JP2018037035A - Quality degradation estimation device, quality degradation estimation method, and program - Google Patents

Quality degradation estimation device, quality degradation estimation method, and program Download PDF

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崇弘 松田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a quality degradation estimation device capable of estimating quality degradation value on each node by using a measured end-end value in a telecommunication network while improving the accuracy in estimation of quality degradation.SOLUTION: The quality degradation estimation device for estimating quality degradation of a node constituting a telecommunication network, includes: input means that inputs a quality measured value in each observation path, the number of connections of in a communication on each observation path, and a piece of information on each observation path; calculation means that calculates an estimation value of degradation amount on each node based on a quality measured value of the observation path from which observation paths in which the number of communication connections is smaller than the predetermined threshold level is excluded from entire observation paths and the path information of the observation path; and output means that outputs the estimation value of degradation amount on each node.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、通信におけるエンド−エンドの品質計測値を入力として、その通信におけるノードの接続箇所の中でどこがどれだけ劣化していたかを推定・判定する技術に関連するものである。   The present invention relates to a technique for estimating / determining how much deterioration has occurred in connection points of nodes in a communication using an end-to-end quality measurement value in the communication as an input.

モバイル通信ではユーザ環境の多様化、利用方法の多岐化により、様々な箇所で品質劣化が発生する状況である。モバイル通信サービス品質向上のためには劣化箇所を把握することが重要である。   In mobile communications, quality degradation occurs in various locations due to diversification of user environments and diversification of usage methods. In order to improve the quality of mobile communication services, it is important to understand the degradation location.

しかし、品質計測において、エンド−エンドの計測を行なうことは可能であるが、その計測結果から各箇所(サーバ、ISP、アクセスノード、端末等)における劣化度合いを判定することは難しい。この点に関する先行技術として、非特許文献1に開示された技術がある。非特許文献1には、劣化を推定するノードの関係性をグラフ構造として利用することにより、少ない計算量で各ノードの劣化量を推定する技術が開示されている。   However, although it is possible to perform end-to-end measurement in quality measurement, it is difficult to determine the degree of deterioration at each location (server, ISP, access node, terminal, etc.) from the measurement result. As a prior art regarding this point, there is a technique disclosed in Non-Patent Document 1. Non-Patent Document 1 discloses a technique for estimating the deterioration amount of each node with a small amount of calculation by utilizing the relationship between the nodes for which deterioration is estimated as a graph structure.

田行他,"モバイルネットワークの地理的依存性を利用した通信品質劣化推定",信学技報, vol. 116, no. 10, CQ2016-1, pp. 1-6, 2016 年 4 月Tayuki et al., "Estimation of communication quality degradation using geographical dependence of mobile network", IEICE Technical Report, vol. 116, no. 10, CQ2016-1, pp. 1-6, April 2016

従来技術では、例えばモバイル端末において計測したエンド−エンド間の品質を用いて劣化箇所の推定を行う場合、計測する端末数が少ない、端末の計測性能が低い等の理由により、劣化箇所を推定するために必要な高精度な計測データが得られないという問題が発生する。従来技術ではノード間の関係性を用いて劣化箇所を推定しているため、このような低信頼な計測データは、計測データが通過しているノードの劣化量推定精度だけでなく、その近隣の複数の推定精度にも影響を与える可能性がある。   In the prior art, for example, when the degradation location is estimated using the end-to-end quality measured in the mobile terminal, the degradation location is estimated because the number of terminals to be measured is small or the measurement performance of the terminal is low. For this reason, there arises a problem that high-precision measurement data necessary for this cannot be obtained. In the prior art, the degradation location is estimated using the relationship between nodes, so such low-reliability measurement data is not only the degradation amount estimation accuracy of the node through which the measurement data passes, but also its neighboring Multiple estimation accuracy may be affected.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、通信網におけるエンド−エンドの計測値を用いてノード毎の品質劣化量の値を推定する技術において、品質劣化量の推定精度を向上させる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and improves the estimation accuracy of the quality degradation amount in the technology for estimating the value of the quality degradation amount for each node using the end-to-end measurement value in the communication network. The purpose is to provide technology.

開示の技術によれば、通信網を構成するノードの品質劣化を推定する品質劣化推定装置であって、
各観測経路の品質計測値、各観測経路の通信コネクション数、及び各観測経路の経路情報を入力する入力手段と、
通信コネクション数が所定の閾値以下である観測経路を全観測経路から除いた観測経路の品質計測値と、当該観測経路の経路情報とに基づいて、各ノードの劣化量の推定値を算出する演算手段と、
前記各ノードの劣化量の推定値を出力する出力手段と
を備えることを特徴とする品質劣化推定装置が提供される。
According to the disclosed technology, a quality degradation estimation apparatus that estimates quality degradation of nodes constituting a communication network,
An input means for inputting the quality measurement value of each observation route, the number of communication connections of each observation route, and the route information of each observation route;
Calculation to calculate the estimated value of the degradation amount of each node based on the measured quality value of the observed route excluding the observed route whose number of communication connections is equal to or less than the predetermined threshold from all the observed routes and the route information of the observed route Means,
An output means for outputting an estimated value of the deterioration amount of each node is provided.

開示の技術によれば、通信網におけるエンド−エンドの計測値を用いてノード毎の品質劣化量の値を推定する技術において、品質劣化量の推定精度を向上させる技術が提供される。   According to the disclosed technique, a technique for improving the estimation accuracy of the quality degradation amount is provided in the technology for estimating the value of the quality degradation amount for each node using the end-to-end measurement value in the communication network.

本発明の実施の形態における品質劣化推定装置100の構成図である。It is a block diagram of the quality degradation estimation apparatus 100 in embodiment of this invention. 品質劣化推定装置100のハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram of the quality degradation estimation apparatus 100. 実施例におけるノードの劣化量を示す図である。It is a figure which shows the deterioration amount of the node in an Example. 劣化量の推定誤差を示す図である。It is a figure which shows the estimation error of deterioration amount.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態(本実施の形態)を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。本実施の形態の通信網(以下、対象通信網と呼ぶ)において、品質劣化量を推定する対象となるサーバ、中継装置、基地局等の通信機器を「ノード」と呼ぶ。「ノード」は、単体のネットワーク機器のみならず、ISP、通信事業者ネットワーク等のネットワーク機器の集合からなる構成も含まれる。また、対象通信網は、特定の種類の網に限られず、例えば、モバイル網であってもよいし、固定網であってもよいし、モバイル網と固定網が混在した網であってもよいし、これら以外の網であってもよい。   Hereinafter, an embodiment (this embodiment) of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is merely an example, and the embodiment to which the present invention is applied is not limited to the following embodiment. In the communication network of the present embodiment (hereinafter referred to as a target communication network), a communication device such as a server, a relay device, or a base station that is a target for estimating a quality degradation amount is referred to as a “node”. The “node” includes not only a single network device but also a configuration including a set of network devices such as an ISP and a carrier network. The target communication network is not limited to a specific type of network, and may be, for example, a mobile network, a fixed network, or a network in which a mobile network and a fixed network are mixed. However, other nets may be used.

本実施の形態では、対象通信網を構成する各ノードに値があり、その値が大きいほど劣化量が大きいことを表す。そして、品質劣化推定装置100が、任意の2点のノード間の品質計測値(エンド−エンドの品質計測)から、通信網を構成する各ノードの値の推定を行う。以下、装置構成、及び処理内容を説明する。   In the present embodiment, each node constituting the target communication network has a value, and the larger the value, the larger the deterioration amount. And the quality degradation estimation apparatus 100 estimates the value of each node which comprises a communication network from the quality measurement value (end-end quality measurement) between two arbitrary nodes. Hereinafter, the apparatus configuration and processing contents will be described.

(装置構成)
図1に、本実施の形態における品質劣化推定装置100の構成図を示す。図1に示すように、品質劣化推定装置100は、品質劣化推定の演算に使用するデータを入力する入力部101、品質劣化推定の演算を行う演算部102、演算の結果を出力する出力部103、及び、入力データ、演算途中のデータ、演算結果、プログラム等を記憶するデータ記憶部104を有する。
(Device configuration)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a quality degradation estimation apparatus 100 in the present embodiment. As shown in FIG. 1, the quality degradation estimation apparatus 100 includes an input unit 101 that inputs data used for quality degradation estimation, a computation unit 102 that performs quality degradation estimation, and an output unit 103 that outputs the result of the computation. And a data storage unit 104 that stores input data, mid-calculation data, calculation results, programs, and the like.

本実施の形態における品質劣化推定装置100は、コンピュータに、本実施の形態で説明する処理内容を記述したプログラムを実行させることにより実現可能である。すなわち、品質劣化推定装置100が有する機能は、当該コンピュータに内蔵されるCPUやメモリ等のハードウェア資源を用いて、当該装置で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体(可搬メモリ等)に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メール等、ネットワークを通して提供することも可能である。   The quality degradation estimation apparatus 100 in the present embodiment can be realized by causing a computer to execute a program describing the processing contents described in the present embodiment. That is, the function of the quality degradation estimation apparatus 100 can be realized by executing a program corresponding to processing executed in the apparatus using hardware resources such as a CPU and a memory built in the computer. Is possible. The above-mentioned program can be recorded on a computer-readable recording medium (portable memory or the like), stored, or distributed. It is also possible to provide the program through a network such as the Internet or electronic mail.

図2は、本実施の形態における品質劣化推定装置100のハードウェア構成例を示す図である。図2の品質劣化推定装置100は、それぞれバスBで相互に接続されているドライブ装置150、補助記憶装置152、メモリ装置153、CPU154、インタフェース装置155、表示装置156、及び入力装置157等を有する。   FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration example of the quality degradation estimation apparatus 100 according to the present embodiment. 2 includes a drive device 150, an auxiliary storage device 152, a memory device 153, a CPU 154, an interface device 155, a display device 156, an input device 157, and the like that are mutually connected by a bus B. .

品質劣化推定装置100での処理を実現するプログラムは、例えば、CD−ROM又はメモリカード等の記録媒体151によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体151がドライブ装置150にセットされると、プログラムが記録媒体151からドライブ装置150を介して補助記憶装置152にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体151より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置152は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。   A program that realizes processing in the quality degradation estimation apparatus 100 is provided by a recording medium 151 such as a CD-ROM or a memory card, for example. When the recording medium 151 storing the program is set in the drive device 150, the program is installed from the recording medium 151 into the auxiliary storage device 152 via the drive device 150. However, the program does not necessarily have to be installed from the recording medium 151, and may be downloaded from another computer via a network. The auxiliary storage device 152 stores the installed program and also stores necessary files and data.

メモリ装置153は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置152からプログラムを読み出して格納する。CPU154は、メモリ装置153に格納されたプログラムに従って品質劣化推定装置100に係る機能を実現する。インタフェース装置155は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられる。表示装置156はプログラムによるGUI(Graphical User Interface)等を表示する。入力装置157はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。   The memory device 153 reads the program from the auxiliary storage device 152 and stores it when there is an instruction to start the program. The CPU 154 realizes functions related to the quality degradation estimation apparatus 100 in accordance with a program stored in the memory device 153. The interface device 155 is used as an interface for connecting to a network. The display device 156 displays a GUI (Graphical User Interface) or the like by a program. The input device 157 includes a keyboard and mouse, buttons, a touch panel, and the like, and is used to input various operation instructions.

(品質劣化推定装置100の動作)
次に、品質劣化推定装置100の動作として、本実施の形態における品質劣化推定方法を詳細に説明する。
(Operation of the quality degradation estimation apparatus 100)
Next, as an operation of the quality degradation estimation apparatus 100, the quality degradation estimation method in the present embodiment will be described in detail.

<定義>
前述したとおり、対象通信網における品質劣化量を推定する対象となるサーバ、中継装置、基地局等の通信機器をノードと呼ぶ。また、複数のサーバや複数の端末等、同じ種類の複数のノードからなる集合をグループと呼ぶ。本実施の形態では、グループ1とグループ2があり、グループ1に属するノードをa1, a2, …, aN1と表し、グループ2に属するノードをb1, b2, …, bN2と表す。また、グループ1に属するノードの劣化量をx=(x1 x2 … xN1)Τ、グループ2に属するノードの劣化量をy=(y1 y2 … yN2)Τと表す。
<Definition>
As described above, a communication device such as a server, a relay device, or a base station that is a target for estimating the amount of quality degradation in the target communication network is called a node. A set of a plurality of nodes of the same type, such as a plurality of servers and a plurality of terminals, is called a group. In this embodiment, there are group 1 and group 2, and nodes belonging to group 1 are represented as a 1 , a 2 ,..., A N1, and nodes belonging to group 2 are represented as b 1 , b 2 ,. Represent. Further, the degradation amount of the node belonging to the group 1 is represented as x = (x 1 x 2 ... X N1 ) 、, and the degradation amount of the node belonging to the group 2 is represented as y = (y 1 y 2 ... Y N2 ) Τ .

グループ1に属するノード同士は、ノード間の劣化量の類似性がグラフ構造により表され、その無向グラフをGとする。なお、劣化量の類似性とは、劣化量の大きさが似ているかということである。   For the nodes belonging to group 1, the similarity of deterioration amounts between nodes is represented by a graph structure, and the undirected graph is represented by G. Note that the similarity of the deterioration amounts is whether the deterioration amounts are similar.

また、グループ1に属するノードaiとグループ2に属するノードbj間の経路を観測経路(i, j)と表す。経路(i, j)上の通信コネクション数をNi,jとする。通信コネクション数とは、当該経路を介して行われる通信の数である。 A path between the node a i belonging to the group 1 and the node b j belonging to the group 2 is represented as an observation path (i, j). Let N i, j be the number of communication connections on route (i, j). The number of communication connections is the number of communications performed through the route.

<入力>
品質劣化推定装置100の入力部101には、少なくとも以下のデータが入力される。入力されたデータはデータ記憶部104に格納され、その後の処理において、演算部102により読み出されて演算がなされる。下記の入力データ以外にも、処理に必要な閾値Nth等の値も適宜入力される。
<Input>
At least the following data is input to the input unit 101 of the quality degradation estimation apparatus 100. The input data is stored in the data storage unit 104, and is read out and calculated by the calculation unit 102 in the subsequent processing. In addition to the following input data, values such as a threshold value N th necessary for processing are also input as appropriate.

入力1:観測経路数Mの観測経路毎の通信コネクション数と、観測経路毎の計測データzm
入力2:グループ1のノード間の劣化の類似性を表すグラフ構造Gに対するグラフラプラシアン: L
入力3:入力1の計測が行われた際の観測経路の経路情報(通信を構成するノード)を表す行列 : A1、A2
<入力2の詳細>
入力2に関して、グループ1のノード数N1のグラフGを構成するグラフラプラシアンLを求める方法について説明する。
Input 1: Number of communication connections for each observation route with M observation routes and measurement data z m for each observation route
Input 2: Graph Laplacian for graph structure G that represents the similarity of degradation between nodes in group 1: L
Input 3: Matrix representing route information (nodes composing communication) of observation route when input 1 is measured: A 1 , A 2
<Details of input 2>
A method for obtaining the graph Laplacian L constituting the graph G of the number of nodes N 1 of the group 1 with respect to the input 2 will be described.

グラフGに含まれるノードaj、ak間の距離dj,kを定義する。この距離dは、ノード間の劣化の類似度を表す指標である。距離dは例えば地理的な距離とすることができるが、これに限らず、類似度が距離dの減少関数となればどのような値でもよい。ここで、減衰関数をf(x)と定義する。 A distance d j, k between nodes a j and a k included in the graph G is defined. This distance d is an index representing the similarity of deterioration between nodes. The distance d can be, for example, a geographical distance, but is not limited thereto, and may be any value as long as the similarity is a decreasing function of the distance d. Here, the attenuation function is defined as f (x).

グラフラプラシアンLはL=D-Cで算出される。C、Dは以下のとおりである。   The graph Laplacian L is calculated by L = D-C. C and D are as follows.

CはN×Nの隣接行列であり、Cの要素cj,k (j,k=1,2,…,N1)は、j=kのときは0、cj,k = ck,jを満たす。j=kでない場合のcj,kは、以下のように、重み無しグラフと重み付きグラフとで異なる。 C is an N × N adjacency matrix, and the element c j, k (j, k = 1,2, ..., N 1 ) of C is 0 when j = k, c j, k = c k, Satisfies j . c j, k when j = k is not different between the unweighted graph and the weighted graph as follows.

グラフGの枝に重みを付けない重み無しグラフの場合、dj,kがある閾値e*以下であればcj,k =1とし、そうでなければcj,k =0とする。重み付きグラフの場合、cj,k =f(dj,k)とする。 In the case of a weightless graph in which no weight is given to the branch of the graph G, c j, k = 1 if d j, k is equal to or less than a certain threshold value e *, and c j, k = 0 otherwise. In the case of a weighted graph, c j, k = f (d j, k ).

DはN×Nの次数行列であり、Dの要素gj,k (j,k=1,2,…, N)はj≠kのときは0の対角行列であり、gj,jは次式で与えられる。 D is an N × N degree matrix, and the elements g j, k (j, k = 1,2,..., N) of D are diagonal matrices of 0 when j ≠ k, and g j, j Is given by:

<入力3の詳細>
入力3のA1は、0あるいは1からなる(観測経路数M)×(グループ1のノード数N1)の行列であり、入力3のA2は、0あるいは1からなる(観測経路数M)×(グループ2のノード数N2)の行列である。
<Details of input 3>
A 1 of input 3 is a matrix of (observed path number M) × (number of nodes of group 1 N 1 ) consisting of 0 or 1 and A 2 of input 3 is composed of 0 or 1 (number of observed paths M ) × (number of nodes in group 2 N 2 ).

A1の(m,n1)成分(m=1,2,…M,n1=1,2,…N1)は、観測経路(im,jm)がノードan1を通過していれば1、そうでなければ0である。また、A2の(m,n2)成分(m=1,2,…M,n2=1,2,…N2)は、観測経路(im,jm)がノードbn2を通過していれば1、そうでなければ0である。 The (m, n 1 ) component of A 1 (m = 1,2,… M, n 1 = 1,2,… N 1 ) has an observation path (i m , j m ) passing through the node an n1 1 if so, 0 otherwise. In addition, the (m, n 2 ) component of A2 (m = 1,2,… M, n 2 = 1,2, ... N 2 ) passes through the node b n2 through the observation path (i m , j m ). 1 if yes, 0 otherwise.

なお、本実施の形態において、入力2(グラフラプラシアンL)は、品質劣化推定装置100の外部で予め算出して品質劣化推定装置100に入力することとしてもよいし、品質劣化推定装置100の入力部101に、グラフGの情報と距離dを与えることにより、演算部102がグラフラプラシアンLを算出し、データ記憶部104に格納しておくこととしてもよい。また、後述するUについても、品質劣化推定装置100の外部で予め算出して品質劣化推定装置100に入力することとしてもよいし、品質劣化推定装置100が算出することとしてもよい。   In the present embodiment, the input 2 (graph Laplacian L) may be calculated in advance outside the quality degradation estimation device 100 and input to the quality degradation estimation device 100, or may be input to the quality degradation estimation device 100. By giving the information of the graph G and the distance d to the unit 101, the calculation unit 102 may calculate the graph Laplacian L and store it in the data storage unit 104. Also, U, which will be described later, may be calculated in advance outside the quality degradation estimation apparatus 100 and input to the quality degradation estimation apparatus 100, or may be calculated by the quality degradation estimation apparatus 100.

(品質劣化を推定するための処理手順)
次に、入力1〜入力3等に基づいて、演算部102が実行する品質劣化を推定するための処理について説明する。基本的に、演算部102が実行する処理の結果は順次データ記憶部104に格納され、次の処理において演算部102により読み出され、使用される。
(Processing procedure for estimating quality degradation)
Next, processing for estimating quality degradation performed by the calculation unit 102 based on the inputs 1 to 3 and the like will be described. Basically, the results of the processing executed by the calculation unit 102 are sequentially stored in the data storage unit 104, and read and used by the calculation unit 102 in the next processing.

<Uの作成>
まず、演算部102は、グラフGのグラフラプラシアンLの固有値λi(i=1,2,…N1)を求める。また、固有値λiに対応する固有ベクトルuiを求め、固有ベクトルを並べた行列U=(u1 u2 … uN1) (N1×N1行列)を作成する。ここで、Uは正規直交行列である。
<Create U>
First, the calculation unit 102 obtains eigenvalues λ i (i = 1, 2,... N 1 ) of the graph Laplacian L of the graph G. Also, an eigenvector u i corresponding to the eigenvalue λ i is obtained, and a matrix U = (u 1 u 2 ... U N1 ) (N1 × N1 matrix) in which eigenvectors are arranged is created. Here, U is an orthonormal matrix.

<低信頼な計測データの棄却処理>
観測経路数Mにおけるm番目(m=1,2,…M)の観測経路は(im,jm)と表わされる。既に説明したように、(im,jm)は、グループ1のノードaimとグループ2のノードbjm間の経路である。観測経路(im,jm)のk番目のコネクションで得られたエンド−エンド間の品質をzm (k)と表す。このとき、観測経路(im,jm)上で得られた計測データzmは次式で与えられる。つまり、ある観測経路について、コネクション毎の品質の平均が、当該観測経路での品質となる。
<Rejection processing of measurement data with low reliability>
The m-th (m = 1, 2,... M) observation path in the number M of observation paths is represented as (i m , j m ). As already described, (i m , j m ) is a path between the node a im in group 1 and the node b jm in group 2. The end-to-end quality obtained by the k-th connection of the observation path (i m , j m ) is expressed as z m (k) . At this time, the measurement data z m obtained on the observation path (i m , j m ) is given by the following equation. That is, for a certain observation path, the average quality for each connection is the quality of the observation path.

本実施の形態の形態では、Nim,jmに対し閾値Nthが設定されており、演算部102は、閾値Nthを用いてzmの信頼性を評価する。すなわち、演算部102は、Nim,jm≦Nthならばzmは低信頼な計測データであると判断し、棄却する。棄却されずに残った計測データの個数を改めてMと表し、計測データを表す集合を観測ベクトルz=(z1 z2 … zM )Τと表す。また、A1とA2についてもそれぞれ、最初のA1とA2から棄却された観測経路に対応する行を除いた行例とする。 In this embodiment, a threshold value N th is set for N im, jm , and the calculation unit 102 evaluates the reliability of z m using the threshold value N th . That is, the arithmetic unit 102 determines that z m is low-reliable measurement data if N im, jm ≦ N th and rejects it. The number of measurement data remaining without being rejected is represented by M, and a set representing the measurement data is represented by an observation vector z = (z 1 z 2 ... Z M ) Τ . Further, the respective also A 1 and A 2, except for the row corresponding to the observation path has been rejected from the first A 1 and A 2 Gyorei.

<ノードの品質の推定処理>
上記のようにして得られたzと、グループ1に属するノードの劣化量xと、グループ2に属するノードの劣化量yとの関係は、次式で与えられる。
<Node quality estimation process>
The relationship between z obtained as described above, the degradation amount x of the nodes belonging to group 1, and the degradation amount y of the nodes belonging to group 2 is given by the following equation.

z= A1x+ A2y
上記の式は、観測経路上のノードの値の和が品質計測値であることを示している。
z = A 1 x + A 2 y
The above formula indicates that the sum of the values of the nodes on the observation path is the quality measurement value.

更に、xを行列Uを用いて、x=Usと表す。ただし、s=(s1 s2 … sN1 )Τである。これより、上記の関係式は次のように表すことができる。 Further, x is expressed as x = Us using the matrix U. However, s = (s 1 s 2 ... S N1 ) Τ . Thus, the above relational expression can be expressed as follows.

z= A1Us+ A2y
上記のように、観測(計測値)ベクトルと未知量ベクトルとの関係が線形で表された関係が得られるので、演算部102は、上記の関係に基づく線形逆問題を最適化問題として解くことで、ベクトルs, yを推定し、さらに変換を行うことで、グループ1の各ノードの値であるベクトルxを推定する。具体的には以下のとおりである。以下では、推定方法としてLasso(Least absolute shrinkage and selection operator)を使用するが、Lasso以外の方法で推定を行うこととしてもよい。なお、Lassoは、回帰係数の絶対値(L1ノルム)の和を正規化項とした正規化推定法である。下記の推定方法に関する参考文献として例えば「Seung-Jean Kim ; Stanford Univ., Stanford ; Koh, K. ; Lustig, M. ; Boyd, S. et al. "An Interior-Point Method for Large-Scale l1-Regularized Least Squares"」がある。
z = A 1 Us + A 2 y
As described above, since a relationship in which the relationship between the observation (measurement value) vector and the unknown vector is expressed linearly is obtained, the calculation unit 102 solves the linear inverse problem based on the relationship as an optimization problem. Thus, the vectors s and y are estimated and further converted to estimate the vector x that is the value of each node in group 1. Specifically, it is as follows. Hereinafter, Lasso (Least absolute shrinkage and selection operator) is used as an estimation method, but estimation may be performed by a method other than Lasso. Lasso is a normalized estimation method using the sum of absolute values (L1 norm) of regression coefficients as a normalization term. For example, “Seung-Jean Kim; Stanford Univ., Stanford; Koh, K.; Lustig, M.; Boyd, S. et al.“ An Interior-Point Method for Large-Scale l1- Regularized Least Squares "".

具体的には、演算部102は、スパース近似を用い、下記の式で表されるLassoの推定式を解くことによって、ベクトルsを推定する。   Specifically, the calculation unit 102 estimates a vector s by solving a Lasso estimation expression represented by the following expression using sparse approximation.

ただし、λ1、λ2はパラメータである。また、ベクトルw=(w1 w2 … wN )Τに対し、||w||l(l=1,2)は次式で与えられる。 However, λ 1 and λ 2 are parameters. Further, with respect to the vector w = (w 1 w 2 ... w N) Τ, || w || l (l = 1,2) is given by the following equation.

演算部102は、上記の最適化問題の解として得られたsを用いて、x=Usによりxを求める。 The calculation unit 102 obtains x by x = Us using s obtained as a solution to the optimization problem.

<出力>
続いて、出力部103が、得られた結果の出力を行う。本実施の形態では、x、yを出力する。なお、x、yの値を出力することは一例であり、x、yから得られる別の値を出力してもよい。
<Output>
Subsequently, the output unit 103 outputs the obtained result. In this embodiment, x and y are output. Note that outputting the values of x and y is an example, and another value obtained from x and y may be output.

(実施例)
品質劣化推定装置100が、上述した方法で品質劣化推定を行った具体的な例としての実施例を説明する。
(Example)
An embodiment as a specific example in which the quality degradation estimation apparatus 100 performs quality degradation estimation by the above-described method will be described.

本実施例では、グループ1のノード数をN1=25、グループ2のノード数をN2=10とし、グループ1におけるノード間のグラフ構造と劣化量を図3(a)に示すように与え、グループ2に属するノードの劣化量を図3(b)に示すように与える。なお、図3(a)のグラフ構造の中に示された斜線は、劣化量の等高線を示す。 In this embodiment, the number of nodes in group 1 is N 1 = 25, the number of nodes in group 2 is N 2 = 10, and the graph structure between nodes in group 1 and the amount of degradation are given as shown in FIG. The deterioration amount of the nodes belonging to group 2 is given as shown in FIG. In addition, the diagonal line shown in the graph structure of Fig.3 (a) shows the contour line of deterioration amount.

上記のような前提において、実験として、観測経路毎の品質計測を行って、品質劣化推定装置100に入力し、品質劣化推定装置100が、既に説明した方法で、各ノードの値の推定を行った。ここでは、Nth=0とNth =14のそれぞれの場合について推定を行った。 Under the above assumption, as an experiment, quality measurement for each observation path is performed and input to the quality degradation estimation apparatus 100. The quality degradation estimation apparatus 100 estimates the value of each node by the method already described. It was. Here, estimation was performed for each of N th = 0 and N th = 14.

図4(a)は、Nth =0の場合、すなわち計測データを棄却することなく劣化量推定の実験を100回行ったときのグループ1のノードの推定誤差を示す。なお、推定誤差とは、前提として与えた各ノードの実際の劣化量と、品質劣化推定装置100が推定した推定劣化量との差である。図4(b)は、Nth =14として計測データの棄却を行った場合における推定誤差を示す。 FIG. 4A shows an estimation error of the group 1 node when N th = 0, that is, when the experiment for estimating the deterioration amount is performed 100 times without rejecting the measurement data. The estimation error is the difference between the actual deterioration amount of each node given as a premise and the estimated deterioration amount estimated by the quality deterioration estimation device 100. FIG. 4B shows an estimation error when the measurement data is rejected with N th = 14.

図4(a)、(b)に示すように、低信頼な計測データを棄却することにより、推定精度が向上していることが分かる。   As shown in FIGS. 4A and 4B, it can be seen that the estimation accuracy is improved by rejecting the low-reliability measurement data.

(実施の形態の効果)
例えば、モバイルネットワークを構成する通信機器の劣化量推定のために、非特許文献1の既存技術を用いた場合、端末の移動等モバイル通信特有の現象により、常に安定した信頼性のある計測データを取得できるわけではない。低信頼な計測データが用いられた場合、その計測データを取得した観測経路上の通信機器の劣化量推定だけなく、その他の通信機器の推定精度にも影響を及ぼす。
(Effect of embodiment)
For example, when the existing technology of Non-Patent Document 1 is used to estimate the amount of degradation of communication devices constituting a mobile network, stable and reliable measurement data is always obtained due to a phenomenon unique to mobile communication such as movement of a terminal. It cannot be acquired. When low-reliable measurement data is used, it affects not only the amount of degradation of the communication device on the observation path from which the measurement data was acquired but also the estimation accuracy of other communication devices.

本実施の形態に係る技術は、そのような既存技術の問題点を補う技術であり、計測データをその信頼性に応じて取捨選択することより、品質劣化量の推定精度を向上させるものである。本実施の形態に係る技術は、単に信頼性の低いデータを棄却するだけのものではなく、棄却した計測データにより生ずるはずの推定精度の低下を劣化量の類似度を表すグラフ構造により補間している。   The technology according to the present embodiment is a technology that compensates for such problems of the existing technology, and improves the estimation accuracy of the amount of quality degradation by selecting measurement data according to its reliability. . The technique according to the present embodiment is not merely for rejecting data with low reliability, but interpolates a decrease in estimation accuracy that should be caused by rejected measurement data by a graph structure representing the degree of similarity of the deterioration amount. Yes.

(実施の形態のまとめ)
以上、説明したように、本実施の形態により、通信網を構成するノードの品質劣化を推定する品質劣化推定装置であって、各観測経路の品質計測値、各観測経路の通信コネクション数、及び各観測経路の経路情報を入力する入力手段と、通信コネクション数が所定の閾値以下である観測経路を全観測経路から除いた観測経路の品質計測値と、当該観測経路の経路情報とに基づいて、各ノードの劣化量の推定値を算出する演算手段と、前記各ノードの劣化量の推定値を出力する出力手段とを備えることを特徴とする品質劣化推定装置が提供される。
(Summary of embodiment)
As described above, according to the present embodiment, a quality deterioration estimation device that estimates the quality deterioration of nodes constituting a communication network, the quality measurement value of each observation path, the number of communication connections of each observation path, and Based on the input means for inputting the route information of each observation route, the quality measurement value of the observation route excluding the observation route whose number of communication connections is a predetermined threshold or less from all the observation routes, and the route information of the observation route There is provided a quality deterioration estimation device comprising: an arithmetic means for calculating an estimated value of the deterioration amount of each node; and an output means for outputting the estimated value of the deterioration amount of each node.

前記演算手段は、前記品質計測値から構成されるベクトルと、前記経路情報から構成される行列と、ノード間の劣化の類似性を表すグラフの構造に対応するグラフラプラシアン行列の固有ベクトルを並べた行列とを使用した推定式を解くことにより、各ノードの劣化量の推定値を算出することとしてもよい。   The calculation means is a matrix in which a vector composed of the quality measurement values, a matrix composed of the path information, and an eigenvector of a graph Laplacian matrix corresponding to a graph structure representing the similarity of deterioration between nodes are arranged. It is good also as calculating the estimated value of the degradation amount of each node by solving the estimation formula using these.

実施の形態で説明した入力部101、演算部102、出力部103は、それぞれ入力手段、演算手段、出力手段の例である。   The input unit 101, the calculation unit 102, and the output unit 103 described in the embodiment are examples of an input unit, a calculation unit, and an output unit, respectively.

以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Is possible.

100 品質劣化推定装置
101 入力部
102 演算部
103 出力部
104 データ記憶部
150 ドライブ装置
151 記録媒体
152 補助記憶装置
153 メモリ装置
154 CPU
155 インタフェース装置
156 表示装置
157 入力装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Quality degradation estimation apparatus 101 Input part 102 Operation part 103 Output part 104 Data storage part 150 Drive apparatus 151 Recording medium 152 Auxiliary storage apparatus 153 Memory apparatus 154 CPU
155 Interface device 156 Display device 157 Input device

Claims (5)

通信網を構成するノードの品質劣化を推定する品質劣化推定装置であって、
各観測経路の品質計測値、各観測経路の通信コネクション数、及び各観測経路の経路情報を入力する入力手段と、
通信コネクション数が所定の閾値以下である観測経路を全観測経路から除いた観測経路の品質計測値と、当該観測経路の経路情報とに基づいて、各ノードの劣化量の推定値を算出する演算手段と、
前記各ノードの劣化量の推定値を出力する出力手段と
を備えることを特徴とする品質劣化推定装置。
A quality degradation estimation device for estimating quality degradation of nodes constituting a communication network,
An input means for inputting the quality measurement value of each observation route, the number of communication connections of each observation route, and the route information of each observation route;
Calculation to calculate the estimated value of the degradation amount of each node based on the measured quality value of the observed route excluding the observed route whose number of communication connections is equal to or less than the predetermined threshold from all the observed routes and the route information of the observed route Means,
An output means for outputting an estimated value of the deterioration amount of each node.
前記演算手段は、前記品質計測値から構成されるベクトルと、前記経路情報から構成される行列と、ノード間の劣化の類似性を表すグラフの構造に対応するグラフラプラシアン行列の固有ベクトルを並べた行列とを使用した推定式を解くことにより、各ノードの劣化量の推定値を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の品質劣化推定装置。
The calculation means is a matrix in which a vector composed of the quality measurement values, a matrix composed of the path information, and an eigenvector of a graph Laplacian matrix corresponding to a graph structure representing the similarity of deterioration between nodes are arranged. The quality degradation estimation apparatus according to claim 1, wherein an estimated value of the degradation amount of each node is calculated by solving an estimation formula using
通信網を構成するノードの品質劣化を推定する品質劣化推定装置が実行する品質劣化推定方法であって、
各観測経路の品質計測値、各観測経路の通信コネクション数、及び各観測経路の経路情報を入力する入力ステップと、
通信コネクション数が所定の閾値以下である観測経路を全観測経路から除いた観測経路の品質計測値と、当該観測経路の経路情報とに基づいて、各ノードの劣化量の推定値を算出する演算ステップと、
前記各ノードの劣化量の推定値を出力する出力ステップと
を備えることを特徴とする品質劣化推定方法。
A quality degradation estimation method executed by a quality degradation estimation device that estimates quality degradation of nodes constituting a communication network,
An input step for inputting the quality measurement value of each observation route, the number of communication connections of each observation route, and route information of each observation route;
Calculation to calculate the estimated value of the degradation amount of each node based on the measured quality value of the observed route excluding the observed route whose number of communication connections is equal to or less than the predetermined threshold from all the observed routes and the route information of the observed route Steps,
An output step of outputting an estimated value of the deterioration amount of each node.
前記演算ステップにおいて、前記品質劣化推定装置は、前記品質計測値から構成されるベクトルと、前記経路情報から構成される行列と、ノード間の劣化の類似性を表すグラフの構造に対応するグラフラプラシアン行列の固有ベクトルを並べた行列とを使用した推定式を解くことにより、各ノードの劣化量の推定値を算出する
ことを特徴とする請求項3に記載の品質劣化推定方法。
In the calculation step, the quality degradation estimation device is configured to provide a graph Laplacian corresponding to a vector composed of the quality measurement values, a matrix composed of the path information, and a graph structure representing similarity of degradation between nodes. The quality degradation estimation method according to claim 3, wherein an estimated value of a degradation amount of each node is calculated by solving an estimation formula using a matrix in which eigenvectors of the matrix are arranged.
コンピュータを、請求項1又は2に記載の品質劣化推定装置における各手段として機能させるためのプログラム。   The program for functioning a computer as each means in the quality degradation estimation apparatus of Claim 1 or 2.
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