JP2015103979A - トラフィック管理装置、ネットワークシステム及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信種別の項目が多様化する状況でも、トラフィック量の予測の精度を向上し、ユーザの体感品質を向上させることを目的とする。【解決手段】トラフィック管理装置は、過去のトラフィックの統計情報を取得し、取得した通信種別の項目に関する情報と、取得した過去のトラフィック量の統計情報を用いてネットワーク装置に流れるトラフィック量を予測し、予測したトラフィック量とネットワーク装置の帯域情報を用いて、制御閾値を設定し、設定した制御閾値を用いて帯域制御をおこなう。【選択図】 図１

Description

本発明は、モバイルネットワークにおいて、トラフィック管理装置及びモバイルネットワークシステムに関する。

近年、モバイルネットワークにおけるトラフィック量が増加している。モバイルネットワークを構成する基地局などの各ネットワーク装置は、各ネットワーク装置の性能によってトラフィックを流すことができる帯域の上限値が決まっている。モバイルネットワークを流れるトラフィック量が一時的、または継続的に増加し、ネットワーク装置の帯域の上限値を超えるトラフィック量がネットワーク装置に流れると、ネットワーク装置はトラフィックを流すことができなくなり、輻輳が発生する。輻輳が発生すると、パケットロスや伝送遅延時間の増大、場合によっては通信そのものができなくなる。

モバイルネットワークにおける各ネットワーク装置では、ネットワーク装置における輻輳が起きないよう、ネットワークオペレータによってあらかじめデフォルトの帯域制御閾値が設定されている。これにより、ネットワーク装置に帯域制御閾値以上のトラフィックが流れる場合、トラフィック量が帯域制御閾値を超えないように帯域が制御される。帯域制御閾値は、トラフィック量の変動が起きてもネットワーク装置の帯域の上限値を超えないように設定される。そのためネットワーク装置の帯域制御閾値は、ネットワーク装置がトラフィックを流すことのできる帯域の上限値に対して低く設定される。

帯域制御閾値を高く設定するために特許文献１では、通信装置を経由する回線のトラフィックと相関のあるトラフィック相関情報を用いて回線の帯域を予測し、予測した回線の帯域を回線の帯域として通信装置に設定する手段がとられている。トラフィック相関情報としては、トラフィック情報そのものと相関のある情報、例えばネットワークを構成する制御対象通信装置、通信装置、計算機のトラフィックのパケット廃棄率、ＣＰＵ使用率、メモリの空き容量、ディスクの空き容量、計算機の通信ログが示されている。

特開2008-199451号公報

スマートフォンの増加等により端末が利用する通信種別の項目は多様化し、通信種別の項目によって使用帯域が大きく異なっている。例えば、通信種別の項目がビデオである場合は使用帯域は大きく、通信種別の項目が音声である場合は使用帯域は小さい、などの特徴がある。トラフィック量とトラフィック相関情報を用いて帯域を予測する前述の特許文献１における従来手法では、通信種別による使用帯域を考慮していないため、トラフィック量の予測精度の向上を図ることはできない。

特許文献１における予測の手法を用いると、予測精度の観点から通信装置の帯域を適切に設定することができない虞がある。そのため、通信装置に帯域制御閾値を超えるトラフィックが流れる機会を有効に減らすことができず、帯域制御が頻繁に行われるようになる。帯域制御対象の端末に対して所望のトラフィックを流せないため、十分な通信速度を得ることができず該当端末のユーザ体感品質が低下する。帯域制御が頻繁に行われるようになれば、帯域制御対象の端末数も増加し、全体のユーザ体感品質が低下していく。ユーザ体感品質の低下を防ぐためには、より多くのトラフィックを流すことができるように、ネットワーク装置の利用率を引き上げる必要がある。

このような事象を鑑みて、本発明では通信種別の項目が多様化する状況でも、トラフィック量の予測の精度を向上し、ユーザの体感品質を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、端末と通信する複数のネットワーク装置に接続されたトラフィック管理装置であって、前記トラフィック管理装置は、前記ネットワーク装置間を流れた通信種別に対応する過去のトラフィックの統計情報と前記ネットワーク装置の帯域情報を記憶する記憶装置と、前記ネットワーク装置間のトラフィック量と、前記端末が通信しているパケットの種類を示す通信種別の項目に関する情報を取得する集計部と、前記集計部から前記通信種別の項目に関する情報を取得し、前記記憶装置から前記過去のトラフィックの統計情報を取得し、前記取得した通信種別の項目に関する情報と、前記取得した通信種別ごとの過去のトラフィック量の統計情報を用いて前記ネットワーク装置に流れるトラフィック量を予測する予測部と、前記ネットワーク装置の帯域情報を前記記憶装置から取得し、前記予測したトラフィック量を前記予測部から取得し、前記予測されたトラフィック量と前記ネットワーク装置の帯域情報を用いて、前記ネットワーク装置に流れるトラフィック量を制御するための閾値である制御閾値を設定する設定部と、前記設定した制御閾値と前記ネットワーク装置間のトラフィック量を用いて前記ネットワーク装置の帯域制御をおこなうか否かを判定する判定部、を有することを特徴とするトラフィック管理装置、を有する。

本発明によれば、ユーザ体感品質の低下を防ぐことが期待できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

ネットワークの構成例を示す図である。 トラフィック管理装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。 トラフィック管理装置内における処理を説明するブロック図である。 基地局内における処理を説明するブロック図である。 トラフィック管理装置による、トラフィック予測の手順例を説明するフローチャートである。 トラフィック管理装置による、帯域の制御閾値設定の手順例を説明するフローチャートである。 トラフィック管理装置による、帯域制御判定の手順例を説明するフローチャートである。 トラフィック管理装置による、トラフィック変動範囲統計ＤＢの更新処理の手順例を説明するフローチャートである。 トラフィック情報集計部による、トラフィック情報を集計した結果の一例である。 トラフィック変動範囲統計ＤＢ１２７の一例である。 トラフィック予測部による、トラフィック変動範囲を予測した結果の一例である。 ネットワーク装置性能管理ＤＢ１２８の一例である。 基地局制御閾値設定の一例である。

本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１に本発明の実施形態のネットワークの構成例を示す。本発明の実施形態のネットワークシステムの構成例は、トラフィック管理装置１０、ディープパケットインスペクション（ＤＰＩ）装置２０、端末３０、基地局４０、サービングゲートウェイ（Ｓ−ＧＷ）５０、パケットデータネットワークゲートウェイ（Ｐ−ＧＷ）６０、移動管理エンティティ（ＭＭＥ）７０、ポリシー・課金機能（ＰＣＲＦ）８０、インターネット９０、ネットワーク装置性能管理装置９１、外部表示装置９２から構成される。トラフィック管理装置１０は、ネットワークを流れるトラフィック量の予測や、帯域制御の判定を行なう。ＤＰＩ装置２０は、ネットワークを流れるパケットを収集し、ヘッダ、ペイロード等からプロトコルやアプリケーションタイプ等を分析する。端末３０はネットワークとデータの送受信を行なう。基地局４０は、端末へのデータの通信を行う。Ｓ−ＧＷ５０は、ユーザデータを伝送する。Ｐ−ＧＷは６０インターネットとの接続点となる。ＭＭＥ７０は、端末の位置登録や基地局間ハンドオーバなどの管理を行う。ＰＣＲＦ８０はＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）などのポリシー制御や課金制御を行う。ネットワーク装置性能管理装置９１は、ネットワーク装置ごとの性能に関する情報を管理する。外部表示装置９２はトラフィック管理装置１０で実施した予測や判断の結果、ＤＰＩ装置２０から収集した情報を表示する。

本明細書でのネットワーク装置とは基地局４０、Ｓ−ＧＷ５０、Ｐ−ＧＷ６０、ＭＭＥ７０、ＰＣＲＦ８０であり、ネットワークを構成する各装置を指す。以降の説明では、実施形態の一例としてネットワーク装置が基地局４０であり、基地局４０から端末３０への下りデータ通信の制御を行なう場合を想定して説明するが、基地局４０以外のネットワーク装置でも同様の動作が可能である。

まず、図１を用いて、ネットワークシステム全体の実施形態について説明する。各装置における処理の詳細な説明、および用語の定義は後述する。

ＤＰＩ装置２０は基地局４０とＳ−ＧＷ５０、Ｓ−ＧＷとＭＭＥ７０の間の通信を監視し、基地局４０とＳ−ＧＷ５０の間を流れるトラフィック量と、基地局４０と通信している端末３０の通信状況を収集する。ＤＰＩ装置２０は収集したトラフィック量と端末３０の通信状況をトラフィック管理装置１０に送信する。

トラフィック管理装置１０は、ＤＰＩ装置２０から取得した端末３０の通信状況と、自装置が保持している基地局４０とＳ−ＧＷ５０の間の過去のトラフィック量の変動範囲の統計情報を用いて、基地局４０ごとに帯域制御閾値を設定する。そして設定した帯域制御閾値をＰＣＲＦ８０、Ｐ−ＧＷ６０、Ｓ−ＧＷ５０を経由して基地局４０に送信する。トラフィック管理装置１０が直接基地局４０に送信する構成も可能であり、設定した帯域制御閾値が基地局４０に届けば他の経路でも可能である。

基地局４０は、送信された帯域制御閾値に基づいて自装置の帯域制御閾値を更新する。

また、トラフィック管理装置１０はＤＰＩ装置２０から取得した基地局４０とＳ−ＧＷ５０の間を流れるトラフィック量と、基地局４０ごとに設定した帯域制御閾値を用いて、現在のトラフィック量が設定した帯域制御閾値を超えているか否かを、基地局４０ごとに判定する。現在のトラフィック量が設定した帯域制御閾値以上であれば、基地局４０に流れるトラフィック量が帯域制御閾値以下となるように、制御対象とする端末３０を決定し、決定した端末に関するＩＭＳＩや端末制御帯域情報をＰＣＲＦ８０に通知する。

ＰＣＲＦ８０は、受信した情報を用いてＰ−ＧＷ６０に制御対象の端末の端末制御情報を送信する。

端末制御情報を受信したＰ−ＧＷ６０は、受信したＩＭＳＩを用いて制御対象となる端末３０を特定し、特定した端末の帯域を、指示された開始時刻から終了時刻までの間、指示された端末制御帯域に制限する。

図２は、本発明の実施形態のトラフィック管理装置１０のハードウェア構成例を示すブロック図である。

トラフィック管理装置１０は、入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１００、出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１１０、ＣＰＵ１２０、メモリ１３０、補助記憶装置１４０、で構成される。入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１００では、ＤＰＩ装置２０からのトラフィック情報の入力が行なわれる。出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１１０では、基地局４０ごとに設定した帯域制御閾値や帯域制御判定の結果、制御対象の端末の情報を出力する。ＣＰＵ１２０では、ＤＰＩ装置２０から取得したトラフィック情報を元にトラフィック変動範囲の予測や帯域制御閾値設定、帯域制御判定等を行う。メモリ１３０は、現在のトラフィック情報やトラフィック変動範囲の予測結果などの情報を一時的に保持する。補助記憶装置１４０は、ネットワーク装置性能管理装置９１から送信されるネットワーク装置性能に関する情報の保持、過去のトラフィック量の変動範囲の統計情報の保持を行なう。

図３は、本発明の実施形態のトラフィック管理装置１０における処理を説明するブロック図である。

トラフィック管理装置１０はトラフィック情報集計部１２１、トラフィック予測部１２２、制御閾値設定部１２３、帯域制御判定部１２４、制御指示部１２５、トラフィック量変動範囲統計部１２６、により構成される。

補助記憶装置１４０はトラフィック変動範囲統計ＤＢ１２７、ネットワーク装置性能管理ＤＢ１２８により構成される。

また、本実施例による各機能ブロックによる処理は、ＣＰＵ１２０がメモリ１３０に記憶されているコンピュータプログラムを読み出すことでも実現が可能である。例えばＣＰＵ１２０がメモリ１３０に記憶されているトラフィック情報集計プログラムを読み出すことで、トラフィック情報集計部１２１の機能を実現することができる。他の機能ブロックも同様である。更に、本発明はハードウェアのみやソフトウェアのみならず、それらの組合せによっても実現可能である。

トラフィック情報集計部１２１では、ＤＰＩ装置２０から、基地局４０とＳ−ＧＷ５０の間を流れるトラフィック量、と基地局４０における通信種別の項目ごとに端末３０の通信状況を集計する。

ＤＰＩ装置２０はネットワークから情報を収集する入力Ｉ/Ｆと収集した情報を集計する集計部と、集計した情報を出力する出力Ｉ/Ｆを有する。ＤＰＩ装置２０はＭＭＥ７０とＳ−ＧＷ５０の間の通信を監視し、端末３０を識別するためのＩＭＳＩ(ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ)と基地局４０の対応情報を取得する。さらに、ＤＰＩ装置２０はＳ−ＧＷ５０と基地局４０の間の通信を監視しＩＭＳＩごとのトラフィック情報を取得する。ＤＰＩ装置２０はこれらの情報を用いることで、どの端末３０がどの基地局４０に接続しており、どのくらいのトラフィック量を通信しているか、という情報を集計することが可能である。ここでのトラフィック情報とはパケットサイズやパケットの種類といったパケットの情報などである。また、トラフィック量は、例えばパケットのサイズとそのサイズのパケットの個数をかけた値をパケットサイズごとに算出し、それらを足し合わせることで計算できる。さらに、ＤＰＩ装置２０は取得したパケットのヘッダ、ペイロードを分析することで、端末３０がどのような通信種別を使用しているか、という情報を取得できる。

通信種別は通信に使用されている通信方式や通信内容のカテゴリを示す。その例には、それぞれの端末３０の通信のコンテンツタイプ、ＵＲＬ、拡張子、プロトコル、ポート番号等がある。必要に応じて監視対象とする通信種別は、選択することができるし、組み合わせて使用することもできる。通信種別の項目は、通信種別のうち、ヘッダから判断される通信の種類を示す。例えば通信種別がコンテンツタイプである場合、通信種別の項目はＶＩＤＥＯ、音声、Ｗｅｂブラウザ等である。端末３０の通信状況とは、端末３０がどの基地局４０と通信しているか、どのような通信種別の項目を使用しているか、どのくらいのトラフィック量を通信しているかを示す。トラフィック情報集計部１２１は通信種別の項目ごとに、何人のユーザが端末３０を用いて該当通信種別の項目を利用しているか、利用しているトラフィック量はどの程度かといった情報を集計する。

前述の基地局４０とＳ−ＧＷ５０の間を流れるトラフィック量を集計した結果は、帯域制御判定部１２４に送られる。また、前述の各基地局４０における通信種別の項目ごとに端末３０の通信状況を集計した結果は、トラフィック予測部１２２、トラフィック変動範囲統計部１２６に送られる。

トラフィック予測部１２２は、前述のトラフィック情報集計部１２１から送られた各基地局４０における通信種別の項目ごとに端末３０の通信状況を集計した結果と、トラフィック変動範囲統計ＤＢ１２７に登録されている、通信種別の項目ごとの過去のトラフィック量の変動範囲により、各基地局４０におけるトラフィック変動範囲を予測する。予測の方法は後述する。

各基地局４０におけるトラフィック変動範囲の予測結果は、制御閾値設定部１２３に送信される。制御閾値設定部１２３は、前述のトラフィック予測部１２２で予測した各基地局４０におけるトラフィック変動範囲と、基地局４０がトラフィックを流すことのできる帯域の上限値に関する情報や各基地局４０のデフォルトの帯域制御閾値から、各基地局４０における帯域制御閾値を設定する。上記の上限値に関する情報やデフォルトの帯域制御閾値はネットワーク装置性能管理ＤＢ１２８で管理されている。設定された前述の各基地局４０における帯域制御閾値は、帯域制御判定部１２４に送られる。設定の方法は後述する。

帯域制御判定部１２４は、前述のトラフィック情報集計部１２１から送られた、各基地局４０とＳ−ＧＷ５０の間を流れるトラフィック量を集計した結果と、前述の制御閾値設定部１２３で設定された、各基地局４０における帯域制御閾値を元に、基地局４０ごとに帯域制御を行うか判定を行う。判定の方法は後述する。

前述の基地局４０ごとに帯域制御を行うか判定した結果と設定した帯域制御閾値は、制御指示部１２５に送信される。

制御指示部１２５は、前述の帯域制御判定部１２４でネットワーク装置ごとに帯域制御を行うか判定した結果と帯域制御閾値を受信する。そして帯域制御を行うと判定された基地局４０ごとの帯域制御閾値と、制御対象の端末３０の端末制御情報を出力インタフェース１１０に送信する。端末制御情報は、制御対象の端末３０のＩＭＳIや制御開始時間、制御終了時間、帯域をどのくらい制御するか、といった情報を含んでいる。このときＩＭＳＩは帯域制御判定部１２４から取得することができる。制御開始時間はＰ−ＧＷ６０が端末制御情報を受信した時間や出力インタフェースから出力されてからオペレータがあらかじめ定めた、所定の時間後とすることができる。制御終了時間はオペレータによってあらかじめ設定された時間、制御開始から所定の時間経過後、とすることができる。

出力インタフェース１１０は、制御指示部１２５から入力された情報をＰＣＲＦ８０や、外部表示装置９２に出力する。

トラフィック変動範囲統計部１２６は、前述のトラフィック情報集計部１２１で各基地局における通信種別の項目ごとに端末３０の通信状況を集計した結果を元に、通信種別ごとのトラフィック変動範囲を集計する。前述の通信種別の項目ごとのトラフィック変動範囲は、トラフィック変動範囲統計ＤＢ１２７が保持する、過去の通信種別の項目ごとのトラフィック変動範囲と合わせて、過去のトラフィック量の変動範囲の統計結果として、トラフィック変動範囲統計ＤＢ１２７を更新する。

ネットワーク装置性能管理ＤＢ１２８は、各基地局４０がトラフィックを流すことのできる帯域の上限値の情報と各基地局４０に設定されているデフォルトの帯域制御閾値を保持、更新する。デフォルトの帯域制御閾値の設定、更新は、ネットワーク装置性能管理装置９１が行ってもよいし、オペレータが手動で行ってもよい。

図４は、基地局４０の構成である。基地局４０は、帯域制御閾値変更部４０１、Ｓ−ＧＷ５０からの情報が入力される入力Ｉ／Ｆ４０２、帯域制御閾値４０３、端末３０への情報を出力する出力Ｉ／Ｆ４０４により構成される。トラフィック管理装置２０から出力された帯域制御閾値を受信し、基地局４０が持つ帯域制御閾値４０３を変更する。Ｓ−ＧＷ５０から流れるトラフィックに対して帯域制御閾値４０３に従って帯域制御を行い、端末３０に出力する。

図５は、トラフィック管理装置１０のトラフィック予測部１２２による、トラフィック予測の手順例を説明するフローチャートである。

トラフィック予測を開始する（Ｓ１０１）。Ｓ１０１は、ＤＰＩ装置２０から基地局４０とＳ−ＧＷ５０の間を流れるトラフィック量や端末３０の通信状況を受信したことを契機に開始する。

トラフィック情報集計部１２１が前述の各基地局における通信種別の項目ごとに端末３０の通信状況を集計した結果を収集する（Ｓ１０２）。

図９は、トラフィック情報集計部１２１で集計されるトラフィック情報集計結果の一例である。トラフィック情報は基地局ごとに集計される。集計されたトラフィック情報の中には、通信種別ごとに各通信種別の項目ごとの端末３０の通信状況が記録されている。実施例においては、通信種別がコンテンツタイプである場合の各コンテンツを利用している人数、それぞれのコンテンツの項目ごとのトラフィック量の最小値、平均値、最大値が記録されている。利用している人数は、基地局に接続している全ての端末数に対する、特定の通信種別の項目を使用している端末数の割合、でも代替可能である。また通信種別はコンテンツタイプに限らず、図９に示すようにプロトコルであってもよく、その場合プロトコルの項目ごとのトラフィック量の最小値、平均値、最大値が記録されている。

トラフィック予測部１２２は、トラフィック変動範囲統計ＤＢ１２７から、通信種別の項目ごとの過去のトラフィック量の変動範囲の統計情報を参照する（Ｓ１０３）。前述の各基地局における通信種別の項目ごとに端末３０の通信状況を集計した結果と、前述の通信種別の項目ごとの過去のトラフィック量の変動範囲を積算する（Ｓ１０４）。積算では、例えば、通信種別の項目の過去のトラフィック量とその通信種別の項目を利用している端末３０のユーザの人数を積算する。また、通信種別の項目の割合を使用する場合は、通信種別の項目の過去のトラフィック量と割合を積算する。

図１０は、トラフィック変動範囲統計ＤＢ１２７に記録されている過去のトラフィック量の変動範囲の統計情報の一例である。実施例においては、通信種別がコンテンツタイプである場合の、それぞれの通信種別の項目の過去のトラフィック量の最小値、平均値、最大値が記録されている。トラフィック変動範囲統計ＤＢはオペレータがトラフィック変動範囲を設定してもよい。また、過去のトラフィック量の変動範囲は取得時刻に基づいて曜日や時間ごとに保持されてもよい。その場合、収集時刻と同じ曜日、同じ時刻の過去のトラフィック量の変動範囲の統計情報をトラフィック変動範囲の予測に使用する。

トラフィック変動範囲は曜日や時間ごとに、同じ通信種別でも変動幅が異なる可能性がある。そのため、過去のトラフィック量を曜日や時間ごとに保持し、その情報を変動範囲の予測に使用することで、より正確な予測が可能となる。

前述の積算を行った結果は、基地局４０単位で通信種別の項目ごとの予測値を足し合わせて集計し、その集計結果を各基地局４０におけるトラフィック量の変動範囲の予測結果として（Ｓ１０５）、処理を終了する（Ｓ１０６）。

図１１は、トラフィック予測部１２２によって予測されるトラフィック予測結果の一例である。トラフィック予測結果には、通信種別ごとに通信種別の項目ごとのトラフィック変動範囲の予測結果が記録されている。図１１においては、コンテンツの項目ごとの利用人数と、そのコンテンツの項目の過去のトラフィック量が積算された値が、トラフィック量の最小値、平均値、最大値の予測結果としてコンテンツタイプごとに記録されている。予測値の算出は、トラフィック量の平均値、またはトラフィック量の最大値を用いて算出することができる。トラフィック量の最大値を用いることで、帯域制御閾値をより高めに設定することが可能になるので、トラフィック量の平均値を用いて予測を行い、帯域制御閾値を決定した場合よりも制御回数を減らすことができる。その結果、最大値を用いた場合は、平均値を用いた場合よりもユーザ体感品質を向上させることができる。このように、通信種別の項目ごとにトラフィックの量の予測をすることで、より正確な予測が可能となる。

図６は、トラフィック管理装置１０の制御閾値設定部１２３による、制御閾値設定の手順例を説明するフローチャートである。

制御閾値設定を開始する（Ｓ２０１）。制御閾値設定は、トラフィック予測部１２２により予測された結果が、制御閾値設定部１２３が受信したことを契機に開始する。

前述のトラフィック予測部１２２で各基地局におけるトラフィック量変動範囲の予測した結果を収集する（Ｓ２０２）。

ネットワーク装置性能管理ＤＢ１２８を参照し、各基地局４０がトラフィックを流すことのできる帯域の上限値と、基地局４０ごとにデフォルトで設定された帯域制御閾値の情報を収集する（Ｓ２０３）。

図１２は、ネットワーク装置性能管理ＤＢ１２８に記録されている各基地局の帯域に関する情報の一例である。ネットワーク装置性能管理ＤＢ１２８には、各基地局がトラフィックを流すことのできる帯域の上限値と、基地局ごとのデフォルトの帯域制御閾値が記録されている。

前述の各基地局４０におけるトラフィック量変動範囲の予測最大値の結果と、前述の各基地局４０がトラフィックを流すことのできる帯域の上限値と、基地局４０ごとにデフォルトで設定された帯域制御閾値の情報から、各基地局４０の帯域制御閾値を新たに設定する。まず、トラフィックの予測最大値と帯域の上限値を比較する（Ｓ２０４）。

トラフィックの予測最大値が帯域の上限値を上回る場合には、帯域の上限値から一定のマージンをとった値を帯域制御閾値とする。本例においては、その値を帯域の最大値の９０%としている（Ｓ２０５）。

トラフィックの予測最大値が、帯域の上限値を下回る場合には、トラフィックの予測最大値とデフォルトの帯域制御閾値の比較を行う（Ｓ２０６）。

デフォルトの制御閾値が、トラフィックの予測最大値を上回る場合には、帯域制御閾値をデフォルトの帯域制御閾値に設定する（Ｓ２０７）。

デフォルトの制御閾値が、トラフィックの予測最大値を下回る場合には、トラフィックの予測最大値と帯域の上限値から一定のマージンをとった値の比較を行う。本例においては、その値を帯域の最大値の９０％としている（Ｓ２０８）。

トラフィックの予測最大値が帯域の最大値の９０％の値を上回る場合には、帯域制御閾値を帯域の上限の９０％の値に設定する（Ｓ２０９）。

トラフィックの予測最大値が帯域の最大値の９０％の値を下回る場合には、予測最大値を帯域制御閾値に設定する。（Ｓ２１０）
Ｓ２０５、Ｓ２０７、Ｓ２０９、Ｓ２１０いずれかのシーケンスが終了した際には、制御閾値設定を終了する（Ｓ２１１）。

帯域制御閾値をＳ２０５、Ｓ２０９、Ｓ２１０のように設定した場合、帯域制御閾値をデフォルトの帯域制御閾値をより高く設定することになるので、基地局４０に流れるトラフィック量が帯域制御閾値を越える回数が減り、端末３０の通信の帯域制御が行なわれる回数を減らすことができる。その結果、ユーザは所望のトラフィック量を通信できる回数が増えるため、ユーザの体感品質を向上させることができる。さらに、デフォルトの帯域制御閾値を用いて帯域制御を行なう場合に比べて、基地局４０の帯域を有効に利用することが可能となる。

また、基地局４０の帯域制御閾値が新たな予測結果よりも高く設定されている場合は、新たな予測結果に基づいて帯域制御閾値を設定されていた帯域制御閾値よりも低く設定することができる。この方法を図６を用いて説明する。例えば第一のタイミングにおける第一のトラフィック予測値と第二のタイミングにおける第二のトラフィック予測値を考える。第二のタイミングは第一のタイミングの一定時間後とする。第一のトラフィック予測値と第二のトラフィック予測値は共にデフォルトの帯域制御閾値より大きく帯域の上限値の９０％より低いとする。さらに第一のトラフィック予測値は第二のトラフィック予測値よりも大きいとする。この第一のタイミングではＳ２０１からＳ２１０へと処理が進み、帯域制御値は第一のトラフィック予測値に設定される。次に、第一のタイミングより所定時間後の第二のタイミングにおいて、同様にＳ２０１からＳ２１０のへと処理が進み、帯域制御閾値が第二のトラフィック予測値に設定される。この結果、第二のタイミングでは第一のタイミングより低い帯域制御閾値が設定されるので、帯域制御閾値を低く設定することが可能になる。これにより、基地局の帯域の上限値を越えるような予測を超えるトラフィック量の急増がおきた場合に、帯域制御閾値を高く設定していた時よりもトラフィック量が帯域制御閾値を超えたことを早く感知することができる。その結果、帯域制御を速く実施することができ、トラフィック量が基地局４０の上限値を超えることを防ぎ、輻輳の発生を抑えることが可能となる。

図７は、トラフィック管理装置１０の帯域制御判定部１２４による、帯域制御判定の手順例を説明するフローチャートである。

帯域制御判定部１２４は帯域制御判定を開始する（Ｓ３０１）。帯域制御判定は、トラフィック情報集計部１２１から集計結果を受信したこと、または帯域制御閾値設定部１２３で新たに帯域制御閾値が設定されたこと、を契機に開始する。

帯域制御判定部１２４は、前述のトラフィック情報集計部１２１が集計した各基地局とＳ−ＧＷ５０の間を流れるトラフィック量の集計結果を、トラフィック情報集計部１２１から収集する（Ｓ３０２）。

帯域制御判定部１２４は、前述の制御閾値設定部１２３において新たに設定された各基地局４０の帯域制御閾値を参照する（Ｓ３０３）。

帯域制御判定部１２４は、前述の各基地局４０とＳ−ＧＷ５０の間を流れるトラフィック量を集計した結果と、前述の新たに設定された各基地局４０の帯域制御閾値の比較を基地局４０ごとに行う（Ｓ３０４）。

帯域制御判定部１２４は、前述の基地局４０とＳ−ＧＷ５０の間を流れるトラフィック量を集計した結果が、前述の新たに設定された基地局４０の帯域制御閾値以下の基地局４０においては、帯域制御を行わないと判定し（Ｓ３０５）、帯域制御判定を終了する（Ｓ３０７）。

帯域制御判定部１２４は、前述の各基地局４０とＳ−ＧＷ５０の間を流れるトラフィック量を集計した結果が、前述の新たに設定された基地局４０の帯域制御閾値を上回る基地局４０においては、帯域制御を行うと判定し（Ｓ３０６）、帯域制御判定を終了する（Ｓ３０７）。帯域制御を行うと判定した基地局４０では、基地局４０に流れるトラフィック量が設定した制御閾値以下になるように、該基地局と通信している端末３０のうち、どの端末３０の通信をどのくらいの帯域に制御するのか、を決定する。このとき、制御対象となる端末は、特定の通信種別の項目を利用している端末とすることができる。特定の通信種別の項目は、オペレータがあらかじめ設定してもよいし、トラフィック量の多い通信種別の項目を抽出し、抽出した通信種別の項目に設定しても良い。

このように、通信種別の項目を元に制御する端末を決定すれば、それぞれの通信種別の項目の利用に必要な最低限の帯域を維持するように制御することが可能になる。例えば通信種別の項目がＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）である場合を考える。ＶｏＩＰはリアルタイムで情報のやりとりするために一定の通信速度が必要である。通信種別の項目を考慮せずに全ての端末に対して一律の帯域制御を行なうと、ＶｏＩＰを使用している端末では、サービス提供に必要な最低限の帯域を維持できなくなり、サービスが提供できなくなる可能性がある。しかし、通信種別の項目ごとに制御する端末を決定すれば、ＶｏＩＰを利用する端末は帯域制御を行なわず、他の通信種別の項目を利用する端末で帯域制御を行なうことができる。その結果、ＶｏＩＰの提供に必要な帯域を維持することができ、サービスの提供を維持できる。

図８は、トラフィック管理装置１０のトラフィック変動範囲統計部１２６による、トラフィック変動範囲統計ＤＢの更新処理の手順例を説明するフローチャートである。

トラフィック変動範囲統計ＤＢの更新処理を開始する（Ｓ４０１）。トラフィック情報集計部１２１から通信状況を受信したこと、を契機に開始する。

前述のトラフィック情報集計部１２１が各基地局における通信種別の項目ごとに端末３０の通信状況を集計した結果を、トラフィック情報集計部１２１から収集する（Ｓ４０２）。

前述の各基地局における通信種別の項目ごとに端末３０の通信状況を集計した結果から、通信種別の項目ごとにトラフィック変動範囲を集計する（Ｓ４０３）。 前述の集計した通信種別の項目が、トラフィック変動範囲統計ＤＢ１２７に登録されているかを参照する（Ｓ４０４）。

前述の集計した通信種別の項目のうち、トラフィック変動範囲統計ＤＢ１２７にすでに登録されている項目は、新たに集計したトラフィック変動範囲と、登録されている過去のトラフィック量の変動範囲の統計情報を合わせて更新する（Ｓ４０５）。

更新方法の一例として、新たに集計したトラフィック変動範囲と登録されている過去のトラフィック量の変動範囲との平均を算出し、その値に更新する方法が考えられる。

前述の集計した通信種別の項目のうち、トラフィック変動範囲統計ＤＢ１２７に登録されていない項目には、新たに集計したトラフィック変動範囲を新しい項目としてトラフィック変動範囲統計ＤＢ１２７に登録する（Ｓ４０６）。

（Ｓ４０５）または（Ｓ４０６）が終わると、トラフィック量の変動範囲統計ＤＢの更新処理を終了する（Ｓ４０７）。

図１３は、帯域制御閾値設定の一例である。

一定時間間隔ごとにトラフィック量を収集し、その都度トラフィック変動幅の予測と、帯域制御閾値の決定が行われる。その時間間隔はオペレータによって設定されても良い。 また、トラフィック管理装置１０は、ＤＰＩ装置２０から取得したトラフィック情報や設定した帯域制御閾値を外部表示装置９２に出力する。外部表示装置９２は受信した情報を用いて、例えば図１３に示すように画像として出力する。これによりネットワークの管理者は、ネットワークに流れるトラフィック量や基地局４０に設定されている帯域制御閾値を監視することができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも
可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・
置換をすることが可能である。

本実施形態では、基地局の利用効率を向上しつつ、輻輳状態を防ぐことができる。ユーザにとっては基地局の利用効率が向上したことにより体感品質が向上し、基地局が輻輳状態とならないため一定の品質以上の通信を常に行うことができる効果がある。オペレータにとっては基地局の利用効率が向上するため投資効率を抑えることができ、ユーザに対して前記サービスを提供できるという効果がある。

１０ トラフィック管理装置
２０ ディープパケットインスペクション装置
３０ 端末
４０ 基地局
５０ サービングゲートウェイ
６０ パケットデータネットワークゲートウェイ
７０ 移動管理エンティティ
８０ ポリシー・課金機能
９０ インターネット
９１ 基地局性能管理装置
９２ 外部表示装置
１００ 入力インタフェース
１１０ 出力インタフェース
１２０ ＣＰＵ
１２１ トラフィック情報集計部
１２２ トラフィック予測部
１２３ 制御閾値設定部
１２４ 帯域制御判定部
１２５ 制御指示部
１２６ トラフィック変動範囲統計部
１２７ トラフィック変動範囲統計データベース
１２８ ネットワーク装置性能管理データベース
１３０ メモリ
１４０ 補助記憶装置

Claims (15)

1. 端末と通信する複数のネットワーク装置に接続されたトラフィック管理装置であって、
   前記トラフィック管理装置は、
   前記ネットワーク装置間を流れた通信種別に対応する過去のトラフィックの統計情報と前記ネットワーク装置の帯域情報を記憶する記憶装置と、
   前記ネットワーク装置間のトラフィック量と、前記端末が通信しているパケットの種類を示す通信種別の項目に関する情報を取得する集計部と、
   前記集計部から前記通信種別の項目に関する情報を取得し、前記記憶装置から前記過去のトラフィックの統計情報を取得し、前記取得した通信種別の項目に関する情報と、前記取得した通信種別ごとの過去のトラフィック量の統計情報を用いて前記ネットワーク装置に流れるトラフィック量を予測する予測部と、
   前記ネットワーク装置の帯域情報を前記記憶装置から取得し、前記予測したトラフィック量を前記予測部から取得し、前記予測されたトラフィック量と前記ネットワーク装置の帯域情報を用いて、前記ネットワーク装置に流れるトラフィック量を制御するための閾値である制御閾値を設定する設定部と、
   前記設定した制御閾値と前記ネットワーク装置間のトラフィック量を用いて前記ネットワーク装置の帯域制御をおこなうか否かを判定する判定部、を有することを特徴とするトラフィック管理装置。
2. 請求項１に記載のトラフィック管理装置であって、
   前記集計部は、前記通信種別の項目ごとの利用人数の情報を取得し、
   前記予測部は、前記取得した通信種別の項目と、前記取得した過去のトラフィック量と、前記取得した通信種別の項目ごとの利用人数の情報を用いて通信種別の項目ごとにトラフィック量を予測することを特徴とするトラフィック管理装置。
3. 請求項１に記載のトラフィック管理装置であって、
   前記設定部は、前記予測したトラフィック量と前記ネットワーク装置が流すことができるトラフィック量の上限値を比較し、前記予測したトラフィック量が前記上限値を超える場合は、前記ネットワーク装置の制御閾値を前記上限値に基づく値に設定することを特徴とするトラフィック管理装置。
4. 請求項３に記載のトラフィック管理装置であって、
   前記設定部は、前記比較の結果、前記予測したトラフィック量が前記上限値を超えない場合、前記予測したトラフィック量と前記ネットワーク装置にあらかじめ定められている所定の制御閾値を比較し、
   前記予測したトラフィック量が前記所定の制御閾値を超えない時は、前記所定の制御閾値を前記ネットワーク装置の制御閾値に設定し、前記予測したトラフィック量が前記所定の制御閾値を超える時は、前記予測したトラフィック量を前記ネットワーク装置の制御閾値に設定することを特徴とするトラフィック管理装置。
5. 請求項１に記載のトラフィック管理装置であって、
   前記出力部は、
   前記帯域制御を行なうと判断されたネットワーク装置と通信している端末に対して、前記設定した帯域制御閾値以下になるように、特定の通信種別の項目を通信している端末を制御するための情報を前記ネットワーク装置に出力することを特徴とするトラフィック管理装置。
6. 請求項１に記載のトラフィック管理装置であって、
   前記記憶装置が有する前記過去のトラフィック量を前記通信種別の項目ごとに記憶するトラフィック変動範囲統計データベースを、前記取得した通信種別の項目を用いて更新する処理部を有することを特徴とするトラフィック管理装置。
7. 端末と通信する複数のネットワーク装置と、収集装置と、トラフィック管理装置と、ネットワーク装置性能管理装置からなるネットワークシステムであって、
   前記収集装置は、前記ネットワーク装置間のトラフィック量と、パケットの種類を示す通信種別の項目を取得して、前記トラフィック管理装置に送信し、
   前記トラフィック管理装置は、前記ネットワーク装置間の過去のトラフィック量の統計情報を記憶し、前記記憶した過去のトラフィック量の統計情報と前記通信種別の項目とを用いて前記ネットワーク装置に流れるトラフィック量を予測し、
   前記トラフィック管理装置は、前記予測したトラフィック量と前記ネットワーク装置性能管理装置から取得した前記ネットワーク装置の帯域情報を用いて、前記ネットワーク装置に流れるトラフィック量を制御するための閾値である制御閾値を設定し、
   前記トラフィック管理装置は、前記設定した制御閾値と前記ネットワーク装置間のトラフィック量を用いて前記ネットワーク装置の帯域制御をおこなうか否かを判定することを特徴とするネットワークシステム。
8. 請求項７に記載のネットワークシステムであって、
   前記トラフィック管理装置は、前記通信種別の項目ごとの利用人数の情報を取得し、前記取得した通信種別の項目と、前記取得した過去のトラフィック量と、前記取得した通信種別の項目ごとの利用人数の情報を用いて、前記通信種別の項目ごとにトラフィック量を予測することを特徴とするネットワークシステム。
9. 請求項７に記載のネットワークシステムであって、
   前記トラフィック管理装置は、前記予測したトラフィック量と前記ネットワーク装置が流すことができるトラフィック量の上限値を比較し、前記予測したトラフィック量が前記上限値を超える場合は、前記ネットワーク装置の制御閾値を前記上限値に基づく値に設定することを特徴とするネットワークシステム。
10. 請求項９に記載のネットワークシステムであって、
    前記トラフィック管理装置は、前記比較の結果、前記予測したトラフィック量が前記上限値を超えない場合、前記予測したトラフィック量と前記ネットワーク装置にあらかじめ定められている所定の制御閾値を比較し、
    前記予測したトラフィック量が前記所定の制御閾値を超えない時は、前記所定の制御閾値を前記ネットワーク装置の制御閾値に設定し、前記予測したトラフィック量が前記所定の制御閾値を超える時は、前記予測したトラフィック量を前記ネットワーク装置の制御閾値に設定することを特徴とするネットワークシステム。
11. 請求項７に記載のネットワークシステムであって、
    前記トラフィック管理装置は、
    前記帯域制御を行なうと判断されたネットワーク装置と通信している端末に対して、前記設定した帯域制御閾値以下になるように、特定の通信種別の項目を通信している端末を制御するための情報を前記ネットワークシステムに出力することを特徴とするネットワークシステム。
12. 請求項７に記載のネットワークシステムであって、
    前記トラフィック管理装置は、前記記憶装置が有する前記過去のトラフィック量を前記通信種別ごとに記憶するトラフィック変動範囲統計データベースを、前記取得した通信種別の項目を用いて前記データベースを更新することを特徴とするネットワークシステム。
13. 請求項７に記載のネットワークシステムであって、
    トラフィック管理装置に接続されるＰＣＲＦと、前記ＰＣＲＦに接続されるゲートウェイを更に有し、
    前記トラフィック管理装置は前記判定結果を前記ＰＣＲＦに出力し、
    前記ＰＣＲＦは、前記受信した判定結果を用いて制御指示をゲートウェイに出力し、
    前記ゲートウェイは、前記制御指示を用いて帯域制御をおこなうことを特徴とするネットワークシステム。
14. 請求項１３に記載のネットワークシステムであって、
    前記トラフィック管理装置から前記収集装置が収集したトラフィック情報と、前記トラフィック管理装置が設定した帯域制御閾値を可視化する外部表示装置を備えることを特徴とするネットワークシステム。
15. ネットワーク装置間のトラフィック量と、ネットワーク装置の帯域情報を取得し、
    ネットワーク装置間に流れたアプリケーションごとの過去のトラフィック量の統計情報と、前記端末の通信のアプリケーションの情報を用いて、前記ネットワーク装置間に流れるトラフィック量を予測し、
    前記予測した結果と前記取得したネットワーク装置の帯域情報を用いて、前記ネットワーク装置の制御閾値を設定し、
    前記設定した制御閾値と前記取得したトラフィック量を用いて帯域制御をおこなうかを判定することで、帯域制御の回数を減らし、前記端末のユーザ体感品質を向上させることを特徴とする制御方法。

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