JP2017005473A - 通信品質予測装置、通信品質予測方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】過去の通信品質履歴とサービス利用直前の通信品質の計測結果とを用いることで、通信品質の予測精度を向上させる。【解決手段】通信品質を予測する通信品質予測装置は、通信品質履歴を記憶する品質履歴記憶部と、データ通信端末がネットワークサービスを利用する直前に当該データ通信端末に対して計測パケットを用いて通信品質の計測を実施した通信品質の計測結果を受信し、当該受信した通信品質の計測結果を、前記品質履歴記憶部に格納する計測結果受信部と、前記ネットワークサービスを利用する直前に計測を実施したときの通信品質の計測条件と、サービス特性とに基づいて、前記品質履歴記憶部から過去の通信品質履歴を検索し、検索した過去の通信品質履歴と、前記ネットワークサービスを利用する直前に計測を実施したときの通信品質の計測結果とに基づいて、通信品質を予測する品質予測部とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、通信品質予測装置、通信品質予測方法及びプログラムに関し、特に過去の通信品質履歴とユーザがサービスを利用する直前に通信品質を計測した結果の両方を用いる通信品質予測技術に関する。

モバイルネットワーク上でのデータ通信を用いたVoIP（Voice over Internet Protocol）サービスやライブ配信サービス、オンデマンド配信サービスが普及している。一般的に、そのようなサービスを提供する事業者（サービス事業者）は、データ通信を提供する通信事業者と異なることから、そのサービスのユーザ体感品質（QoE：Quality of Experience）を保証できない。例えば、通信品質が不安定な場合に、音飛びや画像乱れ等のサービスの品質が劣化し、ユーザ体感品質が劣化する。このような場合に、サービス事業者は通信品質を保証できないため、ユーザ体感品質も保証できない。

そこで、通信事業者が、サービス事業者にデータ通信の通信品質の予測情報を提供して、サービス事業者が適切なサービスの制御を行うことで、サービスのユーザ体感品質の向上につながり、サービス事業者だけでなく通信事業者の顧客満足度向上にもつながると考えられる。

一方、複数のサービス事業者が過去のサービス提供時の通信品質履歴を通信事業者へ提供することは、通信事業者の通信品質の予測情報の精度向上、通信品質の効率的な改善にもつながり、有益である。特に、ユーザ体感品質に影響する通信品質を流通することが重要である。

従来、過去の通信品質履歴から通信品質を予測してユーザ体感品質を最大化する配信レートを推奨する技術（非特許文献１）が存在する。

［招待講演］QoE-centricオペレーションの実現に向けた取り組み紹介, 山本浩司, 信学技報, vol. 114, no. 299, ICM2014-24, pp. 49-52, 2014年11月.

上記のように、過去の通信品質履歴から通信品質を予測することは検討されているが、過去の通信品質履歴だけでは、履歴が存在しない場合に通信品質を予測する事ができない。また、不定期で局所的な通信の輻輳や、通信設備の更改などによる通信品質の大幅な変化に対して、前述の通信品質を予測する技術では、迅速に追随できない可能性がある。

本発明は、過去の通信品質履歴とユーザがサービスを利用する直前に通信品質を計測した結果の両方を用いることで、通信品質の予測精度を向上させることを目的とする。

本発明の一形態に係る通信品質予測装置は、
データ通信を用いたネットワークサービスにおいて、通信品質を予測する通信品質予測装置であって、
通信品質の計測条件と、サービス特性と、通信品質の計測結果とを通信品質履歴として記憶する品質履歴記憶部と、
データ通信端末が前記ネットワークサービスを利用する直前に当該データ通信端末に対して計測パケットを用いて通信品質の計測を実施した通信品質の計測結果を受信し、当該受信した通信品質の計測結果を、通信品質の計測条件とサービス特性と共に、前記品質履歴記憶部に格納する計測結果受信部と、
前記ネットワークサービスを利用する直前に計測を実施したときの通信品質の計測条件と、サービス特性とに基づいて、前記品質履歴記憶部から過去の通信品質履歴を検索し、検索した過去の通信品質履歴と、前記ネットワークサービスを利用する直前に計測を実施したときの通信品質の計測結果とに基づいて、通信品質を予測する品質予測部と、
を有することを特徴とする。

また、本発明の一形態に係る通信品質予測方法は、
データ通信を用いたネットワークサービスにおいて、通信品質を予測する通信品質予測装置における通信品質予測方法であって、
データ通信端末が前記ネットワークサービスを利用する直前に当該データ通信端末に対して計測パケットを用いて通信品質の計測を実施した通信品質の計測結果を受信し、当該受信した通信品質の計測結果を、通信品質の計測条件とサービス特性と共に、通信品質履歴として品質履歴記憶部に格納するステップと、
前記ネットワークサービスを利用する直前に計測を実施したときの通信品質の計測条件と、サービス特性とに基づいて、前記品質履歴記憶部から過去の通信品質履歴を検索し、検索した過去の通信品質履歴と、前記ネットワークサービスを利用する直前に計測を実施したときの通信品質の計測結果とに基づいて、通信品質を予測するステップと、
を有することを特徴とする。

また、本発明の一形態に係るプログラムは、
データ通信を用いたネットワークサービスにおいて、通信品質を予測するために、コンピュータを、
データ通信端末が前記ネットワークサービスを利用する直前に、当該データ通信端末に対して計測パケットを用いて通信品質の計測を実施した通信品質の計測結果を受信し、当該受信した通信品質の計測結果を、通信品質の計測条件とサービス特性と共に、通信品質履歴として品質履歴記憶部に格納する品質計測手段、及び
前記ネットワークサービスを利用する直前に計測を実施したときの通信品質の計測条件と、サービス特性とに基づいて、前記品質履歴記憶部から過去の通信品質履歴を検索し、検索した過去の通信品質履歴と、前記ネットワークサービスを利用する直前に計測を実施したときの通信品質の計測結果とに基づいて、通信品質を予測する品質予測手段、
として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、過去の通信品質履歴とユーザがサービスを利用する直前に通信品質を計測した結果の両方を用いることで、通信品質の予測精度を向上させることが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係るシステムの全体構成図 本発明の第１の実施形態に係る通信品質予測装置の機能ブロック図 品質履歴サーバにおける品質予測方法のフローチャート 本発明の第２の実施形態に係るシステムの全体構成図

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

本発明の実施形態では、データ通信を用いたネットワークサービスにおいて、通信品質を予測する通信品質予測装置について説明する。通信品質予測装置は、過去の通信品質履歴とユーザがサービスを利用する直前に通信品質を計測した結果の両方を用いて通信品質を予測する。通信品質予測装置は、通信品質の計測を実施する品質計測サーバと、通信品質履歴を記憶する品質履歴サーバとで構成されてもよい。更に、通信品質予測装置には、通信品質の計測のために品質計測サーバと通信するデータ通信端末内の品質計測クライアントが含まれてもよい。

まず、ユーザがサービスを利用する直前に、データ通信を行うネットワーク上のデータ通信端末内の品質計測クライアントと品質計測サーバとの間で、通信品質を計測するための計測パケットを用いて、通信品質の計測を実施する。ユーザがサービスを利用する直前とは、実際にサービスが開始する前の所定の期間内のいずれかのタイミングを示し、例えば、ユーザがネットワークサービスを要求したタイミング、サービス事業者がユーザからのネットワークサービスの要求を受け付けたタイイングでもよい。

そして、品質計測サーバ又は品質計測クライアントは、データ通信端末の機種、回線種別、電波強度、日時、場所（位置情報や基地局情報等）、計測パケット特性（レート、パケットサイズ、送信間隔等）のような通信品質の計測条件と、サービス特性（レート、パケットサイズ、送信間隔等）と、上り下りそれぞれの通信品質の計測結果（遅延、損失、遅延ゆらぎ、順序逆転等）等を品質履歴サーバへ送信する。品質履歴サーバは、受信した情報を格納するとともに、過去の通信品質履歴を参照し、サービス特性を考慮して通信品質を予測し、サービス事業者に提供する。サービス事業者は提供された予測情報をもとにサービスを制御する。サービス提供後に、品質履歴サーバは、実際のサービスで観測した通信品質結果を受信して格納する。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係る通信品質予測装置は、IP（Internet Protocol）網やモバイルネットワークを介して接続される2つのデータ通信端末で構成されるVoIPシステムにおいて、通話直前に通信品質を計測した結果と、過去の通信品質履歴の情報の両方を用いて通信品質を予測するものである。

通信品質予測装置は、プロセッサ等のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ装置、ハードディスク等の記憶装置等から構成されたコンピュータでもよい。例えば、通信品質予測装置の機能及び処理は、記憶装置又はメモリ装置に格納されているデータやプログラムをＣＰＵが実行することによって実現される。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る通信品質予測装置と、VoIPシステムとの関係を示す図である。図１に示す通信品質予測装置は、通信品質の計測を実施する品質計測サーバ１００と、通信品質履歴を記憶する品質履歴サーバ２００とで構成される。また、通信品質予測装置には、通信品質の計測のために品質計測サーバ１００と通信するデータ通信端末内の品質計測クライアント３００が含まれてもよい。

具体的には、図２に示すように、品質計測サーバ１００は、品質計測部１０１を有し、品質履歴サーバ２００は、計測結果受信部２０１と、品質履歴記憶部２０３と、品質予測部２０５と、予測送信部２０７と、履歴受信部２０９とを有する。

第１の実施形態では、品質計測サーバ１００の品質計測部１０１は、通話直前に、データ通信端末に導入した品質計測クライアント３００との間で、VoIPシステムのサービスを擬似した計測パケットを用いて通信品質の計測を実施する。ここで、通信品質の計測精度を高めるために、品質計測サーバ１００は、データ通信端末がVoIPシステムのサービスを利用するときの通信経路になるべく一致するような経路に配置される。例えば、品質計測サーバ１００をVoIPシステムの各種サーバ内に実装し、データ通信端末がVoIPシステムのサービスを利用するときの通信経路に一致させてもよい。

そして、品質計測サーバ１００の品質計測部１０１は、データ通信端末の機種、回線種別、電波強度、日時、場所（位置情報や基地局情報等）、計測パケット特性（レート、パケットサイズ、送信間隔等）のような通信品質の計測条件と、サービス特性（レート、パケットサイズ、送信間隔等）と、上り下りそれぞれの通信品質の計測結果（遅延、損失、遅延ゆらぎ、順序逆転等）等を品質履歴サーバ２００へ送信する。ここで、サービス特性の値は、VoIPシステムのサービスに対して予め決められているものとする。なお、品質計測クライアント３００がこれらの情報を品質履歴サーバ２００へ送信してもよく、品質計測サーバ１００と品質計測クライアント３００の双方がこれらの情報を品質履歴サーバ２００へ送信してもよい。

更に、図３を参照して、品質履歴サーバ２００における動作について説明する。

品質履歴サーバ２００の計測結果受信部２０１は、品質計測サーバ１００又は品質計測クライアント３００から上記の情報を受信し、受信した情報を品質履歴記憶部２０３に格納する（Ｓ２０１）。品質履歴記憶部２０３には、通信品質の計測条件と、サービス特性と、通信品質の計測結果等が通信品質履歴として記憶される。

品質予測部２０５は、受信した情報に基づいて、品質履歴記憶部２０３から、同じサービス又は近いレートなど類似する特性のサービスにおける過去の通信品質履歴を検索する（Ｓ２０３）。そして、品質予測部２０５は、検索した過去の通信品質履歴と、通話直前の通信品質の計測結果とに基づいて、通信品質を予測する。例えば、品質予測部２０５は、条件に適合する履歴が存在する場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、条件に適合する履歴と受信した通信品質の計測結果の加重平均を算出する（Ｓ２０７）。ここで、品質予測部２０５は、品質履歴記憶部２０３に格納された情報の全てを用いてもよく、一部を用いてもよい。条件に適合する履歴がない場合は（Ｓ２０５：ＮＯ）、受信した通信品質の計測結果をもとに値を算出する（Ｓ２０９）。

予測送信部２０７は、算出結果を通信品質予測として、サービス事業者へ提供する（Ｓ２１１）。

サービス事業者は通信品質予測を受け取り、VoIPシステムのサービスの発信準備、または、例えば他のアクセスポイントやデータ回線への切り替えを推奨するなど代替手段の提示等の制御を行う。例えば、通信品質が非常に悪くVoIPで通話が不可能なことが予想された場合、サービス事業者はユーザへ電波の良いところへ移動を促すなどの表示を行ってもよい。通話終了後に、実際の通話時の通信品質はサービス事業者のVoIPシステム又はデータ通信端末で観測することができ、データ通信端末は、通信品質を品質履歴サーバ２００へ送信する。品質履歴サーバ２００の履歴受信部２０９は、サービス事業者のVoIPシステム又はデータ通信端末から実際の通信品質を受信し、受信した実際の通信品質を通信履歴結果として品質履歴記憶部２０３に格納する。なお、品質履歴記憶部２０３において、実際の通信品質は、計測パケットを用いて計測された通信品質の計測結果に上書きされてもよく、別の項目として追加されてもよい。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態に係る通信品質予測装置は、IP網やモバイルネットワークを介して接続されるデータ通信端末とライブ配信サーバとで構成されるライブ配信において、ライブ配信直前に通信品質を計測した結果と、過去の通信品質履歴の情報の両方を用いて通信品質を予測するものである。

ライブ配信の場合にも、第１の実施形態のVoIPシステムと同様に、通信品質を予測することができる。

図４は、本発明の第２の実施形態に係る通信品質予測装置と、ライブ配信システムとの関係を示す図である。図４に示す通信品質予測装置は、通信品質の計測を実施する品質計測サーバ１００と、通信品質履歴を記憶する品質履歴サーバ２００とで構成される。また、通信品質予測装置には、通信品質の計測のために品質計測サーバ１００と通信するデータ通信端末内の品質計測クライアント３００が含まれてもよい。品質計測サーバ１００及び品質履歴サーバ２００は、第１の実施形態と同様に、図２に示すように構成される。

第２の実施形態では、品質計測サーバ１００の品質計測部１０１は、ライブ配信直前に、データ通信端末に導入した品質計測クライアント３００との間で、ライブ配信システムのサービスを擬似した計測パケットを用いて通信品質の計測を実施する。ここで、通信品質の計測精度を高めるために、品質計測サーバ１００は、データ通信端末がライブ配信システムのサービスを利用するときの通信経路になるべく一致するような経路に配置される。例えば、品質計測サーバ１００をライブ配信システムの各種サーバ内に実装し、データ通信端末がライブ配信システムのサービスを利用するときの通信経路に一致させてもよい。

そして、品質計測サーバ１００の品質計測部１０１は、データ通信端末の機種、回線種別、電波強度、日時、場所（位置情報や基地局情報等）、計測パケット特性（レート、パケットサイズ、送信間隔等）のような通信品質の計測条件と、サービス特性（レート、パケットサイズ、送信間隔等）と、上り下りそれぞれの通信品質の計測結果（遅延、損失、遅延ゆらぎ、順序逆転等）等を品質履歴サーバ２００へ送信する。ここで、サービス特性の値は、ライブ配信システムのサービスに対して予め決められているものとする。なお、品質計測クライアント３００がこれらの情報を品質履歴サーバ２００へ送信してもよく、品質計測サーバ１００と品質計測クライアント３００の双方がこれらの情報を品質履歴サーバ２００へ送信してもよい。

第１の実施形態と同様に、図３に示すように、品質履歴サーバ２００の計測結果受信部２０１は、品質計測サーバ１００又は品質計測クライアント３００から上記の情報を受信し、受信した情報を品質履歴記憶部２０３に格納する（Ｓ２０１）。品質履歴記憶部２０３には、通信品質の計測条件と、サービス特性と、通信品質の計測結果等が通信品質履歴として記憶される。

品質予測部２０５は、受信した情報に基づいて、品質履歴記憶部２０３から、同じサービス、場所又は近いレートなど類似する条件における過去の通信品質履歴を検索する（Ｓ２０３）。そして、品質予測部２０５は、検索した過去の通信品質履歴と、通話直前の通信品質の計測結果とに基づいて、通信品質を予測する。例えば、品質予測部２０５は、条件に適合する履歴が存在する場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、条件に適合する履歴と受信した通信品質の計測結果の加重平均を算出する（Ｓ２０７）。ここで、品質予測部２０５は、品質履歴記憶部２０３に格納された情報の全てを用いてもよく、一部を用いてもよい。条件に適合する履歴がない場合は（Ｓ２０５：ＮＯ）、受信した通信品質の計測結果をもとに値を算出する（Ｓ２０９）。

予測送信部２０７は、算出結果を通信品質予測として、サービス事業者へ提供する（Ｓ２１１）。

サービス事業者は通信品質予測を受け取り、ライブ配信システムのサービス接続準備、または、例えば他のアクセスポイントやデータ回線への切り替えを推奨するなど代替手段の提示等の制御を行う。ライブ配信終了後に、実際のライブ配信時の通信品質はサービス事業者のライブ配信システム又はデータ通信端末で観測することができ、データ通信端末は、実際の通信品質を品質履歴サーバ２００へ送信する。品質履歴サーバ２００の履歴受信部２０９は、サービス事業者のライブ配信システム又はデータ通信端末から実際の通信品質を受信し、受信した実際の通信品質を通信履歴結果として品質履歴記憶部２０３に格納する。なお、品質履歴記憶部２０３において、実際の通信品質は、計測パケットを用いて計測された通信品質の計測結果に上書きされてもよく、別の項目として追加されてもよい。

＜本発明の実施形態の効果＞
本発明の実施形態によれば、過去の通信品質履歴とユーザがサービスを利用する直前に通信品質を計測した結果の両方を用いることで、通信品質の予測精度を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態によれば、過去に通信品質履歴が無い場合にも通信品質を予測することが可能となり、また、不定期な通信品質の変化に追随しつつ、迅速に精度の高い通信品質情報を予測し、サービス事業者に提供することが可能となる。

説明の便宜上、本発明の実施形態に係る通信品質予測装置は機能的なブロック図を用いて説明しているが、本発明の実施形態に係る通信品質予測装置は、ハードウェア、ソフトウェア又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。例えば、本発明の実施形態は、コンピュータに対して本発明の実施形態に係る通信品質予測装置の各機能を実現させるプログラム、コンピュータに対して本発明の実施形態に係る方法の各手順を実行させるプログラム等により、実現されてもよい。また、各機能部が必要に応じて組み合わせて使用されてもよい。また、本発明の実施形態に係る方法は、実施形態に示す順序と異なる順序で実施されてもよい。

以上、過去の通信品質履歴とユーザがサービスを利用する直前に通信品質を計測した結果の両方を用いることで、通信品質の予測精度を向上させるための手法について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々の変更・応用が可能である。

１００ 品質計測サーバ
１０１ 品質計測部
２００ 品質履歴サーバ
２０１ 計測結果受信部
２０３ 品質履歴記憶部
２０５ 品質予測部
２０７ 予測送信部
２０９ 履歴受信部
３００ 品質計測クライアント

Claims (7)

1. データ通信を用いたネットワークサービスにおいて、通信品質を予測する通信品質予測装置であって、
   通信品質の計測条件と、サービス特性と、通信品質の計測結果とを通信品質履歴として記憶する品質履歴記憶部と、
   データ通信端末が前記ネットワークサービスを利用する直前に当該データ通信端末に対して計測パケットを用いて通信品質の計測を実施した通信品質の計測結果を受信し、当該受信した通信品質の計測結果を、通信品質の計測条件とサービス特性と共に、前記品質履歴記憶部に格納する計測結果受信部と、
   前記ネットワークサービスを利用する直前に計測を実施したときの通信品質の計測条件と、サービス特性とに基づいて、前記品質履歴記憶部から過去の通信品質履歴を検索し、検索した過去の通信品質履歴と、前記ネットワークサービスを利用する直前に計測を実施したときの通信品質の計測結果とに基づいて、通信品質を予測する品質予測部と、
   を有する通信品質予測装置。
2. データ通信端末が前記ネットワークサービスを利用する直前に当該データ通信端末に対して計測パケットを用いて通信品質の計測を実施する品質計測部を更に有する、請求項１に記載の通信品質予測装置。
3. 前記品質計測部は、前記データ通信端末に導入した品質計測クライアントとの間で、前記ネットワークサービスを擬似した計測パケットを用いて通信品質の計測を実施する、請求項２に記載の通信品質予測装置。
4. 前記データ通信端末が前記ネットワークサービスを利用した後に、前記ネットワークサービスを提供するサーバ又は前記データ通信端末から実際の通信品質を受信し、当該受信した実際の通信品質を前記品質履歴記憶部に格納する履歴受信部を更に有する、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の通信品質予測装置。
5. 前記品質予測部は、前記ネットワークサービスを利用する直前に計測を実施したときの通信品質の計測条件と、サービス特性とに適合する過去の通信品質履歴が存在しない場合、前記ネットワークサービスを利用する直前に計測を実施したときの通信品質の計測結果に基づいて、通信品質を予測する、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の通信品質予測装置。
6. データ通信を用いたネットワークサービスにおいて、通信品質を予測する通信品質予測装置における通信品質予測方法であって、
   データ通信端末が前記ネットワークサービスを利用する直前に当該データ通信端末に対して計測パケットを用いて通信品質の計測を実施した通信品質の計測結果を受信し、当該受信した通信品質の計測結果を、通信品質の計測条件とサービス特性と共に、通信品質履歴として品質履歴記憶部に格納するステップと、
   前記ネットワークサービスを利用する直前に計測を実施したときの通信品質の計測条件と、サービス特性とに基づいて、前記品質履歴記憶部から過去の通信品質履歴を検索し、検索した過去の通信品質履歴と、前記ネットワークサービスを利用する直前に計測を実施したときの通信品質の計測結果とに基づいて、通信品質を予測するステップと、
   を有する通信品質予測方法。
7. データ通信を用いたネットワークサービスにおいて、通信品質を予測するために、コンピュータを、
   データ通信端末が前記ネットワークサービスを利用する直前に当該データ通信端末に対して計測パケットを用いて通信品質の計測を実施した通信品質の計測結果を受信し、当該受信した通信品質の計測結果を、通信品質の計測条件とサービス特性と共に、通信品質履歴として品質履歴記憶部に格納する品質計測手段、及び
   前記ネットワークサービスを利用する直前に計測を実施したときの通信品質の計測条件と、サービス特性とに基づいて、前記品質履歴記憶部から過去の通信品質履歴を検索し、検索した過去の通信品質履歴と、前記ネットワークサービスを利用する直前に計測を実施したときの通信品質の計測結果とに基づいて、通信品質を予測する品質予測手段、
   として機能させるためのプログラム。

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