、との和により表現されうる。例えば、上記の事例1においてUPF121及びUPF122の故障危険度を含めた場合、UPF123の潜在トラフィック量Tr3´は、Tr3´=0.1×Tr1+0.05×Tr2+Tr3と算出しうる。このときのUPF123の輻輳危険度は、Tr3´/UP123の処理能力、となる。 When a disaster occurs, physical damage to equipment installed in the affected area or disruptions such as power outages in the building where the equipment is installed may occur. In this case, equipment such as general-purpose servers on which network functions are running may cease to function. In this case, the processing that should be performed by the network function on the failed general-purpose server may be controlled so that a network function installed on a general-purpose server in another area performs the processing. In this embodiment, traffic flowing into a network function from another network function may be referred to as "inflow traffic." In this embodiment, the management server 170 may calculate the congestion risk taking into account the possibility of inflow traffic occurring due to the failure of surrounding UPFs 120 caused by the disaster. For example, the management server 170 may determine the likelihood that each UPF 120 will cease to function based on the magnitude of the disaster's impact on the area where the general-purpose servers on which the UPFs 120 are running are installed. As an example, if the disaster is an earthquake, the management server 170 may determine different failure risks for each seismic intensity. The failure risk is the probability that equipment or devices will cease to function properly due to the disaster. For example, if the seismic intensity is 7, 6, 5, or less, the failure risk may be determined to decrease in stages from high to low, such as 0.1, 0.05, and 0. As an example, when the failure risk is included, the potential traffic volume of a UPF 120 can be expressed as the sum of the potential traffic volume of that UPF 120 and the product of the potential traffic volumes of the surrounding UPFs 120 and the failure risk of each UPF 120. For example, in the above case 1, when the failure risks of UPFs 121 and 122 are included, the potential traffic volume Tr3' of UPF 123 can be calculated as Tr3' = 0.1 × Tr1 + 0.05 × Tr2 + Tr3. The congestion risk of UPF 123 in this case is Tr3' / UP123's processing capacity.

管理サーバ170は、所定のネットワーク機能にリソースを追加すると判定した場合、そのネットワーク機能に追加のリソースを割り当てるための手続きを実行する。例えば、管理サーバ170は、上述したように、ネットワーク機能のリソース制御を行うことにより、リソースの追加を実行する。追加のリソースは、例えば、リソースを追加した後のネットワーク機能の処理能力が、潜在トラフィック量を上回るように決定されうる。一例として、管理サーバ170は、潜在トラフィック量とUPF120の処理能力との差に相当するリソースを割り当てうる。上記の事例1におけるUPF121及び123の処理能力をそれぞれP1及びP3とすると、例えば、UPF121に対して追加で割り当てられるリソースは、Tr1-P1の通信トラフィック量を処理するために必要なリソースでありうる。また、故障危険度を考慮した場合のUPF123に対して追加で割り当てられるリソースは、Tr3´-P3の通信トラフィック量を処理するために必要なリソースでありうる。 When management server 170 determines that resources should be added to a specific network function, it executes a procedure for allocating additional resources to that network function. For example, management server 170 adds resources by performing resource control of the network function as described above. The additional resources may be determined, for example, so that the processing capacity of the network function after the resources are added exceeds the potential traffic volume. As an example, management server 170 may allocate resources equivalent to the difference between the potential traffic volume and the processing capacity of UPF 120. If the processing capacities of UPFs 121 and 123 in Case 1 above are P1 and P3, respectively, the additional resources allocated to UPF 121 may be the resources necessary to process the communication traffic volume of Tr1-P1. Furthermore, the additional resources allocated to UPF 123 when considering the risk of failure may be the resources necessary to process the communication traffic volume of Tr3'-P3.

管理サーバ170は、所定のネットワーク機能に対して追加のリソースを割り当てた場合、所定の条件が満たされたことに基づいて、割り当てたリソースを解放してもよい。災害の発生により、一時的に増加した通信への需要が解消又は緩和した場合、その後もそのネットワーク機能に対してリソースを割り当て続けることにより、そのネットワーク機能が動作する汎用サーバの利用率が低下しうる。例えば、管理サーバ170は、リソースを追加で割り当てたネットワーク機能のリソース使用状況を示すパラメータを監視し、そのパラメータの測定値が所定の期間に渡って、所定の閾値を下回った場合、割り当てたリソースを解放しうる。リソースの使用状況を示す測定値は、例えば、VNFの処理量や稼働率でありうる。また、リソースの使用状況を示す測定値は、他の測定値であってもよく、例えば、ネットワーク機能が動作する汎用サーバのCPUの稼働率や、単位時間内にネットワーク機能が処理を行った通信トラフィック量等であってもよい。所定の閾値は、予め定めた閾値であってもよく、例えば、追加のリソースを割り当てる前のネットワーク機能の処理能力に基づく閾値であってもよい。例えば、追加でリソースを割り当てる前のリソースに対して、そのN倍のリソースが割り当てられた場合に、追加したリソースを解放するためのリソースの使用率の閾値として、1/Nが設定されてもよい。 When the management server 170 allocates additional resources to a specific network function, it may release the allocated resources based on the satisfaction of certain conditions. If a disaster causes a temporary increase in demand for communications to disappear or ease, continuing to allocate resources to that network function may result in a decrease in the utilization rate of the general-purpose server on which that network function operates. For example, the management server 170 may monitor a parameter indicating the resource usage status of the network function to which additional resources have been allocated, and release the allocated resources if the measured value of that parameter falls below a certain threshold for a certain period of time. The measured value indicating the resource usage status may be, for example, the processing volume or utilization rate of the VNF. The measured value indicating the resource usage status may also be other measured values, such as the CPU utilization rate of the general-purpose server on which the network function operates or the amount of communication traffic processed by the network function within a unit time. The predetermined threshold may be a predetermined threshold, for example, a threshold based on the processing capacity of the network function before the additional resources were allocated. For example, if N times the amount of resources allocated before the additional resources were allocated, 1/N may be set as the resource usage threshold for releasing the additional resources.

管理サーバ170は、災害による影響が大きい地域にあるネットワーク機能が故障する可能性を考慮して、周囲のネットワーク機能に対して、故障危険度を含む輻輳危険度を用いてリソース制御を行った場合、故障する可能性のあったネットワーク機能が正常に動作していることを検出したことに基づいて、周囲のネットワーク機能に割り当てたリソースを解放してもよい。例えば、管理サーバ170は、災害情報に基づいて各ネットワーク機能の故障危険度を算出する。故障危険度がゼロでないネットワーク機能がある場合、管理サーバ170は、そのネットワーク機能が故障する可能性を考慮して、周囲のネットワーク機能に対して、流入トラフィックを処理するための追加のリソースの割当を行いうる。そして、管理サーバ170は、故障する可能性がある(故障危険度がゼロでない)ネットワーク機能の動作を監視する。管理サーバ170は、所定期間に渡って監視した結果に基づいて、ネットワーク機能が正常に動作しているか否かを判定する。管理サーバ170は、ネットワーク機能が正常に動作していると判定された場合、周囲のネットワーク機能に割り当てた流入トラフィックを処理するためのリソースを解放してもよい。故障危険度に基づいて冗長的に割り当てていたリソースを解放することにより、リソースを有効に活用することが可能となる。 When management server 170 performs resource control for surrounding network functions using a congestion risk level, including a failure risk level, taking into account the possibility that network functions in areas severely affected by a disaster will fail, it may release resources allocated to the surrounding network functions upon detecting that a network function that was at risk of failure is operating normally. For example, management server 170 calculates the failure risk level for each network function based on disaster information. If there is a network function with a non-zero failure risk, management server 170 may allocate additional resources to the surrounding network functions to process incoming traffic, taking into account the possibility that the network function will fail. Management server 170 then monitors the operation of network functions that are at risk of failure (with a non-zero failure risk). Based on the results of monitoring over a predetermined period of time, management server 170 determines whether the network functions are operating normally. If it determines that the network functions are operating normally, management server 170 may release resources allocated to the surrounding network functions to process incoming traffic. Releasing resources that were redundantly allocated based on the failure risk level enables more effective resource utilization.

このように、管理サーバ170が、災害情報を用いて災害による影響の大きい地域を特定し、その地域に関連付けられるネットワーク機能のリソースを追加することによって、一時的に増加する通信トラフィックを処理することが可能となる。 In this way, the management server 170 can use disaster information to identify areas that will be severely affected by the disaster and add resources for network functions associated with those areas, thereby making it possible to handle the temporary increase in communication traffic.

(回路構成)
続いて、上述のような管理サーバ170の構成例について説明する。図2は、管理サーバのハードウェア構成を示す図である。管理サーバ170は、一例において、プロセッサ201、ROM202、RAM203、記憶装置204及び通信回路205を含んで構成される。プロセッサ201は、汎用のCPU(中央演算装置)やASIC(特定用途向け集積回路)等の、1つ以上の処理回路を含んで構成されるコンピュータである。プロセッサ201は、ROM202や記憶装置204に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、装置の全体の処理や、上述の各処理を実行する。ROM202は、管理サーバ170が実行する処理に関するプログラムや各種パラメータ等の情報が記録された読出し専用メモリである。RAM203は、プロセッサ201がプログラムを実行する際のワークスペースとして機能し、また、一時的な情報が記録されるランダムアクセスメモリである。記憶装置204は、例えば着脱可能な外部記憶装置等によって構成される。通信回路205は、例えば、他の装置との通信を行うための回路を含んで構成される。
(Circuit configuration)
Next, an example configuration of the management server 170 as described above will be described. FIG. 2 is a diagram showing the hardware configuration of the management server. In one example, the management server 170 includes a processor 201, a ROM 202, a RAM 203, a storage device 204, and a communication circuit 205. The processor 201 is a computer including one or more processing circuits, such as a general-purpose CPU (Central Processing Unit) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). The processor 201 reads and executes programs stored in the ROM 202 or the storage device 204 to execute the overall processing of the device and each of the above-mentioned processes. The ROM 202 is a read-only memory that stores information such as programs and various parameters related to the processing executed by the management server 170. The RAM 203 functions as a workspace when the processor 201 executes a program and is a random access memory that stores temporary information. The storage device 204 is, for example, a removable external storage device. The communication circuit 205 is, for example, configured to include a circuit for communicating with other devices.

(機能構成)
図3は、管理サーバ170の機能構成例を示す図である。管理サーバ170は、その機能として、例えば、災害情報取得部301、災害地域特定部302及びリソース設定部303を含んで構成される。図3では、本実施形態の管理サーバ170の機能構成について示しており、例えば、管理サーバの一般的な構成については省略している。なお、これらの機能部は、例えば、プロセッサ301がROM302や記憶装置304に記憶されているプログラムを実行して、必要に応じて通信回路305を制御することにより、実現されうる。ただし、これに限定されず、例えば、各機能を実現するための専用のハードウェアが用意されてもよい。
(Functional configuration)
FIG. 3 is a diagram showing an example of the functional configuration of the management server 170. The management server 170 is configured to include, as its functions, a disaster information acquisition unit 301, a disaster area identification unit 302, and a resource setting unit 303, for example. FIG. 3 shows the functional configuration of the management server 170 of this embodiment, and, for example, omits the general configuration of a management server. Note that these functional units can be realized, for example, by the processor 301 executing programs stored in the ROM 302 or the storage device 304 and controlling the communication circuit 305 as necessary. However, this is not limited to this, and, for example, dedicated hardware for realizing each function may be provided.

災害情報取得部301は、災害情報サーバ180から災害情報を取得する。災害地域特定部302は、取得した災害情報に基づいて、災害による影響が大きい地域を特定する。リソース設定部303は、ネットワーク機能に対して、リソースの割当てを実行する。リソース設定部303は、リソース割当の対象となるネットワーク機能(UPF120等)を特定するために、災害地域特定部302により特定された地域に関連付けられたネットワーク機能を特定する。例えば、UPF120が、TA140等の地域に直接関連付けられている場合、リソース設定部303は、災害地域特定部302が特定した地域をカバーするTA140を特定することにより、そのTA140に関連付けられたUPF120を特定しうる。リソース設定部303は、特定したTA140に在圏する端末100の数や、端末100において発生しうる通信トラフィック量を用いて、UPF120に対するリソースの追加の要否を判定しうる。例えば、リソース設定部303は、UPF120に関連付けられたTA140に在圏する端末100の数が、所定の閾値を超える場合、そのUPF120に追加のリソースの割当てを行う。一方、リソース設定部303は、在圏する端末100の数が所定の閾値未満である場合、追加のリソース割当を行わない。なお、リソース設定部303は、端末100の数に関連付けられた複数の閾値が設定されている場合、在圏する端末100の数に応じたリソースの割当てを行いうる。また、リソース設定部303は、端末100と災害の大きさに基づいて、潜在トラフィック量を予測しうる。また、リソース設定部303は、災害により特定のネットワーク機能に障害が生じることを想定し、その障害により他のネットワーク機能に流入しうる通信トラフィック量を含めてリソースの割当てを行ってもよい。リソース設定部303は、UPF120における潜在トラフィック量や流入トラフィック量とそのUPF120の処理能力を比較することにより、リソースの追加を行うか否かを判定しうる。また、リソース設定部303は、リソースの追加を行った後、ネットワーク機能のリソース利用率が所定の閾値を下回ったことに基づいて、追加で割り当てたリソースの解放を行いうる。また、リソース設定部303は、周囲のネットワーク機能に障害が生じる可能性を考慮して、流入トラフィックの処理のために割り当てたリソースについて、周囲のネットワーク機能が正常に動作していることを検出したことに基づいて、そのリソースの解放を行いうる。 The disaster information acquisition unit 301 acquires disaster information from the disaster information server 180. The disaster area identification unit 302 identifies areas that will be severely affected by the disaster based on the acquired disaster information. The resource setting unit 303 allocates resources to network functions. In order to identify the network function (such as UPF 120) to which resources are to be allocated, the resource setting unit 303 identifies the network function associated with the area identified by the disaster area identification unit 302. For example, if UPF 120 is directly associated with an area such as TA 140, the resource setting unit 303 may identify the TA 140 that covers the area identified by the disaster area identification unit 302, and thereby identify the UPF 120 associated with that TA 140. The resource setting unit 303 may determine whether or not additional resources are required for UPF 120 based on the number of terminals 100 present in the identified TA 140 and the amount of communication traffic that may occur in the terminals 100. For example, if the number of terminals 100 present in the TA 140 associated with the UPF 120 exceeds a predetermined threshold, the resource setting unit 303 allocates additional resources to the UPF 120. On the other hand, if the number of present terminals 100 is less than a predetermined threshold, the resource setting unit 303 does not allocate additional resources. Note that, if multiple thresholds associated with the number of terminals 100 are set, the resource setting unit 303 may allocate resources according to the number of present terminals 100. The resource setting unit 303 may also predict potential traffic volume based on the terminals 100 and the magnitude of the disaster. The resource setting unit 303 may also allocate resources based on the assumption that a specific network function will be affected by a disaster, taking into account the amount of communication traffic that may flow into other network functions due to the failure. The resource setting unit 303 may determine whether to add resources by comparing the potential traffic volume and inflow traffic volume in the UPF 120 with the processing capacity of the UPF 120. Furthermore, after adding resources, the resource setting unit 303 may release the additionally allocated resources based on the resource utilization rate of the network function falling below a predetermined threshold. Furthermore, taking into consideration the possibility of failures in surrounding network functions, the resource setting unit 303 may release resources allocated for processing incoming traffic based on the detection that surrounding network functions are operating normally.

(処理フロー)
図4に、本実施形態における管理サーバ170が、災害情報に基づいてUPF120にリソースを割り当てる際の処理フローの一例を示す。
(Processing flow)
FIG. 4 shows an example of a processing flow when the management server 170 in this embodiment allocates resources to the UPF 120 based on disaster information.

まず、管理サーバ170は、災害が発生した場合、災害情報サーバ180から災害情報を取得する(S401)。管理サーバ170は、取得した災害情報に基づいて、災害による影響の大きい地域を特定する(S402)。例えば、災害情報が地震速報であった場合、震度が大きい地域が、災害による影響の大きい地域として特定されうる。管理サーバ170は、特定した地域に関連するUPF120を特定する(S403)。例えば、UPF120が、TA140と直接関連付けられている場合、特定した地域をカバーするTA140が特定されることにより、このTA140と関連付けられたUPF120が特定されうる。UPF120を特定する方法は、この方法に限定されない。例えば、端末100の位置情報やUPF120と端末100との間のPDUセッション情報を管理するAMF150やSMF160に問い合わせることにより、関連するUPF120が特定されうる。管理サーバ170は、特定したUPF120の潜在トラフィック量を予測する(S404)。例えば、UPF120毎に、災害による影響の大きい地域として特定された地域に在圏する端末100の数が集計されることにより、各UPF120の潜在トラフィック量が予測されうる。なお、管理サーバ170は、通信トラフィック量を予測する代わりに、各UPF120に関連付けられうる端末100の数に基づいて、各UPF120に追加するリソースを決定してもよい。管理サーバ170は、潜在トラフィック量とUPF120の処理能力とを比較し、予測された通信トラフィック量がUPF120の処理能力を上回っている場合(S405でYES)、UPF120へのリソース割当を実行して処理を終了する(S406)。また、管理サーバ170は、予測された通信トラフィック量がUPF120の処理能力を下回っている場合(S405でNO)、UPF120へのリソース割当を行わずに、処理を終了する。 First, when a disaster occurs, the management server 170 acquires disaster information from the disaster information server 180 (S401). The management server 170 identifies areas that will be severely affected by the disaster based on the acquired disaster information (S402). For example, if the disaster information is an earthquake early warning, areas with high seismic intensity may be identified as areas that will be severely affected by the disaster. The management server 170 identifies a UPF 120 associated with the identified area (S403). For example, if the UPF 120 is directly associated with a TA 140, the TA 140 that covers the identified area may be identified, thereby identifying the UPF 120 associated with this TA 140. The method for identifying the UPF 120 is not limited to this method. For example, the associated UPF 120 may be identified by querying the AMF 150 or SMF 160 that manages the location information of the terminal 100 and PDU session information between the UPF 120 and the terminal 100. The management server 170 predicts the potential traffic volume of the identified UPF 120 (S404). For example, the potential traffic volume of each UPF 120 can be predicted by tallying the number of terminals 100 present in the area identified as an area severely affected by the disaster for each UPF 120. Instead of predicting the communication traffic volume, the management server 170 may determine the resources to be added to each UPF 120 based on the number of terminals 100 that may be associated with each UPF 120. The management server 170 compares the potential traffic volume with the processing capacity of the UPF 120. If the predicted communication traffic volume exceeds the processing capacity of the UPF 120 (YES in S405), the management server 170 allocates resources to the UPF 120 and terminates the process (S406). If the predicted communication traffic volume is lower than the processing capacity of the UPF 120 (NO in S405), the management server 170 terminates the process without allocating resources to the UPF 120.

以上のように、本実施形態によれば、管理サーバ170が、災害情報サーバ180から取得した災害情報に基づいて、通信トラフィックが一時的に増加しうる地域に関連付けられたネットワーク機能に対して、処理能力を拡張する追加のリソースを割り当てる。これにより、災害発生時に生じうる特定のネットワーク機能への負荷の集中や通信トラフィックの輻輳に対して、プロアクティブなリソースの増強が可能となり、通信サービスの中断や停止等を回避することが可能となる。よって、国連が主導する持続可能な開発目標(SDGs)の目標9「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, the management server 170 allocates additional resources to expand processing capacity to network functions associated with areas where communication traffic may temporarily increase, based on disaster information acquired from the disaster information server 180. This makes it possible to proactively increase resources in response to the concentration of load on specific network functions and communication traffic congestion that may occur when a disaster occurs, and to avoid interruptions or outages of communication services. This makes it possible to contribute to Goal 9 of the United Nations-led Sustainable Development Goals (SDGs), which is to "Develop resilient infrastructure, promote sustainable industrialization and foster innovation."

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形・変更が可能である。 The invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the invention.

101:端末、111:基地局、121:UPF、130:データネットワーク、140:TA、150:AMF、160:SMF、170:管理サーバ、180:災害情報サーバ 101: Terminal, 111: Base Station, 121: UPF, 130: Data Network, 140: TA, 150: AMF, 160: SMF, 170: Management Server, 180: Disaster Information Server

Claims (7)

第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)のセルラ通信規格におけるユーザプレーンファンクション(UPF)が実装される処理装置のリソースを制御する制御装置であって、
災害の発生を特定する災害情報を取得する取得手段と、
前記災害情報に基づいて、前記災害の影響を受ける地域を特定する特定手段と、
前記UPFのために割り当てる前記処理装置のリソースの設定を行う設定手段であって、前記災害情報により災害の発生が検出された場合に、関連付けられた地域の少なくとも一部が異なる複数の前記UPFのうち、前記特定手段により特定された地域に関連付けられた、又は、当該地域に位置する端末に関連付けられる前記UPFを特定し、特定された当該UPFに割り当てる前記リソースを増加するように前記設定を行う前記設定手段と、を有し、
前記設定手段は、前記特定された地域に位置する前記端末により送信されることが予測される通信トラフィック量である潜在トラフィック量と、他のUPFから前記UPFに流入することが予測される流入トラフィック量との合計が、前記UPFの処理能力に基づく第1の閾値を超えたことに基づいて、前記UPFに割り当てるリソースを増加し、
前記流入トラフィック量は、前記他のUPFが動作している地域における前記災害の影響の大きさに基づいて特定される当該他のUPFが正常に動作しなくなる確率と、当該他のUPFの前記潜在トラフィック量とに基づいて特定される
ことを特徴とする制御装置。
A control device that controls resources of a processing device in which a user plane function (UPF) in a cellular communication standard of a Third Generation Partnership Project (3GPP) is implemented,
an acquisition means for acquiring disaster information for identifying the occurrence of a disaster;
an identification means for identifying an area affected by the disaster based on the disaster information;
a setting means for setting resources of the processing device to be allocated for the UPF, the setting means specifying, when the occurrence of a disaster is detected by the disaster information, the UPF associated with an area specified by the specifying means or associated with a terminal located in the area, from among a plurality of UPFs whose associated areas are at least partially different, and performing the setting so as to increase the resources to be allocated to the specified UPF ;
the setting means increases resources allocated to the UPF based on the fact that a sum of a potential traffic volume, which is a communication traffic volume predicted to be transmitted by the terminal located in the specified area, and an inflow traffic volume predicted to flow into the UPF from another UPF, exceeds a first threshold based on a processing capacity of the UPF;
The inflow traffic volume is determined based on a probability that the other UPF will not operate normally, which is determined based on the magnitude of the impact of the disaster in the area where the other UPF is operating, and the potential traffic volume of the other UPF.
A control device characterized by:
前記設定手段は、前記特定手段により特定された地域に位置する前記端末の数と、災害の大きさに関連付けられた係数とを用いて前記潜在トラフィック量を推定する
ことを特徴とする請求項に記載の制御装置。
2. The control device according to claim 1, wherein the setting means estimates the potential traffic volume using the number of terminals located in the area identified by the identifying means and a coefficient associated with the magnitude of the disaster .
前記設定手段は、前記他のUPFが正常に動作していることが検出された場合に、前記流入トラフィック量を処理するために割り当てた量のリソースを前記UPFのリソースから解放する
ことを特徴とする請求項に記載の制御装置。
2. The control device according to claim 1, wherein the setting means, when it is detected that the other UPF is operating normally, releases the amount of resources allocated to process the incoming traffic volume from the resources of the UPF .
前記設定手段は、前記災害情報により災害の発生が検出されたことに基づいて前記UPFに割り当てるリソースを増加した後に、前記UPFに割り当てられたリソースの利用率が第2の閾値以下となった場合に、増加した量の前記UPFのリソースを解放する
ことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
2. The control device according to claim 1, wherein the setting means increases the resources allocated to the UPF based on the occurrence of a disaster being detected by the disaster information, and then releases the increased amount of the resources of the UPF when the utilization rate of the resources allocated to the UPF becomes equal to or less than a second threshold.
前記設定手段は、前記特定手段により特定された地域に対応するトラッキングエリアを特定し、特定された前記トラッキングエリアにおいて生じる通信トラフィックを取り扱う前記UPFを特定することにより、前記特定手段により特定された地域に関連付けられた、又は、当該地域に位置する端末に関連付けられる前記UPFを特定する
ことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
The control device according to claim 1, characterized in that the setting means identifies a tracking area corresponding to the area identified by the identification means, and identifies the UPF that handles communication traffic occurring in the identified tracking area, thereby identifying the UPF associated with the area identified by the identification means or associated with a terminal located in the area.
第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)のセルラ通信規格におけるユーザプレーンファンクション(UPF)を実行する処理装置のリソースを制御する制御装置により実行される制御方法であって、
災害の発生を特定する災害情報を取得する取得工程と、
前記災害情報に基づいて、前記災害の影響を受ける地域を特定する特定工程と、
前記UPFのために割り当てる前記処理装置のリソースの設定を行う設定工程であって、前記災害情報により災害の発生が検出された場合に、関連付けられた地域の少なくとも一部が異なる複数の前記UPFのうち、前記特定工程により特定された地域に関連付けられた、又は、当該地域に位置する端末に関連付けられる前記UPFを特定し、特定された当該UPFに割り当てる前記リソースを増加するように前記設定を行う前記設定工程と、を有し、
前記設定工程は、前記特定された地域に位置する前記端末により送信されることが予測される通信トラフィック量である潜在トラフィック量と、他のUPFから前記UPFに流入することが予測される流入トラフィック量との合計が、前記UPFの処理能力に基づく第1の閾値を超えたことに基づいて、前記UPFに割り当てるリソースを増加し、
前記流入トラフィック量は、前記他のUPFが動作している地域における前記災害の影響の大きさに基づいて特定される当該他のUPFが正常に動作しなくなる確率と、当該他のUPFの前記潜在トラフィック量とに基づいて特定される
ことを特徴とする制御方法。
1. A control method executed by a control device that controls resources of a processing device that executes a User Plane Function (UPF) in a cellular communication standard of a Third Generation Partnership Project (3GPP), comprising:
an acquisition step of acquiring disaster information that identifies the occurrence of a disaster;
an identifying step of identifying an area affected by the disaster based on the disaster information;
a setting step of setting resources of the processing device to be allocated for the UPF, wherein, when an occurrence of a disaster is detected by the disaster information, the setting step identifies the UPF associated with the area identified by the identifying step or associated with a terminal located in the area from among a plurality of UPFs whose associated areas are different in at least some respects, and performs the setting so as to increase the resources to be allocated to the identified UPF ;
The setting step increases resources allocated to the UPF based on the fact that a sum of a potential traffic volume, which is a communication traffic volume predicted to be transmitted by the terminal located in the specified area, and an inflow traffic volume predicted to flow into the UPF from another UPF, exceeds a first threshold based on a processing capacity of the UPF;
The inflow traffic volume is determined based on a probability that the other UPF will not operate normally, which is determined based on the magnitude of the impact of the disaster in the area where the other UPF is operating, and the potential traffic volume of the other UPF.
A control method comprising:
第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)のセルラ通信規格におけるユーザプレーンファンクション(UPF)を実行する処理装置のリソースを制御する制御装置に備えられたコンピュータに、
災害の発生を特定する災害情報を取得する取得させ、
前記災害情報に基づいて、前記災害の影響を受ける地域を特定する特定させ、
前記UPFのために割り当てる前記処理装置のリソースの設定であって、前記災害情報により災害の発生が検出された場合に、関連付けられた地域の少なくとも一部が異なる複数の前記UPFのうち、前記特定された地域に関連付けられた、又は、当該地域に位置する端末に関連付けられる前記UPFを特定し、特定された当該UPFに割り当てる前記リソースを増加するように設定をさせ
前記設定において、前記特定された地域に位置する前記端末により送信されることが予測される通信トラフィック量である潜在トラフィック量と、他のUPFから前記UPFに流入することが予測される流入トラフィック量との合計が、前記UPFの処理能力に基づく第1の閾値を超えたことに基づいて、前記UPFに割り当てるリソースが増加され、
前記流入トラフィック量は、前記他のUPFが動作している地域における前記災害の影響の大きさに基づいて特定される当該他のUPFが正常に動作しなくなる確率と、当該他のUPFの前記潜在トラフィック量とに基づいて特定される
ためのプログラム。
A computer provided in a control device that controls resources of a processing device that executes a user plane function (UPF) in a cellular communication standard of the Third Generation Partnership Project (3GPP),
Acquire disaster information that identifies the occurrence of a disaster;
Identifying an area affected by the disaster based on the disaster information;
A setting of resources of the processing device to be allocated for the UPF, in which, when an occurrence of a disaster is detected by the disaster information, the UPF associated with the identified area or associated with a terminal located in the identified area is identified from among a plurality of UPFs having at least a part of different associated areas, and the setting is made to increase the resources to be allocated to the identified UPF ;
In the setting, resources allocated to the UPF are increased based on the fact that a sum of a potential traffic volume, which is a communication traffic volume predicted to be transmitted by the terminal located in the specified area, and an inflow traffic volume predicted to flow into the UPF from another UPF, exceeds a first threshold based on a processing capacity of the UPF;
The inflow traffic volume is determined based on a probability that the other UPF will not operate normally, which is determined based on the magnitude of the impact of the disaster in the area where the other UPF is operating, and the potential traffic volume of the other UPF.
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