JP2017034619A - 通信管理装置、無線端末及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】端末の通信品質を推定する。【解決手段】通信システムのトラフィックを管理する通信管理装置であって、前記通信システムは、無線端末と通信する無線基地局と、前記無線基地局に接続されるゲートウェイ装置と、を有し、前記通信管理装置は、前記無線基地局の混雑度を取得し、前記通信管理装置は、前記無線基地局と前記無線端末との間における前記無線端末の無線品質を取得し、前記通信管理装置は、前記無線基地局の混雑度と前記無線端末の無線品質から、前記ゲートウェイ装置と前記無線端末との間における前記無線端末の通信品質の推定値を計算する。【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システムのトラフィックを管理する通信管理装置に関する。

セルラ通信システムなどの無線通信システムでは、通信管理サーバ（ＴＭＳサーバ）を設けて、システム内のトラフィックを監視及び制御している。そして、通信管理サーバが基地局の混雑度のデータを収集している。

また、セルラ無線通信システムに収容された端末においては、音声通話だけでなく、アプリケーション（例えば、ウェブブラウザ、動画プレイヤ）が動作し、データ通信をする。アプリケーションが快適に動作するためには、アプリケーションに適した通信品質が確保される必要がある。

本技術の背景技術として、特開２０１１−１５５６００号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、端末通信最適化機能部と網側通信最適化機能部とを有する通信制御装置であって、端末通信最適化機能部は、端末上で動作するアプリとアプリの通信先を示す第１の情報を取得する機能部と、第１の情報を転送する機能部と、指示情報である第２の情報に従って、アプリの個々の通信品質を設定する機能部とを含み、網側通信最適化機能部は、第１の情報で示される各アプリに必要な通信品質を示す第３の情報と、網の状態に関する第４の情報を取得する機能部と、第１の情報の各アプリに必要な網資源の有無を判断する機能部と、網資源が不足の場合は通信の優先度の高いアプリに第１の通信品質で通信させ、通信の優先度の低いアプリには第１の通信品質を劣化させない範囲における通信を実行させる機能部とを含む通信制御装置が記載されている（要約参照）。

特開２０１１−１５５６００号公報

一般的に、無線通信システムでは、基地局に接続され音声通話が可能な状態でも、アプリケーションの動作に必要な通信品質であるかは分からない。また、アプリケーション毎に必要な通信品質が異なる。すなわち、ＬＴＥシステムの制御に用いられるＳＩＮＲ（受信電界強度）でアプリケーションの動作品質を表すことは困難であり、例えば、下りパイロット信号は受信できていても、ウェブブラウザでウェブサイトを見ることができない場合がある。

このため、アプリケーションが使用するデータの転送に重要な指標である通信品質（スループット、遅延など）を推定し、アプリケーションを利用できる通信品質が確保されているかを正しく推定することが求められている。

本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、通信システムのトラフィックを管理する通信管理装置であって、前記通信システムは、無線端末と通信する無線基地局と、前記無線基地局に接続されるゲートウェイ装置と、を有し、前記通信管理装置は、前記無線基地局の混雑度を取得し、前記通信管理装置は、前記無線基地局と前記無線端末との間における前記無線端末の無線品質を取得し、前記通信管理装置は、前記無線基地局の混雑度と前記無線端末の無線品質から、前記ゲートウェイ装置と前記無線端末との間における前記無線端末の通信品質の推定値を計算する。

本発明の代表的な形態によれば、端末の通信品質を推定できる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

第１実施例の無線通信システムの構成を示す図である。 第１実施例のトラフィック管理サーバの構成を示す図である。 第１実施例のアプリケーションカバレッジマップの例を示す図である。 第１実施例の基地局混雑情報管理テーブルの構成例を示す図である。 第１実施例の基地局混雑情報管理テーブルの構成例を示す図である。 第１実施例のアプリ要求品質管理テーブルの構成例を示す図である。 第１実施例の基地局設置情報管理テーブルの構成例を示す図である。 第１実施例のアプリカバレッジ描画処理のフローチャートである。 第１実施例の通信品質推定処理のフローチャートである。 第１実施例のアプリ利用レベル算出処理のフローチャートである。 第２実施例の無線通信システムの構成を示す図である。 第２実施例のアプリケーションサーバの構成例を示す図である。 第２実施例の端末ログ管理テーブルの構成例を示す図である。 第２実施例の推定式パラメータ管理テーブルの構成例を示す図である。 第２実施例の無線品質マップ情報管理テーブルの構成例を示す図である。 第２実施例の無線品質マップ情報管理テーブルの構成例を示す図である。 第２実施例の無線品質マップの例を示す図である。 第２実施例のアプリケーションカバレッジマップの例を示す図である。 第２実施例の推定式パラメータ生成処理のフローチャートである。 第２実施例の無線品質マップ作成処理のフローチャートである。 第２実施例のトラフィック管理サーバの構成を示す図である。 第２実施例の通信品質推定処理のフローチャートである。 第２実施例の無線品質マップの例を示す図である。 第３実施例のＵＥとトラフィック管理サーバとの間のメッセージのやりとりを示すシーケンス図である。 第３の実施例においてＵＥとトラフィック管理サーバとの間で送受信されるメッセージのフォーマットを示す図である。 第３の実施例のＵＥの構成を示す図である。 第３の実施例のアプリベース通信制御管理テーブルの構成例を示す図である。 第３の実施例のアプリベース通信制御処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

なお、以下の実施例において、説明の便宜上必要があるときは、複数のセクションまたは実施例に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部又は全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。

また、以下の実施例において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよいものとする。

さらに、以下の実施例において、その構成要素（要素ステップなどを含む）は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合などを除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

本実施例では、無線通信システムの例として３ＧＰＰで標準化されているＬＴＥを用いたセルラ通信システムの実施例を示す。

図１は、第１実施例の無線通信システムの構成を示す図である。

第１実施例の無線通信システムは、基地局装置であるｅＮｏｄｅＢ１１１、ゲートウェイ装置であるＳ−ＧＷ１３１とＰ−ＧＷ１３３、通信制御装置であるＭＭＥ１３２、ＥＭＳサーバ１３５、及び、トラフィック管理サーバ１４３を有する。ｅＮｏｄｅＢ１１１には、ユーザ端末であるＵＥ１０１が接続される。

Ｓ−ＧＷ１３１は、ユーザプレーンのトラフィック転送機能を有する。Ｐ−ＧＷ１３３は、ユーザへのサービスを提供するパケットデータネットワークであるＰＤＮ１３４とのインタフェースを有する。ＭＭＥ１３２は、ＵＥ１０１のモビリティを管理する装置であり、制御プレーンのシグナリングを送受信する。Ｓ−ＧＷ１３１、Ｐ−ＧＷ１３３及びＭＭＥ１３２は、互いに接続されており、コアネットワーク（ＥＰＣ）１１５を構成する。

ＥＭＳサーバ１３５は、無線通信システムに備わるノードを管理するエレメント・マネジメント・システムである。具体的には、ＥＭＳサーバ１３５は、各ノードの統計情報（ｅＮｏｄｅＢ１１１に収容されているＵＥ１０１の数、ＣＱＩの分布、物理リソースブロック（ＰＲＢ）の使用率等）を収集する。

トラフィック管理サーバ１４３は、ＥＭＳサーバ１３５から取得した情報を用いて、通信品質を推定する。通信品質とは、ユーザ端末ごとの通信品質であり、ここでは特にモバイル網、つまりＰ−ＧＷとユーザ端末間の下り方向の受信品質を示す指標である。ただし、通常モバイル網の有線区間は十分大きい帯域を確保できることから、ボトルネックとなる無線区間の通信品質に制限されることを想定する。トラフィック管理サーバ１４３は、通信品質推定値をＰ−ＧＷ１３３に送信してもよい。Ｐ−ＧＷ１３３は、トラフィック管理サーバ１４３から送信された通信品質推定値を用いて、アプリケーションによる通信を制御する（例えば、通信品質が悪いので動画のデータレートを下げる）ことができる。

図２は、第１実施例のトラフィック管理サーバ１４３の構成を示す図である。

トラフィック管理サーバ１４３は、一般的なコンピュータによって構成され、プロセッサ（ＣＰＵ）２０４、メモリ２０１、補助記憶装置２０２、入出力インタフェース２０３及びネットワークインタフェース２０５を有する。

入出力インタフェース２０３は、ユーザがトラフィック管理サーバ１４３に指示を入力し、プログラムの実行結果をユーザに提示するためのユーザインタフェースである。入出力インタフェース２０３には、入出力デバイス（例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、ディスプレイ、プリンタなど）が接続される。入出力インタフェース２０３は、ネットワークを経由して接続された端末によって提供されるユーザインタフェースが接続されてもよい。

ＣＰＵ２０４は、メモリ２０１に格納されたプログラムを実行するプロセッサである。メモリ２０１は、不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ及び揮発性の記憶素子であるＲＡＭを含む。ＲＯＭは、不変のプログラム（例えば、ＢＩＯＳ）などを格納する。ＲＡＭは、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）のような高速かつ揮発性の記憶素子であり、補助記憶装置２０２に格納されたプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを一時的に格納する。

具体的には、メモリ２０１は、通信品質推定プログラム２１１、アプリ利用レベル算出プログラム２１２及びアプリケーションカバレッジ描画プログラム２１３を格納する。通信品質推定プログラム２１１は、通信品質推定処理（図８参照）を実行する。アプリ利用レベル算出プログラム２１２は、アプリ利用レベル算出処理（図９参照）を実行する。アプリケーションカバレッジ描画プログラム２１３は、アプリカバレッジ描画処理（図７参照）を実行する。また、メモリ２０１は、基地局混雑情報管理テーブル２２１（図４Ａ、図４Ｂ参照）、アプリ要求品質管理テーブル２２２（図５参照）及び基地局設置情報管理テーブル２２３（図６参照）を格納する。

補助記憶装置２０２は、例えば、磁気記憶装置（ＨＤＤ）、フラッシュメモリ（ＳＳＤ）等の大容量かつ不揮発性の記憶装置である。また、補助記憶装置２０２は、ＣＰＵ２０４が実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを格納する。すなわち、プログラムは、補助記憶装置２０２から読み出されて、メモリ２０１にロードされて、ＣＰＵ２０４によって実行される。

ネットワークインタフェース２０５は、ネットワークを経由して他の装置（例えば、Ｐ−ＧＷ１３３、ＥＭＳサーバ１３５）との通信を制御するインタフェースデバイスである。

ＣＰＵ２０４が実行するプログラムは、リムーバブルメディア（ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリなど）又はネットワークを介してトラフィック管理サーバ１４３に提供され、非一時的記憶媒体である不揮発性記憶装置に格納される。このため、トラフィック管理サーバ１４３は、リムーバブルメディアからデータを読み込むインタフェースを有するとよい。

トラフィック管理サーバ１４３は、物理的に一つの計算機上で、又は、論理的又は物理的な複数の計算機上で構成される計算機システムであり、前述したプログラムが、同一の計算機上で別個のスレッドで動作してもよく、複数の物理的計算機資源上に構築された仮想計算機上で動作してもよい。また、トラフィック管理サーバ１４３と他の装置が一つの物理的又は論理的計算機に収容されてもよい。

なお、プログラムによって実現される機能部の全部又は一部の機能をハードウェア（例えば、Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）によって実現してもよい。

図３は、第１実施例のアプリケーションカバレッジマップの例を示す図である。

図３に示すアプリケーションカバレッジマップは、例として、ウェブブラウザによるウェブサイトの閲覧時の通信品質を示す。マップ上では、各ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）に対応する通信品質が、十分な品質が提供されるｓａｔｉｓｆｉｅｄ、利用可能な品質が提供されるａｖａｉｌａｂｌｅ、満足できる品質が提供されないｕｎｓａｔｉｓｆｉｅｄの三つの利用レベルにランク分けされる。利用レベルは、アプリ要求品質管理テーブル２２２に定義され、アプリケーションの利用の体感、すなわち、アプリケーションの利用に通信品質が適しているかを示す。本実施例において、三つの利用レベル（ｓａｔｉｓｆｉｅｄ、ａｖａｉｌａｂｌｅ、ｕｎｓａｔｉｓｆｉｅｄ）が定義されているが、利用レベルのランクの数はいくつでもよい。又は、通信品質を該当アプリケーション利用時のＭＯＳ（ｍｅａｎ ｏｐｉｎｉｏｎ ｓｃｏｒｅ）値へとマッピングした値を用いてもよい。

ＣＱＩは、基地局装置とユーザ端末間の下りチャネルの受信品質を示す指標であり、その値は通信システムによって予め定められている。例えば、０から１５の１６段階のＣＱＩ値を定め、各ＣＱＩ値に対応して変調方式や伝送レートを定義する。本実施例では、セル内のＣＱＩの分布は予め分かっているものとする。例えば、セル内のＵＥ１０１の位置とＣＱＩを収集することによって、セル内のＣＱＩの分布を作成することができる。セルの環境が変わらない限り、ＣＱＩの分布は大きくは変化しないことから、所定期間（１日〜１か月）ごとに測定すればよい。

例えば、１６段階に区分されているＣＱＩのうち、閑散時には、ＣＱＩ＝８〜１５がｓａｔｉｓｆｉｅｄであり、ＣＱＩ＝２〜７がａｖａｉｌａｂｌｅであり、ＣＱＩ＝０〜１がｕｎｓａｔｉｓｆｉｅｄである。

ＣＱＩに対応する通信品質は時間的に変化する。すなわち、混雑時には、ＵＥ１０１への物理リソースブロックの割当量が少なくなることから、同じＣＱＩでも通信品質が低下する。例えば、図３に示すように、混雑時には、ＣＱＩ＝１２〜１５がｓａｔｉｓｆｉｅｄであり、ＣＱＩ＝８〜１１がａｖａｉｌａｂｌｅであり、ＣＱＩ＝０〜７がｕｎｓａｔｉｓｆｉｅｄである。

なお、アプリケーションの利用レベルではなく、通信品質の推定値を表示してもよい。また、アプリケーションの利用レベルと共に、通信品質の推定値を表示してもよい。

第１実施例では、図３に示すようにアプリケーションカバレッジマップを表示するので、ｅＮｏｄｅＢのアンテナから等距離の点を結んだ円弧による略同心円状にＣＱＩの境界、すなわち、アプリケーションの利用レベルの境界が地図上に表示される。

このように、ＣＱＩと通信品質との関係をアプリケーションカバレッジマップで表すことによって、アプリケーション使用品質を位置との関係で表すことができる。

図４Ａ、図４Ｂは、第１実施例の基地局混雑情報管理テーブル２２１の構成例を示す図である。

基地局混雑情報管理テーブル２２１は、基地局装置（ｅＮｏｄｅＢ）１１１の混雑情報を格納する。具体的には、図４Ａに示す基地局混雑情報管理テーブル２２１は、ｅＮｏｄｅＢ１１１のセルを一意に識別するためのＥＣＧＩ（E-UTRAN Cell Global ID）２２１１と、混雑情報を取得した時刻２２１２と、当該セルに接続されるＵＥ１０１の数２２１３と、当該セルで転送される上りデータ量（バイト数）２２１４と、当該セルで転送される下りデータ量（バイト数）２２１５と、物理無線リソースの利用率２２１６とを含む。

また、図４Ｂに示す基地局混雑情報管理テーブル２２１は、図４Ａに示す基地局混雑情報管理テーブル２２１と異なり、ＣＱＩ毎に混雑情報を記録する。セル内のＣＱＩの分布は時間の経過と共に変化することから、ＣＱＩ毎に混雑情報を記録することによって、ＣＱＩの分布を正確に知ることができる。

具体的には、基地局混雑情報管理テーブル２２１は、ｅＮｏｄｅＢ１１１のセルを一意に識別するためのＥＣＧＩ２２１１と、混雑情報を取得した時刻２２１２と、ＣＱＩ２２１７と、当該セルに接続されるＵＥ１０１の数２２１３と、当該セルで転送される上りデータ量（バイト数）２２１４と、当該セルで転送される下りデータ量（バイト数）２２１５とを含む。基地局混雑情報管理テーブル２２１は、物理無線リソースの利用率２２１６を含んでもよい。この場合、物理無線リソースの利用率２２１６はＣＱＩ毎ではなくＥＣＧＩ毎に記録される。

図５は、第１実施例のアプリ要求品質管理テーブル２２２の構成例を示す図である。

アプリ要求品質管理テーブル２２２は、アプリケーションの種別ごとに要求される品質を格納する。具体的には、アプリ要求品質管理テーブル２２２は、アプリケーションの種別２２２１と、利用レベル２２２２と、要求通信品質２２２３とを含む。利用レベル２２２２は、アプリケーションの利用の体感、すなわち、アプリケーションがどの程度利用可能かを示す。要求通信品質２２２３は、スループット及び遅延を含むが、通信品質を示す他の指標（パケットロス率、ジッタ等）を含んでもよい。

図６は、第１実施例の基地局設置情報管理テーブル２２３の構成例を示す図である。

基地局設置情報管理テーブル２２３は、ｅＮｏｄｅＢ１１１が提供するセルの位置情報を格納する。具体的には、ｅＮｏｄｅＢ１１１のセルを一意に識別するためのＥＣＧＩ２２１１と、当該ｅＮｏｄｅＢ１１１が設置されている位置（緯度、経度）２２３２と、当該ｅＮｏｄｅＢ１１１が提供するセルの境界とｅＮｏｄｅＢ１１１までの距離であるセル半径２２３３と、当該ｅＮｏｄｅＢ１１１が提供するセルが形成される方向（基準方位からの角度）２２３４とを含む。

図７は、第１実施例のアプリカバレッジ描画処理のフローチャートである。アプリカバレッジ描画処理は、アプリケーションカバレッジ描画プログラム２１３が実行する。

まず、アプリケーションカバレッジ描画プログラム２１３（ＣＰＵ２０４）は、描画するアプリケーション及び描画エリアを取得する（７０１）。描画するアプリ種別は、入出力インタフェース２０３に接続された入出力デバイスにユーザが入力した情報から取得することができる。また、無線通信システム内に設けられた監視装置（例えば、ＤＰＩ）からＵＥ１０１が使用しているアプリケーションの情報を取得し、取得したアプリケーションの情報から描画するアプリ種別を定めてもよい。また、描画エリアは、入出力インタフェース２０３に接続された入出力デバイスにユーザが入力した緯度及び経度や、地図上で指定された領域から取得することができる。

さらに、アプリケーションカバレッジ描画プログラム２１３は、提供されるセルが描画エリアに含まれるｅＮｏｄｅＢ１１１のＥＣＧＩを、基地局設置情報管理テーブル２２３から取得する（７０１）。

その後、アプリケーションカバレッジ描画プログラム２１３は、取得したＥＣＧＩごとに、ステップ７０２から７０６の処理を繰り返し実行する。

ループ内では、該当セルにおいてＵＥ１０１に割り当て可能な無線リソースの量を取得し（７０２）、該当セルの混雑度を表す統計情報（接続ＵＥ数）を基地局混雑情報管理テーブル２２１から取得する（７０３）。本実施例では、混雑度として接続ＵＥ数を用いるが、無線リソース利用率、データ転送量、ハンドオーバ数（セル内のＵＥ１０１の数の増減）を用いてもよい。

その後、アプリケーションカバレッジ描画プログラム２１３は、取得したＣＱＩごとに、ステップ７０４から７０６の処理を繰り返し実行する。前述したように、ＣＱＩ値の範囲はシステムによって予め定められている。

ステップ７０４では、通信品質推定プログラム２１１が起動され、通信品質推定プログラム２１１が通信品質推定処理（図８）を実行し、スループット推定値を計算する。そして、ステップ７０５では、アプリ利用レベル算出プログラム２１２が起動され、アプリ利用レベル算出プログラム２１２がアプリ利用レベル算出処理（図９）を実行し、アプリ利用レベルを取得する。

その後、アプリケーションカバレッジ描画プログラム２１３は、該当ＣＱＩ値の分布と、該当ＣＱＩ値に対応するアプリ利用レベルとを地図上に描画する（７０６）。なお、前述したように、アプリケーションの利用レベルではなく、通信品質の推定値を表示してもよい。また、アプリケーションの利用レベルと共に、通信品質の推定値を表示してもよい。なお、アプリ利用レベル算出プログラム２１２は、通信品質推定処理とアプリ利用レベル算出処理を実行した結果をキャッシュに保持し、再度、当該時刻（又は当該混雑度）で当該ＥＣＧＩについて処理する際にキャッシュからの情報を活用し、計算処理を省略してもよい。

図８は、第１実施例の通信品質推定処理のフローチャートである。通信品質推定処理は、通信品質推定プログラム２１１が実行する。

まず、通信品質推定プログラム２１１（ＣＰＵ２０４）は、ｅＮｏｄｅＢ１１１が提供するセル内のＣＱＩ値のインデクスｉを取得する（８０１）。前述したように、ＣＱＩ値の範囲はシステムによって予め定められている。

そして、通信品質推定プログラム２１１は、ｅＮｏｄｅＢ１１１の無線リソース量及び混雑情報から、式（１）を用いて、各ＣＱＩのスループット推定値を計算する（８０２）。

式（１）において、ｉはＣＱＩ値のインデクスであり、ＥｉはＣＱＩ値のインデクスがｉである場合の伝送効率（すなわち、一つのリソースブロックで伝送可能なビットレート）である。また、ｃはスケジューラによって定まる係数であり、例えばラウンドロビンを採用する場合、ｃ＝０であり、Ｅ_ｉ ^ｃ＝１となる。ｃ値は、ＣＱＩを重視する場合は０より大きな値を設定し、ＵＥ１０１間の平等を重視する場合は０より小さな値を設定するとよい。また、Ｋ_ｉは、ＣＱＩ値のインデクスがｉであるユーザの数であり、ｅＮｏｄｅＢ１１１の混雑度を表す。Ｎ_ＲＢは無線基地局の性能を示し、無線リソースの割り当ての最小単位であるリソースブロックの数であり、システムの帯域幅を表す。Ｎ_ＲＥは無線リソースの最小単位であるリソース要素の数であり、具体的には、一つのリソースブロック内の物理下りチャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）のリソース要素の数である。

なお、式（１）において、Σ［Ｋ_ｉ×Ｅ_ｉ ^ｃ］をＫ_ｉ×Ｅ_ｉ ^ｃの確率分布で置き換えてもよい。この場合、スループットの推定値の確率分布が計算される。

そして、通信品質推定プログラム２１１は、無線リソース使用率の情報を用いて、スループット推定値を補正するかを判定する（８０３）。そして、スループット推定値を補正する場合、式（２）を用いてシステム帯域幅Ｎ_ＲＢを修正し、修正されたシステム帯域幅Ｎ_ＲＢから、式（１）を用いて、スループット推定値を計算する（８０４）。

式（１）は、ｅＮｏｄｅＢ１１１の送信バッファが常にフル（空きがない状態）である場合のスループットの推定式であって、送信バッファに空きがある場合には、より高いスループットが得られる。このため、式（２）を用いてスループット推定値を補正することによって、より正確なスループットを推定することができる。このため、スループットの推定値を補正するオプションを設けるとよい。

その後、通信品質推定プログラム２１１は、各ＣＱＩの計算されたスループット推定値を出力し、メモリ２０１に格納する（８０５）。

本実施例では、式（１）を用いてスループットを推定したが、第２実施例のように多項式による近似を用いても、混雑度と通信品質とを対応付けたテーブルを用いて、通信品質を推定してもよい。

図９は、第１実施例のアプリ利用レベル算出処理のフローチャートである。アプリ利用レベル算出処理は、アプリ利用レベル算出プログラム２１２が実行する。

まず、アプリ利用レベル算出プログラム２１２（ＣＰＵ２０４）は、評価するアプリケーションの種別と、通信品質推定プログラム２１１が推定した通信品質（各ＣＱＩのスループット推定値）を取得する（９０１）。無線通信システム内に設けられた監視装置（例えば、図示を省略するＤＰＩ）からＵＥ１０１が使用しているアプリケーションの情報を取得する場合、Ｐ−ＧＷ１３３がアプリケーションによる通信を制御してもよい。また、第３実施例の変形例で説明するように、通信品質をＵＥ１０１に通知して、通信品質推定値やアプリケーションの利用レベルをユーザに通知してもよく、アプリケーションの動作を制御してもよい。

そして、アプリ利用レベル算出プログラム２１２は、アプリ要求品質管理テーブル２２２を参照し、アプリケーション及び推定通信品質に対応するアプリ利用レベルを取得する（９０２）。例えば、ＳＱＬを用いると、下記のＳＥＬＥＣＴ文によってアプリ利用レベルを取得することができる。
SELECT MAX(アプリ利用レベル)
FROM アプリ要求品質管理テーブル
WHERE
アプリ種別 = 評価するアプリ種別 AND スループット ≦ スループット推定値 AND 遅延 ≧ 遅延推定値

その後、アプリ利用レベル算出プログラム２１２は、取得したアプリ利用レベルを出力し、メモリ２０１に格納する（９０３）。

以上に説明したように、本発明の第１実施例では、トラフィック管理サーバ１４３が、ｅＮｏｄｅＢ１１１の混雑度（接続ＵＥ数）及びＵＥ１０１の無線品質（ＣＱＩ）から、ＵＥ１０１の通信品質（スループット、遅延など）の推定値を計算するので、ＵＥ１０１の通信品質を正確に推定できる。

また、トラフィック管理サーバ１４３は、ｅＮｏｄｅＢ１１１の性能と、ｅＮｏｄｅＢ１１１が提供するセル内のＵＥ１０１の無線品質（ＣＱＩ）の分布と、ｅＮｏｄｅＢ１１１において無線リソースを割り当てるためのスケジューラの種別よって定まる値とを変数に含む式を用いて、通信品質を推定するので、ＥＭＳサーバ１３５から取得可能な情報のみを用いて、ＵＥ１０１の通信品質を正確に推定できる。

また、トラフィック管理サーバ１４３は、セル内のＵＥ１０１の位置と無線品質（ＣＱＩ）とを対応付けて表示した地図上に、通信品質の推定の結果を表示するためのデータを出力するので、セル内のどこで、どの程度の通信品質が得られるかを知ることができる。

また、トラフィック管理サーバ１４３は、ＵＥ１０１が利用するアプリケーションが必要とする通信品質の要求値をアプリ要求品質管理テーブル２２２に保持し、計算された通信品質の推定値と保持された通信品質の要求値とを比較し、アプリケーションの利用の適合度を多段階で評価し、適合度の評価結果を通信品質の推定の結果として地図上に表示するためのデータを出力するので、セル内で得られる通信品質を視覚的に知ることができる。

また、トラフィック管理サーバ１４３は、地図を所定の大きさの領域に区分し、区分された領域の各々の位置において計算された通信品質の推定の結果を地図上に表示するためのデータを出力するので、セル内で得られる通信品質を視覚的に知ることができる。

また、トラフィック管理サーバ１４３は計算された通信品質の推定値をＰ−ＧＷ１３３に送信し、Ｐ−ＧＷ１３３は、計算された通信品質の推定値に基づいて、アプリケーションが送受信するデータの転送を制御するので、通信品質に応じてアプリケーションを動作させることができる。

なお、本実施例では、ｅＮｏｄｅＢ１１１のセル（ＥＣＧＩ）毎に集約した例を示したが、処理量削減のため、ｅＮｏｄｅＢ１１１（ｅＮＢ ＩＤ）単位に積算集約し処理してもよい。

本発明の第２実施例について、図１０から図１９を用いて説明する。第２実施例では、ＵＥ１０１から情報を取得することによって、通信品質を推定する。第２実施例では、前述した第１実施例との相違点のみを説明し、第１実施例と同一の構成及び処理は同じ符号を付し、それらの説明を省略する。

図１０は、第２実施例の無線通信システムの構成を示す図である。

第１実施例の無線通信システムは、基地局装置であるｅＮｏｄｅＢ１１１、ゲートウェイ装置であるＳ−ＧＷ１３１とＰ−ＧＷ１３３、通信制御装置であるＭＭＥ１３２、ＥＭＳサーバ１３５、パケット詳細解析装置（ＤＰＩ）１４１、アプリケーションサーバ１４２、及び、トラフィック管理サーバ１４３を有する。ｅＮｏｄｅＢ１１１には、ユーザ端末であるＵＥ１０１が接続される。

Ｓ−ＧＷ１３１は、ユーザプレーンのトラフィック転送機能を有する。Ｐ−ＧＷ１３３は、ユーザへのサービスを提供するパケットデータネットワークであるＰＤＮ１３４とのインタフェースを有する。ＭＭＥ１３２は、ＵＥ１０１のモビリティを管理する装置であり、制御プレーンのシグナリングを送受信する。Ｓ−ＧＷ１３１、Ｐ−ＧＷ１３３及びＭＭＥ１３２は、互いに接続されており、コアネットワーク（ＥＰＣ）１１５を構成する。

ＥＭＳサーバ１３５は、無線通信システムに備わるノードを管理するエレメント・マネジメント・システムである。具体的には、ＥＭＳサーバ１３５は、各ノードの統計情報（ｅＮｏｄｅＢ１１１に収容されているＵＥ１０１の数、ＣＱＩの分布、物理リソースブロック（ＰＲＢ）の使用率等）を収集する。

パケット詳細解析装置１４１は、ネットワーク上を転送されるパケットを取得する装置であり、ｅＮｏｄｅＢ１１１とＳ−ＧＷ１３１との間で送受信されるトラフィック、又はＳ−ＧＷ１３１とＭＭＥ１３２の間で送受信されるシグナリングを取得する。パケット詳細解析装置１４１は、取得したトラフィック又はシグナリングの情報を、トラフィック管理サーバ１４３へ送信する。具体的には、パケット詳細解析装置１４１は、パケットを解析した結果からｅＮｏｄｅＢ１１１の混雑度を計算し、トラフィック管理サーバ１４３へ送信する。

アプリケーションサーバ１４２は、ＵＥ１０１で稼動する情報収集プログラム（図示省略）からのログを収集し、トラフィック管理サーバ１４３へ送信する。アプリケーションサーバ１４２が収集する情報は、端末の位置情報や、無線品質（ＳＩＮＲ）や、通信品質（スループット、遅延、パケットロス）などである。

トラフィック管理サーバ１４３は、パケット詳細解析装置１４１及びアプリケーションサーバ１４２から取得した情報を用いて、通信品質を推定する。

図１１は、第２実施例のアプリケーションサーバ１４２の構成例を示す図である。

アプリケーションサーバ１４２は、一般的なコンピュータによって構成され、プロセッサ（ＣＰＵ）２０４、メモリ２０１、補助記憶装置２０２、入出力インタフェース２０３及びネットワークインタフェース２０５を有する。

入出力インタフェース２０３は、ユーザがアプリケーションサーバ１４２に指示を入力し、プログラムの実行結果をユーザに提示するためのユーザインタフェースである。入出力インタフェース２０３には、入出力デバイス（例えば、キーボード、マウス、ディスプレイ、プリンタなど）が接続される。入出力インタフェース２０３は、ネットワークを経由して接続された端末によって提供されるユーザインタフェースが接続されてもよい。

ＣＰＵ２０４は、メモリ２０１に格納されたプログラムを実行するプロセッサである。メモリ２０１は、不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ及び揮発性の記憶素子であるＲＡＭを含む。ＲＯＭは、不変のプログラム（例えば、ＢＩＯＳ）などを格納する。ＲＡＭは、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）のような高速かつ揮発性の記憶素子であり、補助記憶装置２０２に格納されたプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを一時的に格納する。

具体的には、メモリ２０１は、無線品質マップ作成プログラム１１１１及び推定式パラメータ生成プログラム１１１２を格納する。無線品質マップ作成プログラム１１１１は、無線品質マップ作成処理（図１７参照）を実行する。推定式パラメータ生成プログラム１１１２は、推定式パラメータ生成処理（図１６参照）を実行する。また、メモリ２０１は、基地局混雑情報管理テーブル２２１、端末ログ管理テーブル１１２２（図１２参照）、推定式パラメータ管理テーブル１１２３（図１３参照）及び無線品質マップ情報管理テーブル１１２４（図１４Ａ、図１４Ｂ参照）を格納する。アプリケーションサーバ１４２がメモリ２０１に格納する基地局混雑情報管理テーブル２２１は、第１実施例のトラフィック管理サーバ１４３がメモリ２０１に格納する基地局混雑情報管理テーブル２２１（図４Ａ、図４Ｂ参照）と同じ構成でよい。

補助記憶装置２０２は、例えば、磁気記憶装置（ＨＤＤ）、フラッシュメモリ（ＳＳＤ）等の大容量かつ不揮発性の記憶装置である。また、補助記憶装置２０２は、ＣＰＵ２０４が実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを格納する。すなわち、プログラムは、補助記憶装置２０２から読み出されて、メモリ２０１にロードされて、ＣＰＵ２０４によって実行される。

ネットワークインタフェース２０５は、ネットワークを経由して他の装置（例えば、トラフィック管理サーバ１４３、ＰＤＮ１３４）との通信を制御するインタフェースデバイスである。

ＣＰＵ２０４が実行するプログラムは、リムーバブルメディア（ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリなど）又はネットワークを介してアプリケーションサーバ１４２に提供され、非一時的記憶媒体である不揮発性記憶装置に格納される。このため、アプリケーションサーバ１４２は、リムーバブルメディアからデータを読み込むインタフェースを有するとよい。

アプリケーションサーバ１４２は、物理的に一つの計算機上で、又は、論理的又は物理的な複数の計算機上で構成される計算機システムであり、前述したプログラムが、同一の計算機上で別個のスレッドで動作してもよく、複数の物理的計算機資源上に構築された仮想計算機上で動作してもよい。また、アプリケーションサーバ１４２と他の装置が一つの物理的又は論理的計算機に収容されてもよい。

なお、プログラムによって実現される機能部の全部又は一部の機能をハードウェア（例えば、Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）によって実現してもよい。

図１２は、第２実施例の端末ログ管理テーブル１１２２の構成例を示す図である。

端末ログ管理テーブル１１２２は、ＵＥ１０１から収集したログを格納する。具体的には、端末ログ管理テーブル１１２２は、ＵＥ１０１を一意に識別するためのＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identity）１１２２１及びＩＭＥＩＳＶ（International Mobile Equipment Identity Software Version）１１２２２と、当該ＵＥ１０１が接続されるｅＮｏｄｅＢ１１１のセルを一意に識別するためのＥＣＧＩ１１２２３と、当該情報をＵＥ１０１が計測した時刻１１２２４と、当該ＵＥ１０１の位置（緯度、経度）１１２２５と、当該ＵＥ１０１の無線品質を示すＳＩＮＲ（Signal-to-Interference plus Noise power Ratio）１１２２６と、当該ＵＥ１０１のＣＱＩ１１２２７と、当該ＵＥ１０１の通信品質１１２２８とを含む。通信品質１１２２８は、スループット、遅延及びパケットロス率を含むが、図示した指標の一部のみを含むものでもよく、通信品質を示す他の指標（ジッタなど）を含んでもよい。位置１１２２５は、ＵＥ１０１に搭載されたＧＰＳ受信機から取得したり、複数のｅＮｏｄｅＢからの伝搬遅延時間差や電波の強度から取得したり、受信可能なＷｉＦｉアクセスポイントのＳＳＩＤから取得してもよい。無線品質１１２２６やＣＱＩ１１２２７は、ＯＳが提供するＡＰＩから取得したり、無線のチップセットが提供するＡＰＩから直接取得してもよい。通信品質１１２２８は、Ｗｅｂ等で公開されているスループット計測サイトを利用し計測したスループット値を取得したり、既定のサーバへ接続し既定量のデータをダウンロード、又はアップロードする際に計測されたスループット値・パケットロス率を取得したり、既定のサーバへＰｉｎｇ等のプローブを用い遅延やジッタを計測したり、ＴＣＰのタイムスタンプオプションを使いＲＴＴを計測したり、それらを組合せ活用し取得してもよい。また、端末間で通信品質１１２２８の取得方法が異なるようなシステムを構築する場合は、端末から計測方法を示す情報も取得し、端末ログ管理テーブル１１２２に追加し管理してもよい。

なお、ＣＱＩ１１２２７は、ＳＩＮＲ１１２２６から計算できるので、端末ログ管理テーブル１１２２に記録しなくてもよい。

図１３は、第２実施例の推定式パラメータ管理テーブル１１２３の構成例を示す図である。

推定式パラメータ管理テーブル１１２３は、スループットの推定に用いる数式中のパラメータを格納する。具体的には、推定式パラメータ管理テーブル１１２３は、パラメータが適用されるｅＮｏｄｅＢ１１１のセルを一意に識別するためのＥＣＧＩ１１２３１と、パラメータ（β_０、β_１、β_２）１１２２２とを含む。

図１４Ａ、図１４Ｂは、第２実施例の無線品質マップ情報管理テーブル１１２４の構成例を示す図である。

無線品質マップ情報管理テーブル１１２４は、マップとして描画される格子の属性を格納し、１レコードが一つの格子の属性を表す。具体的には、図１４Ａに示す無線品質マップ情報管理テーブル１１２４は、ｅＮｏｄｅＢ１１１のセルを一意に識別するためのＥＣＧＩ１１２４１と、当該格子の位置（緯度、経度）１１２４２と、当該格子の大きさ（緯度方向の長さ及び経度方向の幅）１１２４３と、ＣＱＩ１１２４４とを含む。

また、図１４Ｂに示す無線品質マップ情報管理テーブル１１２４は、図１４Ａに示す無線品質マップ情報管理テーブル１１２４の内容に加え、混雑度１１２４５を含む。混雑度１１２４５は、ある時間におけるセル（ｅＮｏｄｅＢ）の混雑度である。混雑度が増加すると、隣接セルとの干渉の影響が増加し、ＣＱＩが悪化する。このため、混雑度ごとに格子のＣＱＩを管理することによって、より正確に格子のＣＱＩ値を計算することができる。

図１５Ａは、第２実施例の無線品質マップの例を示す図であり、図１５Ｂは、第２実施例のアプリケーションカバレッジマップの例を示す図である。

図１５Ａに示す無線品質マップは、所定の大きさの格子に区分された領域において、セル内でＣＱＩの分布を可視的に表している。この無線品質マップによると、ｅＮｏｄｅＢ１１１に近い領域において高速に通信が可能なＣＱＩがＵＥ１０１に割り当てられていることが分かる。

また、図１５Ｂに示すアプリケーションカバレッジマップは、例として、音声アプリケーション利用時の通信品質を示す。マップ上では、各ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）に対応する通信品質が、十分な品質が提供されるｓａｔｉｓｆｉｅｄ、利用可能な品質が提供されるａｖａｉｌａｂｌｅ、満足できる品質が提供されないｕｎｓａｔｉｓｆｉｅｄの三つの利用レベルにランク分けされる。利用レベルは、アプリ要求品質管理テーブル２２２に定義され、アプリケーションの利用の体感、すなわち、アプリケーションがどの程度利用可能かを示す。本実施例において、三つの利用レベル（ｓａｔｉｓｆｉｅｄ、ａｖａｉｌａｂｌｅ、ｕｎｓａｔｉｓｆｉｅｄ）が定義されているが、利用レベルのランクの数はいくつでもよい。

図１５Ａと図１５Ｂとを比較すると、１６段階に区分されているＣＱＩのうち、ＣＱＩ＝１０〜１４がｓａｔｉｓｆｉｅｄであり、ＣＱＩ＝２〜９がａｖａｉｌａｂｌｅであり、ＣＱＩ＝０〜１がｕｎｓａｔｉｓｆｉｅｄである。

なお、アプリケーションの利用レベルではなく、通信品質の推定値を表示してもよい。例えば、格子の表示位置にマウスポインタを重畳させると、通信品質の推定値を表示するとよい。また、アプリケーションの利用レベルと共に、通信品質の推定値を表示してもよい。

このように、ＣＱＩと通信品質との関係をアプリケーションカバレッジマップで表すことによって、アプリケーション使用品質を位置との関係で表すことができる。

図１６は、第２実施例の推定式パラメータ生成処理のフローチャートである。推定式パラメータ生成処理は、推定式パラメータ生成プログラム１１１２が実行する。

まず、推定式パラメータ生成プログラム１１１２（ＣＰＵ２０４）は、パラメータ算出に用いる期間Ｔを取得し（１６０１）、ＥＣＧＩリストを取得する（１６０２）。期間Ｔ及びＥＣＧＩリストは、入出力インタフェース２０３に接続された入出力デバイスにユーザが入力した情報から取得することができる。

そして、推定式パラメータ生成プログラム１１１２は、取得したＥＣＧＩリストに記載されたＥＣＧＩについて、ループ制御パラメータＸｉを用いて、ステップ１６０３から１６０７の処理を繰り返し実行する。

ループ内では、推定式パラメータ生成プログラム１１１２は、ＥＣＧＩがＸｉであり、かつ、時刻が期間Ｔに含まれる基地局混雑情報及び端末ログを、それぞれ、基地局混雑情報管理テーブル２２１及び端末ログ管理テーブル１１２２から取得する（１６０３）。

そして、推定式パラメータ生成プログラム１１１２は、取得した基地局混雑情報及び端末ログをフィルタリングする（１６０４）。例えば、取得した基地局混雑情報及び端末ログのうち、統計情報として有意なデータのみを用いて推定式パラメータを計算するとよい。具体的には、取得した基地局混雑情報及び端末ログから、例えばノイズの影響などによって生じた異常値を除去する。また、上位及び下位の所定の割合（例えば、１０％）のデータを除去してもよい。

そして、推定式パラメータ生成プログラム１１１２は、時刻を用いて、基地局混雑情報と端末ログとを対応付けて、マージする（１６０５）。

そして、推定式パラメータ生成プログラム１１１２は、通信品質を目的変数とし、混雑情報（接続ＵＥ数）及び無線品質を説明変数とし、最尤度推定によって推定式パラメータを計算し（１６０６）、計算した推定式パラメータを推定式パラメータ管理テーブル１１２３へ格納する（１６０７）。

そして、推定式パラメータ生成プログラム１１１２は、全てのＥＣＧＩについての推定式パラメータの計算が終了した後、計算した推定式パラメータをトラフィック管理サーバ１４３に送信する。トラフィック管理サーバ１４３は、受信した推定式パラメータを推定式パラメータ管理テーブル１１２３へ格納する（１６０８）。

図１７は、第２実施例の無線品質マップ作成処理のフローチャートである。無線品質マップ作成処理は、無線品質マップ作成プログラム１１１１が実行する。

まず、無線品質マップ作成プログラム１１１１は、描画エリアの地図を格子に分割する（１７０１）。

そして、無線品質マップ作成プログラム１１１１は、格子ごとにステップ１７０２から１７０７の処理を繰り返し実行する。

ループ内では、無線品質マップ作成プログラム１１１１は、該当格子内で計測された端末ログを端末ログ管理テーブル１１２２から取得する（１７０２）。具体的には、ＩＭＳＩ１１２２１、ＩＭＥＩＳＶ１１２２２、ＥＣＧＩ１１２２３、時刻１１２２４、位置１１２２５及びＳＩＮＲ１１２２６を取得する。

そして、無線品質マップ作成プログラム１１１１は、取得した端末ログにノイズ処理を実行する（１７０３）。例えば、異常値を除去することによって、ＧＰＳの測定誤差やＳＩＮＲの外れ値を取り除く。また、例えばノイズの影響などによって生じた異常値を除去する。また、上位及び下位の所定の割合（例えば、１０％）のデータを除去してもよい。

一つの格子の中で計測されたＣＱＩ値のばらつきを計算し（１７０４）、計算されたばらつきと所定の閾値とを比較する（１７０５）。その結果、計算されたばらつきが所定の閾値以上である場合、格子が大きすぎると判定し、格子をさらに分割し、分割によって生成された格子を未処理の格子に追加する（１７０６）。一方、計算されたばらつきが所定の閾値より小さい場合、当該格子の中で計測されたＣＱＩ値の代表値を定め、無線品質マップ情報管理テーブル１１２４へ記録する（１７０７）。

図１８は、第２実施例のトラフィック管理サーバ１４３の構成を示す図である。

トラフィック管理サーバ１４３は、一般的なコンピュータによって構成され、プロセッサ（ＣＰＵ）２０４、メモリ２０１、補助記憶装置２０２、入出力インタフェース２０３及びネットワークインタフェース２０５を有する。

メモリ２０１は、通信品質推定プログラム１８１１、アプリ利用レベル算出プログラム２１２及びアプリケーションカバレッジ描画プログラム２１３を格納する。通信品質推定プログラム２１１は、通信品質推定処理（図１９参照）を実行する。アプリ利用レベル算出プログラム２１２は、アプリ利用レベル算出処理（図９参照）を実行する。アプリケーションカバレッジ描画プログラム２１３は、アプリカバレッジ描画処理（図７参照）を実行する。

また、メモリ２０１は、基地局混雑情報管理テーブル２２１（図４Ａ、図４Ｂ参照）、アプリ要求品質管理テーブル２２２（図５参照）、基地局設置情報管理テーブル２２３（図６参照）、推定式パラメータ管理テーブル１１２３及び無線品質マップ情報管理テーブル１１２４を格納する。トラフィック管理サーバ１４３がメモリ２０１に格納する推定式パラメータ管理テーブル１１２３は、アプリケーションサーバ１４２がメモリ２０１に格納する推定式パラメータ管理テーブル１１２３（図１３参照）と同じ構成でよい。また、トラフィック管理サーバ１４３がメモリ２０１に格納する無線品質マップ情報管理テーブル１１２４は、アプリケーションサーバ１４２がメモリ２０１に格納する無線品質マップ情報管理テーブル１１２４（図１４Ａ、図１４Ｂ参照）と同じ構成でよい。

第２実施例のトラフィック管理サーバ１４３の前述した以外の構成は、第１実施例のトラフィック管理サーバ１４３（図２参照）の構成と同じであるため、説明を省略する。

図１９は、第２実施例の通信品質推定処理のフローチャートである。第２実施例の通信品質推定処理は、重回帰分析によって導出された推定式を用いて通信品質を推定する。通信品質推定処理は、通信品質推定プログラム１８１１が実行する。

まず、通信品質推定プログラム１８１１（ＣＰＵ２０４）は、通信品質を推定するＣＱＩ値を取得する（１９０１）。通信品質を推定するＣＱＩ値は、あるｅＮｏｄｅＢ１１１が提供するセル内のＣＱＩ値を端末ログ管理テーブル１１２２から取得してもよい。また、入出力インタフェース２０３に接続された入出力デバイスにユーザが入力した情報から通信品質を推定するＣＱＩ値を取得してもよい。

そして、通信品質推定プログラム１８１１は、取得したＣＱＩ値に対応するＥＣＧＩを用いて、推定式パラメータ管理テーブル１１２３からパラメータ１１２３２を取得する（１９０２）。

そして、通信品質推定プログラム１８１１は、ＣＱＩ値から計算されたＳＩＮＲと、基地局混雑情報管理テーブル２２１から取得した混雑情報（接続ＵＥ数）から、式（３）を用いて、スループットの推定値を計算する。また、式（４）を用いて、遅延の推定値を計算する（１９０３）。

そして、通信品質推定プログラム１８１１は、通信品質（スループット、遅延）の推定値を出力して、メモリ２０１に格納する（１９０４）。

以上、無線品質マップ作成処理について、地図を格子に分割して表示する場合を説明したが、地図上のオブジェクト（例えば、道路、建物内の部屋などの空間的な区画）に分割した無線品質マップを作成してもよい。

図２０は、第２実施例の無線品質マップの別な例を示す図である。図２０に示す無線品質マップは、前述した無線品質マップ（図１５Ａ）のような分割された格子のＣＱＩに加え、地図上のオブジェクトの領域のＣＱＩの分布を可視的に表している。オブジェクトは、同じ傾向のＣＱＩ値が得られる空間的な区画であり、例えば、道路、建物内の部屋などである。

第２実施例では、一つのオブジェクトに一つのＣＱＩの代表値が定められる。そして、前述したステップ１７０４〜１７０６と同様に、一つのオブジェクトの中で計測されたＣＱＩ値のばらつきを計算し、計算されたＣＱＩ値のばらつきが所定の閾値以上である場合、オブジェクトの範囲が不適切だと判定し、オブジェクトを分割してもよい。

このように、オブジェクトのＣＱＩを通信品質マップで表すことによって、同じ特徴を持つ空間のＣＱＩを図示することができる。さらに、ＣＱＩとアプリケーションの利用レベルを対応付けることによって、アプリケーション使用品質を位置との関係で表すことができる。

以上に説明したように、本発明の第２実施例では、トラフィック管理サーバ１４３は、ｅＮｏｄｅＢ１１１のセルの混雑度（接続ＵＥ数）及びＵＥ１０１の無線品質（ＣＱＩ）を変数として含む多項式を用いて、ＵＥ１０１の通信品質（スループット、遅延など）の推定値を計算するので、ＵＥ１０１の通信品質を正確に推定できる。

また、トラフィック管理サーバ１４３は、前記無線端末から収集した無線品質及び通信品質と、前記無線基地局から収集した混雑情報との関係を解析して、通信品質の推定に用いる式に含まれる係数を計算するので、パケット詳細解析装置１４１や、ＵＥ１０１から取得した情報に基づいて、推定式を計算できる。

また、トラフィック管理サーバ１４３は、同じ傾向のＣＱＩ値が得られる空間的な区画であるオブジェクトによって地図を区分し、区分された領域の各々の位置において計算された通信品質の推定の結果を地図上に表示するためのデータを出力するので、セル内で得られる通信品質を視覚的に知ることができる。

また、トラフィック管理サーバ１４３は、計算された通信品質の推定値をＰ−ＧＷ１３３に送信し、Ｐ−ＧＷ１３３は、計算された通信品質の推定値に基づいて、アプリケーションが送受信するデータの転送を制御するので、通信品質に応じてアプリケーションを動作させることができる。

なお、本実施例では、ｅＮｏｄｅＢ１１１のセル（ＥＣＧＩ）毎に集約した例を示したが、処理量削減のため、ｅＮｏｄｅＢ１１１（ｅＮＢ ＩＤ）単位に積算集約し処理してもよい。

本発明の第３実施例について図２１から図２４を用いて説明する。第３実施例は、ＵＥ１０１が通信品質を推定する。

図２１は、第３実施例のＵＥ１０１とトラフィック管理サーバ１４３との間のメッセージのやりとりを示すシーケンス図である。

第３実施例では、ＵＥ１０１が通信品質を推定する。しかし、ＵＥ１０１は、収容されているｅＮｏｄｅＢのセルの混雑情報（接続ＵＥ数）を保持していない。このためトラフィック管理サーバ１４３は、混雑情報をＵＥ１０１に送信する。トラフィック管理サーバ１４３からＵＥ１０１への混雑情報の送信には二つの形態が考えられる。一つは、トラフィック管理サーバ１４３が、所定のタイミングでＵＥ１０１に混雑情報を一斉送信する（２１０１）。具体的には、所定の時間間隔で混雑情報をブロードキャストやマルチキャストすればよい。二つ目は、ＵＥ１０１からの要求２１０２に従って、トラフィック管理サーバ１４３がＵＥ１０１に混雑情報を送信する（２１０３）。

図２２は、第３の実施例においてＵＥ１０１とトラフィック管理サーバ１４３との間で送受信されるメッセージのフォーマットを示す図である。

図２２（Ａ）に示すように、ＵＥ１０１がトラフィック管理サーバ１４３に送信する混雑情報要求メッセージ２１０２は、要求する混雑情報が取得されたｅＮｏｄｅＢ１１１のＥＣＧＩ２１０２１と、要求する混雑情報が取得された時刻２１０２２とを含む。なお、時刻２１０２２は、将来の時刻でもよい。トラフィック管理サーバ１４３が将来の時刻の混雑情報を推定することによって、将来の通信品質を推定することができる。

トラフィック管理サーバ１４３は、混雑情報要求メッセージ２１０２を受信すると、図２２（Ｂ）に示す混雑情報返信メッセージ２１０３をＵＥ１０１に送信する。この混雑情報返信メッセージ２１０３は、混雑情報が取得されたＥＣＧＩ２１０３１と、混雑情報が取得された時刻２１０３２と、混雑情報（例えば、接続ＵＥ数）２１０３３とを含む。第２実施例の推定方法を用いる場合、混雑情報返信メッセージ２１０３は、推定式パラメータ（β_０、β_１、β_２）２１０３４を含む。なお、ＵＥ１０１が推定式パラメータ（β_０、β_１、β_２）を保持している場合、トラフィック管理サーバ１４３は推定式パラメータ（β_０、β_１、β_２）２１０３４を送信しなくてもよい。

また、トラフィック管理サーバ１４３がＵＥ１０１に一斉送信する混雑情報メッセージ２１０１は、図２２（Ｂ）に示す混雑情報返信メッセージ２１０３と同じ形式でよい。

第３実施例の変形例では、ＵＥ１０１は、通信品質を推定せず、トラフィック管理サーバ１４３が推定した通信品質、又はトラフィック管理サーバ１４３が算出したアプリ利用レベルを取得してもよい。

この場合、ＵＥ１０１がトラフィック管理サーバ１４３に送信する通信品質推定値要求メッセージ２１０４は、図２２（Ｃ）に示すように、要求する混雑情報が取得されたＥＣＧＩ２１０４１と、要求する混雑情報が取得された時刻２１０４２と、無線品質（例えば、ＣＱＩ、ＳＩＮＲなど）２１０４３と、ＵＥ１０１の位置（緯度、経度）２１０４４とアプリ種別２１０４５とを含む。なお、時刻２１０４２は、将来の時刻でもよい。また、位置２１０４４は任意の位置でもよい。トラフィック管理サーバ１４３が将来の時刻の混雑情報を推定することによって、将来の任意の場所の通信品質を推定することができる。又は、アプリ種別２１０４５に利用予定のアプリ種別を一つ又は複数含めることで、当該アプリの利用レベルを取得するようにしても良い。また、時刻２１０４２と、無線品質２１０４３と、ＵＥ１０１の位置２１０４４と、アプリ種別の組を複数含め、同時に複数地点又は複数時刻での通信品質又はアプリ利用レベルを一度に取得できるようにしてもよい。

また、トラフィック管理サーバ１４３が送信する混雑情報返信メッセージ２１０５は、図２２（Ｄ）に示すように、混雑情報が取得されたＥＣＧＩ２１０５１と、混雑情報が取得された時刻２１０５２と、通信品質の推定値（例えば、スループット、 遅延）２１０５５とを含む。又は、アプリ種別２１０５６とアプリ利用レベル２１０５７とを一つ又は複数含めてもよい。

図２３は、第３の実施例のＵＥ１０１の構成を示す図である。

ＵＥ１０１は、一般的な通信装置（例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話機など）によって構成され、プロセッサ（ＣＰＵ）２０４、メモリ２０１、補助記憶装置２０２、Ｉ／Ｏデバイス２０６及び無線インタフェース２０７を有する。

ＣＰＵ２０４は、メモリ２０１に格納されたプログラムを実行するプロセッサである。メモリ２０１は、不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ及び揮発性の記憶素子であるＲＡＭを含む。ＲＯＭは、不変のプログラム（例えば、ＢＩＯＳ）などを格納する。ＲＡＭは、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）のような高速かつ揮発性の記憶素子であり、補助記憶装置２０２に格納されたプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを一時的に格納する。

具体的には、メモリ２０１は、通信品質推定プログラム２１１、アプリ利用レベル算出プログラム２１２及びアプリベース通信制御プログラム２３１３を格納する。通信品質推定プログラム２１１は、トラフィック管理サーバ１４３から取得した混雑情報を用いて通信品質推定処理（図８参照）を実行し、通信品質を推定する。アプリ利用レベル算出プログラム２１２は、アプリ利用レベル算出処理（図９参照）を実行する。アプリベース通信制御プログラム２３１３は、アプリベース通信制御処理（図２５参照）を実行する。なお、メモリ２０１は、通信品質推定プログラム２１１に代えて、第２実施例の通信品質推定プログラム１８１１を格納してもよい。通信品質推定プログラム１８１１は、通信品質推定処理（図１９参照）を実行する。

また、メモリ２０１は、アプリ要求品質管理テーブル２２２（図５参照）、推定式パラメータ管理テーブル１１２３（図１３参照）及びアプリベース通信制御管理テーブル２３２３（図２４参照）、無線品質マップ情報管理テーブル１１２４を格納する。

補助記憶装置２０２は、例えば、フラッシュメモリ（ＳＳＤ）、磁気記憶装置（ＨＤＤ）等の大容量かつ不揮発性の記憶装置である。また、補助記憶装置２０２は、ＣＰＵ２０４が実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを格納する。すなわち、プログラムは、補助記憶装置２０２から読み出されて、メモリ２０１にロードされて、ＣＰＵ２０４によって実行される。

Ｉ／Ｏデバイス２０６は、ユーザがＵＥ１０１に指示を入力し、プログラムの実行結果をユーザに提示するためのユーザインタフェースであり、タッチパネルやディスプレイなどである。無線インタフェース２０７は、ＵＥ１０１をｅＮｏｄｅＢ１１１に接続するための無線通信機である。

ＣＰＵ２０４が実行するプログラムは、ネットワーク又はリムーバブルメディア（フラッシュメモリなど）を介してＵＥ１０１に提供され、非一時的記憶媒体である不揮発性記憶装置に格納される。このため、ＵＥ１０１は、リムーバブルメディアからデータを読み込むインタフェース（例えば、ＵＳＢインタフェース）を有するとよい。

なお、プログラムによって実現される機能部の全部又は一部の機能をハードウェア（例えば、Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）によって実現してもよい。

図２４は、第３の実施例のアプリベース通信制御管理テーブル２３２３の構成例を示す図である。

アプリベース通信制御管理テーブル２３２３は、アプリケーションの種別２４２３１と、アプリ利用レベルと２３２３４と、通信品質の推定値（スループット、遅延）２３２３２と、この条件におけるＵＥ１０１０の制御内容を示す制御２３２３３とを含む。

図２５は、第３の実施例のアプリベース通信制御処理のフローチャートである。アプリベース通信制御処理は、アプリベース通信制御プログラム２３１３が実行する。

まず、アプリベース通信制御プログラム２３１３（ＣＰＵ２０４）は、ユーザが使用するアプリケーションの種別と、アプリ利用レベル又は通信品質の推定値を取得する（２５０１）。通信品質の推定値は、ＵＥ１０１の通信品質推定プログラム２１１又は１８１１が計算したものでも、ＴＭＳサーバの通信品質推定プログラム２１１又は１８１１が計算したものでもよい。

そして、アプリベース通信制御プログラム２３１３は、アプリ種別及びアプリ利用レベル又は通信品質（スループット、遅延）を用いて、アプリベース通信制御管理テーブル２４２３を検索し、アプリ種別が一致し、かつ、アプリ利用レベル又は通信品質の条件を満たすエントリをアプリベース通信制御管理テーブル２４２３から取得する（２５０２）。なお、検索条件を満たすエントリが複数ある場合、上位のエントリ（例えば、条件が厳しいエントリ）を選択すればよい。

そして、アプリベース通信制御プログラム２３１３は、エントリに定められた制御に従って通信を制御する（２５０３）。例えば、ＵＥ１０１で利用中のアプリケーションと、計算された通信品質推定値（又は、アプリケーションの利用レベル）に基づいて、当該アプリケーションによる通信の可否、通信の方法（ネットワーク、動画圧縮レート、画像サイズ、動画のバッファリングサイズ）を選択する。

このため、アプリベース通信制御管理テーブル２３２３（図２４）には、高いスループットが推定されれば、アプリケーションアップデートを直ちに実行し、低いスループットが推定されれば、アプリケーションアップデートを所定時間だけ待機することが定められている。また、アプリケーションアップデートの待機時間は、スループットによって変えるとよい。また、動画アプリケーションにおいては、高いスループットが推定されれば、フルサイズの動画を要求し、低いスループットが推定されれば、圧縮した動画を要求し、さらに低いスループットが推定されれば、リサイズした動画を要求することが、アプリベース通信制御管理テーブル２３２３に定められている。

アプリベース通信制御処理では、通信品質に応じてアプリケーションの動作を制御したが、通信品質推定値やアプリケーションの利用レベルをＵＥ１０１に表示してもよい。ユーザは、アプリケーションの利用レベルを知ることによって、アプリケーションの動作に十分な通信品質が確保されているかを知ることができる。例えば、所定の通信品質が得られないと推定される場合、低解像度の動画を見ることを推奨してもよい。

また、アプリケーションカバレッジマップをＵＥ１０１に表示してもよい。ユーザは、アプリケーションカバレッジマップを見ることによって、アプリケーションの動作に十分な品質を確保できる場所及び時間を知ることができる。

以上に説明したように、本発明の第３実施例では、ＵＥ１０１が、トラフィック管理サーバ１４３が収集したｅＮｏｄｅＢ１１１のセルの混雑度（接続ＵＥ数）及びＵＥ１０１の無線品質（ＣＱＩ）から、ＵＥ１０１の通信品質（スループット、遅延など）の推定値を計算するので、通信品質を正確に推定でき、通信品質がアプリケーションの利用に適しているか知ることができる。

また、ＵＥ１０１は、ｅＮｏｄｅＢ１１１の性能と、ｅＮｏｄｅＢ１１１が提供するセル内のＵＥ１０１の無線品質の分布と、ｅＮｏｄｅＢ１１１において無線リソースを割り当てるためのスケジューラの種別よって定まる値とを変数に含む式を用いて、通信品質を推定するので、ＥＭＳサーバ１３５から取得可能な情報のみを用いて、通信品質を正確に推定できる。

また、ＵＥ１０１は、ｅＮｏｄｅＢ１１１の混雑度（接続ＵＥ数）及びＵＥ１０１の無線品質（ＣＱＩ）を変数として含む多項式を用いて、ＵＥ１０１の通信品質（スループット、遅延など）の推定値を計算するので、通信品質を正確に推定できる。

また、ＵＥ１０１は、計算された通信品質の推定値に基づいて、ＵＥ１０１で動作するアプリケーションの動作を制御するので、通信品質に応じてアプリケーションを動作させることができる。

また、トラフィック管理サーバ１４３は、ＵＥ１０１が利用するアプリケーションの動作を制御させるために、計算された通信品質の推定値をＵＥ１０１に送信し、ＵＥ１０１は、計算された通信品質の推定値に基づいて、アプリケーションの動作を制御するので、通信品質に応じてアプリケーションを動作させることができる。

なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前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本発明は限定されない。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てもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。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・置換をしてもよい。

また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。

各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。

１０１ ユーザ端末（ＵＥ：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）
１１１ 基地局（ｅＮｏｄｅＢ：Ｅ−ＵＴＲＡＮ ＮｏｄｅＢ）
１３１ Ｓ−ＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｇａｔｅｗａｙ）
１３２ ＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）
１３３ Ｐ−ＧＷ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｇａｔｅｗａｙ）
１３４ ＰＤＮ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）
１３５ ＥＭＳ（Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）サーバ
１４１ パケット詳細解析装置（ＤＰＩ）
１４２ アプリケーションサーバ
１４３ トラフィック管理サーバ（ＴＭＳ）

Claims (15)

1. 通信システムのトラフィックを管理する通信管理装置であって、
   前記通信システムは、無線端末と通信する無線基地局と、前記無線基地局に接続されるゲートウェイ装置と、を有し、
   前記通信管理装置は、前記無線基地局の混雑度を取得し、
   前記通信管理装置は、前記無線基地局と前記無線端末との間における前記無線端末の無線品質を取得し、
   前記通信管理装置は、前記無線基地局の混雑度と前記無線端末の無線品質から、前記ゲートウェイ装置と前記無線端末との間における前記無線端末の通信品質の推定値を計算する通信管理装置。
2. 請求項１に記載の通信管理装置であって、
   前記無線基地局の性能と、前記無線基地局が提供するセル内の無線端末の無線品質の分布と、前記無線基地局において無線リソースを割り当てるためのスケジューラの種別によって定まる値とを変数に含む式を用いて、前記通信品質を推定する通信管理装置。
3. 請求項１に記載の通信管理装置であって、
   前記無線基地局の混雑度及び前記無線端末の無線品質を変数として含む多項式を用いて、前記通信品質を推定し、
   前記通信品質の推定に用いる式は、前記無線端末から収集した無線品質及び通信品質と、前記無線基地局から収集した混雑情報との関係を解析して計算された係数を用いる通信管理装置。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の通信管理装置であって、
   セル内の無線端末の位置と無線品質とを対応付けて表示した地図上に、前記通信品質の推定の結果を表示するためのデータを出力する通信管理装置。
5. 請求項４に記載の通信管理装置であって、
   前記無線端末が利用するアプリケーションが必要とする通信品質の要求値を保持し、
   前記計算された通信品質の推定値と前記保持された通信品質の要求値とを比較し、前記アプリケーションの利用の適合度を多段階で評価し、
   前記適合度の評価結果を前記通信品質の推定の結果として地図上に表示するためのデータを出力する通信管理装置。
6. 請求項４に記載の通信管理装置であって、
   前記地図を所定の大きさの領域に区分し、前記区分された領域の各々の位置において計算された通信品質の推定の結果を地図上に表示するためのデータを出力する通信管理装置。
7. 請求項１から３のいずれか一つに記載の通信管理装置であって、
   前記無線端末が利用するアプリケーションの動作を制御させるために、前記計算された通信品質の推定値を前記無線端末に送信する通信管理装置。
8. 請求項１から３のいずれか一つに記載の通信管理装置であって、
   前記通信管理装置は、前記無線端末が利用するアプリケーションが送受信するデータの転送を前記ゲートウェイ装置に制御させるために、前記計算された通信品質の推定値を送信する通信管理装置。
9. 無線基地局と通信する無線端末であって、
   前記無線基地局と前記無線基地局に接続されるゲートウェイ装置を有する通信システムのトラフィックを管理する通信管理装置に接続されており、
   前記無線端末は、前記通信管理装置が収集した無線基地局の混雑度を取得し、
   前記無線端末は、前記無線基地局と前記無線端末との間における前記無線端末の無線品質を取得し、
   前記無線端末は、前記無線基地局の混雑度と前記無線端末の無線品質から、前記ゲートウェイ装置と前記無線端末との間における前記無線端末の通信品質の推定値を計算する無線端末。
10. 請求項９に記載の無線端末であって、
    前記無線基地局の性能と、前記無線基地局が提供するセル内の無線端末の無線品質の分布と、前記無線基地局において無線リソースを割り当てるためのスケジューラの種別によって定まる値とを変数に含む式を用いて、前記通信品質を推定する無線端末。
11. 請求項９に記載の無線端末であって、
    前記無線基地局の混雑度及び前記無線端末の無線品質を変数として含む多項式を用いて、前記通信品質を推定し、
    前記通信品質の推定に用いる式は、前記無線端末から収集した無線品質及び通信品質と、前記無線基地局から収集した混雑情報との関係を解析して計算された係数を用いる無線端末。
12. 請求項９から１０のいずれか一つに記載の無線端末であって、
    前記計算された通信品質の推定値に基づいて、前記無線端末で動作するアプリケーションを制御する無線端末。
13. 通信システムのトラフィックを管理する通信管理装置で実行されるプログラムであって、
    前記通信システムは、無線端末と通信する無線基地局と、前記無線基地局に接続されるゲートウェイ装置と、を有し、
    前記通信管理装置は、前記プログラムを実行するプロセッサと、前記プログラムを格納するメモリとを有し、
    前記プログラムは、
    前記無線基地局の混雑度を取得する手順と、
    前記無線基地局と前記無線端末との間における前記無線端末の無線品質を取得する手順と、
    前記取得した無線基地局の混雑度及び前記無線端末の無線品質から、前記ゲートウェイ装置と前記無線端末との間における前記無線端末の通信品質の推定値を計算する手順とを前記プロセッサに実行させるプログラム。
14. 請求項１３に記載のプログラムであって、
    前記無線端末の通信品質の推定値を計算する手順では、前記無線基地局の性能と、前記無線基地局が提供するセル内の無線端末の無線品質の分布と、前記無線基地局において無線リソースを割り当てるためのスケジューラの種別とを変数に含む式を用いた、前記通信品質の推定を、前記プロセッサに実行させるプログラム。
15. 請求項１３に記載のプログラムであって、
    前記無線端末の通信品質の推定値を計算する手順では、前記無線基地局の混雑度及び前記無線端末の無線品質を変数として含む多項式を用いて、前記通信品質をすることを、前記プロセッサに実行させ、
    前記通信品質の推定に用いる式は、前記無線端末から収集した無線品質及び通信品質と、前記無線基地局から収集した混雑情報との関係を解析して計算された係数を用いるプログラム。