JP6795529B2

JP6795529B2 - 通信分析方法およびシステム

Info

Publication number: JP6795529B2
Application number: JP2018024659A
Authority: JP
Inventors: 浩二中村; 徳広福元; 泰彦稗圃
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2018-02-15
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2020-12-02
Anticipated expiration: 2038-02-15
Also published as: JP2019139667A

Description

本発明は、通信分析方法およびシステムに係り、特に、無線通信端末がその通信品質をユーザが体感できる状態であるか否かを正確に判別できる通信分析方法およびシステムに関する。

通信網における接続端末の識別方式に関して、特許文献1には、通信内容の静的な監視を行う装置において、特に端末利用者が意識せずに発生する通信パケットのみを抽出し、Deep Packet Inspectionを用いて収集した各種情報を組合せ、端末の個体識別を行う技術が開示されている。

特許文献２には、相手端末の通信内容を静的に監視することで、相手端末の種類を識別する方式が提案されている。この方式においても、端末の識別にはTCP/IPの各種ヘッダやオプションが利用される。

前記TCP/IPの情報を用いた識別方式は、一般にShallow Packet Inspectionと呼ばれる。また、より上位のアプリケーション層の情報を用いた識別方式はDeep Packet Inspectionと呼ばれ、この方法を用いれば、例えば技術文献3に示したように、アプリケーション層の様々な情報を取得することで、端末利用者の操作とは無関係に生み出されるトラヒックのみを用いて端末の個体識別を実施できる。

特開2013-187743号公報特開2014-165844号公報特開2016-040867号公報

しかしながら、先行技術では通信パケットから端末毎に、端末固有の特徴を抽出し、分類することが必要である。そのため様々な組み合わせが重要になるが、個々のもつアプリケーションを把握する事は難しく、通信を発生させたアプリケーションの選定や利用シーンの把握は困難である。

本発明の目的は、上記の技術課題を解決し、無線通信端末がその通信品質をユーザが体感できる状態であるか否かを正確に判別できる通信分析方法およびシステムを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、以下の各構成を具備した点に特徴がある。

(1) 本発明の通信分析システムは、通信端末の操作ログを収集する手段と、通信端末の通信特徴量を取得する手段と、前記操作ログと通信特徴量との対応時刻における関係に基づいて、通信特徴量から通信端末の状態を判別する教師データを作成する手段と、通信端末の通信特徴量を前記教師データに適用して当該通信端末の状態を判別する手段とを具備した。

(2) 前記操作ログを収集する手段は、通信端末がその通信品質をユーザが体感できる状態であるか否かを識別する指標となる操作ログを収集するようにした。

(3) 本発明の通信分析方法は、通信端末の操作ログを収集する手順と、通信端末の通信特徴量を取得する手順と、操作ログと通信特徴量との対応時刻における関係に基づいて、通信特徴量から通信端末の状態を判別する教師データを作成する手順と、通信端末の通信特徴量を前記教師データに適用して当該通信端末の状態を判別する手順とをコンピュータが実行するようにした。

(4) 本発明の通信端末は、操作ログを取得する手段と、操作ログの収集要求に応答して、前記取得した操作ログをネットワーク経由で外部サーバに収集させる手段とを具備し、前記操作ログを取得する手段は、通信端末がその通信品質をユーザが体感できる状態であるか否かを識別する指標となる操作ログを取得するようにした。

(5) 本発明の通信端末に実装されるアプリケーションは、無線端末の操作ログを取得する手順と、操作ログの収集要求に応答して、前記取得した操作ログをネットワーク経由で外部サーバに収集させる手順とを含み、前記操作ログを取得する手順は、通信端末がその通信品質をユーザが体感できる状態であるか否かを識別する指標となる操作ログを取得するようにした。

本発明によれば、以下のような効果が達成される。

(1) 本発明の通信分析システムによれば、予め無線端末の操作ログと通信特徴量との関係を学習して教師データを作成するので、任意の通信端末に関してキャプチャした通信特徴量を前記教師データに適用することで、当該通信端末に対するユーザ操作を通信特徴量に基づいて判断できるようになる。

(2) 本発明の通信分析システムによれば、任意の通信端末に対するユーザ操作をその通信特徴量に基づいて判断できるので、通信端末がその通信品質をユーザが体感できる状態であるか否かを識別する指標となる操作ログと通信特徴量との関係を学習して教師データを作成すれば、通信端末がその通信品質をユーザが体感できる状態であるか否かを通信特徴量に基づいて判断できるようになる。

(3) 本発明の通信分析方法によれば、予め無線端末の操作ログと通信特徴量との関係を学習して教師データを作成するので、任意の通信端末に関してキャプチャした通信特徴量を前記教師データに適用することで、当該通信端末に対するユーザ操作を通信特徴量に基づいて判断できるようになる。

(4) 本発明の通信端末によれば、通信端末がその通信品質をユーザが体感できる状態であるか否かを識別する指標となる操作ログを外部サーバに収集させることができる。したがって、この操作ログと通信特徴量との関係を学習して教師データを作成し、任意の通信端末に関してキャプチャした通信特徴量を前記教師データに適用すれば、当該通信端末に対するユーザ操作をその通信特徴量に基づいて判断できるようになる。

(5) 本発明の通信端末のアプリケーションによれば、通信端末がその通信品質をユーザが体感できる状態であるか否かを識別する指標となる操作ログを外部サーバに収集させることができる。したがって、この操作ログと通信特徴量との関係を学習して教師データを作成し、任意の通信端末に関してキャプチャした通信特徴量を前記教師データに適用すれば、当該通信端末に対するユーザ操作をその通信特徴量に基づいて判断できるようになる。

本発明の一実施形態に係る通信分析システムの主要部の構成を示した機能ブロック図である。通信特徴量の例を示した図である。キャプチャサーバの学習機能を示した図である。キャプチャサーバの判別機能を示した図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る通信分析システムの主要部の構成を示した機能ブロック図であり、無線の通信端末１（１ａ，１ｂ）、操作ログ収集サーバ５およびキャプチャサーバ６を主要な構成としている。キャプチャサーバ６は、後述するクライアントPC７，８と共にネットワーク環境に収容されている。

通信端末１は、無線基地局２およびPGW (PDN Gateway)/SGW (Serving Gateway)３を経由してインターネット４に接続できる。通信端末１の一部は試験端末１ａとして機能し、本発明に固有のアプリケーション１０１が一般のアプリケーション１０２と共に予め実装されている。本実施形態では、前記試験端末１ａ以外の通信端末１を一般端末１ｂと表現する場合もある。

前記固有のアプリケーション１０１は、自身が実装されている試験端末１ａの操作ログを取得する機能、および操作ログ収集サーバ５からの要求に応答して当該取得した操作ログを転送し、これを収集させる機能を有する。本実施形態では、試験端末１ａが現在の通信品質をユーザが体感できる状態であるか否かを識別する指標となる端末操作ログを取得する端末操作ログ取得機能を有する。

例えば、通信端末１のディスプレイが表示状態（スクリーン・オン）であれば、ユーザはブラウジングやSNS通信を実行している可能性があり、通信品質を体感できる状態にあると言える。したがって、アプリケーション１０１は通信端末１のディスプレイが表示状態および非表示状態のいずれであるかを識別できる端末操作ログを取得することができる。

また、ユーザが通信品質を体感できる状態にあるか否かを単独、直接的には判断できないものの他の操作ログとの潜在的な関連で判断できる操作ログとして、通信端末１がロック解除状態であるか否か、電源オンの状態であるか否か、飛行モードであるか否か、バッテリ運用中であるか否か、発呼したか否か、着呼したか否か、カメラが起動したか否か、所定のアプリケーションを起動、インストールもしくはアンインストールしたか否か等の端末操作ログも取得することができる。

操作ログ収集サーバ５は、端末操作ログ収集機能５０１を具備する。端末操作ログ収集機能５０１は、前記試験端末１ａに対して端末操作ログの収集要求を行う。試験端末１ａは前記収集要求に応答して、前記アプリケーション１０１が取得した端末操作ログを自端末の識別情報と共に端末操作ログ収集機能５０１に収集させる。端末操作ログ収集機能５０１は、各試験端末１ａに対して定期的に収集要求を行うことで、各試験端末１ａが取得した端末操作ログを定期的に収集できる。

キャプチャサーバ６は、キャプチャ機能６０１、分類機能６０２、教師データ作成機能６０３、教師データ蓄積機能６０４およびFG (Fore ground)/BG (Back ground)判別機能６０５を具備し、学習機能（図３）およびその学習結果を利用する判別機能（図４）を実現する。

学習機能は、図３に示したように、通信端末１の通信特徴量を取得し、前記収集した端末操作ログと対応時刻における通信特徴量との関係に基づいて、通信特徴量から通信端末１の状態を推定する教師データを作成する。判別機能は、図４に示したように、任意の通信端末１の通信特徴量を取得し、これを前記作成した教師データに適用することで当該通信端末１の状態を判別する。

前記キャプチャサーバ６において、キャプチャ機能６０１は、各通信端末１が送受するパケットを前記PGW/SGW３とインターネット４との間でキャプチャし、図２に示した１９種の通信特徴量を取得する。ここで、"UL"はアップロード，"DL"はダウンロード，"AVG"は平均，"CV"はコンバージェント（変換された数），"MTU"はネットワークで送信可能なパケットの最大サイズを、それぞれ表している。

分類機能６０２は、キャプチャしたパケットを、その送信元／宛先IPアドレス、送信元／宛先ポート番号、プロトコルおよびVLAN-IDの6-tupleによって識別した通信端末１の種別（機種）ごとに分類する。

教師データ作成機能６０３は、端末操作ログ収集機能５０１が収集した端末操作ログとキャプチャ機能６０１がキャプチャしたパケットの通信特徴量とを、前記分類機能６０２が分類した端末種別ごとに時系列で突き合わせる。そして、対応時刻における操作ログと通信特徴量との関係に基づいて、通信端末１がその通信品質をユーザが体感できる状態にあるか否かを推定する機械学習用の教師データを端末種別ごとに作成し、これを教師データ蓄積機能６０４に蓄積する。

本実施形態では、通信端末１のディスプレイが表示状態および非表示状態のいずれであるかを代表できる端末操作ログに着目し、図３に示したように、ディスプレイが表示中に収集された端末操作ログが正答ファイル、更には必要に応じてディスプレイが非表示中に収集された端末操作ログが誤答ファイルとされる。そして、これら正答／誤答ファイルを各操作に対応する時刻に収集された通信特徴量と対応付けることで、教師データを端末種別ごとに作成して教師データ蓄積機能６０４に蓄積する。

前記キャプチャサーバ６の判別機能では、図４に示したように、FG/BG判別機能６０５が、クライアントPC７から判別対象の端末種別を指定する情報（例えば、コマンド引数）を含む判別指示に応答して、前記キャプチャ機能６０１から、前記判別対象端末の通信特徴量（１９種類）を取得する。

さらに、取得した通信特徴量を、前記教師データ蓄積機能６０４から読み出した前記端末種別に関する教師データに適用することにより、前記通信端末１のディスプレイが表示状態および非表示状態のいずれであるか、換言すれば通信端末１が、その通信品質をユーザが体感できる状態（FG）および体感できない状態（BG）のいずれであるかを判別する。判別結果はクライアントPC８へ出力される。

本実施形態によれば、任意の通信端末１による通信が、ユーザの操作に応答して生じたフォアグラウンド（FG）通信すなわちユーザが通信品質を体感しやすい通信、およびユーザの操作とは無関係に生じたバックグラウンド（BG）通信すなわちユーザが通信品質を体感しにくい通信のいずれであるかを、各通信端末の通信特徴量に基づいて簡単かつ正確に識別できるようになる。

また、本実施形態によれば、通信端末１による通信が通信品質をユーザが体感しやすい通信および体感しにくい通信のいずれであるかを端末種別ごとに判別できるので、端末種別ごとに操作ログと通信特徴量との関係が固有である場合でも正確な識別が可能になる。

なお、上記の実施形態では、通信端末１の操作ログとして、当該通信端末のディスプレイがオン状態およびオフ状態といずれであるかといったように、ユーザの端末使用状況を直接的に表すステータス情報を収集し、通信特徴量との関係を求めるものとして説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、複数の間接的、潜在的な指標を収集するようにしても良い。

例えば、個々の操作ログからは、通信端末による通信が通信品質を体感しやすい通信および体感しにくい通信のいずれであるかを判別できる指標にはなり得なくとも、複数の指標の組合せにより潜在的に有意な指標となり得る場合がある。このような場合でも、本実施形態によれば複数の操作ログと通信特徴量との関係に基づいて教師データが構築されるので、潜在的な指標を活用できるようになる。

さらに、上記の実施形態では、TCP/IPを用いた通信を例として挙げているが、それ以外にも通信サービス一般に広く適用が可能である。端末種別としてOSを主としているが、OS以外に多種多様なIoTデバイスの通信サービスにも適用することが可能である。

１…通信端末，１ａ…試験端末，１ｂ…一般端末，２…無線基地局，３…PGW/GGW，４…インターネット，５…操作ログ収集サーバ，６…キャプチャサーバ，７，８…クライアントPC，５０１…端末操作ログ収集機能，６０１…キャプチャ機能，６０２…分類機能，６０３…教師データ作成機能，６０４…教師データ蓄積機能

Claims

通信端末の操作ログを収集する手段と、
前記通信端末の通信特徴量を取得する手段と、
前記操作ログと通信特徴量との対応時刻における関係に基づいて、通信特徴量から通信端末の状態がフォアグラウンド通信およびバックグラウンド通信のいずれであるかを判別する教師データを作成する手段と、
通信端末の通信特徴量を前記教師データに適用して当該通信端末の状態がフォアグラウンド通信およびバックグラウンド通信のいずれであるかを判別する手段とを具備したことを特徴とする通信分析システム。
前記操作ログを収集する手段は、通信端末がその通信品質をユーザが体感できる状態であるか否かを識別する指標となる操作ログを収集することを特徴とする請求項１に記載の通信分析システム。
前記操作ログを収集する手段は、通信端末のディスプレイが表示状態および非表示状態のいずれであるかを識別できる操作ログを収集することを特徴とする請求項１または２に記載の通信分析システム。
前記操作ログを収集する手段は、各通信端末に実装されて当該通信端末の操作ログを取得するアプリケーションから当該取得した操作ログをネットワーク経由で周期的に収集することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の通信分析システム。
前記操作ログを収集する手段は、通信端末がロック解除状態であるか否かを識別できる操作ログ、電源オンの状態であるか否かを識別できる操作ログ、飛行モードであるか否かを識別できる操作ログ、バッテリ運用中であるか否かを識別できる操作ログ、発呼を契機とする通話中であるか否かを識別できる操作ログ、被呼を契機とする通話中であるか否かを識別できる操作ログ、カメラが起動したか否かを識別できる操作ログ、所定のアプリケーションを起動、インストールもしくはアンインストールしたか否かを識別できる操作ログの少なくとも一つを収集することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の通信分析システム。
通信端末の種別を識別する手段をさらに具備し、前記教師データが通信端末の種別ごとに作成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の通信分析システム。
前記通信端末の状態を判別する手段は、通信特徴量を取得した通信端末の種別に対応した教師データに当該通信特徴量を適用することを特徴とする請求項６に記載の通信分析システム。
通信端末の操作ログを収集する手順と、
前記通信端末の通信特徴量を取得する手順と、
前記操作ログと通信特徴量との対応時刻における関係に基づいて、通信特徴量から通信端末の状態がフォアグラウンド通信およびバックグラウンド通信のいずれであるかを判別する教師データを作成する手順と、
通信端末の通信特徴量を前記教師データに適用して当該通信端末の状態がフォアグラウンド通信およびバックグラウンド通信のいずれであるかを判別する手順と、をコンピュータが実行する通信分析方法。