JP5807102B1 - 通信帯域算出装置、通信帯域算出方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】トラヒック量の変動が複雑な通信ネットワークにおいて、将来のトラヒック量の予測精度及び必要となる帯域設備量の算出精度を向上させる。【解決手段】通信帯域算出装置は、観測されたトラヒック量の時系列データを取得する情報取得部と、帯域設備における日毎最大トラヒック量の累積値の時系列データの近似曲線を導出し、日毎最大トラヒック量の平均値の予測線を導出する日毎最大値平均推定処理部と、前記日毎最大トラヒック量の平均値の予測線と、当該帯域設備において観測された日毎最大トラヒック量との比率の時系列データを作成し、日毎最大トラヒック量の平均値の最大化係数として導出する最大化係数推定処理部と、前記日毎最大トラヒック量の平均値の予測線と、前記日毎最大トラヒック量の平均値の最大化係数とを積算することによって、日毎最大トラヒック量の上限予測線を算出する上限予測線推定処理部とを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、通信帯域算出装置、通信帯域算出方法及びプログラムに関する。より具体的には、本発明は、トラヒック量の変動が複雑な通信ネットワークの通信設備を対象とし、利用ユーザから必要とされる通信サービス品質を提供するために、将来の設計目標時期において必要となる帯域設備量を算出する技術に関する。

従来から、固定回線あるいは移動体に拘わらず、通信ネットワークを介して提供される通信サービスに対して、利用するユーザから必要とされる通信サービスの品質として、ＱｏＳ（Quality of Service）あるいはＱｏＥ（Quality of Experience）を定めることができる。通信サービス事業者は、そのようなサービス品質を達成するような通信ネットワークの設計・運用・管理を行っている。

その目的を達成するため、通信ネットワークでは、定常的にトラヒック量の測定を行うと同時に、提供する通信サービスのトラヒック特性の分析・評価を行い、得られた知見に基づき、求められる通信サービスの品質を経済的に達成できるような通信ネットワークの設計・運用・管理業務を行っている。

一例として、トラヒックに関する特性値、例えば、各通信設備を通過する、あらかじめ設定された時間間隔での平均トラヒック量や、注目する通信サービスの各コネクションを形成するＩＰ（Internet Protocol）パケットの流れに対して測定できるパケット数、パケット長などを測定することにより、当該通信サービスのトラヒック量とトラヒック特性の評価を行っており、求められる通信サービスの品質を達成できるような通信ネットワークの設計・運用・管理業務を行っている。

電話サービスを提供する通信ネットワークの設備を対象にして、観測した時系列トラヒックデータの統計量を用いて、将来のトラヒック量を予測し、将来の設計目標時期において、通信サービスの品質を達成するために必要となる設備量を適切に算出する技術については、例えば、非特許文献１で提案されている技術がある。

電話サービス、インターネット接続サービス、映像配信サービス（多チャンネル放送サービスとビデオオンデマンドサービス）など、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）プロトコルによる多様な通信サービスを多重して提供している通信ネットワークを対象とし、将来トラヒック量を予測し、将来の設計目標時期において、通信サービスの品質を達成するために必要となる設備量を適切に算出する技術については、例えば、特許文献１で提案されている技術がある。

主に企業ユーザに対して、通信サービスに関して事前に契約を結び、当該契約で定めた一定以下の通信トラヒック量について、地理的に離れたＬＡＮ（Local Area Network）間などをイーサネット（登録商標）インターフェースなどの通信回線で接続して、自由な通信利用を可能とするような通信サービスを提供する通信ネットワークを対象とし、将来トラヒック量を予測し、将来の設計目標時期において、通信サービスの品質を達成するために必要となる設備量を適切に算出する技術については、例えば、特許文献２〜４で提案されている技術がある。

移動体通信サービスを対象とする運用技術については、例えば、特許文献５〜７で提案されている技術がある。

特開２０１４−８７０３１号公報 特開２００９−２０６６９８号公報 特開２００９−２１８８２０号公報 特開２０１１−１３０３３０号公報 特開２０１４−２７４８４号公報 再公表２０１１−７４６５９号公報 特開２０１２−１９１５５０号公報

川野弘道ほか,「マクロ分析のためのトラヒック予測手法とその評価」,信学会B, Vol. J-82-B, No. 6, pp. 1107-1114, 1999.

上記の非特許文献１、特許文献１〜７のいずれの技術も、移動体通信サービスのようなトラヒック量の変動が複雑な通信ネットワークのトラヒック量を予測し、将来の設計目標時期において、通信サービスの品質を達成するために必要となる設備量を適切に算出する技術に該当するものはない。

図１は、移動体通信サービスを提供する通信ネットワークで観測されるトラヒック量の典型例を示す図である。移動体通信サービスを提供する通信ネットワークで観測されるトラヒック量は、図１のような特有の大きな変動を示す。典型的には、トラヒック量の長期的な傾向は増加傾向にあるのに対して、月内においては月初のトラヒック量が大きくなり、月末までに減少するという傾向になる。

図２は、移動体通信サービスのトラヒック量に対する従来技術による予測の例を示す図である。例えば、従来技術である、月間最大値あるいは日毎最大値に対する直線外挿による予測あるいは回帰予測によれば、予測線毎のブレ幅が過大となるために、信頼できる予測結果を確実に得ることが出来なかった。このように、従来技術では、移動体通信サービスのトラヒック量のように、トラヒック量の変動が複雑な通信ネットワークにおける将来時点でのトラヒック量の予測が困難であった。

本発明は、トラヒック量の変動が複雑な通信ネットワークにおいて、将来のトラヒック量の予測精度及び必要となる帯域設備量の算出精度を向上させることを目的とする。

本発明の一態様によれば、
通信ネットワークのトラヒック量を予測し、当該トラヒック量から設計対象となる帯域設備の通信帯域を算出する通信帯域算出装置であって、
設計対象となる帯域設備において観測されたトラヒック量の時系列データを取得する情報取得部と、
前記観測されたトラヒック量の時系列データから、当該帯域設備における日毎最大トラヒック量の累積値の時系列データを作成し、当該累積値の時系列データに対して関数フィッティングを行うことによって近似曲線を導出し、当該近似曲線を微分することによって、日毎最大トラヒック量の平均値の予測線を導出する日毎最大値平均推定処理部と、
前記日毎最大トラヒック量の平均値の予測線と、当該帯域設備において観測された日毎最大トラヒック量との比率の時系列データを作成し、当該比率の時系列データの最大値を、日毎最大トラヒック量の平均値の最大化係数として導出する最大化係数推定処理部と、
前記日毎最大トラヒック量の平均値の予測線と、前記日毎最大トラヒック量の平均値の最大化係数とを積算することによって、日毎最大トラヒック量の上限予測線を算出する上限予測線推定処理部と、
を有する通信帯域算出装置が提供される。

また、本発明の他の態様によれば、
通信ネットワークのトラヒック量を予測し、当該トラヒック量から設計対象となる帯域設備の通信帯域を算出する通信帯域算出装置による通信帯域算出方法であって、
設計対象となる帯域設備において観測されたトラヒック量の時系列データを取得するステップと、
前記観測されたトラヒック量の時系列データから、当該帯域設備における日毎最大トラヒック量の累積値の時系列データを作成し、当該累積値の時系列データに対して関数フィッティングを行うことによって近似曲線を導出し、当該近似曲線を微分することによって、日毎最大トラヒック量の平均値の予測線を導出するステップと、
前記日毎最大トラヒック量の平均値の予測線と、当該帯域設備において観測された日毎最大トラヒック量との比率の時系列データを作成し、当該比率の時系列データの最大値を、日毎最大トラヒック量の平均値の最大化係数として導出するステップと、
前記日毎最大トラヒック量の平均値の予測線と、前記日毎最大トラヒック量の平均値の最大化係数とを積算することによって、日毎最大トラヒック量の上限予測線を算出するステップと、
を有する通信帯域算出方法が提供される。

また、本発明の他の態様によれば、
通信ネットワークのトラヒック量を予測し、当該トラヒック量から設計対象となる帯域設備の通信帯域を算出するために、コンピュータを、
設計対象となる帯域設備において観測されたトラヒック量の時系列データを取得する情報取得手段、
前記観測されたトラヒック量の時系列データから、当該帯域設備における日毎最大トラヒック量の累積値の時系列データを作成し、当該累積値の時系列データに対して関数フィッティングを行うことによって近似曲線を導出し、当該近似曲線を微分することによって、日毎最大トラヒック量の平均値の予測線を導出する日毎最大値平均推定処理手段、
前記日毎最大トラヒック量の平均値の予測線と、当該帯域設備において観測された日毎最大トラヒック量との比率の時系列データを作成し、当該比率の時系列データの最大値を、日毎最大トラヒック量の平均値の最大化係数として導出する最大化係数推定処理手段、及び
前記日毎最大トラヒック量の平均値の予測線と、前記日毎最大トラヒック量の平均値の最大化係数とを積算することによって、日毎最大トラヒック量の上限予測線を算出する上限予測線推定処理手段、
として機能させるためのプログラムが提供される。

本発明によれば、トラヒック量の変動が複雑な通信ネットワークにおいて、将来のトラヒック量の予測精度及び必要となる帯域設備量の算出精度を向上させることが可能になる。

移動体通信サービスを提供する通信ネットワークで観測されるトラヒック量の典型例を示す図 移動体通信サービスのトラヒック量に対する従来技術による予測の例を示す図 本発明の一実施の形態にかかる通信帯域算出装置の構成を示すブロック図 演算処理部における帯域算出処理を示すフロー図（その１） 演算処理部における帯域算出処理を示すフロー図（その２） 日毎最大トラヒック量の累積値に対して関数フィッティングを行った結果を示す図 本発明の一実施の形態により予測された上限予測線を示す図 トラヒック量の傾向変化を示す図 演算処理部における帯域算出処理を示すフロー図（その３）

本発明の一実施の形態では、移動体通信サービスを提供する通信ネットワークのように、トラヒック量の変動が複雑な通信ネットワークにおいて、利用ユーザから必要とされる通信サービス品質を提供するために、将来の設計目標時期において必要となる帯域設備量を算出するための通信帯域算出装置について説明する。

本実施の形態では、通信ネットワークの管理・運用業務に伴い、将来に必要となる帯域の算出評価の実行が、一定の期間を単位に、継続して実施される状況を想定する。例えば、一カ月あるいは一週間といった、一定期間を単位として、将来時点で必要となる帯域を算出して、現有の帯域設備の将来の行詰り・逼迫時期を推定するものとする。同様に、算出するための観測トラヒック量についても、現在に至る一定期間分の測定データを集めて統計処理などが実施されるものとする。これらの期間の概念を明確にするために、前者を「将来の設計目標期間」、後者を「観測トラヒック量の観測期間」のように表現する。

本発明の説明では、帯域算出を実行する時点を「設計時点」と呼ぶが、当然、観測期間に比べて設計時点は未来であり、設計目標期間に比べて設計時点は過去の関係になる。

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。

図３は、本発明の一実施の形態にかかる通信帯域算出装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、移動体通信サービスを提供する通信ネットワークを例に挙げて説明する。

図３に示すように、通信ネットワーク２０は、携帯端末２６、２７、２８、２９に対して移動体通信サービスを提供することを目的とする設備であり、基地局２４、２５を経由して、帯域設備３０やノード２１、２２に、移動体通信サービスの利用に伴うトラヒックが疎通している。

通信帯域算出装置１０は、コンピュータを用いたサーバ装置などの情報処理装置で構成される。通信ネットワーク２０又はオペレーションシステム２３から当該通信ネットワーク２０のノード構成やトポロジ情報、回線帯域情報などのネットワーク情報４１を取得し、さらに、運用・管理・設計の対象の帯域設備３０及びノード２１、２２から、トラヒック情報４２を取得する。加えて、当該通信ネットワーク２０に収容されている移動体通信を実現するための基地局の新設計画等の基地局工事計画４３をオペレーションシステム２３から取得する。

通信帯域算出装置１０は、前記取得した情報に基づいて、当該帯域設備３０を対象とした将来の設計目標期間における、移動体通信サービスの利用により発生するトラヒックに対して、サービス品質の劣化を起こすことなく疎通を確実にするために必要な通信帯域を算出する機能を有している。

次に、本実施の形態にかかる通信帯域算出装置１０の構成について詳細に説明する。

通信帯域算出装置１０には、主な機能部として、通信インターフェース部１１（以下、通信Ｉ／Ｆ部１１とする）、操作入力部１２、画面表示部１３、ネットワーク情報データベース（以下、ネットワーク情報ＤＢ１４とする）、記憶部１５、及び、演算処理部１６が設けられており、内部通信バスを介して接続され、相互に情報の送受信が可能な機能を有している。

通信Ｉ／Ｆ部１１は、専用のデータ通信回路からなり、通信ネットワーク２０のノード２１、２２やオペレーションシステム２３などの外部装置との間で相互に通信を行う機能を有している。

操作入力部１２は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータからの入力操作を検出して、演算処理部１６へ出力する機能を有している。

画面表示部１３は、画面表示装置であって、演算処理部１６からの指示に応じて操作メニューや算出結果などの各種情報を画面表示する機能を有している。

ネットワーク情報ＤＢ１４は、ハードディスクなどの記憶装置からなり、演算処理部１６での必要帯域算出処理に用いる各種処理情報を保存蓄積する機能を有している。

記憶部１５は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部１６での必要帯域算出処理に用いる各種処理情報やプログラムを記憶する機能を有している。

演算処理部１６は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部１５のプログラムを読み込み、処理に必要となるネットワーク情報ＤＢ１４から、ネットワーク情報４１、トラヒック情報４２、基地局工事計画４３などを適宜に取得し、必要帯域を算出するための各種演算処理を実行する機能と、算出した当該必要帯域をネットワーク情報ＤＢ１４などに出力する機能とを有する。

次に、図４及び図５を参照して、演算処理部１６の構成について詳細に説明する。

図４及び図５は、演算処理部１６における帯域算出処理を示すフロー図である。演算処理部１６を構成する主な処理部として、情報取得部１６Ａ、日毎最大値平均推定処理部１６Ｂ、最大化係数推定処理部１６Ｃ、上限予測線推定処理部１６Ｄ、予測修正判定処理部１６Ｅ、基地局計画補正処理部１６Ｆ、及び、短時間変動吸収補正部１６Ｇを実現する機能を有している。

情報取得部１６Ａは、設計管理の対象となる帯域設備３０に関して、帯域算出のための演算に必要となる、ネットワーク情報４１、トラヒック情報４２、基地局工事計画４３を取得し、（図４、Ｓ１１０ステップ）、当該各種情報をネットワーク情報ＤＢ１４に保存する（図４、Ｓ１２０ステップ）。

前記ネットワーク情報４１には、当該帯域設備３０を含む通信ネットワークの帯域設備の帯域（インタフェース速度）情報{B_i}が含まれる。{B_i}は、帯域設備iの帯域速度に対応するものとする。

前記トラヒック情報４２には、当該帯域設備３０を対象として、あらかじめ規定された観測周期によって長期間にわたり継続的に測定された観測トラヒック量の時系列データが含まれる。観測期間tにおける当該帯域設備３０のトラヒック量をy(t)とし、その時系列データとしての集合を{y(t)}とする。これを観測期間tにおける観測トラヒック量の時系列データ、あるいは、単に、観測トラヒック量と呼ぶことにする。

前記基地局工事計画４３には、当該帯域設備３０に疎通する移動体通信サービスのトラヒックを中継する基地局の工事計画、具体的には、基地局jの開通日{H_j }が含まれるため、将来の設計目標時期で稼働している基地局数が正確に分かる。

日毎最大値平均推定処理部１６Ｂは、ネットワーク情報ＤＢ１４から、設計対象である帯域設備３０に関する観測トラヒック量{y(t)}を取得する（図４、Ｓ２１０ステップ）。

日毎最大値平均推定処理部１６Ｂは、当該観測トラヒック量{y(t)}を用いて、観測日dに対応する日毎最大トラヒック量{x(d)}を算出する（図４、Ｓ２２０ステップ）。具体的には、日毎最大トラヒック量{x(d)}は、以下の式(1)で算出できる。任意に定めた日dに対応する時間の集合{t:t∈d}を求めることができるので、以下の式(1)を用いて算出できる。

日毎最大値平均推定処理部１６Ｂは、当該日毎最大値トラヒック量{x(d)}を用いて、あらかじめ定めた累積開始日D₀から観測日D₁までの日毎最大値トラヒック量の累積値{cm(d):D₀<d<D₁}を算出する（図４、Ｓ２３０ステップ）。あらかじめ定めた累積開始日D₀から観測日D₁までの日毎最大値トラヒック量の累積値cm(D₁)は、以下の式(2)で算出できる。

日毎最大値平均推定処理部１６Ｂは、当該日毎最大値トラヒック量の累積値{cm(d)}に対して、関数フィッティングを行うことによって近似関数（近似曲線）F(d)を算出する（図４、Ｓ２４０ステップ）。近似関数F(d)の算出には、例えば最小二乗法が用いられる。本実施の形態では近似関数F(d)を２次多項式とする。

図６は、日毎最大トラヒック量の累積値に対して関数フィッティングを行った結果を示す図である。日毎最大トラヒック量の累積値に対して、例えばy=1.3849x²-113704x+2E+09という２次多項式で近似した場合、相関係数がほぼ1に等しくなり、特に高い相関係数が得られていることが分かる。

日毎最大値平均推定処理部１６Ｂは、当該日毎最大値トラヒック量の累積値の近似関数F(d)に対して、微分を行うことによって、前記日毎最大トラヒック量の近似関数f(d)を算出する（図４、Ｓ２５０ステップ）。

最大化係数推定処理部１６Ｃは、前記日毎最大トラヒック量{x(d)}と、前記日毎最大トラヒック量の近似関数f(d)を取得し（図４、Ｓ３１０ステップ）、観測日毎に近似関数f(d)に対する日毎最大トラヒック量{x(d)}の比率の最大値である最大化係数rを、以下の式(3)に従い算出する（図４、Ｓ３２０ステップ）。

上限予測線推定処理部１６Ｄは、前記日毎最大トラヒック量の近似関数f(d)と、前記最大化係数rを取得し（図４、Ｓ４１０ステップ）、上限予測線g(d)を、以下の式(4)に従い算出する（図４、Ｓ４２０ステップ）。

上限予測線推定処理部１６Ｄは、前記上限予測線g(d)を前記ネットワーク情報ＤＢ１４に格納する（図４、Ｓ４３０ステップ）。

図７は、本発明の一実施の形態により予測された上限予測線を示す図である。図７の一点鎖線が日毎最大トラヒック量の近似関数f(d)であり、点線が上限予測線g(d)である。図７から日毎最大トラヒック量の最大値が、ほぼ上限予測線の範囲内に収まることが分かる。

前記上限予測線g(d)を将来の設計目標時期におけるトラヒック量の予測に利用することにより、品質劣化を生じさせない設備量の設計が可能となる。

予測修正判定処理部１６Ｅは、上記の手段により得られた前記日毎最大トラヒック量の近似関数f(d)が、予測時点以降での実績との乖離を把握し、乖離が大きいと判断したときには、予測線を引き直す、つまり、より直近の状況に適合した新しい別の日毎最大トラヒック量の近似関数f(d)に更新する判断を行う。

図８は、トラヒック量の傾向変化を示す図である。図８の点線は、上記の手段により当初得られた近似関数f(d)を示している。傾向変化時点（その１、その２）において、日毎最大トラヒック量の実績値から乖離していることが分かる。このような乖離が生じた場合に、予測線を引き直す必要がある。

予測修正判定処理部１６Ｅは、予測時点Dであるときの前記日毎最大値トラヒック量の累積値の近似関数F(d)と、予測時点D以降の実績日毎最大トラヒック量{x(d):D≦d}とを取得し（図４、Ｓ５１０ステップ）と、当該日毎最大値トラヒック量{x(d):D≦d}を用いて、予測時点Dから修正判定の実施日DCまでの日毎最大値トラヒック量の累積値{cm(d):D≦d≦DC}を算出する（図４、Ｓ５２０ステップ）。日毎最大値トラヒック量の累積値{cm(d):D≦d≦DC}の算出には、式(2)を用いることができる。

予測修正判定処理部１６Ｅは、当該日毎最大値トラヒック量の累積値{cm(d):D≦d≦DC}と前記日毎最大値トラヒック量の累積値の近似関数F(d)との前記修正判定実施日DCにおける乖離比率q(DC)を以下の式(5)に従い算出する（図４、Ｓ５３０ステップ）。

予測修正判定処理部１６Ｅは、乖離比率q(DC)と予め設定した閾値パラメータQと比較し、前記比率が閾値パラメータよりも大きいとき、予測と実績との乖離が大きいと判断して、新たな予測線の引き直しを再実行する。具体的には、日毎最大値平均推定処理部１６Ｂ、最大化係数推定処理部１６Ｃ及び上限予測線推定処理部１６Ｄに対して処理を繰り返すように指示する。一方、前記比率q(DC)が閾値パラメータQよりも小さいとき、予測と実績との乖離が小さいと判断して、採用中の予測線を修正判定の実施日DC以降も継続する判断をする（図４、Ｓ５４０ステップ）。

＜基地局数の増設計画を考慮する場合＞
移動体通信サービスを提供する通信ネットワークでは、ユーザが利用する携帯端末と通信ネットワークの基幹回線との間を、基地局が中継を行っている。通信品質の改善ため、基地局は次々増設されている。基地局の増加は、カバーエリアの新規拡張と既存カバーエリア内の通信速度の向上につながるため、通信ネットワークの基幹回線のトラヒック量の増加要因となる。トラヒック予測では、将来時点での基地局の増加によるトラヒック増加も考慮する課題がある。このため、本実施の形態では、基地局工事計画４３を用いて、上限予測線の精度の向上を図る。

基地局計画補正処理部１６Ｆは、前記上限予測線g(d)と基地局工事計画４３を前記ネットワークＤＢ１４から取得し（図５、Ｓ６１０ステップ）、基地局計画から予測時点Dにおける設計対象の設備に収容されている基地局数ZDと、将来の設計目標時期の基地局数ZDCを抽出する（図５、Ｓ６２０ステップ）。

前記上限予測線g(d)に対して、将来収容される基地局数の変化の影響を考慮した補正後の上限予測線をg_(d)とすると、以下の式（6）に従い算出を行う（図５、Ｓ６３０ステップ）。

基地局計画補正処理部１６Ｆは、前記上限予測線g_(d)を前記ネットワーク情報ＤＢ１４に格納する（図５、Ｓ６４０ステップ）。

本実施の形態では、前記Ｓ６３０ステップに対して、さらなる予測精度の改善を図ることができる。新設基地局が既設基地局から遠い場所に設置される場合には、カバーエリアの新規拡張が見込まれるため、トラヒック量の増加が予想される。一方、新規基地局が既設基地局の近くに設置される場合には、カバーエリアの新規拡張が少なく、トラヒック量の増加も少ないと予想される。本実施の形態では、このような基地局間の距離を用いて、上限予測線の精度の向上を図る。

図９は、予測精度の改善を図るための演算処理部１６における帯域算出処理を示すフロー図である。

基地局計画補正処理部１６Ｆは、予測時点から将来の設計目標時期までに新たに設置される新設基地局の集合Mに対して、新設基地局i(∈M)の位置情報から、既に運用されている既設基地局の集合Nに含まれる既設基地局j(∈N)との距離を算出し、それらの最小距離w_iに依存して当該新規基地局iによるトラヒック増加係数u(i,w_i)を考慮することにより、上限予測線を補正する。将来収容される基地局数の変化の影響を補正した後の上限予測線g_(d)とすると、基地局計画補正処理部１６Ｆは以下の式（60）、式(61)に従い算出を行ってもよい（図９、Ｓ６３００ステップ）。

ただし、式(61)でR_i,jは、新規基地局i(∈M)の既設基地局j(∈N)との距離を算出する関数である。

短時間変動吸収補正部１６Ｇは、前記基地局計画補正後の上限予測線g_(d)を前記ネットワークＤＢ１４から取得する（図５、Ｓ７１０ステップ）。観測できない短時間のトラヒック変動を吸収するための帯域補正を行うために、以下の式(7)に従い、補正係数K(>1)を乗じて必要帯域h(d)を算出し（図５、Ｓ７２０ステップ）、算出した当該必要帯域を前記ネットワークＤＢ１４に格納する（図５、Ｓ７３０ステップ）。

＜本発明の実施の形態の効果＞
本発明によれば、トラヒック量の変動が複雑な通信ネットワークにおいて、将来のトラヒック量の予測精度及び必要となる帯域設備量の算出精度を向上させることが可能になる。

例えば、移動体通信サービスを提供する通信ネットワークを対象として、将来のトラヒック量を予測し、移動体通信サービスに利用ユーザから必要とされる品質を提供するために必要となる帯域設備量を、適切に算出することができる。

特に、本発明の実施の形態では、日毎最大トラヒック量の累積値に対する近似関数を、２次多項式とすることによって、特に高い相関係数を得ることができる。

さらに、前記最大化係数推定処理部によって、月初めに観測される極端に大きなトラヒック量も予測できるため、品質劣化が起こらない帯域設備の設備量を適切に算出できる。

また、図８に示すように、前記予測修正判定部において、現行で想定している予測に対する実績との乖離状況を把握することができるので、一定以上の乖離が起こらない限りは、予測線を引き直さないので、設備運用・計画業務に無用の混乱を招くことが無い。

さらに、前記基地局計画補正処理部によって、予測時点で設置されていない将来新設される基地局の影響を考慮するため、この点でも品質劣化が起こらない帯域設備の設備量を適切に算出できる。

説明の便宜上、本発明の実施の形態に係る通信帯域算出装置は機能的なブロック図を用いて説明しているが、本発明の実施の形態に係る通信帯域算出装置は、ハードウェア、ソフトウェアまたはそれらの組み合わせで実現されてもよい。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、本発明の実施の形態に係る方法は、実施の形態に示す順序と異なる順序で実施されてもよい。

以上、トラヒック量の変動が複雑な通信ネットワークにおいて、将来のトラヒック量の予測精度及び必要となる帯域設備量の算出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、上記の実施の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。

１０ 通信帯域算出装置
１１ 通信Ｉ／Ｆ部
１２ 操作入力部
１３ 画面表示部
１４ ネットワーク情報ＤＢ
１５ 記憶部
１６ 演算処理部
１６Ａ 情報取得部
１６Ｂ 日毎最大値平均推定処理部
１６Ｃ 最大化係数推定処理部
１６Ｄ 上限予測線推定処理部
１６Ｅ 予測修正判定処理部
１６Ｆ 基地局計画補正処理部
１６Ｇ 短時間変動吸収補正部
２０ 通信ネットワーク
２１、２２ ノード
２３ オペレーションシステム
２４、２５ 基地局
２６、２７、２８、２９ 携帯端末
３０ 帯域設備
４１ ネットワーク情報
４２ トラヒック情報
４３ 基地局工事計画

Claims (8)

1. 通信ネットワークのトラヒック量を予測し、当該トラヒック量から設計対象となる帯域設備の通信帯域を算出する通信帯域算出装置であって、
   設計対象となる帯域設備において観測されたトラヒック量の時系列データを取得する情報取得部と、
   前記観測されたトラヒック量の時系列データから、当該帯域設備における日毎最大トラヒック量の累積値の時系列データを作成し、当該累積値の時系列データに対して関数フィッティングを行うことによって近似曲線を導出し、当該近似曲線を微分することによって、日毎最大トラヒック量の平均値の予測線を導出する日毎最大値平均推定処理部と、
   前記日毎最大トラヒック量の平均値の予測線と、当該帯域設備において観測された日毎最大トラヒック量との比率の時系列データを作成し、当該比率の時系列データの最大値を、日毎最大トラヒック量の平均値の最大化係数として導出する最大化係数推定処理部と、
   前記日毎最大トラヒック量の平均値の予測線と、前記日毎最大トラヒック量の平均値の最大化係数とを積算することによって、日毎最大トラヒック量の上限予測線を算出する上限予測線推定処理部と、
   を有する通信帯域算出装置。
2. 前記日毎最大トラヒック量の累積値の近似曲線と、当該帯域設備において観測された日毎最大トラヒック量の累積値との間の乖離が閾値を超えた場合、前記日毎最大値平均推定処理部、前記最大化係数推定処理部及び前記上限予測線推定処理部における処理を繰り返す予測修正判定部を更に有する、請求項１に記載の通信帯域算出装置。
3. 将来の基地局の増設計画を考慮して、前記日毎最大トラヒック量の上限予測線を補正する基地局計画補正処理部を更に有する、請求項１又は２に記載の通信帯域算出装置。
4. 前記補正された日毎最大トラヒック量の上限予測線に対して、短時間のトラヒック変動を吸収するための係数を乗算する短時間変動吸収補正部を更に有する、請求項３に記載の通信帯域算出装置。
5. 前記日毎最大値平均推定処理部は、前記日毎最大トラヒック量の累積値の時系列データに対して２次多項式を用いて関数フィッティングを行う、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の通信帯域算出装置。
6. 前記基地局計画補正処理部は、将来の設計目標時期までに新たに設置される新設基地局の位置情報を取得し、当該新設基地局と既に運用されている既設基地局との距離の中で最小距離を算出し、当該最小距離に依存したトラヒックの増加を考慮して、前記日毎最大トラヒック量の上限予測線を補正する、請求項３又は４に記載の通信帯域算出装置。
7. 通信ネットワークのトラヒック量を予測し、当該トラヒック量から設計対象となる帯域設備の通信帯域を算出する通信帯域算出装置による通信帯域算出方法であって、
   設計対象となる帯域設備において観測されたトラヒック量の時系列データを取得するステップと、
   前記観測されたトラヒック量の時系列データから、当該帯域設備における日毎最大トラヒック量の累積値の時系列データを作成し、当該累積値の時系列データに対して関数フィッティングを行うことによって近似曲線を導出し、当該近似曲線を微分することによって、日毎最大トラヒック量の平均値の予測線を導出するステップと、
   前記日毎最大トラヒック量の平均値の予測線と、当該帯域設備において観測された日毎最大トラヒック量との比率の時系列データを作成し、当該比率の時系列データの最大値を、日毎最大トラヒック量の平均値の最大化係数として導出するステップと、
   前記日毎最大トラヒック量の平均値の予測線と、前記日毎最大トラヒック量の平均値の最大化係数とを積算することによって、日毎最大トラヒック量の上限予測線を算出するステップと、
   を有する通信帯域算出方法。
8. 通信ネットワークのトラヒック量を予測し、当該トラヒック量から設計対象となる帯域設備の通信帯域を算出するために、コンピュータを、
   設計対象となる帯域設備において観測されたトラヒック量の時系列データを取得する情報取得手段、
   前記観測されたトラヒック量の時系列データから、当該帯域設備における日毎最大トラヒック量の累積値の時系列データを作成し、当該累積値の時系列データに対して関数フィッティングを行うことによって近似曲線を導出し、当該近似曲線を微分することによって、日毎最大トラヒック量の平均値の予測線を導出する日毎最大値平均推定処理手段、
   前記日毎最大トラヒック量の平均値の予測線と、当該帯域設備において観測された日毎最大トラヒック量との比率の時系列データを作成し、当該比率の時系列データの最大値を、日毎最大トラヒック量の平均値の最大化係数として導出する最大化係数推定処理手段、及び
   前記日毎最大トラヒック量の平均値の予測線と、前記日毎最大トラヒック量の平均値の最大化係数とを積算することによって、日毎最大トラヒック量の上限予測線を算出する上限予測線推定処理手段、
   として機能させるためのプログラム。

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