通信控制设备及其控制方法以及程序与流程

本发明涉及一种用于控制来自与移动网络连接的车辆的上行链路通信的通信控制设备及其控制方法以及程序。

背景技术：

联网汽车是具有通信功能并充当ict终端的汽车，已经变得越来越普遍。为了提高汽车的安全性和舒适性，在联网汽车和数据中心之间交换与汽车、驾驶员和周围环境有关的信息，以便在数据中心中进行积累和分析。联网汽车将各种类型的信息(例如，车辆控制/操作数据、驾驶员操作数据、动态地图数据和行车记录仪视频数据)传输(上传)至网络。蜂窝网络的使用被设想为这种联网汽车与网络的连接方式。

人们认为，联网汽车数量的增加导致用于经由网络在数据中心中积累车辆生成的数据的上行链路业务量的增加。例如，如果由于包括联网汽车在内的交通阻塞而导致上行链路业务量的局部增加，则可能发生上行链路通信拥塞。在这种情况下，联网汽车的通信质量(qos)可能会降低。

已经考虑将已被etsi(欧洲电信标准协会)标准化的mec(多路接入边缘计算；例如，参见npl1)作为控制绑定到数据中心的上行链路业务量的技术。预期使用mec来执行诸如车辆传输的数据的压缩之类的处理将减少绑定到主机网络的业务量。

现有技术文献

非专利文献

npl1:etsigsmec002v1.1.1(2016-03):mobileedgecomputing(mec)(移动边缘计算)；技术要求,[在线],[2018年2月19日访问],网址<url:http://www.etsi.org/deliver/etsi_gs/mec/001_099/002/01.01.01_60/gs_mec002v010101p.pdf>,p.29

技术实现要素：

技术问题

然而，在诸如蜂窝网络之类的通信网络的情况下，在移动站和基站之间的无线段中，与上行链路通信相比，通常将更多的无线资源分配给下行链路通信。在这种通信网络中，联网汽车数量的增加会导致在无线段中的上行链路通信中更容易发生拥塞。因此，仅减少无线网段上游的网段中的业务量是不够的，还需要能够防止无线网段中的通信拥塞。

鉴于前述问题，实现了本发明。本发明的目的是提供一种技术，该技术利用边缘计算来适当地控制来自车辆的数据的上行链路传输，以防止无线段中的通信拥塞。

解决问题的方案

根据本发明的一个方面的通信控制设备是配置于包括多个基站和用于边缘计算并且连接到多个基站的节点设备的网络中的通信控制设备，该通信控制设备包括：获取装置，用于从节点设备获取小区转移信息，该小区转移信息指示在由多个基站形成的多个小区中移动的每个车辆的小区之间的转移；确定装置，用于基于由获取装置获取的小区转移信息，来确定由多个车辆组成的并且要经受传输控制的车辆组；以及控制装置，用于控制来自由确定装置确定的车辆组的数据的上行链路传输，该控制装置将执行与车辆的移动路径相关的路径相关数据的上行链路传输的车辆限制到属于该车辆组的一部分车辆。

发明的有益效果

根据本发明，可以利用边缘计算来适当地控制来自车辆的数据的上行链路传输，以防止无线段中的通信拥塞。

通过以下结合附图的描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。注意，在整个附图中，相同的附图标记表示相同或相似的组件。

附图说明

附图包括在说明书中并且构成说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并且附图与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是示出包括mec节点的通信网络的配置的示例的示图。

图2是示出由通信控制设备(通信控制器)确定的车辆组的示例的示图。

图3是示出mec节点的硬件配置的示例的框图。

图4是示出mec节点的功能配置的示例的框图。

图5是示出由通信控制器执行的处理过程的流程图。

图6a是示出车辆组确定处理的示例的示图。

图6b是示出车辆组确定处理的示例的示图。

图7是示出确定的车辆组的有效范围的示例的示图。

具体实施方式

在下文中，参考附图描述本发明的示例性实施例。注意，在附图中未示出对于实施例的描述非必需的组成元件。

<网络配置>

图1是示出根据本发明一实施例的包括mec节点的通信网络的配置的示例的示图。本实施例的mec节点10(mec节点10a和10b)每个都是用于边缘计算(mec)的节点设备。每个mec节点10设置有通信控制器(图2中的通信控制器20)，该通信控制器用作本发明的通信控制设备的示例。

如图1所示，每个mec节点10连接到多个基站和主机网络11。mec节点10管理与其连接的基站，并且还管理由每个基站形成的小区。例如，mec节点10a管理小区1和小区2。mec节点10向诸如在由联网基站形成的小区中移动(行驶)的车辆之类的无线终端提供服务(例如，车辆自动行驶辅助服务)。

当具有用于连接到通信网络的功能的车辆(即，联网汽车)在由基站形成的小区中行驶时，该车辆可以与形成该小区的基站进行无线连接。在与基站进行无线连接之后，车辆可以经由基站访问mec节点10和主机网络11，并且还可以经由主机网络11访问数据中心12。因此，每个车辆都可以经由联网基站向数据中心12传输(上传)生成的数据(例如，车辆控制/操作数据、驾驶员操作数据、动态地图数据和行车记录仪视频数据)。

尽管在图1的配置示例中仅存在两个mec节点10a和10b，但是可以在通信网络中设置任意数量的mec节点。另外，如果将lte(长期演进)或lte高级网络设想为通信网络，则每个基站是enodeb，并且主机网络11包括作为核心网络的epc(演进分组核心网)。主机网络11还可以包括在核心网络上游的外部网络，例如分组数据网络(pdn)或因特网。

注意，本发明所应用的通信网络可以是除lte/lte高级网络之外的移动网络。例如，通信网络可以是正在由第三代合作伙伴计划(3gpp)标准化的第五代(5g)移动网络。

<由通信控制设备执行的处理的概述>

如上所述，在诸如连接有联网汽车的移动网络之类的通信网络中，联网汽车数量的增加伴随着上行链路业务量的增加，这会导致无线段中上行链路通信的拥塞。例如，如果在由基站形成的小区中发生交通阻塞，并且许多车辆试图同时经由基站向数据中心12上传数据，则在上行链路通信中会发生拥塞。这导致联网汽车的通信的qos下降。

鉴于此，为了防止上述上行链路通信中的拥塞，根据本实施例的通信控制设备确定车辆组，车辆组是在由mec节点10管理的小区中彼此相对靠近的位置处移动(行驶)的车辆的组。图2是示出由通信控制设备确定的车辆组的示例的示图。在本实施例中，如图2所示，设置在每个mec节点10中的通信控制器20用作通信控制设备。由通信控制器20做出的车辆组确定是基于小区转移信息来做出的，小区转移信息可由mec节点10获取并且指示每个车辆的小区之间的转移。图2的示例示出了根据基于从小区1到小区2的车辆转移时序的确定，由从小区1转移到小区2的车辆组成的车辆组。

由所确定的车辆组中的车辆生成的数据包括车辆之间相似的特定类型的数据，并且通信控制器20还执行通信控制，使得允许仅由车辆组中的一部分车辆上传(传输)该特定类型的数据。特定类型的数据是路径相关数据，其与车辆无关，而是与车辆的移动路径相关，例如由行车记录仪获取的数据或lidar(光探测和测距)数据。在这种路径相关数据的情况下，如果车辆在相同的时间段内沿着相同的路径行驶，则由不同的车辆生成相同的数据。基本上可以说，由通信控制器20确定的车辆组包括在相同时间段内沿着相同路径行驶的车辆。因此，通信控制器20将执行这种路径相关数据的上传(传输)的车辆限制为所确定的车辆组中的一部分车辆。因此，可以减少从车辆组传输的数据量(即，减少总体上行链路业务量)，同时还保持从车辆组传输的数据中的信息量。

下面描述用于实现上述处理的mec节点10的通信控制器20的配置和特定处理过程的示例。

<mec节点的配置>

图3是示出根据本实施例的mec节点10的硬件配置的示例的框图。mec节点10包括cpu(中央处理器)31、rom(只读存储器)32、ram(随机存取存储器)33、外部存储装置34(例如，hdd)和通信装置35(通信接口)。

在mec节点10中，由cpu31执行存储在rom32、ram33或外部存储装置34中的并实现mec节点10的各种功能的程序。注意，cpu31可以被由asic(专用集成电路)、fpga(现场可编程门阵列)、dsp(数字信号处理器)等构成的一个或多个处理器代替。

在cpu31的控制下，通信装置35执行与连接到mec节点10的基站的通信(经由基站与车辆的通信)以及与连接到主机网络11的节点(例如，数据中心12)的通信。mec节点10可以具有用于不同通信目的地的多个通信装置35。

图4是示出根据本实施例的mec节点10的配置的示例的示图。mec节点10的这些功能是由例如图3中的硬件实现的逻辑功能，并且可以由执行存储在rom32等中的程序的cpu31来实现。注意，mec节点10可以包括用于执行这些功能的专用硬件，或者这样的配置是可能的，即在该配置中，由硬件执行这些功能中的一部分，而由运行程序的计算机执行其他功能。另外，这样的配置是可能的，即在该配置中，由计算机和程序执行所有功能。

在本实施例中，mec节点10包括nw(网络)信息收集单元40、信息获取单元41、车辆组确定单元42、基准设定单元43和ul(上行链路)控制单元44。在本实施例中，信息获取单元41、车辆组确定单元42、基准设定单元43和ul控制单元44构成用作通信控制设备的示例的通信控制器20。

nw信息收集单元40使用诸如在mec标准规范中定义的rni(无线电网络信息)服务之类的功能来收集通信信息(网络信息)，该通信信息指示由mec节点10管理的每个小区中的通信状态。通信信息包括小区转移信息，该小区转移信息指示每个车辆的小区之间的转移(移动)。通信信息还可以包括拥塞信息，该拥塞信息指示每个小区中的上行链路拥塞程度。nw信息收集单元40将收集的通信信息提供给通信控制器20。

通信控制器20的信息获取单元41从nw信息收集单元40获取移动通过由mec节点10管理的小区的每个车辆的小区转移信息。在本实施例中，信息获取单元41使用mecapi从nw信息收集单元40获取包括小区转移信息的通信信息。注意，小区转移信息的获取不限于采用mecapi的方法。

车辆组确定单元42基于由信息获取单元41获取的每个车辆的小区转移信息，来确定由多个车辆组成并且要经受路径相关数据的上行链路传输控制的车辆组。如稍后将描述的，车辆组确定单元42可以至少基于每个车辆的小区之间的转移的时序和/或每个车辆的以往的小区之间的转移(移动路径)来进行车辆组的确定。基准设定单元43设定基准值，该基准值用作在车辆组确定单元42进行的车辆组确定中的基准。基准值是时间间隔δt和阈值间隔δtth，这将在稍后参考图6a和图6b进行描述。

ul控制单元44控制来自由车辆组确定单元42确定的车辆组的数据的上行链路传输。具体地，ul控制单元44针对所确定的车辆组执行传输控制，该传输控制用于将路径相关数据的上行链路传输限制到属于该车辆组的一部分车辆。换句话说，ul控制单元44允许仅由属于所确定的车辆组的一部分车辆来执行路径相关数据的上行链路传输。ul控制单元44暂时禁止其余车辆进行路径相关数据的上行链路传输。上行链路传输禁止时段例如是其中被禁止的车辆属于所确定的车辆组的时段，或者直到经过预定的等待时间为止的时段。

<通信控制设备的处理过程>

接下来，基于图1和图2所示的网络配置的示例，来描述由mec节点10的通信控制器20执行的处理的具体过程。图5是示出由通信控制器20执行的处理过程的流程图。可以以任何时序执行图5所示的处理，例如，周期性地执行该处理或者如果小区中的上行链路拥塞程度变高(达到预定水平)，则针对由mec节点10管理的该小区执行该处理。

首先，在步骤s1中，信息获取单元41从nw信息收集单元40获取通信信息，该通信信息包括移动通过由mec节点10管理的多个小区的每个车辆的小区转移信息。小区转移信息包括指示每个车辆的小区转移时序的信息(在图2中的示例中，从小区1到小区2的转移时序)。

接下来，在步骤s2中，车辆组确定单元42基于由信息获取单元41获取的小区转移信息，来确定由多个车辆组成并且要经受路径相关数据的上行链路传输控制的车辆组。车辆组确定可以通过以下描述的示例1至3中的任何一个的处理或其任意组合来实现。

(示例1)

图6a是示出由车辆组确定单元42执行的车辆组确定处理的示例1的示图。在该示例中，车辆组确定单元42基于小区转移信息来识别在预设时间间隔δt内从由mec节点10管理的第一小区转移到第二小区的车辆，并将由所识别的车辆组成的车辆组确定为要经受传输控制的车辆组。

在图6a中的示例中，四辆车a1至a4在第一时间间隔δt内从小区1转移到小区2，三辆车b1到b3在下一时间间隔δt内从小区1转移到小区2。在这种情况下，车辆组确定单元42将车辆a1至a4确定为一个车辆组(车辆组a)，并且将车辆b1至b3确定为另一车辆组(车辆组b)。

前述时间间隔δt由基准设定单元43预先设定。δt可以设定为固定值。可替代地，可以根据小区中的拥塞程度或属于小区的车辆的数量，针对每个小区根据需要改变δt。

具体地，基准设定单元43可以根据由信息获取单元41获取的通信信息中包括的拥塞信息所指示的拥塞程度来设定δt。在图6a中的示例中，根据小区2中的拥塞程度来设定与小区2相对应的δt。在这种情况下，例如，基准设定单元43随着小区2中的拥塞程度增加而增大对应的δt。设定更长的δt使得可以增加包括在由车辆组确定单元42确定的车辆组(在小区2中有效的车辆组)中的车辆的数量。这致使在小区2中执行路径相关数据的上行链路传输的车辆数量的减少(即，从车辆传输的数据量的减少)。

此外，基准设定单元43可以基于小区转移信息来识别属于每个小区的车辆的数量，并根据所识别的车辆的数量来设定时间间隔δt。在图6b中的示例中，基准设定单元43根据属于小区2的车辆的数量来设定与小区2相对应的δt。在这种情况下，例如，基准设定单元43随着属于小区2的车辆数量的增加而增大对应的δt。

(示例2)

图6b是示出由车辆组确定单元42执行的车辆组确定处理的示例2的示图。在该示例中，车辆组确定单元42基于小区转移信息，来识别从由mec节点10管理的第一小区到第二小区的车辆的接连转移(在图2中的示例中，从小区1到小区2)之间的时间间隔δt。然后，车辆组确定单元42将由以小于或等于预设阈值间隔δtth的时间间隔接连地从第一小区转移到第二小区的连续车辆组成的车辆组确定为要经受传输控制的车辆组。

在图6b中的示例中，从车辆a1到车辆a4的四辆连续的车辆以小于或等于阈值间隔δtth的时间间隔δt接连地从小区1转移到小区2。此后，车辆a4和下一车辆b1之间的时间间隔超过阈值间隔δtth(δt＞δtth)。因此，车辆组确定单元42将车辆a1至a4确定为一个车辆组(车辆组a)，并且将从车辆b1开始的车辆确定为另一车辆组。在该示例中，从车辆b1到车辆b3的三个连续的车辆以小于或等于阈值间隔δtth的时间间隔δt接连地从小区1转移到小区2。因此，车辆组确定单元42将车辆b1至b3确定为另一车辆组(车辆组b)。

前述阈值间隔δtth由基准设定单元43预先设定。δtth可以设定为固定值。可替代地，类似于示例1中的δt，可以根据小区中的拥塞程度或属于小区的车辆的数量，针对每个小区根据需要改变δtth。例如，基准设定单元43可以随着小区2内的拥塞程度的增加而增大相应的δtth。另外，基准设定单元43可以随着属于小区2的车辆的数量的增加而增大相应的δtth。设定更长的δtth使得可以增加包括在由车辆组确定单元42确定的车辆组(在小区2中有效的车辆组)中的车辆的数量。这致使在小区2中执行路径相关数据的上行链路传输的车辆数量的减少(即，从车辆传输的数据量的减少)。

(示例3)

在示例3中，车辆组确定单元42基于小区转移信息，从已经从由mec节点10管理的第一小区转移到第二小区的车辆中识别到第二小区为止已经转移经过预定数量的相同小区的多个车辆。然后，车辆组确定单元42将由所识别的车辆组成的车辆组确定为要经受传输控制的车辆组。这样，在该示例中，车辆组确定单元42提取在过去进行了相同小区转移的车辆作为车辆组。

接下来，在步骤s3中，ul控制单元44在由车辆组确定单元42确定的车辆组中确定允许执行路径相关数据的上行链路传输的车辆。具体地，对于由已经从由mec节点10管理的第一小区转移到第二小区的车辆组成的车辆组，ul控制单元44允许仅预设数量的车辆按照转移到第二小区的最早时刻依序执行路径相关数据的上行链路传输。换句话说，ul控制单元44允许设定数量的车辆从属于所确定的车辆组的第一车辆开始依序执行上行链路传输。注意，可以由车辆组确定单元42将指示车辆转移到第二小区的顺序的信息提供给ul控制单元44。

基准设定单元43可以根据由信息获取单元41获取的通信信息中包括的拥塞信息指示的第二小区中的拥塞程度，在ul控制单元44中设定允许执行上行链路传输的车辆的数量。可替代地，基准设定单元43可以识别属于第二小区的车辆的数量，并且根据所识别的车辆数量，在ul控制单元44中设定允许执行上行链路传输的车辆的数量。

最后，在步骤s4中，ul控制单元44经由基站向属于由车辆组确定单元42确定的车辆组的车辆中除了在步骤s3中被允许的那部分车辆之外的车辆发送用于禁止路径相关数据的上行链路传输的传输控制信号。因此，路径相关数据的上行链路传输仅限于属于车辆组的一部分车辆。例如，对于要被禁止执行上行链路传输的车辆，ul控制单元44禁止那些车辆在属于由车辆组确定单元42确定的车辆组期间进行的路径相关数据的上行链路传输。可替代地，ul控制单元44可以禁止路径相关数据的上行链路传输，直到自车辆组确定单元42做出确定以来经过了预定的等待时间为止。

另外，ul控制单元44可以针对由车辆组确定单元42确定的车辆组设定有效范围(即，在其中要对车辆组进行上行链路传输控制的小区范围)，以便将有效范围限制为进行车辆组确定的一个小区(图2、6a和6b中的示例中的小区2)。可替代地，ul控制单元44可以将车辆组的有效范围设定为做出车辆组确定的一个小区以及与该小区连续相邻的一个或多个小区。例如，在如图7所示的示例中，沿着穿过小区1、2、3和4的道路，可以合并小区1至4，并且可以将小区2和与其相邻的小区3设定为车辆组的有效范围。如上所述，在被设置为由车辆组确定单元42确定的车辆组的有效范围的一个或多个小区中，ul控制单元44针对该车辆组执行上行链路传输控制。

如上所述，在本实施例中，信息获取单元41从mec节点10(图4中的nw信息收集单元40)获取在由连接到mec节点10的多个基站形成的多个小区中移动的每个车辆的小区转移信息。车辆组确定单元42基于由信息获取单元41获取的车辆小区转移信息，来确定由多个车辆组成并且要经受路径相关数据的上行链路传输控制的车辆组。此外，ul控制单元44针对由车辆组确定单元42确定的车辆组执行传输控制，在该传输控制中，路径相关数据的上行链路传输被限制在属于该车辆组的一部分车辆。

这样，根据本实施例，确定了车辆组，并且路径相关数据的上行链路传输被限制在所确定的车辆组中的一部分车辆，因此使得可以减少从车辆组传输的数据的数量，同时还保持从车辆组传输的数据中的信息量。换句话说，可以减少上行链路业务量，并且可以防止无线段中的通信拥塞。因此，根据本实施例，可以使利用边缘计算来适当地控制来自车辆的数据的上行链路传输，以防止无线段中的通信拥塞。

注意，尽管在上述实施例中，在mec节点10中设置了与通信控制设备相对应的通信控制器20，但是通信控制设备也可以设置在mec节点10外部。在这种情况下，通信控制设备可以配置为可通信地连接到mec节点10并且从mec节点10获取小区转移信息。

注意，根据本实施例的通信控制设备可以通过用于使计算机用作通信控制设备的计算机程序来实现。可以以存储在计算机可读存储介质上的形式来分发计算机程序，或者可以经由网络来分发计算机程序。

本发明不限于上述实施例，并且可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种改变和修改。因此，为了告知公众本发明的范围，提出以下权利要求。