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講演抄録/キーワード
講演名 2022-03-11 13:00
ローカル5G多数接続のスケールアウトを実現するコア性能向上手法
木村 侑中尾彰宏東大NS2021-153
抄録 (和) 多数のIoTデバイスを収容する技術としてローカル5Gが注目されている。特に近年ではNFVやSDN等の仮想化技術の進展に伴いソフトウェア基地局が台頭しており、ローカル5Gでの利用が検討されている。ソフトウェア基地局は従来の専用ハードウェアで実装された専用基地局と比較し低コストで柔軟な運用が可能になる一方で、ローカル5G実環境でこれらを性能評価する手法が確立されていない課題がある。また多数のUEから同時に制御信号が送出されるような輻輳が生じた場合、遅延にセンシティブなアプリケーションの安定的な運用ができない課題がある。本研究ではこれらの課題を解決するため、まずソフトウェア基地局と実UEを用いたエンドツーエンドのローカル5Gシステムを構築し、UEの収容台数を増加させながら性能評価を行うことで、多数接続における5Gモバイルコアを性能評価する手法を提案する。さらに、構築したローカル5G実環境において提案手法によりソフトウェア基地局の性能評価を行い、実際にモバイルコアのボトルネックの特定を行う。また特定したボトルネックを解消する実装を適用し、実際に多数接続におけるモバイルコアの性能改善がで
きることを示す。具体的には、本研究で構築したローカル5G実環境において、輻輳時に、モバイルコアにおけるUEのモビリティ管理を担うAMFがボトルネックになることを本手法によって同定し、AMFにおける処理をCPUコア間でスケールアウトさせることで、輻輳が発生した状況においてUEへの平均応答時間を16%、最大で47% 程度改善できることを示す。 
(英) Local 5G is expected as a new wireless communication technology to accommodate a large number of IoT devices. In recent years software base stations have emerged with the advancement of NFV/SDN and are expected to be used in local 5G. Software base stations enable low-cost and flexible operation compared to conventional dedicated base stations implemented with dedicated hardware. On the other hand, there is an issue that a method for evaluating their performance in a Local 5G environment has not yet been established. In addition when congestion occurs, such as when a large number of UEs send signaling messages at the same time to a mobile core network, it is difficult to operate delay-sensitive applications stably. In this paper, we first built an end-to-end Local 5G mMTC system with a software base station and real UEs and propose a method to evaluate the performance of 5G mobile core network in mMTC scenario.
In addition we evaluated the performance of the software base station with our proposed method in this Local 5G environment and actually identified the bottleneck of the mobile core network.
We also applied an implementation improving the identified bottleneck and show that it can actually improve the performance of the mobile core in our Local 5G environment. Specifically we identified that AMF becomes a bottleneck when congestion occurs in mobile core network and by scaling out the processing in AMF among CPU cores, we were able to reduce the average response time by 47% at most under congestion.
キーワード (和) ローカル5G / 多数同時接続 / ソフトウェア基地局 / 性能評価 / モバイルコアネットワーク / 制御プレーン / /  
(英) Local5G / mMTC / software base station / performance / mobile core network / control plane / /  
文献情報 信学技報, vol. 121, no. 433, NS2021-153, pp. 181-186, 2022年3月.
資料番号 NS2021-153 
発行日 2022-03-03 (NS) 
ISSN Print edition: ISSN 0913-5685  Online edition: ISSN 2432-6380
著作権に
ついて
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します.(許諾番号:10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034)
PDFダウンロード NS2021-153

研究会情報
研究会 NS IN  
開催期間 2022-03-10 - 2022-03-11 
開催地(和) オンライン開催 
開催地(英) Online 
テーマ(和) 一般 
テーマ(英) General 
講演論文情報の詳細
申込み研究会 NS 
会議コード 2022-03-NS-IN 
本文の言語 日本語 
タイトル(和) ローカル5G多数接続のスケールアウトを実現するコア性能向上手法 
サブタイトル(和)  
タイトル(英) Performance improvement method of Local 5G mobile core network in mMTC scenario 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) ローカル5G / Local5G  
キーワード(2)(和/英) 多数同時接続 / mMTC  
キーワード(3)(和/英) ソフトウェア基地局 / software base station  
キーワード(4)(和/英) 性能評価 / performance  
キーワード(5)(和/英) モバイルコアネットワーク / mobile core network  
キーワード(6)(和/英) 制御プレーン / control plane  
キーワード(7)(和/英) /  
キーワード(8)(和/英) /  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) 木村 侑 / Yu Kimura / キムラ ユウ
第1著者 所属(和/英) 東京大学 (略称: 東大)
University of Tokyo (略称: Univ of Tokyo)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 中尾 彰宏 / Akihiro Nakao /
第2著者 所属(和/英) 東京大学 (略称: 東大)
University of Tokyo (略称: Univ of Tokyo)
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講演者 第1著者 
発表日時 2022-03-11 13:00:00 
発表時間 20分 
申込先研究会 NS 
資料番号 NS2021-153 
巻番号(vol) vol.121 
号番号(no) no.433 
ページ範囲 pp.181-186 
ページ数
発行日 2022-03-03 (NS) 


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