JP2006527937A - 無線データ通信ネットワークにおいてデータ品質測定値を分析する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

無線データネットワーク（１）におけるエンド・ツー・エンドのデータ転送の品質指標を決定する測定システム及び方法が提供される。データネットワーク分析システム（１０）は、無線データネットワーク（１）に接続され、所定のデータ転送標本を用いて、少なくとも１つのシステム性能指標を測定する。測定システム（１０）は、更に、少なくとも１つの性能指標から、少なくとも１つの他のデータ転送種別に対する品質指標を求めるよう構成された処理手段（２）を備える。本システム及び方法は、また、悪い性能の潜在的な原因を決定するために、品質指標への寄与を分析する。

Description

発明の分野
本発明は、データ通信システムに関し、より詳細には、無線データ通信システムにおいて、エンド・ツー・エンドで知覚されるデータ品質を測定する方法及びシステムに関する。

発明の背景
無線データネットワークの導入により、技術的な観点からだけではなく、ユーザがこれらのサービスの品質をどう知覚するかというユーザの観点からも、（無線）データネットワークを介して利用され得る様々な種別のサービスに対するエンド・ツー・エンドの品質を測定することが重要になった。例えば物理層、トランスポート層又はネットワーク層のようなＯＳＩモデルの下位層においてネットワークの品質を測定することは、既に一般的に行われている。しかし、無線データネットワークが幅広く受容されるために、また、結果としての商業的な成功のために、これらの無線サービスのユーザがサービスの品質をどう知覚するかを評価することが必要である。下位層の測定値に基づいて知覚品質を評価できるようにするためには、下位層の測定値が品質の知覚にどのように相関するかを決定する必要がある。

本発明は、フィールド測定に関する。なぜなら、これらの測定は、ユーザの知覚との最も良い相関を示すからである。本発明は、特に、無線データネットワーク上で幅広く利用される１つのサービス、即ちＦＴＰ（ファイル転送プロトコル）を用いたファイルのダウンロードの、エンド・ツー・エンドで知覚される品質に集中する。しかし、他の種別のデータ転送（ブラウジング、音声／ビデオ・ストリーミング、チャット）におけるエンド・ツー・エンドの品質決定もまた、本発明による恩恵を受け得ることは、本技術分野における知識を有する者にとって明らかである。

無線通信ネットワークの下位層のデータ品質のフィールド測定を実行するツールが知られている。例えば、無線通信ネットワークのデータ品質を測定するシステム及び方法を開示する、特許出願第ＵＳ２００２／０１５５８１６号を参照されたい。１つのそのようなシステムは、無線データネットワーク内の無線移動装置の位置に関する情報を取得する手段と、無線移動装置と無線データネットワークとの間の電磁信号を介したデータコールを確立する手段と、該データコールに関連するデータサービスの品質に関する情報を取得する手段と、データサービスの品質に関する情報を、移動無線装置の位置に関する情報と相関付ける手段とを備える。

これらの既存のデータ品質測定システムの欠点は、これらのシステムが、下位層における測定値を、無線データサービスのユーザの知覚に直接に相関付けないことである。
課題の定義及び本発明の目的
無線通信ネットワークにおいてデータ品質を測定する既存システムの主要な欠陥は、これらのシステムが、下位層の測定値を、無線データサービスの性能のユーザによる知覚と相関付けないことである。例えばＧＰＲＳネットワークに対するこれらの下位層の測定値の例は、「利用されるタイムスロットの数」、「ビット／フレーム・エラー率」、「搬送波対雑音比（Ｃ／Ｉ）」、「コード体系利用（coding scheme usage）」、「セル再選択」である。

本発明の目的は、下位層の測定値をユーザの知覚と相関付けることにより、無線データ通信システムのユーザに知覚されるエンド・ツー・エンドの品質を評価する方法及びシステムを提供することである。

本発明のもう１つの目的は、ユーザによって知覚される低品質の潜在的な原因を識別するシステムを提供することである。
発明の概要
本発明によれば、例えばＧＰＲＳネットワークにおけるダウンロード時間及び／又は応答時間或いはネットワークのスループットのような、データネットワークにおけるエンド・ツー・エンドのデータ転送に対する知覚品質の指標を決定する方法であって、所定のデータ種別の標本の転送中に少なくとも１つのシステム性能指標を測定するステップと、測定値から、所定のデータ転送種別と、少なくとも１つの他のデータ転送種別とに対する知覚品質の指標を計算するステップと、を備える方法が提供される。少なくとも１つのシステム性能指標は、推定されるべき品質指標に間接又は直接にリンクされることができる、ネットワークの下位層の測定された指標であり得る。

少なくとも１つのシステム性能指標は、第１の実施の形態において、間接品質指標、即ち測定され得るが直接には知覚品質と関連しない指標を含み得る。システム性能指標は、例えば、ネットワーク性能を評価するために通常測定されるような、ネットワークの下位層の少なくとも１つの性能指標であり得る。該方法は、更に、ネットワークの下位層の少なくとも１つの性能パラメータを、性能指標にマッピングするステップを含み得る。性能指標は、少なくとも１つの他のデータ転送種別に対する推定セッション時間（又は、それと直接に関連付けられた、少なくとも１つの他のデータ転送種別に対するスループット速度）であってもよい。

ネットワーク下位層の性能指標は、例えば、ダウンリンクにおいて特定のコード体系が利用される時間の割合、或いは、ダウンロード中に利用されるタイムスロットの数であってもよい。ＦＴＰダウンロードの場合、これらの性能パラメータは、実際のセッション時間との高い相関を示すため、単一の大きなファイルのＦＴＰダウンロードから集められるデータから推定セッション時間を求めるために利用され得る。ブラウジングの場合、測定されたＣ／Ｉ値（搬送波対雑音比）が、下位レベルの性能指標として、例えば利用されるタイムスロット数のパラメータと組み合わせて、有利に利用され得ることがわかっている。

ネットワーク下位層の性能指標を用いた、測定された指標のマッピングは、（単一のパラメータを利用する）線形マッピング、又は例えば２つのパラメータを利用する多次元マッピング（２次元マッピング）であり得る。ＦＴＰダウンロードについては、実際のセッション時間と推定セッション時間との相関が見られ、先に述べた２つのネットワーク下位層の指標の組み合わせが最良の結果をもたらした。ブラウジングについては、利用されるタイムスロットの数と、測定されたＣ／Ｉ値の平均との指標を用いて、良い結果が得られた。

更なる実施の形態において、ネットワークの下位層の測定された性能指標は、セッション時間の推定をより正確にモデル化するために修正される。ネットワークの下位層の少なくとも１つの性能指標の整数値は、例えば、実数にマッピングされ得る。例えば、ＦＴＰダウンロードについて、利用されるタイムスロットの数（整数）は、実数にマッピングされ（整数値１は実数値ｘ１にマッピングされ、整数値２は実数値２ｘにマッピングされる）、指標が所定の範囲内の値を有する時間割合がクリッピングされ得る（例えば、０〜５％の全ての値は、５％にマッピングされ得る）。ブラウジングについて、利用されるタイムスロットの数が違う方法でマッピングされた場合、即ちｘ１及びｘ２に対して異なる値がマッピングされた場合に、良い結果が得られた。

ＦＴＰダウンロードの品質指標としての推定セッション時間を決定するために有利に利用され得る更なる実施の形態群において、ネットワーク下位層の少なくとも１つの性能指標は、直接の知覚品質指標である。この場合、ネットワーク下位層の少なくとも１つの性能指標は、所定のデータ転送種別の標本（例えば、５１２キロバイトのファイル）のダウンロードの測定されたスループット速度であり、移動窓のサイズが少なくとも１つの他のデータ転送種別に対応する移動窓平均推定を用いて、測定されたスループット速度から品質指標が求められる。少なくとも１つの他のデータ転送種別は、例えば、より小さなサイズのファイルのＦＴＰダウンロードであってもよい。

最終的な知覚品質指標は、更なる実施の形態において、少なくとも１つの他のデータ転送種別に対する知覚品質指標（例えば、推定セッション時間）の増加割合から計算される。これは、解釈及び比較が一層容易な例えば５段階評価の最終的な品質値を求めることを可能とする。

システムにおける潜在的な原因は、推定セッション時間に対するネットワークの下位層の各性能指標の寄与を、更に分析することにより決定され得る。悪い性能の潜在的な原因の分析を可能とするために、ネットワーク下位層の少なくとも１つの性能指標の直接的及び／又は統計的な逆マッピング（back mapping）が利用され得る。この方法によって、例えば、ネットワーク下位層の様々な性能指標の、生成された知覚品質指標への寄与を調べることにより、音声輻輳又はセル再選択が悪い性能の主な原因であるか否かを決定することが可能である。

上記の全ての実施の形態において、ネットワーク下位層の少なくとも１つの（間接的又は直接的な）性能指標の測定に利用される所定のデータ転送種別の標本は、例えば、大きなサイズ（例えば、５１２キロバイト）のファイルのＦＴＰダウンロードであり得る。データ転送種別に対する品質指標は、従って、ネットワークの下位層のこの少なくとも１つの性能指標から導かれ得る。他のデータ転送種別は、異なるサイズ（例えば４キロバイト、３２キロバイト及び１２８キロバイト）のファイルのＦＴＰダウンロード、ブラウジング・セッション、音声ストリーミング・データ、ビデオストリーミング・データ、チャット・セッション等であってもよい。

本方法は、単一のフィールド測定（大きなサイズのファイルのダウンロード）のみを用いて、異なる種別のデータ転送に対する複数の品質指標を得ることを可能とする。品質指標は、例えば、ＦＴＰセッションにおける応答時間とダウンロード時間の合計であるセッション時間である。

更なる態様において、本発明は、無線データネットワークにおけるエンド・ツー・エンドのデータ転送の品質指標を決定するための測定システムであって、所定のデータ転送種別の標本を用いて少なくとも１つのシステム性能指標を測定するための、無線データ転送ネットワークに接続されたデータネットワーク分析システムを備え、該測定システムが、更に、該少なくとも１つの性能指標から、少なくとも１つの他のデータ転送種別に対する品質指標を求めるよう構成される処理手段を備える測定システムに関する。更に、処理手段は、本発明に係る方法のうちの１つに従う方法を実行するよう構成されても良い。この測定システムは、本発明に係る方法について上記で述べられた利点と類似する利点を提供する。

更に他の態様において、本発明は、コンピュータ・システムにロードされた際に、該コンピュータ・システムに本発明に係る方法のうちの１つに従う方法の機能を提供する、コンピュータ読み取り可能なソフトウェア指令を含むコンピュータ・プログラムに関する。また、本発明は、本発明に従うコンピュータ・プログラムを含む、例えばフロッピー（登録商標）・ディスク又はＣＤＲＯＭのようなコンピュータ・プログラム製品に関する。

本発明を、複数の例としての実施の形態を用い、添付の図面を参照して、以下に詳細に説明する。
発明の詳細な説明
図１は、本発明が実現され得る測定システム１０の該略図を示す。以下の本発明の例としての実施の形態において利用されるデータネットワークは、多くのユーザが無線端末８（図１には１台のみ示す）を用いて接続し得る、ＧＰＲＳ（General Packet Radio Service 一般パケット無線サービス）ネットワーク１である。また、ＧＰＲＳネットワーク１は、更なるデータネットワーク又は音声ネットワークに接続され得る。該更なるデータネットワーク又は音声ネットワークには、更なるシステム（例えば、ＦＴＰサーバ又はウェブ・サイト・ホスト・サーバ）が接続されて、ユーザの無線アクセスを可能とし得る。ＧＰＲＳネットワーク１は、データ転送のために最適化される。本発明を、ＧＰＲＳネットワーク１を用いて説明するが、当業者が理解するように、本発明は、他の種別のデータ転送ネットワークに適用可能である。

測定システム１０は、適切な無線端末７及び専用インターフェース６を用いて、ＧＰＲＳネットワーク１に接続され得る。測定システム１０は、入出力要素５（例えば、キーボード、マウス、トラックボール等）、ディスプレイ４（例えば、モニタ又はＬＣＤディスプレイ）、及び、例えばハードディスク、半導体メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）又は消去可能メモリ手段（フロッピー（登録商標）・ディスク、ＣＤＲＯＭ等）の形態であるメモリ３に接続された、（１つ又はそれ以上のプロセッサ又は他の処理手段を備え得る）処理システム２を含む。プロセッサ２は、プロセッサ２が本方法を実行することを可能とするプログラム・コードを備えた（例えば、メモリ３のうちの１つに蓄積された）ソフトウェアプログラムを実行するよう構成される。

本発明の目的は、ＧＰＲＳネットワークの下位層における品質測定値を、ユーザによって知覚される品質と相関付けることであるため、どの要因がユーザの知覚を決定するかを確定することが重要である。データサービス（ＦＴＰダウンロード、ブラウジング・セッション、ストリーミング音声／ビデオ・データ、チャット・セッション等）にとって、決定的な要因は、以下であることが知られている。
・第１の応答を受け取るまでにかかる時間である応答時間
・データの送受信にかかる時間であるダウンロード時間
・応答時間の変化
・ダウンロード時間の変化
・ユーザに対するデータ提示方法
・データの整合性、即ちデータがエラーなしに伝送されること
通常のデータサービスでは、ＴＣＰ層が整合性を保証するため、本発明では、この要因を考慮しない。

応答時間とダウンロード時間との組み合わせによる効果が、エンド・ツー・エンドの知覚品質を決定する最も重要な要因であることがわかっている。
ＦＴＰにおいて、ダウンロード時間と応答時間とは一般に区別されず、「ＦＴＰダウンロード時間」（又はセッション時間）は、このアプリケーションにおいて、ＦＴＰセッションの開始と終了との間の時間を示すものとして用いられる。ブラウジングでは、一般に、ダウンロード時間と応答時間との区別があり、このアプリケーションでは、２つの時間の合計が「ブラウジング時間」（又はセッション時間）と呼ばれる。

本発明の目的は、ＧＰＲＳネットワークの下位層の品質測定値を、ユーザによって知覚される品質と相関付けることであるため、ＧＰＲＳネットワーク１において性能に影響する主要な要因と、これらの要因を示す下位層の測定値とを確定することが重要である。これらの要素は、
・アクティブなユーザが多すぎる場合に発生する輻輳
・無線状態
・セル再選択
・サーバ／コア・ネットワーク性能
であることが知られている。

輻輳の影響は、品質の時間依存の変化において優勢である。アクティブなユーザの数が変化するため、或る時点における測定品質は、他の時点における同じ測定値とは異なる。ＧＰＲＳネットワーク内における輻輳には、音声輻輳とデータ輻輳の２つの形態がある。音声輻輳は、「利用されているタイムスロットの数」の測定値を調べることにより検出され得る。データ輻輳は、検出が更に難しい。

無線状態及びセル再選択の影響は、品質の場所依存の変化において優勢である。品質は、無線端末７が利用される場所によって異なる。無線状態は、「Ｃ／Ｉ」、「ビット／フレーム・エラー率」及び「コード体系利用」の測定値から検知され得る。セル再選択は、セル再選択が発生した際にゼロに減少する「利用されているタイムスロットの数」の測定値を調べることによって検知され得る。音声輻輳の場合、この「利用されているタイムスロットの数」の減少がゼロになることは稀である。

サーバ／コア・ネットワーク性能は、たいていの場合、サービス提供業者の制御外であって、特に高速リンクにおける性能を左右する。低速リンクにとって、サーバ性能は一般に制限要因ではないが、インターネット上のＧＰＲＳ品質を評価する際に、利用されるサーバ、及び接続のパブリックドメイン部分が重要な影響をもち得ることは、明らかである。従って、パブリックドメイン・サーバを利用する測定は、フィールド測定には適さない。本発明を利用する場合に、この問題を克服するための２つの方法がある。即ち、
・パブリックドメイン外にある参照サーバを含む、パブリックドメイン外の参照接続を利用すること
・ＧＰＲＳ性能を標準的な有線の性能と比較し、接続のパブリックドメイン部分の影響を推定すること
である。

図２は、本発明に係る方法のフロー図を示す。測定は、大きなサイズ（例えば、５１２キロバイト）のファイルのダウンロードを開始することによって始まる（ブロック１１）。ダウンロード中に、ブロック１２において、下位層の性能指標（例えば「スループット速度」、「利用されるタイムスロットの数」、「コード体系利用」、「Ｃ／Ｉ」であるがそれらに限定されない）が測定され、必要に応じて、これらの性能指標の１つ又はそれ以上がブロック１３において修正される（以下参照）。次のステップ（ブロック１４）において、（修正された）性能指標が、所定のマッピング関数（以下の説明参照）を用いて推定セッション時間にマッピングされる。推定セッション時間は、エンド・ツー・エンドの知覚品質指標として直接に利用されてもよく、又は、（例えば、５段階の尺度を用いて）更なる知覚品質指標が求められても良い（ブロック１５）。また、悪い性能の潜在的な原因を決定するために、知覚品質指標に対する下位層の各性能指標の様々な寄与を分析することも可能である（ブロック１６）。

以下において、ＧＰＲＳネットワーク１を用いる「ＦＴＰファイル・ダウンロード」に対する知覚品質指標の例としての決定を説明する。
ＦＴＰダウンロード知覚品質指標
最終的なデータ量を管理可能なものとするために、ＦＴＰダウンロード試験には、以下のファイル・サイズが利用され得る。
・ダウンロード時間が４〜約１０秒である４キロバイト
・ダウンロード時間が１２〜約３０秒である３２キロバイト
・ダウンロード時間が４０〜約１００秒である１２８キロバイト
・ダウンロード時間が１４０〜約３００秒である５１２キロバイト
図２について上記に説明した通り、フィールド測定のデータ分析において、２つの異なる手法がとられ得る。第１の手法（ブロック１５）において、５１２キロバイトのファイルのダウンロードに対するアプリケーション層のスループット速度は、４キロバイト、３２キロバイト及び１２８キロバイトのファイル・サイズのダウンロードとほぼ一致する、３つの異なる時間スケールに渡って平均化される。統計的信頼性のために、１０回のダウンロードに渡る変化を利用して、品質のばらつきを推定することが推奨され、そのような推奨に従っても良い。この平均スループットにより、５１２キロバイトのファイルから、４キロバイト、３２キロバイト及び１２８キロバイトのファイルのダウンロード時間が直接に予測される。これらの推定セッション時間は、エンド・ツー・エンドの知覚品質指標として直接利用され得る。

この直接的な手法は品質の定量化を可能とするが、悪い性能の潜在的な原因を見出すことは可能としない。従って、次のステップは、第２の評価手法を用いてデータを分析することである（ブロック１６）。

第２の評価手法は、幅広いネットワーク状態における４キロバイト、３２キロバイト、１２８キロバイト及び５１２キロバイトのファイルのダウンロード結果を分析し、ダウンロード時間との相関が最も高い下位層の指標を見出そうとする。４つのファイル・サイズのそれぞれについてマッピングが探索される。４つのファイル・サイズに対して同一の下位層指標の組み合わせを用いることが望ましいが、マッピングは異なる。これらの下位層の指標は、大きなファイルのダウンロードについて、トランスポート層／アプリケーション層の動作による影響を受けることが少なく、また、４キロバイトの時間スケールにおいても、正確な品質予測が可能である。更に、マッピングは、悪い性能の潜在的な原因の分析を可能にしなければならない。第１の分析において、本発明で利用されるマッピングを決定するために、下位層の指標が、４つの異なるファイル・サイズ（４、３２、１２８及び５１２キロバイト）について、ダウンロード時間と指標との間の単一線形マッピングに相関付けられた。最良の指標は、
・ダウンリンクで特定のコード体系が利用される時間の割合
・ダウンリンクにおいて利用されているタイムスロットの数
であった。

最良の２次元のマッピングを探索するにあたり、上記の指標のセットは、全ての可能性のある対の最良の相関をもたらした。
第１の詳細な分析により、データ輻輳及び音声輻輳が、より高い相関を得るために正確にモデル化される必要がある主な影響であることが示された。

「利用されているタイムスロットの数」の指標は、セル再選択及び音声輻輳の両方の影響を受ける。セル再選択では、再選択処理中に「利用されるタイムスロットの数」はゼロであるが、音声輻輳では、「利用されるタイムスロットの数」は、例えば３から１へと減少する。「利用されるタイムスロットの数」の平均が低いことによる影響は、音声輻輳の場合に、セル再選択の場合よりもずっと小さいことがわかった。

音声輻輳の際に起こる１つ及び２つのタイムスロットの利用を、実数値ｘ１及びｘ２にそれぞれマッピングする際に、効果的なモデリング方法が実行され得る（即ち、１つのタイムスロットの発生は全てｘ１で置き換えられ、２つの発生はｘ２で置き換えられて、１つ及び２つのタイムスロットの利用の影響を効果的に低減させる）。この修正された指標（修正された下位層の性能指標）は、ＭＯＤ（利用タイムスロットＤＬ）と表記される。

第２の詳細な分析から、特定のコード体系が利用される時間割合の指標は、０〜５％の範囲では、ほとんど影響を及ぼさないことが示された。これは、おそらく、信号伝達情報は常に特定のコード体系でコード化されているため、特定の割合より低いコード体系利用はチャネル品質に関する情報を提供しないという事実による。これは、０〜５％の値を全て５％にマッピング（クリッピング）することにより考慮され得る。この修正された指標は、ＭＯＤ（コード体系ＤＬ）で示される。

マッピング・ツール（ブロック１４）で利用される最終的な二次元マッピングは、全てのダウンロード時間を通して、４つのファイル・サイズ（４キロバイト、３２キロバイト、１２８キロバイト及び５１２キロバイト）の全てに対して同一の指標セットを用いて、モデル予測と、測定されたダウンロード時間とのより良い相関を提供する。この相関は、特に第１の評価手法（下記参照）による分析と組み合わされた場合に、ツールにおいて利用され得るレベルに至る。測定されたダウンロード時間と予測されたダウンロード時間との関係の例は、最速ダウンロード時間が１２秒である３２キロバイトの場合について、図３に示される。図３において矢印で示されるわずかな点は、これらの測定点から導かれ得る回帰直線からの著しい逸脱を示す。これは、ダウンリンクで利用されるタイムスロットの稼働率を正確に測定することができない可能性がある、使用される測定装置の制限に起因する。

２つの評価手法に基づき、分析ツール出力の後処理として、ＦＴＰダウンロード品質評価ツールが実現される。該品質評価ツールは、以下の戦略を用いる。
・ツールへの入力は、分析ツール・アプリケーションを用いた５１２キロバイト・ダウンロードからの生の出力である。
・アプリケーションのスループットは、３２キロバイト及び１２８キロバイトのファイル・サイズについて、（それぞれ１２秒及び４０秒の）適正な時間スケールに渡って平均化され、直接品質指標として利用される（第１の評価手法）。
・下位層の指標である、特定のコード体系が利用されている時間の割合（％）は、クリッピングされる。特定のコード体系の利用が５％より低い場合に発生する性能飽和の問題に対処するために、０〜５％の値は全て５％にマッピングされる。
・下位層の指標の測定値である、「利用されているタイムスロットの数」は、音声輻輳のために利用されるタイムスロットの数の平均が低いことと、セル再選択のために利用されるタイムスロットの数の平均が低いこととの影響の差が正確にモデル化されるよう修正される。これは、音声輻輳にともなって発生する１つ及び２つのタイムスロットの利用を、実数値ｘ１及びｘ２にそれぞれマッピングすることによって実行される。このマッピングは、（セル再選択のために）スロットが全く利用できない時間間隔に対し、一層大きな重み付けを行うことに注意されたい。

上記のように修正された下位層の指標から、３つのファイル・サイズ（４キロバイト、３２キロバイト及び１２８キロバイト）のそれぞれに対するダウンロード時間が、以下のマッピングを用いて、４キロバイト、３２キロバイト及び１２８キロバイトのファイルそれぞれについて予測される（第２の評価手法）。

ただし、ａ１、ａ２、ａ３、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｃ１、ｃ２、ｃ３は所定のマッピング係数である。
該ツールは、以下の手段により、悪い性能の潜在的な原因を更に分析することを可能とする。
・アプリケーションのスループットから求められたダウンロード時間（第１の評価手法）と、下位層のマッピングから求められたダウンロード時間（第２の評価手法）との予測の差を調べる。大きな差は、ダウンリンクで利用されるタイムスロットの稼働率を正確に測定できなかった測定装置の制限を示す（図３の矢印参照）。
・主な寄与が、無線性能が悪いことを示すＭＯＤ（コード体系ＤＬ）と、音声輻輳又はセル再選択を示すＭＯＤ（利用タイムスロットＤＬ）とのいずれによるものかを分析する。
・利用されるタイムスロット数の指標の分布を分析する。ゼロが多く存在する場合、セル再選択が品質を左右し、１及び２の値が分布に目立つ場合、音声輻輳が品質を左右する。

図４は、下位層の予測を用いた、不利な条件における大きな５１２キロバイトのファイルのダウンロードからの、４キロバイトのファイルの推定ダウンロード時間の例を示す。
他のアプリケーション
本発明は、また、上記の例に論じられたＦＴＰファイル・ダウンロード以外のデータ転送種別に適用されても良い。本発明を用いてエンド・ツー・エンドの知覚品質が決定され得る、更なる可能性のあるアプリケーションは、ブラウジング、ストリーミング音声、ストリーミング・ビデオ、チャットなどを含むが、それらに限定されるものではない。異なる種別のアプリケーションのそれぞれについて、他の性能指標（例えばスループット速度のような直接性能指標、又は利用中のセルの数などの間接性能指標（上記参照））（の組み合わせ）が利用され得る。

知覚ベースの評価手順
このセクションは、３つのファイル・サイズ（４秒、１２秒及び４０秒の時間スケールと一致する４キロバイト、３２キロバイト及び１２８キロバイト）のそれぞれについて、時間で変化する動作をどう解釈するかという問題を扱う。ファイル・サイズが大きい（５１２キロバイト）場合、品質は、ファイルのダウンロード時間から直接に測定され、時間で変化する動作は、複数回のダウンロード（例えば、１０回のダウンロードが推奨される）に基づいて評価されなければならない。

データ解釈における基本的な考え方は、知覚的効果を持つためには、ダウンロード時間が２５％以上に渡って変動しなければならないこと、及び、著しい劣化を知覚するためには、ダウンロード時間が２つの要因のうち１つについて変化しなければならないことである。品質分類の考え方は、ＦＴＰダウンロード及びブラウジングの両方に利用され得る。これは、ＩＴＵ−Ｔの５段階尺度を用いる以下の品質クラスをもたらす。
・ダウンロード時間／ブラウジング時間の増加割合（％）＜２５ 非常に良好な品質
・２５＜ダウンロード時間／ブラウジング時間の増加割合（％）＜５０ 良好な品質
・５０＜ダウンロード時間／ブラウジング時間の増加割合（％）＜１００ 良い品質
・１００＜ダウンロード時間／ブラウジング時間の増加割合（％）＜２００ 劣った品質
・ダウンロード時間／ブラウジング時間の増加割合（％）＞２００ 悪い品質
この分類を用いて、ＦＴＰダウンロード及びブラウジング・セッションについて、３つのファイル・サイズそれぞれに対して、５１２キロバイトのダウンロード期間に渡り、ネットワークの時間変化動作を定量化することができる。完全な品質分析が必要な場合、各クラスにおける割合（即ち、非常に良好な割合、良好な割合など）を計算し、それらの５つの数値を利用して、４つのファイル・サイズのそれぞれに対するエンド・ツー・エンドの品質と、セッション時間とを別個に定量化する。最大の時間スケール（１４０秒より短い）において時間で変化する動作を定量化するためには、５１２キロバイトのファイルの複数回のＦＴＰダウンロードを実行しなければならない。

最終的な後処理ツールにおける第１の全体的な品質分析は、音声伝送品質評価において一般的に利用される、劣った割合又は悪い割合を計算することにより実行される。この割合は、下位層の指標とアプリケーションのスループットとから計算される（上記参照）。これは、解釈しやすい品質数値の小さなセットを実現する。これにより、３つのＦＴＰダウンロード時間スケール及び１つのブラウジング時間スケールのそれぞれについて、劣った割合又は悪い割合という２つの品質数値が与えられる。それらがほぼ同じである場合、劣化はデータ輻輳によるものではないが、それらが著しく異なる場合、データ輻輳が重要な役割を演じる。

下位層の指標の更なる分析により、悪い性能の原因を知ることができる。平均ＭＯＤ（コード体系ＤＬ）が高く、Ｃ／Ｉが低い場合、悪い無線性能が品質を決定する。平均ＭＯＤ（利用タイムスロットＤＬ）が低い場合、音声輻輳又はセル再選択が品質を決定する。利用タイムスロット数の指標の分布を調べることにより、音声輻輳とセル再選択とを区別することができる。ゼロが多く存在する場合、セル再選択が品質を決定し、１及び２の値が分布に目立つ場合、音声輻輳が品質を決定する。

当業者にとって、上記の例としての実施の形態は、より良い理解のために説明されたに過ぎないことが明らかである。例としての実施の形態は、特許請求の範囲によって規定される本出願の範囲の限定を意味するものではない。

図１は、本発明の実施の形態のシステム図を示す。 図２は、本発明に係る方法の一般的な実施の形態のフロー図を示す。 図３は、測定されたダウンロード時間と、下位層の性能パラメータを用いて推定されたダウンロード時間とのプロット図を示す。 図４は、４秒の平均ウィンドウサイズを用いて不利な状況において測定されたアプリケーションのスループット速度と、下位層の修正された性能パラメータを用いて推定された、４キロバイトのＦＴＰダウンロードに対するセッション時間とのプロット図を示す。

Claims (11)

1. 無線データネットワーク（１）においてエンド・ツー・エンドのデータ転送の知覚品質指標を決定する方法であって、
   所定のデータ種別の標本の転送中に、少なくとも１つのシステム性能指標を測定するステップと、
   前記測定値から、前記所定のデータ転送種別と、少なくとも１つの他のデータ転送種別とに対する前記知覚品質指標を計算するステップと、
   を備える方法。
2. 請求項１記載の方法であって、前記少なくとも１つのシステム性能指標が、ネットワークの下位層の少なくとも１つの性能指標を含み、該方法が、更に、
   ネットワークの下位層の少なくとも１つの他の性能指標を測定するステップと、
   前記ネットワークの下位層の少なくとも１つの他の性能指標を、前記知覚品質指標へとマッピングするステップと、
   を備える方法。
3. 請求項２記載の方法であって、前記マッピングが、例えば線形二次元マッピングのような線形マッピングである方法。
4. 請求項２又は３のいずれかに記載の方法であって、前記ネットワークの下位層の少なくとも１つの性能指標が、ネットワークの下位層の修正された性能指標である方法。
5. 請求項４記載の方法であって、前記ネットワークの下位層の少なくとも１つの性能指標の整数値が、実数値にマッピングされる方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法であって、前記ネットワークの下位層の少なくとも１つの性能指標がスループット速度であり、前記品質指標が、前記測定されたスループット速度から、移動窓のサイズが前記少なくとも１つの他のデータ転送種別に対応する移動窓平均予測を用いて求められる方法。
7. 請求項２〜６のいずれか１つに記載の方法であって、最終的な品質指標が、前記少なくとも１つの他のデータ転送種別に対する前記品質指標の増加割合から計算される方法。
8. 請求項２〜７のいずれか１つに記載の方法であって、更に、前記ネットワークの下位層の少なくとも１つの性能指標のそれぞれの寄与を分析するステップを備える方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法であって、所定のデータ転送種別の標本が、例えば５１２キロバイトのような大きなサイズのデータ・ファイルのＦＴＰダウンロードである方法。
10. 無線データネットワーク（１）におけるエンド・ツー・エンドのデータ転送の品質指標を決定する測定システムであって、
    前記無線データネットワーク（１）に接続され、所定のデータ転送標本を用いて、ネットワークの下位層の少なくとも１つの性能指標を測定するデータネットワーク分析システム（１０）を備え、
    前記測定システム（１０）が、更に、ネットワークの下位層の少なくとも１つの品質指標から、少なくとも１つの他のデータ転送種別に対する知覚品質指標を求めるよう構成された処理手段（２）を備えるシステム。
11. 請求項１０記載の測定システムであって、前記処理手段（２）が、請求項２〜９のうちの１つに記載の方法を実行するよう構成されるシステム。

Images