JP4845773B2 - 全端末からの全発信接続数を推定するシステム - Google Patents

Description

本発明は、全端末からの全発信接続数推定方法、推定サーバ、端末、放送局サーバ及びプログラムに関する。

通信回線としてインターネットが一般化し、ユーザは、パーソナルコンピュータ又は携帯電話機のような端末を用いて、アクセスネットワークを介してインターネットに接続することができる。インターネットには、ＷＷＷ(World Wide Web)サーバのようなコンテンツサーバが接続されており、端末は、そのコンテンツサーバに発信することができる。

近年、特定のコンテンツサーバに対して、膨大な数の端末からのアクセスが短時間に集中する場合がある。これは、ＢＳ(Broadcasting Satellite)デジタル放送又は地上デジタル放送のようなテレビ放送の普及に一因がある。例えば、視聴者参加型放送番組（視聴者アンケート、クイズ、テレビショッピング等）又は災害時放送番組が放送された直後に、ユーザが、端末を用いて、特定のコンテンツサーバにアクセスしようとする。

このように、放送番組に連動して、短時間に特定のコンテンツサーバに対して大量の発信接続が発生することとなる。このような、急激な発信接続数（アクセス数やコネクション数）の増加は、そのコンテンツサーバの輻輳負荷状態を急激に悪化させ、最悪の場合、コンテンツサーバの運用停止へ追い込むこととなる。

図１は、従来技術における通信放送連携システムの構成図である。

図１によれば、各端末１（携帯電話機、パーソナルコンピュータ、例えばデジタル放送対応テレビであってもよい）は、放送局サーバ３から放送データを受信すると共に、移動アクセスネットワークの基地局と通信データを送受信する。移動アクセスネットワークとインターネット４とは相互に接続されている。インターネット４には、通信データを送受信するコンテンツサーバ２が接続されている。端末１は、移動アクセスネットワーク及びインターネット４を介して、コンテンツサーバ２との間で、通信データを送受信することができる。コンテンツサーバ２は、発信してくる複数の端末１に対してコネクションを同時に設定し、通信データを送受信する。

これに対し、サービス提供事業者（通信事業者、放送事業者、コンテンツプロバイダ等）は、同時に発生する発信接続数を軽減するために、端末自体に、発信制御機能を搭載している場合が多い（尚、サーバ又は中間ノードで発信接続制御をする場合もある）。発信制御としては、例えば、発信規制や遅延制御がある。このような端末の発信制御機能によって、サービス提供設備（通信設備、放送設備、コンテンツサーバ等）に係る負荷を低減させている。

一方、サービス提供事業者としては、全端末からの全発信接続数を測定することは重要である。同時に発生する現実の全発信接続数を測定することができれば、コンテンツサーバの増強計画も可能となる。また、制御情報の算出や制御適用方法、サービス提供状況の把握等も可能とする。

トラヒックを推定する方法としては、ニューラルネットワークを用いて、過去のトラヒックデータに基づいてカレンダ情報から、トラヒックを時系列推定する技術がある（例えば特許文献１参照）。また、推定されたトラヒックに基づいて、閾値を越えるデータが従う確率分布を推定し、ピークトラヒックとして推定する技術もある（例えば特許文献２参照）。更に、交換機の負荷を測定し、負荷状況に応じて通信トラヒックを推定する技術もある（例えば特許文献３参照）。

特開２００４−２３１１４号公報 特開２００６−４８２７６号公報 特開平１０−３１４５９２号公報

しかしながら、例えば端末が発信制御機能を有する場合、ある時点で同時に発生し且つサーバ（例えばコンテンツサーバ）に到着する発信接続数は、端末によって発信制御が適用されたものである。そのような全発信接続数を測定したとしても、制御が適用される前の端末が発生させた真の全発信接続数ではない。一方で、サーバやネットワークの容量から、真の全発信接続数を発生させることも好ましくない。もし発生させた場合、過負荷や輻輳が発生し、サービス品質が劣化するからである。

そこで、本発明は、発信制御機能を有する端末に対して、ある時点で現実に発生した全発信接続数を推定することができるシステムを提供することを目的とする。

本発明によれば、複数の端末と、該端末からの発信を受け付けるサービス提供設備と、全端末からの全発信接続数を推定する推定サーバとを有するシステムであって、
推定サーバは、
全端末数に対する所定の割合値を含む制御情報を、全端末へ送信する制御情報送信手段と、
測定対象となった全ての端末からの部分発信接続数を測定する部分発信接続数測定手段と、
部分発信接続数を割合値で除算することによって、全発信接続数を算出する全発信接続数推定手段と
を有し、
端末は、
制御情報を受信し、割合値を取得する制御情報取得手段と、
割合値と当該端末の固有値とを比較し、測定対象か否かを決定する測定対象決定手段と、
推定サーバを介してサービス提供設備へ発信する通信インタフェース手段と、
測定対象と決定された場合に発信制御機能を無効として、発信動作を発生した際に通信インタフェース手段から発信し、測定対象でないと決定された場合に発信制御機能を有効として、発信動作を発生した際であっても通信インタフェース手段から発信しない発信制御手段と
を有することを特徴とする。

本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
端末について、
乱数値を発生させる乱数発生手段を更に有し、
固有値は、乱数値であって、
測定対象決定手段は、固有値が割合値以下又は以上である場合、測定対象であると決定することも好ましい。

本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
端末について、
固有値は、端末に固有の識別情報値であって、
測定対象決定手段は、固有値における所定範囲の値と、割合値とが一致する場合、測定対象であると決定することも好ましい。

本発明によれば、複数の端末と、該端末からの発信を受け付けるサービス提供設備と、全端末からの全発信接続数を推定する推定サーバとを有するシステムであって、
推定サーバは、
全端末数に対する所定の割合値の数の端末を選択し、選択された複数の端末へ、測定対象である旨の制御情報を送信する制御情報送信手段と、
測定対象となった全ての端末からの部分発信接続数を測定する部分発信接続数測定手段と、
部分発信接続数を割合値で除算することによって、全発信接続数を算出する全発信接続数推定手段と
を有し、
端末は、
制御情報を受信する制御情報取得手段と、
制御情報によって測定対象か否かを把握する測定対象決定手段と、
推定サーバを介してサービス提供設備へ発信する通信インタフェース手段と、
測定対象と決定された場合に発信制御機能を無効として、発信動作を発生した際に通信インタフェース手段から発信し、測定対象でないと決定された場合に発信制御機能を有効として、発信動作を発生した際であっても通信インタフェース手段から発信しない発信制御手段と
を有することを特徴とする。

本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
推定サーバとネットワークを介して接続され、端末へ放送データを放送する放送局サーバを更に有し、
放送局サーバは、
推定サーバから制御情報を受信し、該制御情報を放送データに付加する制御情報付加手段と、
放送データを端末へ放送する放送データ送信手段と
を有することも好ましい。

本発明のシステムによれば、発信制御機能を有する端末に対して、ある時点で現実に発生した全発信接続数を推定することができる。

以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図２は、現実に発生している全発信接続数のグラフである。

図２によれば、時間経過に伴う全発信接続数が表されている。この全発信接続数は、端末によって発信制御がなされていない、現実に発生している真の全発信接続数である。図１によれば、この真の全発信接続数は、サービス提供設備の限界接続数を越えており、現実に発生させることは好ましくない。サービス提供設備としては、例えば、通信設備、放送設備、コンテンツサーバ等がある。そのようなサービス提供設備の容量を超える発信接続数が発生した場合、過負荷や輻輳が発生し、サービス品質が劣化することとなる。

図３は、発信制御がなされた全発信接続数のグラフである。

サービス提供設備の限界接続数を越えた発信接続数を、現実に発生させることは好ましくない。従って、この限界接続数以下となるように、発信制御をする必要がある。端末が発信制御機能を有する場合、どの程度の発信制御を実現するかは、サービス提供事業者ネットワークからの指示に基づく。限界接続数を越える発信接続数は、発信規制や遅延制御によって制御される。図３に表されるとおり、サービス提供設備の限界接続数以下の発信接続数に発信制御をすることによって、サービス品質を劣化させることのない運用が可能となる。即ち、サービス提供設備の限界接続数を超えないように発信接続数を制御することにより、過負荷や輻輳が発生せず、サービス提供設備のシステムダウンを回避でき、サービス品質も劣化しない。

本発明は、全端末の中で、一定の割合値の端末を測定対象端末とする。そして、その測定対象端末からの部分発信接続数を測定し、全発信接続数を推定する。

例えば、測定対象端末の割合値ｘ＝１０％とし、非測定対象端末の割合値（１−ｘ）＝９０％とする。そして、測定対象端末からの部分発信接続数ρのみを測定する。具体的な測定方法としては、測定対象端末は、推定サーバ（代理サーバ）へアクセスし、その推定サーバを介して、コンテンツサーバと通信する。

測定対象端末の割合値ｘと、全ての測定対象端末からの部分発信接続数ρとを用いて、次式によって、全発信接続数Ａを推定することができる。
Ａ＝ρ・１００／ｘ(%)
この式によれば、全端末の一部に相当する測定対象端末から部分発信接続数を測定することにより、全発信接続数Ａを推定することができる。

ここで、端末が発信制御機能を有する場合、測定対象端末は、発信制御機能を無効として、推定サーバを介して、コンテンツサーバと通信することが好ましい。端末が、発信制御機能を有する場合、現実に発生しているであろう真の全発信接続数は、既に制限されている。従って、推定サーバが、測定対象端末から、発信制御機能が無効の部分発信接続数を測定することにより、真の全発信接続数を推定することができる。

図４は、本発明における発信制御を表すグラフである。

図４によれば、全端末は、測定対象として「発信制御無効」の端末と、非測定対象として「発信制御有効」の端末とに分類される。「発信制御無効」の端末数の割合値ｘと、「発信制御無効」の端末からの部分発信接続数ρとを用いて、全発信接続数Ａを推定することができる。

図５は、本発明を適用した通信放送連携システムの構成図である。

図５によれば、図１と比較して、推定サーバ５が更に備えられている。推定サーバ５は、端末１とコンテンツサーバ２との間で代理サーバとして機能する。推定サーバ５は、部分発信接続数測定機能と発信接続転送機能とを有し、コンテンツサーバ２と比較して負荷が軽い。尚、推定サーバ５の機能が、コンテンツサーバ２に含まれて、一体となっていてもよい。

また、図５によれば、放送局サーバ３が備えられているが、これを必須構成要素とするものではない。推定サーバ５が決定した制御情報が、全端末へ送信されればよいのであって、推定サーバ５が全端末へ直接的に制御情報を送信するものであってもよい。

図５のシステムにおける各装置の機能構成について説明する。

図５によれば、推定サーバ５は、制御情報送信部５１と、発信接続転送部５２と、部分発信接続数測定部５３と、全発信接続数算出部５４とを有する。これら機能部は、推定サーバに搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによっても実現できる。

制御情報送信部５１は、全ての端末１へ、推定のための制御情報を送信する。制御情報は、端末１へ直接的に送信されてもよいし、図５のように放送局サーバ３へ送信されてもよい。

第１の実施形態によれば、制御情報は、割合値ｘを含む。割合値ｘは、全端末数に対する、測定対象端末の割合を表す。割合値ｘを大きい値にするほど、推定サーバ５に発信する端末数が増加し且つ負荷が増大するものの、現実に近い全発信接続数を推定することができる。一方で、割合値ｘを小さい値にするほど、推定サーバ５に発信する端末数は減少し且つ負荷が低減するものの、誤差を多く含む全発信接続数しか推定することができない。但し、発信接続を発生する端末数が多い場合、統計学上の原理より、たとえｘが小さくても全発信接続数を精度高く推定することができる。

第２の実施形態によれば、推定サーバ５は、全端末数に対する所定の割合値の数の端末を選択する。制御情報は、その端末が測定対象であるか否かの情報を含む。この場合、推定サーバ５が、測定対象端末を直接的に指定することとなる。

発信接続転送部５２は、測定対象端末からの発信接続を受け付け、且つ、その発信をコンテンツサーバ２へ転送する。代理サーバのような機能を有し、端末１とコンテンツサーバ２との間の通信を中継する。

部分発信接続数測定部５３は、発信接続転送部５２によって転送される発信接続数を測定する。部分発信接続数ρは、全発信接続数算出部５４へ通知する。

全発信接続数算出部５４は、部分発信接続数測定部５３からの部分発信接続数ρと、制御情報送信部５１からの割合値ｘとに応じて、全発信接続数Ａを算出する。具体的には、全発信接続数Ａは、部分発信接続数ρを割合値ｘで除算することにより算出される。

図５によれば、端末１は、放送受信部１１と、通信インタフェース部１２と、制御情報取得部１３と、乱数値発生部１４と、測定対象決定部１５と、発信制御部１６とを有する。これら機能部は、端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによっても実現できる。

放送受信部１１は、放送局サーバ３から放送される放送データを受信する。放送データには、制御情報が含まれる。また、放送データには、推定サーバ５のアドレスが含まれているものであってもよい。これにより、測定対象端末は、推定サーバ５のアドレスを知ることができる。

通信インタフェース部１２は、移動アクセスネットワークの基地局との間で、無線リンクを介して通信する。通信インタフェース部１２は、発信制御部１６からの発信接続要求を、コンテンツサーバ２又は推定サーバ５へ送信する。本発明によれば、測定対象端末は、コンテンツサーバ２へ発信接続し、非測定対象端末は、推定サーバ５へ発信接続する。尚、発信制御の有無のフラグを、データに含めることも好ましい。

制御情報取得部１３は、放送データから制御情報を取得する。制御情報は、割合値ｘを含むものであってもよいし、測定対象端末を指定する情報であってもよい。ここで、放送データから、更に、推定サーバ５のアドレスを取得することも好ましい。取得された制御情報は、測定対象決定部１５へ通知される。

乱数値発生部１４は、乱数値ｒを発生させる。乱数値ｒは、測定対象決定部１５へ通知される。

測定対象決定部１５は、測定対象端末であるか否かを決定する。ここで、制御情報が割合値ｘである場合、乱数値ｒ（固有値）と割合値ｘとを比較し、具体的には、乱数値ｒが割合値ｘ以下（又は以上）である場合、測定対象端末であると決定する。例えば、割合値３０％が指定され、乱数値（１〜１００の範囲）が「３０」以下である場合、測定対象端末であると判定される。逆に、非測定対象端末であると判定されてもよい。

また、乱数値ｒの代わりに、固有の識別情報値（固有値）であってもよい。固有の識別情報値とは、具体的には、電話番号、ＭＡＣ(Media Access Control)アドレス、識別番号（ハードウェアＩＤ、地上デジタル放送で規定されている固有ＩＤ）、又はこれら識別情報値の組み合わせ等である。このように固有値と、割合値ｘとを比較することにより、全端末数に対する一定の割合値の数の端末を、測定対象端末とすることができる。例えば、電話番号であれば、末尾１桁「０」〜「９」のうち、１つの番号（例えば「９」）を割合値に指定することによって、１０％の測定対象端末が選択されることとなる。また、割合値を「奇数」と指定することによって、５０％の測定対象端末が選択されることとなる。

発信制御部１６は、測定対象決定部１５の指示に応じて発信制御をする。測定対象端末であれば発信制御を無効とし、非測定対象端末であれば発信制御を有効とする。

図５によれば、放送局サーバ３は、推定サーバ５から受信した制御情報を、放送データ蓄積部３１から放送される放送データに付加する。ここで、推定サーバ５から更に、その推定サーバ５のアドレス（ＵＲＬ）を受信し、放送データにそのアドレスも含めてもよい。

放送データは、例えばＢＭＬ（Broadcast Markup Language）で記述されている。ＢＭＬは、ＡＲＩＢ（社団法人電波産業会）によって規定された、ＸＭＬに基づくデータ放送向けのページ記述言語である。ＢＭＬによって、制御情報や、コンテンツサーバのＵＲＬ(Uniform Resource Locator)などの情報を記述することができる。

その放送データは、放送データ送信部３３から、放送波によって膨大な数の端末１へ放送される。これにより、端末１は、制御情報（割合値ｘや、推定サーバ５のアドレスを含む）を知ることができる。

図６は、本発明におけるシーケンス図である。

図６によれば、制御情報が割合値ｘであるとして説明される。

（Ｓ６０１）推定サーバ５は、割合値ｘを決定し、その割合値ｘを放送局サーバ３へ送信する。例えば、１〜１００の数値に対して、割合値ｘ＝１０（％）とする。
（Ｓ６０２）放送局サーバ３は、その割合値ｘを放送データに含めて、その放送データを複数の端末１へ放送する。また、放送データに、推定サーバ５のアドレスを含めても良い。

（Ｓ６０３）複数の端末１は、最初に、乱数値ｒを発生させる。乱数値ｒは、例えば、１〜１００のいずれかの値である。図６によれば、端末Ａは乱数値ｒａ＝８を出力し、端末Ｂは乱数値ｒｂ＝５２を出力し、端末Ｃは乱数値ｒｃ＝２を出力している。
（Ｓ６０４）各端末１は、乱数値ｒと割合値ｘとを比較し、測定対象端末か否かを決定する。端末Ａは、乱数値ｒａ＝８≦割合値ｘ＝１０であるので、測定対象端末であると決定する。端末Ｂは、乱数値ｒｂ＝５２＞割合値ｘ＝１０であるので、非測定対象端末であると決定する。端末Ｃは、乱数値ｒｃ＝２≦割合値ｘ＝１０であるので、測定対象端末であると決定する。

（Ｓ６０５）測定対象端末と決定された端末Ａ及び端末Ｃは、推定サーバ５介してコンテンツサーバ２との間でコネクションを確立する。このとき、推定サーバ５は、部分発信接続数をカウントする。
（Ｓ６０６）非測定対象端末と決定された端末Ｂは、コンテンツサーバ２との間で直接的にコネクションを確立する。これは、部分発信接続数にカウントされない。

（Ｓ６０７）推定サーバ５は、次式によって、全発信接続数Ａを推定する。
Ａ＝ρ・１００／ｘ(%)

以上、詳細に説明したように、本発明のシステムによれば、発信制御機能を有する端末について、一部の端末のみ「発信制御無効」とすることによって、ある時点で現実に発生した全発信接続数を推定することができる。

尚、発信接続数に基づいて、送受信データ量も推定することができる。端末とコンテンツサーバ間で送受信されるデータ量（又はその最大データ量）が一定である場合、推定した全発信接続数を基に送受信される全データ量を推定することもできる。

前述した本発明における種々の実施形態によれば、当業者は、本発明の技術思想及び見地の範囲における種々の変更、修正及び省略を容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

従来技術における通信放送連携システムの構成図である。 現実に発生している全発信接続数のグラフである。 発信制御がなされた全発信接続数のグラフである。 本発明における発信制御を表すグラフである。 本発明を適用した通信放送連携システムの構成図である。 本発明におけるシーケンス図である。

符号の説明

１ 端末
１１ 放送受信部
１２ 通信インタフェース部
１３ 制御情報取得部
１４ 乱数値発生部
１５ 測定対象決定部
１６ 発信制御部
２ コンテンツサーバ
３ 放送局サーバ
３１ 放送データ蓄積部
３２ 制御情報付加部
３３ 放送データ送信部
４ インターネット
５ 推定サーバ
５１ 制御情報送信部
５２ 発信接続転送部
５３ 部分発信接続数測定部
５４ 全発信接続数算出部

Claims (5)

1. 複数の端末と、該端末からの発信を受け付けるサービス提供設備と、全端末からの全発信接続数を推定する推定サーバとを有するシステムであって、
   前記推定サーバは、
   全端末数に対する所定の割合値を含む制御情報を、全端末へ送信する制御情報送信手段と、
   測定対象となった全ての前記端末からの部分発信接続数を測定する部分発信接続数測定手段と、
   前記部分発信接続数を前記割合値で除算することによって、全発信接続数を算出する全発信接続数推定手段と
   を有し、
   前記端末は、
   前記制御情報を受信し、前記割合値を取得する制御情報取得手段と、
   前記割合値と当該端末の固有値とを比較し、測定対象か否かを決定する測定対象決定手段と、
   前記推定サーバを介して前記サービス提供設備へ発信する通信インタフェース手段と、
   前記測定対象と決定された場合に発信制御機能を無効として、発信動作を発生した際に前記通信インタフェース手段から発信し、前記測定対象でないと決定された場合に発信制御機能を有効として、発信動作を発生した際であっても前記通信インタフェース手段から発信しない発信制御手段と
   を有することを特徴とするシステム。
2. 前記端末について、
   乱数値を発生させる乱数発生手段を更に有し、
   前記固有値は、前記乱数値であって、
   前記測定対象決定手段は、前記固有値が前記割合値以下又は以上である場合、測定対象であると決定することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記端末について、
   前記固有値は、前記端末に固有の識別情報値であって、
   前記測定対象決定手段は、前記固有値における所定範囲の値と、前記割合値とが一致する場合、測定対象であると決定することを特徴とする請求項１に記載の端末。
4. 複数の端末と、該端末からの発信を受け付けるサービス提供設備と、全端末からの全発信接続数を推定する推定サーバとを有するシステムであって、
   前記推定サーバは、
   全端末数に対する所定の割合値の数の端末を選択し、選択された複数の端末へ、測定対象である旨の制御情報を送信する制御情報送信手段と、
   前記測定対象となった全ての前記端末からの部分発信接続数を測定する部分発信接続数測定手段と、
   前記部分発信接続数を前記割合値で除算することによって、全発信接続数を算出する全発信接続数推定手段と
   を有し、
   前記端末は、
   前記制御情報を受信する制御情報取得手段と、
   前記制御情報によって前記測定対象か否かを把握する測定対象決定手段と、
   前記推定サーバを介して前記サービス提供設備へ発信する通信インタフェース手段と、
   前記測定対象と決定された場合に発信制御機能を無効として、発信動作を発生した際に前記通信インタフェース手段から発信し、前記測定対象でないと決定された場合に発信制御機能を有効として、発信動作を発生した際であっても前記通信インタフェース手段から発信しない発信制御手段と
   を有することを特徴とするシステム。
5. 前記推定サーバとネットワークを介して接続され、前記端末へ放送データを放送する放送局サーバを更に有し、
   前記放送局サーバは、
   前記推定サーバから前記制御情報を受信し、該制御情報を放送データに付加する制御情報付加手段と、
   前記放送データを前記端末へ放送する放送データ送信手段と
   を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のシステム。

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