JP7829804B2 - 無線通信システムによってハンドリングされるユーザ機器の再分割を決定する方法 - Google Patents

Description

本開示は、電気通信の分野に関する。

本開示は、より詳細には、タイムセンシティブネットワーク内において通信システムの無線ブリッジによってハンドリングされるユーザ機器のセットの再分割を決定する方法に関する。本開示は、対応する通信システム及び対応するコンピュータプログラムにも関する。

本開示は、５Ｇネットワークをタイムセンシティブネットワーク（ＴＳＮ）の通信手段として使用する問題に対処する。タイムセンシティブネットワークは、当初、産業用のイーサネット有線ネットワーク上で保証された通信を提供するために開発されたものである。

現在のＴＳＮ規格における規約によれば、ＴＳＮブリッジを通過する場合、エンドツーエンド遅延は、パス上の先行ブリッジ（外部リンク）間のトランスポートリンクの遅延と、入力（入口）ポートと出力（出口）ポートとの間のブリッジの内部リンクの遅延の合計を考慮することによって、計算される。通常のＴＳＮネットワークでは、これらの合計された遅延は、中央スケジューラ、又は中央ネットワーク構成ノード（ＣＮＣ）において考慮され、時間領域においてトランスポートリンク上でパケット衝突が起こらないことが保証される。

１対多ブリッジの場合には、ボトルネックが、ＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）ストラテジーがＣＮＣスケジューリングの結果として適用される外部トランスポートリンクに存在する。ブリッジの内部リンクを同時に使用することはできるが、それらの内部リンクは、実際には、入力トランスポートリンクのＴＤＭＡの結果として順次使用される。内部リンクの容量がトランスポートリンクの容量よりもはるかに大きいとき、性能に対する影響は軽微である。しかしながら、合計された遅延を考慮するという規約により、内部リンクの容量が外部リンクの容量に匹敵するか又は外部リンクの容量よりも悪いときには、大きな性能劣化が発生する。実際、内部リンクを同時に使用する可能性を利用できないため、ブリッジ能力は制限される。

そのような状況は、内部リンク容量が、有線イーサネットに依存する入力リンク容量よりも一般に劣る無線伝送容量と関係している５Ｇ ＴＳＮブリッジを考えたときに生じる。現時点における最新のモデルを使用し、５ＧＳを１対多トポロジーとして表すことによって、５Ｇ ＴＳＮブリッジを通過する全てのパケットにＴＤＭＡストラテジーが適用される。残念ながら、ＴＤＭＡは無線ネットワークに最適な多重化方式ではないことが多く、他の多重化次元を利用できると性能が向上する可能性がある。多重化次元の例としては、周波数（周波数領域で複数のサブバンドを使用する）、空間（複数のアンテナを使用する）及びサイト（干渉しない複数のサイト間での周波数の再利用）がある。したがって、５Ｇ ＴＳＮブリッジのモデルの現時点における最新の定義は、５ＧＳの多重化能力を利用しておらず、その結果、最適な性能が得られない。

５ＧＳの時間多重化能力は、多くの場合、イーサネット固定ネットワークの時間多重化能力よりはるかに劣る。例えば、５ＧＳの最小時間単位は、少なくとも１００マイクロ秒継続するスロットである一方、ギガビットイーサネットリンクの最大フレーム継続時間は、約１２マイクロ秒である。したがって、５ＧＳの時間粒度の低さは、任意のフレーム送信の代償として独立遅延の宣言で考慮される。これは、依存遅延及び独立遅延がＣＮＣにおいて、保証された遅延を計算するために使用されるので必要である。しかしながら、５ＧＳは、必然的にブロードキャストを可能にする無線インターフェースに依存する。これは、配置、端末位置及びチャネル状態、無線チャネルを同時に共有するデータフローの数等に応じた可変容量を用いていくつかのデータフローを同時に送信できることを意味する。５ＧＳのこの多重化能力は、現時点における最新の５ＧＳ ＴＳＮブリッジ表現を考えたとき、本質的に考慮されていない。実際、このブリッジモデルによると、ＣＮＣは、５ＧＳの低い内部時間粒度に従って、ＴＤＭＡ形式でブリッジ入力においてパケットを与える。

図１は、３ＧＰＰ（商標）の技術報告書ＴＲ２３．７３４によるＴＳＮネットワークにおいてイーサネットブリッジとして動作する５ＧＳの既知の統合体を示している。このフレームワークでは、５ＧＳは、ネットワーク側（ＮＷ－ＴＴ）３１０において、単一のユーザプレーン機能（ＵＰＦ）３０６に１つ以上のポートを備える。これらのポートは、ＵＰＦとユーザ機器（ＵＥ）３０２との間で無線アクセスネットワーク３０４を介するユーザプレーントンネルとして動作する。イーサネットブリッジとして動作する５ＧＳは、デバイス側（ＤＳ－ＴＴ）３００において、ユーザ機器あたり１つのポートを更に備える。ＴＳＮネットワークの各５ＧＳブリッジでは、ＮＷ－ＴＴ側のポートがＴＳＮネットワークへの接続をサポートする一方、ＤＳ－ＴＴ側のポートはそれぞれ、３ＧＰＰの技術仕様書ＴＳ２３．５０１に従って、ＴＳＮネットワークへの接続を提供する対応するプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）セッションに関連付けられる。

図１には、論理ブリッジ構成情報がトラステッドＴＳＮアプリケーション機能（ＡＦ）３０８を介してＴＳＮネットワークに送信されることが示されている。この構成情報は、ネットワークステータス及び性能パラメータに関連したものであり、これらのネットワークステータス及び性能パラメータは、統合データ管理（ＵＤＭ）３１４においてセッション管理機能（ＳＭＦ）３１８によってアクセスおよび移動管理機能（ＡＭＦ）３１６から受信され、３ＧＰＰの技術仕様書ＴＳ２３．５０２に従ってＮ３３インターフェースを使用してネットワークエクスポージャー機能（ＮＥＦ）３１２を介してＡＦ３０８に送信されるか、又は、ＡＦがトラステッドであるとみなされる場合には、Ｎ５インターフェースを介してポリシーチャージ機能（ＰＣＦ）３２０から直接、ＡＦ３０８に送信される。

５ＧＳ等の無線通信システムのシステム性能を改善し、そのシステムの多重化能力を利用し、その低い時間粒度を補償するために、そのような無線通信システムのより良いモデルを設計することが必要とされている。

本開示はこの状況を改善する。

無線通信システムによってハンドリングされるユーザ機器のセットの再分割を決定する方法であって、
無線通信システムは、ネットワークデータ分析機能（ＮＷＤＡＦ）及び／又はネットワークエクスポージャー機能（ＮＥＦ）を含むネットワーク機能エンティティを含むコアネットワーク構成要素を備え、本方法は、ネットワーク機能エンティティにおいて、
要求元からグループ化基準を取得することと、
グループ化基準に従って形成されるユーザ機器のグループへのユーザ機器のセットの少なくとも一部の再分割を要求元に提供することと、
を含む、方法が提案される。

上記の方法により、無線通信システムのＲＡＮによってハンドリングされるユーザ機器のクラスタに対応するクラスタリング能力を要求元にシグナリング及び／又は提示することが可能になる。

無線通信システムが５Ｇシステムである場合には、要求元は、５ＧＳのコア構成要素の内部に存在する可能性があり、コアネットワーク機能（ＮＦ）又はアプリケーション機能（ＡＦ）とすることができる。例えば、要求元は、タイムセンシティブネットワーク（ＴＳＮ）の中央ネットワーク構成ノード（ＣＮＣ）への入力ソースであるように構成されるＴＳＮアプリケーション機能とすることができる。この例では、上記の方法により、ＣＮＣによる５ＧＳブリッジの性能及び５ＧＳブリッジの統合が改善される。

より一般的には、上記の方法により、ネットワークが、要求元から再分割を受信するように構成される管理エンティティを備えることを条件として、任意のプロトコル下にある任意のタイプのネットワークにおける無線通信システムの性能及び統合の改善が可能になる。

別の態様において、ソフトウェアがプロセッサによって実行されるときに、本明細書で規定されるような方法の少なくとも一部を実施する１つ以上の命令を含むコンピュータソフトウェア又はプログラムが提案される。別の態様において、ソフトウェアは、このソフトウェアがプロセッサによって実行されるときに、本明細書で規定されるような方法を実施するために登録される、非一時的コンピュータ可読記録媒体が提案される。

別の態様において、ユーザ機器のセットをハンドリングする無線通信システムであって、
無線通信システムは、ネットワークデータ分析機能（ＮＷＤＡＦ）及び／又はネットワークエクスポージャー機能（ＮＥＦ）を含むネットワーク機能エンティティを含むコアネットワーク構成要素を更に備え、ネットワーク機能エンティティは、
要求元からグループ化基準を取得することと、
グループ化基準に従って形成されるユーザ機器のグループへのユーザ機器のセットの少なくとも一部の再分割を要求元に提供することと、
を行うように構成される、無線通信システムが提案される。

以下の特徴は、任意選択で、別々に又は互いに組み合わせて実装することができる。

一例において、要求元は、タイムセンシティブネットワークアプリケーション機能等のコアネットワーク構成要素のアプリケーション機能である。

一例において、グループ化基準は、要求元によって提供されるユーザ機器のリストに関連付けられ、要求元に提供される再分割は、リストに従ってユーザ機器のセットをフィルタリングすることによって取得されるフィルタリングされたユーザ機器のセットに関するものである。

例えば、ユーザ機器のリストは、ＴＳＮネットワーク内で管理される産業機器に関連付けられるとともに、無線通信システムを通じてＴＳＮネットワークの少なくとも一部と通信するように構成される無線デバイスに対応することができる。

所与の基準に基づいて決定されたクラスタのリストがＴＳＮ－ＡＦに送信されると、ＴＳＮ－ＡＦは、ポート並びに保証された依存遅延及び独立遅延の点から通信システムモデルを決定することができる。これによって、ＣＮＣは、これらの遅延を考慮して産業機器のリストとの通信を最適にスケジューリングすることできる。

クラスタは、グループ化基準の観点から、無線通信システムが異なるＵＥにサービスを提供する方法に関連した相違点についての洞察を提供する。

一例において、グループ化基準は以下のものに関する。
－無線通信システムの多重化能力、及び／又は
－通信システムによってユーザ機器において提供される独立したエクスペリエンス品質、
－ユーザ機器と無線ブリッジとの間の通信チャネルの無線品質、及び／又は
－ユーザ機器のモビリティ挙動。

多重化能力に関する相違点は、異なるＵＥとの通信の一部が直交化される一方、それ以外の通信は直交化されないように、ＵＥが無線ブリッジによってハンドリングされることを意味する。換言すれば、ＵＥのいくつかのサブセットは、同じ物理チャネルを使用して同じ基地局によってハンドリングされる一方で、ＵＥの他のサブセットは、異なる基地局によって、又は同じ基地局によって同じ物理チャネルを使用せずに、若しくは異なる独立した無線リソースを使用して、若しくは異なる無線ビームを使用してハンドリングされることである。

無線品質に関する相違点は、例えば、基地局がＵＥのハンドリングに使用するいくつかの物理チャネルが、他の物理チャネルよりも高いパケット損失率又は大きな遅延を示すことを意味する。例えば、ＵＥは、サービス提供基地局からの距離に応じて異なるグループに割り当てることができる。

モビリティ挙動に関する相違点は、例えば、ＵＥの地理的変位に起因して時間の経過とともに変化するＵＥの配置において、一部のＵＥが静止状態の傾向がある一方で、他のＵＥはさまざまな速度で移動する傾向があることを意味し、無線ブリッジのトポロジーと、配置されたＵＥとの更なる通信に関連した依存遅延及び独立遅延とに関してさまざまな影響を及ぼす。

一例において、グループ化基準は、無線ブリッジを通るデータフロー性能に関するものであり、ネットワーク機能エンティティは、グループ化基準を取得すると、再分割を決定するために、データフロー性能に関連した測定をトリガーする。

この例において、必要とされる測定は、グループ化基準を受信した後にのみ行われるため、トラフィック使用を最小にするのに有利である。あるいは、特定のグループ化基準を受信し、最も適切な測定を直接選択することを予想して、種々のタイプのグループ化基準に必要とされる全ての測定を既に行っておくこともできる。

一例において、コアネットワークは、ユーザプレーン機能を備え、データフロー性能に関連した測定をトリガーすることは、既存のトラフィックに対して又はトラフィックインジェクションを開始することによって、サービス品質性能をモニタリングするようにユーザプレーン機能に要求することを含む。

ＵＰＦは、エンドツーエンドのサービス品質をモニタリングすることができ、その結果、ネットワークの無線部分のみを考慮するのではなく、無線ブリッジのレベルにおけるＱｏＳに関する相違点を全体として考慮するＵＥのクラスタを提供することができる。

一例において、無線ブリッジは、無線アクセスネットワークを更に備え、グループ化基準は、無線アクセスネットワークを通るデータフロー性能に関するものであり、本方法は、ネットワーク機能エンティティにおいて、グループ化基準に関連したクラスタリング情報に関して無線アクセスネットワークに照会することと、クラスタリング情報に基づいて決定された再分割を取得することとを更に含む。

ＲＡＮレベル情報は、様々な基地局から迅速に取得され、ＲＡＮの実際のトポロジーに直接関連しているという点で正確である。

一例において、無線アクセスネットワークは複数の基地局を備え、本方法は、基地局ごとに、その基地局のクラスタリング情報を決定することを更に含む。本方法は、無線アクセスネットワーク又はコアネットワーク構成要素において、各基地局からクラスタリング情報を集約することを更に含むことができ、再分割は、集約されたクラスタリング情報に基づいて決定することができる。

この例は、複数の基地局を発信源とするＲＡＮレベル情報を集中化する可能な方法を示している。

任意選択で、コアネットワーク構成要素は、再分割を決定するためにグループ化基準に関連した測定をトリガーすることができる。

この例は、ＵＥが無線ブリッジによってどのようにハンドリングされているのかに関する共通のパターンを自動的に特定し、クラスタを自動的に決定するために、オートエンコーダ等による機械学習を使用して処理することができるエンドツーエンドＱｏＳ情報をモニタリングする可能な方法を示している。

他の特徴、詳細及び利点について、以下の詳細な説明及び図に示す。

ＴＳＮネットワーク内の無線ブリッジの現時点における最新の統合体を示す図である。 一実施形態による無線ブリッジの異なるノード基地局の間の空間多重化及び周波数多重化を示す図である。 一実施形態による無線ブリッジのノード基地局における複数のアンテナを使用する空間多重化を示す図である。 一実施形態による無線ブリッジのノード基地局における複数のアンテナを使用する空間多重化を示す図である。 一実施形態による無線ブリッジのノード基地局における静的なスケジューリング又はスライシングを通じた時間周波数多重化を示す図である。 一実施形態による、複数の基地局からのクラスタリング情報を収集ノードにおいて集約する全体的なアルゴリズムを示す図である。 一実施形態によるＮＷＤＡＦサービスベースのインターフェースを示す図である。 一実施形態によるＮＷＤＡＦへのクラスタ情報提示を示す図である。 一実施形態によるＮＷＤＡＦにおけるクラスタ情報決定を示す図である。 一実施形態によるＮＷＤＡＦからＡＦへのクラスタ情報提示を示す図である。 複数の実施形態によるクラスタ決定方法の全体的な概要を示す図である。 一実施形態による、図５、図６、図７及び図８に表されるアルゴリズムのうちの任意のものの実行に適した処理回路の一例を示す図である。

本開示は、ＴＳＮネットワークの中央ネットワーク構成ノード（ＣＮＣ）において、無線通信システムの信頼できる多重化能力を迅速に取得するという問題に対処する。特定の例において、無線通信システムは、ＴＳＮネットワークに統合された論理ブリッジを備える。特に、無線論理ブリッジは、論理ブリッジとして動作する５Ｇシステム（５ＧＳ）とすることができる。

より一般的な目的は、例えば５Ｇネットワークを含む無線通信システムにおけるデータ分析の現在のフレームワークを拡張し、グループ化基準に応じてそのような無線通信システムによるＵＥのクラスタの決定及び提示をハンドリングすることである。

グループ化基準は、「独立したエクスペリエンス品質（ＱｏＥ）」又は無線品質等の無線アクセスネットワーク基準に関連したものとすることができる。この基準は、ＵＥモビリティ挙動に関連したものとすることもできる。

実際、現在の３ＧＰＰの仕様書には、以下の手段は存在しない。
－５Ｇシステムによって決定されたＵＥクラスタリング情報をアプリケーション機能（ＡＦ）等のサードパーティー、若しくはネットワークの内部のネットワーク機能（ＮＦ）に統合及び／又は提示する手段；
－例えばＲＡＮからのグループ関連情報をトリガーする手段；又は
－例えばＲＡＮからのグループ関連情報をネットワークデータ分析機能（ＮＷＤＡＦ）若しくはネットワークエクスポージャー機能（ＮＥＦ）において整理統合及び更新する手段。

したがって、ＮＷＤＡＦ及び／又はＮＥＦによってハンドリングされる分析サービスとして、新規のシグナリング及び新規の機能が本明細書において提案されている。この分析サービスは、上述の問題を解決し、ＴＳＮネットワークへの仮想ブリッジの統合及び仮想ブリッジの性能を改善することを目的とする。

提案される分析サービスは、決定されたＵＥクラスタを、要求元、すなわちネットワーク機能ＮＦに提示することができる。このネットワーク機能は、アクセスおよび移動管理機能（ＡＭＦ）、ＵＤＭ等のような標準的な５Ｇコア（５ＧＣ）ネットワーク機能であってもよいし、特定のアプリケーション機能（ＡＦ）であってもよい。

提案されるサービスの一般的な原理は、グループ化基準が要求元によってネットワークに提供され、ネットワークがこの基準に基づいて、要求元の利益のために或るＵＥクラスタリングを決定するというものである。

この手法は、ＵＥのグループ化に関連する現時点の最新技術とは根本的に異なる。現時点の最新技術では、通常、アプリケーションが、グループ化し、ネットワークによってグループとして管理することができるＵＥについての情報をネットワークに提供する。

いわゆる「独立したエクスペリエンス品質（ＱｏＥ）」グループ化基準に従って決定されるクラスタの上記分析サービスの重要な構成要素を以下のセクションにおいて説明する。

この分析サービスは、同じアーキテクチャで他のグループ化基準に従ってクラスタを決定するために使用することもできる。

｛クラスタリング／グループ化情報の決定｝
以下では、いわゆる独立したエクスペリエンス品質グループ化基準に従ってＵＥのクラスタを決定する方法を説明する。

以下において、少なくとも１つのデータフローの送信又は受信に関与しているときには、ＵＥは「アクティブ化されている」と言う。いずれのデータフローの送信又は受信にも関与していないときには、ＵＥは「非アクティブ化されている」と言う。

ＵＥのペアを考えることにする。ペアの一方のＵＥにおけるＱｏＳ性能が、ペアの他方のＵＥが同時にアクティブであるか否かに応じて変化する場合に、このペアは「依存している」と言う。

より具体的には、順次通信性能及び同時通信性能を定義することが可能である。同時通信性能は、双方のＵＥが同時にアクティブ化されるアクティブ化トポロジーの場合に、ペアのＵＥによって送信又は受信される所与のデータフローのＱｏＳ性能によって反映される。これに対して、順次通信性能は、双方のＵＥが同時にではなく一つずつアクティブ化されるアクティブ化トポロジーの場合に、所与のデータフローのＱｏＳ性能によって反映される。

この原理は、より一般的には、２つ以上のＵＥの任意のグループに当てはまる。順次通信性能は、グループの他のＵＥが同時にアクティブ化されていないときに、グループの或るＵＥによって送信又は受信される所与のデータフローのＱｏＳ性能を示す。所与のデータフローの同時通信性能は、グループの少なくとも１つの他のＵＥが同時にアクティブ化されているときに、所与のデータフローのＱｏＳ性能を示す。

所与のデータフローの順次通信性能と同時通信性能との間の差の絶対値は、計算することができ、以下では「ＱｏＳ性能の変化」と呼ぶ。ＵＥのグループの或るＵＥによって送信又は受信されるデータフローが、所定の閾値を越えるＱｏＳ性能の変化を示すとき、そのＵＥは、ＵＥのグループに依存していると言える。そうでない場合には、そのＵＥは、ＵＥのグループから独立していると言える。この閾値は、正又は負とすることができる非ゼロの値に事前に設定することができる。この閾値の正負符号及び絶対値は、用途に応じて選択される。

依存しているＵＥのグループは、本明細書において「『独立したエクスペリエンス品質（ＱｏＥ）』グループ化基準に関連したＵＥのクラスタ」、又は単に「クラスタ」とも呼ばれる。独立したエクスペリエンス品質の概念は、全て異なるクラスタに属するＵＥのグループが独立したＵＥのグループであることに由来する。換言すれば、全て異なるクラスタに属する任意のＵＥのグループを考えた場合に、このグループのＵＥによって送信又は受信される任意のデータフローのＱｏＳ性能の変化は、所定の閾値を越えない。

より具体的には、独立したエクスペリエンス品質基準によれば、ＵＥが同時にアクティブ化されたとき、それらのＵＥのうちの少なくとも１つのＵＥの少なくとも１つのデータフローの性能が、それらのＵＥがそれぞれ単独で順次的にアクティブ化されるときに取得されるデータフロー性能と比較して減少する場合に、それらのＵＥは同じグループに属する。全て異なるグループに属するＵＥのセットについても、それらの同時アクティブ化によって、いずれのデータフロー性能も、そのセットのＵＥが単独でアクティブ化されるときに取得されるデータフロー性能と比較して減少することはない。

同時アクティブ化条件下での少なくとも１つのデータフローの性能と順次アクティブ化条件下での少なくとも１つのデータフローの性能との間の差は、無線ブリッジのトポロジー分析の結果として得ることもできるし、及び／又は、データフロー性能の測定の結果として得ることもできる。後者の場合、そのような測定値間の差は、所定の絶対非ゼロ閾値又は相対非ゼロ閾値と自動的に比較することができ、そのような差が性能の低下に対応するか否かを明確に判断できる。

パケットの同時送信が各ＵＥにおけるデータフロー性能を劣化させず、したがって、様々なタイプの多重化能力を示すＵＥ配置のいくつかの例を考えることにする。

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄは、５Ｇシステム（５ＧＳ）をＴＳＮネットワークと統合する場合の多重化ステータスの４つの例示的なシナリオを示している。

図２Ａは、２つの異なるｇＮＢ１０１、１０２によってサービスを提供される２つのＵＥの配置を示している。各ＵＥは、対応するデバイス側（ＤＳ）ポート１１、２１に接続されている。無線アクセスネットワークは、通例、大きな干渉が近傍のｇＮＢのダウンリンク又はアップリンクにおいて観測されないように設計される。これは、例えば、セル間干渉調整として知られている、異なる周波数帯域の使用、ｇＮＢ及びＵＥの電力の制御及び／又は周波数／電力制御を混合したものの使用によって実現することができる。

その結果、第１のｇＮＢ１０１によってハンドリングされる任意のＵＥとの間のデータ送信は、第２のｇＮＢ１０２によってハンドリングされる任意のＵＥとの間のデータ送信の性能に影響を与えない。そのような多重化能力は、送信が、送信機及び受信機の空間構成、及び／又は周波数帯域使用の直交性のおかけで互いに隔離されているので、周波数及び空間の多重化に属する。

この場合、無線ブリッジの決定された多重化能力に基づいて、無線ブリッジによってハンドリングされるＵＥを複数のグループに分散させるとき、例えば、２つのクラスタを形成することができる。一方のクラスタは、第１のｇＮＢによってハンドリングされる全てのＵＥから形成され、他方のクラスタは、第２のｇＮＢによってハンドリングされる全てのＵＥから形成される。より一般的には、この場合において、無線ブリッジの追加の多重化能力が特定される場合には、３つ以上のクラスタを形成することができる。ただし、形成されたクラスタはいずれも、第１のｇＮＢ１０１によってハンドリングされるＵＥと、第２のｇＮＢ１０２によってハンドリングされるＵＥとの双方を含むことはできない。

図２Ｂは、同じｇＮＢ１０１のカバレッジ内の２つのＵＥの配置を示している。このｇＮＢは、複数のアンテナを装備し、例えば、複数のビーム１１１、１１２を生成する。図２Ｂに表されるようなビームフォーミング等の異なるマルチアンテナ技術は、マルチアンテナ空間次元においていくつかのＵＥの送信の直交化を可能にする。これは、２つのＵＥが大きな性能の損失なく同じ時間周波数リソースを使用することができることを意味する。したがって、この例において、これらの２つのＵＥは、ＵＥの２つの異なるグループに分散させることができる。

図２Ｃに示すようないくつかの場合には、特にＵＥが空間的に互いに接近しているときには、マルチアンテナ技法を通じてＵＥを直交化させることができない。

図２Ｃには、以下の３つのＵＥが表されている。
－第１のＤＳポート１１に接続された第１のＵＥは、第１のビーム１１１を生成する第１のアンテナを使用してｇＮＢ１０１によってハンドリングされ、
－第２のＤＳポート１２に接続された第２のＵＥは、第１のビーム１１１を生成する第１のアンテナを使用してｇＮＢ１０１によってハンドリングされ、
－第３のＤＳポート２１に接続された第３のＵＥは、第２のビーム１１２を生成する第２のアンテナを使用してｇＮＢ１０１によってハンドリングされる。

第１のＵＥ及び第２のＵＥは、互いに空間的に接近しているとみなされ、そのため、ｇＮＢは、同じアンテナを使用することによってこれらの双方のＵＥと連絡する。

第１のＵＥ及び第２のＵＥが直交化されていないと仮定すると、基地局及びＵＥにおいて使用されるマルチアンテナ技法によって与えられるマルチアンテナ空間直交性に基づいて、上記に示したグループの定義に従い、第１のＵＥ及び第２のＵＥを含むＵＥの第１のグループを形成することができ、第３のＵＥを含むＵＥの第２のグループを形成することができる。

図２Ｄには、異なるＤＳポート１１、２１に接続された２つのＵＥが、同じｇＮＢ１０１のカバレッジ下にある。ｇＮＢの１つのストラテジーは、アクティブなＵＥのトラフィックのステータスがどのようなものであっても（すなわち、パケットが送信に利用可能であるか否かを知る前に）、リソースの所与の割り当てをアクティブなＵＥに半静的に配分することとすることができる。例えば、半永続的なスケジューリングは、保証ビットレート（ＧＢＲ）トラフィックのＱｏＳを保証するために、そのような結果を実現することができる。その結果、各ＵＥのデータトラフィックがどのようなものであっても、それらの性能は独立している。この場合に、２つのＵＥは、上記に示したクラスタの定義に従うと、異なるクラスタに割り当てることができる。

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄの例に示すように、いくつかのＵＥに関連した配置及び送信の直交化の能力を分析することによって、同じグループに属するＵＥが無線リソースへの競合アクセスを有する（すなわち、それらのＵＥが、同時にアクティブ化されたときに互いの性能に影響を与える）一方、異なるグループに属するいずれのＵＥも性能に関して独立しているように、ＵＥをグループ化することが可能である。

通常、異なる基地局によってそれぞれサービスを提供されるＵＥは、異なるクラスタに属することができる。さらに、同じ基地局によって異なるビームを介してそれぞれサービスを提供されるＵＥも、異なるクラスタに属することができる。

「独立したエクスペリエンス品質（ＱｏＥ）」グループ化基準に従ってＵＥのクラスタを決定するために無線ブリッジの多重化能力を評価する種々の方法がある。本明細書の文脈において、「独立したエクスペリエンス品質（ＱｏＥ）」グループ化基準を適用することは、ＵＥが同時にアクティブ化されたときに互いの性能に影響を与えるか否かについての客観的な評価を通信システムのエンティティによって行うことを意味する。

例えば、異なるデータパスをそれぞれ使用して無線ブリッジを通じて送信される複数のデータフローについて、これらの各データフローの性能に関連した測定を行うことが可能である。これを行うために、各ｇＮＢは、ＵＥに送信される無線ベアラ（ダウンリンク）及び／又はＵＥからｇＮＢに送信される無線ベアラ（アップリンク）の無線測定を行うことができる。これらの測定は、空間次元、周波数次元及び／又は時間次元を含むことができる基地局における多重化ステータスに関して行うことができる。そのような測定が実行されるとき、クラスタリング情報が、基地局レベルにおいて決定される。

基地局は、アクティブなデータフローを必要とすることなく、それらの構成及び内部ポリシーに基づいてそれらの多重化能力を決定することもできる。実際、基地局は、自身がサービスを提供しているＵＥの多重化能力を認識している。これらの多重化能力は、基地局が使用するビーム、基地局のスケジューリングポリシー、基地局が集計する搬送波周波数、基地局が決定するＵＥの位置、又は基地局が使用するスライシング等の因子に依存する。基地局は、ＲＡＮの追加の多重化能力を特定するために、いくつかの測定を更に開始することができる。

無線ブリッジの多重化能力も、例えば、
－基地局及びＵＥの既知のロケーション、
－基地局とＵＥとの間の既知の無線状態、及び／又は
－既知の基地局スケジューリング構成、
を含む、無線ブリッジのトポロジー分析から決定することができる。

｛複数の基地局からのクラスタリング／グループ化情報の集約｝
無線システムのノードは、無線アクセスネットワークにおける複数のｇＮＢノードからクラスタリング情報を集約する収集ノード３０５として選択される。

収集ノードは、ＲＡＮのノードとすることができる。基地局の相互のロケーションは、収集ノードを選ぶ上で重要な基準となる。例えば、配置された他の全てのｇＮＢの近傍にあるｇＮＢは、地理的にＲＡＮ内の中心である。地理的に中心のロケーションにある収集ノードは、無線通信を通じて配置された全てのｇＮＢからクラスタリング情報を集約することに関連した通信遅延を概ね最小にすることができる。

或いは、収集ノードは、コアネットワークのノードとすることができる。収集ノードとして選ぶことができるコアネットワークのノードの例としては、特に以下のものがある。
ｎｐｌｃｉｔ１のセクション６．２．２４に定義されているデータ収集調整送達機能（ＤＣＣＦ）ノード、
ｇＮＢとＡＭＦとの間の制御インターフェースＮ２を介した特定のシグナリングが追加され、ＵＥのクラスタリング情報をハンドリングし、ＵＥを特定のクラスタと関連付けるようにＵＥコンテキストを更新することができるアクセスおよび移動管理機能（ＡＭＦ）ノード、
記憶されたＵＥコンテキストがクラスタリング情報を含むように更新されるユニバーサルデータ管理（ＵＤＭ）ノード、
ｎｐｌｃｉｔ５に記載されている管理データ分析機能（ＭＮＤＡＦ）ノード、及び
クラスタリング情報をホスティングし、ネットワークデータ分析機能（ＮＷＤＡＦ）ノードに送信する動作管理保守機能（ＯＡＭ）ノード。

収集ノードは、図３に示すように複数のｇＮＢからのクラスタリング情報更新をトリガーすることができる。

これを行うために、収集ノードは、複数のｇＮＢ１０１、１０２に要求を発行する（４０１）。これらの要求は、ＵＥ＿ｌｉｓｔで示されるパラメータを含む。このパラメータは、対象となるＵＥのリストを提供する。収集ノードは、ＵＥとそこにサービスを提供するｇＮＢとの間のバインディングを認識しているものと仮定される。要求は、ＣｌｕｓｔｅｒＴｙｐｅ（クラスタタイプ）で示される別のパラメータを更に含む。このパラメータは、要求されるクラスタリングのタイプを定義する。クラスタタイプの例は、「独立したエクスペリエンス品質」（ＱｏＥ）、「無線品質」、又は「モビリティ挙動」である。要求されるクラスタタイプに応じて、追加のパラメータを提供することができる。例えば、「無線品質」クラスタタイプは、クラスタ決定の基準をより正確に定義する或る閾値又はビン値に関連付けることができる。

各ｇＮＢは、受信した要求に応答する。所与のｇＮＢからの応答（４０２）は、Ｃｌｕｓｔｅｒｓで示されるパラメータを含む。このパラメータは、所与のｇＮＢにおいて決定されたクラスタのリストを提供する。各クラスタは、要求において提供された対象となるＵＥのリストの中で特定されたＵＥのリストからなる。

収集ノードは、その後、要求に対する応答を処理（４０３）、例えば集約する。

｛クラスタリング／グループ化情報の整理統合及び提示｝
クラスタリング情報の提示は、クラスタリングの時間的変化、空間的妥当性、又はクラスタの長期の挙動の記述に関する他の任意の統計量に関連した情報の提供を伴うことができる。

クラスタリング情報の提示は、クラスタ、クラスタのメンバー又はクラスタのパラメータの長期の挙動に関連した予測の提供も伴うことができる。

これらの全ての理由から、このクラスタリングサービスを、ネットワークデータ分析機能（ＮＷＤＡＦ）及び／又はネットワークエクスポージャー機能（ＮＥＦ）によって提供される新規の分析サービスとして含めることが提案される。これらの機能の双方は、５Ｇシステムのコアネットワーク構成要素の単一のネットワーク機能エンティティとして表すことができる。

現在のネットワークデータ分析機能（ＮＷＤＡＦ）は、ステージ３の３ＧＰＰの技術仕様書ＴＳ２３．２８８及び２９．２５０に記載されている。

ＮＷＤＡＦは、３ＧＰＰの技術仕様書２３．５０１に仕様化されているアーキテクチャの一部であり、５ＧＣ及びＯＡＭサービスについてこの文書に仕様化されているメカニズム及びインターフェースを使用する（特に条項６．２．３．１参照）。

図４は、ＮＷＤＡＦ３１３のサービスベースのインターフェースアーキテクチャを示している。

ＮＷＤＡＦ３１３は、
－ＡＭＦ３１６、ＳＭＦ３１８、ＰＣＦ３２０、ＵＤＭ３１４、ＡＦ３０８（直接又はＮＥＦ３１２を介する）、及びＯＡＭ３２４によって提供されるイベントへの加入に基づくデータ収集；
－データリポジトリからの情報の取り出し（例えば、加入者関連情報を得るためのＵＤＭ３１４を介したＵＤＲ）；
－ＮＦについての情報の取り出し（例えば、ＮＦ関連情報を得るためのＮＳＳＦ３２２又はＮＲＦからの取り出し）；
－消費者への分析のオンデマンド提供；
－消費者へのバルクデータの提供；
等のさまざまな目的でさまざまなエンティティとインタラクトするように構成することができる。

ＮＷＤＡＦの単一のインスタンス又は複数のインスタンスをＰＬＭＮに配置することができる。複数のＮＷＤＡＦインスタンスが配置される場合には、アーキテクチャは、ＮＷＤＡＦを、中央ネットワーク機能（ＮＦ）として、分散されたネットワーク機能（ＮＦ）の集合体として、又は双方を組み合わせたものとして配置することをサポートする。複数のＮＷＤＡＦインスタンスが配置される場合には、ＮＷＤＡＦは、集約点（すなわち集約器ＮＷＤＡＦ）として動作することができ、さまざまなサービスエリアを有することができる他のＮＷＤＡＦから分析情報を収集して、場合によっては自身が生成した分析情報とともに、集計された分析情報を（分析ＩＤごとに）生成することができる。

本明細書に開示される重要な態様は、クラスタリング情報を要求元に提示する新規のサービスを用いたＮＷＤＡＦ／ＮＥＦの強化である。この新規のサービスの全体的な説明図は、図７に提供されており、後に論述する。もちろん、本明細書の全体を通して、提示されるクラスタリング情報は、ＮＷＤＡＦ／ＮＥＦにおいて直ちに利用可能であると想定される。図５及び図６を参照して以下で論述する様々な例示的な実施形態は、クラスタ情報を要求元に提示することを考慮して、ＮＷＤＡＦ／ＮＥＦにおいてクラスタリング情報を取り出すか又は決定する可能な方法を詳述している。

｛収集ノードを用いたクラスタ決定｝
ＮＷＤＡＦ自体を図３に示す収集ノード３０５として選ぶことができる。そのような場合、クラスタリング情報は、必然的にＮＷＤＡＦによってｇＮＢから集約される。一方、収集ノード３０５がＮＷＤＡＦと異なるとき、図５に示す要求／応答基本線図を通じて、収集ノードを使用してクラスタリング情報をＮＷＤＡＦ３１３に提示することができる。

ＮＷＤＡＦは、最初に、ＵＥのリスト及びグループ化基準を含むクラスタ要求を収集ノードに提供する（５０１）。

その後、収集ノードは、上記要求を処理し（５０２）、リストのＵＥをグループ化基準に従って形成されたクラスタに再分割したものを決定するか又は取り出す。

この再分割は、その後、応答メッセージとしてＮＷＤＡＦに提供され（５０３）、ＮＷＤＡＦにおいて整理統合される（５０４）。

そのようなシグナリングは、３ＧＰＰの技術仕様書ＴＳ２３．２８８及び２９．２５０に対して新規なものであり、これらの仕様書に対する今後の拡張となることができる。

｛測定を用いたクラスタ決定｝
ＮＷＤＡＦ／ＮＥＦにおけるクラスタリングサービスの一部としてのもう１つのオプションは、３ＧＰＰの技術仕様書ＴＳ２３．２８８のセクション５．１に記載されているモデルトレーニング論理機能ＭＴＬＦを使用して、先行手順によって整理統合されたクラスタリング情報の統計及び予測を提供することである。

一オプションにおいて、要求されるクラスタタイプがサービス品質を指しているとき、ＮＷＤＡＦは、アプリケーション機能によって提供される、及び／又はＮＷＤＡＦ－ＭＴＬＦ機能によって予測されるＵＥ＿ｌｉｓｔ入力パラメータリストにおいて提供されるＵＥのサービス品質（ＱｏＳ）をモニタリングすることによってクラスタを直接決定することができる。

このオプションに関連したシグナリングは、図６に示されている。この場合、ＮＷＤＡＦ／ＮＷＤＡＦ－ＭＴＬＦは、「Ｔｒｉｇｇｅｒ＿ＱｏＳ」で示される特定のメッセージを、ＵＥリスト内の各ＵＥのＱｏＳをモニタリングするセッション管理機能（ＳＭＦ）に発行する（６０１）。「Ｔｒｉｇｇｅｒ＿ＱｏＳ」メッセージは、ＵＥ識別子のリストを含み、ＵＥ識別子は、ＵＥリスト内のＵＥに対応する。

ＳＭＦは、その後、ＵＥ識別子をＰＤＵセッション識別子に変換することによって「Ｔｒｉｇｇｅｒ＿ＱｏＳ」メッセージの内容を変更する。ＳＭＦは、その後、変更された「Ｔｒｉｇｇｅｒ＿ＱｏＳメッセージ」をユーザプレーン機能（ＵＰＦ）に発行する（６０２）ことによって、これらの特定のＰＤＵセッションのＱｏＳモニタリングをトリガーする。

ＵＰＦは、その後、「ＱｏＳ応答」と呼ばれる応答メッセージにおいて、特定のＰＤＵセッションに関連した要求されたＱｏＳ情報をＳＭＦに提供する（６０３）ことができる。ＳＭＦは、「ＱｏＳ応答」メッセージからのＰＤＵセッション識別子をＵＥ識別子に逆変換する。

最後に、ＮＷＤＡＦ又はＮＥＦは、対応するＵＥ識別子とともにＳＭＦからＱｏＳ情報を受信し（６０４）、この情報を使用してクラスタを構築する（６０５）ことができる。

対応するＵＥ識別子とともにＳＭＦから受信されたＱｏＳ情報に基づいてクラスタを構築するために、様々なクラスタリングアルゴリズムを適用することができる。この目的のためのオプションは、オートエンコーダＡＩエンジンを使用することである。オートエンコーダの使用の一般的な原理は、同じ出願人による「Automatic TSN Model learning for 5G systems」という名称の別の特許文書に記載されている。関連した利点には、教師あり学習を必要としないクラスタリングアルゴリズムのロバスト性及び高速性が含まれる。

｛サービス概要｝
次に、提案される新規のサービスを図７に示している。

アプリケーション機能３０８は、アプリケーションが対象とするＵＥのリストと、要求されるクラスタリングのタイプとをＮＷＤＡＦ３１３に提供する（７０１）。ＮＷＤＡＦ又はＮＥＦは、クラスタ要求を処理し（７０２）、その結果、ＵＥ識別子に対応しているクラスタリング情報をアプリケーション機能（ＡＦ）に提供する（７０３）。任意選択で、ＮＷＤＡＦは、例えば周期的にクラスタリング情報を更に更新することができ、更新されたクラスタリング情報を、更新メッセージを通じてＡＦに通知することができる（７０４）。

ＵＥは、それらのＩＰアドレス、それらのイーサネットアドレス、又はそれらのＳＵＰＩ（加入永久識別子）によって識別することができる。ＵＥ＿ｌｉｓｔ内のＵＥ識別子は、３ＧＰＰの技術仕様書ＴＳ２３．５０１のセクション５．９に記載されているように、ＵＤＭ内部ノードによって５ＧＳ内部ＵＥ識別子に変換することができる外部アプリケーション識別子とすることもできる。ＡＦとＵＤＭとの間の通信は、ＡＦリストに対応するＵＥリストが決定されると、ネットワークエクスポージャー機能（ＮＥＦ）によってフィルタリングすることができる。

図８は、上述した例示的な実施形態の全体的な概要として役割を果たす。

図８に示すように、ＴＳＮ－ＡＦアプリケーション機能３０８は、少なくともグループ化基準を含むクラスタサービス要求を送出するとともに、グループ化基準に従ってグループ化されたＵＥのクラスタのリストを含むクラスタサービス応答を受信することによって、直接又はＮＥＦ３１２を通じてのいずれかでＮＷＤＡＦ３１３と通信する。アプリケーション機能は、その後、ブリッジとみなされる５ＧＳの抽象化したものを構築するために、クラスタのリストを使用することができる。特に、グループ化基準が、独立したエクスペリエンス品質に関連しているとき、ＴＳＮ－ＡＦによって構築される５ＧＳの抽象化したものは、５ＧＳの多重化能力について最適化されるＴＳＮスケジュールを構築するためにＣＮＣによって使用することができる。

グループ化基準に従ってクラスタのリストを決定するための複数のオプションは、ＮＷＤＡＦにおいて利用可能である。

例えば、グループ化基準の決定に、エンドツーエンドサービス品質に関連した情報が必要とされるとき、ＵＰＦ３０６においてＱｏＳモニタリングを行うことができ、取得されたＱｏＳモニタリング値に基づいて、ＮＷＤＡＦ／ＮＥＦにおいてＡＩベースのクラスタ決定を行うことができる。

例えば、グループ化基準の決定に、ＲＡＮレベル情報が必要とされるとき、ＮＷＤＡＦは、ＲＡＮの複数のｇＮＢ１０１、１０２からＲＡＮレベル情報を収集、又は集約するタスクを有する収集ノード３０５と対応することができる。

図９は、上述したアルゴリズムのうちのいずれか１つ又は複数を実行するのに適した処理回路９００を概略的に表している。この処理回路は、上記単数又は複数のアルゴリズムを含むコンピュータプログラムを記憶するメモリ９０４を備える。この処理回路は、メモリにアクセスしてコンピュータプログラムを実行するプロセッサ９０２を更に備える。この処理回路は、タイムセンシティブネットワークモデルの少なくとも上記トポロジー、又は複数のトポロジーを通信システム内の集中型ネットワーク構成ノードに送信するための、プロセッサによって制御することができる通信インターフェース９０６を更に備える。

もちろん、プロセッサ９０２が、コンピュータプログラムを実行するために単一のコアを使用するのか又は複数のコアを使用するのかは重要ではない。コンピュータプログラムは、複数の処理回路のプロセッサにわたって実行されるクラウドコンピューティング技術も使用することができる。

｛引用リスト｝
目的に応じて、以下の非特許文献が引用される。
- nplcit1: 3GPP TS 23.501, System architecture for the 5G System (5GS);
- nplcit2: 3GPP TS 23.288, Architecture enhancements for 5G System (5GS) to support network data analytics services;
- nplcit3: 3GPP TS 29.520, 5G System; Network Data Analytics Services; Stage 3;
- nplcit4: 3GPP TS 23.502, Procedures for the 5G System (5GS);
- nplcit5: 3GPP TS 28.533, Management and orchestration; Architecture framework; and
- nplcit6: 3GPP TR 23.734, Study on enhancement of 5G System (5GS) for vertical and Local Area Network (LAN) services.

Claims (11)

1. 無線通信システムによってハンドリングされるユーザ機器のセットの再分割を決定する方法であって、
   前記無線通信システムは、ネットワークデータ分析機能（ＮＷＤＡＦ）及び／又はネットワークエクスポージャー機能（ＮＥＦ）を有するネットワーク機能エンティティを含むコアネットワーク構成要素を備え、前記方法は、前記ネットワーク機能エンティティにおいて、
   要求元からグループ化基準を取得することと、
   前記ユーザ機器のセットの少なくとも一部の再分割を前記要求元に提供することであって、前記再分割は、前記ユーザ機器のセットの少なくとも一部を、前記グループ化基準に従って形成されるユーザ機器のグループに再分割することであることと、
   を含む、方法。
2. 前記要求元は、無線ブリッジ通信システムのタイムセンシティブネットワークアプリケーション機能の前記コアネットワーク構成要素のアプリケーション機能である、請求項１に記載の方法。
3. 前記グループ化基準は、前記要求元によって提供されるユーザ機器のリストに関連付けられ、前記要求元に提供される前記再分割は、前記リストに従って前記ユーザ機器のセットをフィルタリングすることによって取得されるフィルタリングされたユーザ機器のセットに関するものである、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記グループ化基準は、
   前記無線通信システムによって前記ユーザ機器において提供される独立したエクスペリエンス品質、及び／又は
   前記ユーザ機器と前記無線通信システムとの間の通信チャネルの無線品質、及び／又は
   前記ユーザ機器のモビリティ挙動、
   に関するものである、請求項１又は２に記載の方法。
5. 前記無線通信システムは、無線アクセスネットワークを更に備え、
   前記グループ化基準は、前記無線アクセスネットワークを通るデータフロー性能に関するものであり、
   前記方法は、前記ネットワーク機能エンティティにおいて、
   前記グループ化基準に関連したクラスタリング情報に関して前記無線アクセスネットワークに照会することと、
   前記クラスタリング情報に基づいて決定された前記再分割を取得することと、
   を更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
6. 前記無線アクセスネットワークは複数の基地局を備え、前記方法は、
   前記基地局ごとに、前記基地局の前記クラスタリング情報を決定することと、
   前記無線アクセスネットワーク又は前記コアネットワーク構成要素において、各前記基地局から前記クラスタリング情報を集約することと、
   を更に含み、
   前記再分割は、集約されたクラスタリング情報に基づいて決定される、請求項５に記載の方法。
7. 前記グループ化基準は、前記無線通信システムを通るデータフロー性能に関するものであり、
   前記ネットワーク機能エンティティは、前記グループ化基準を取得すると、前記再分割を決定するために、前記データフロー性能に関連した測定をトリガーする、請求項１又は２に記載の方法。
8. 前記コアネットワーク構成要素は、ユーザプレーン機能を備え、
   前記データフロー性能に関連した測定をトリガーすることは、存在するトラフィックに対して又はトラフィックインジェクションを開始することによってのいずれかでサービス品質性能をモニタリングするように前記ユーザプレーン機能に要求することを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記コアネットワーク構成要素は、前記再分割を決定するために、前記グループ化基準に関連した測定をトリガーする、請求項１又は２に記載の方法。
10. ユーザ機器のセットをハンドリングする無線通信システムであって、
    前記無線通信システムは、ネットワークデータ分析機能（ＮＷＤＡＦ）及び／又はネットワークエクスポージャー機能（ＮＥＦ）を含むネットワーク機能エンティティを含むコアネットワーク構成要素を更に備え、前記ネットワーク機能エンティティは、
    要求元からグループ化基準を取得することと、
    前記ユーザ機器のセットの少なくとも一部の再分割を前記要求元に提供することであって、前記再分割は、前記ユーザ機器のセットの少なくとも一部を、前記グループ化基準に従って形成されるユーザ機器のグループに再分割することであることと、
    を行うように構成される、無線通信システム。
11. コンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムがコンピュータによって実行されると、請求項１又は２に記載の方法を前記コンピュータに実行させる命令を含む、コンピュータプログラム。