WO2014049997A1 - 通信挙動の解析が可能なサーバ装置および移動端末制御方法、並びにコンピュータ・プログラム - Google Patents

通信挙動の解析が可能なサーバ装置および移動端末制御方法、並びにコンピュータ・プログラム Download PDF

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Definitions

  • the microcell cannot handle the expected amount of traffic. Therefore, there arises a problem that the HCS cannot exhibit the effect of preventing congestion due to high traffic as designed.
  • the monitor unit 200 monitors the user data packet (hereinafter simply referred to as “data packet” or “packet”) and additional information transmitted by the EPC 30 to satisfy the condition for starting the analysis of the user behavior. Detect communication. In addition, the monitor unit 200 registers information representing communication to be analyzed in the transfer table 201. Furthermore, the monitor unit 200 transfers a copy of the packet and additional information included in the communication to be analyzed to the user behavior analysis server 100 over a predetermined analysis time.
  • data packet hereinafter simply referred to as “data packet” or “packet”
  • packet additional information transmitted by the EPC 30 to satisfy the condition for starting the analysis of the user behavior. Detect communication.
  • the monitor unit 200 registers information representing communication to be analyzed in the transfer table 201. Furthermore, the monitor unit 200 transfers a copy of the packet and additional information included in the communication to be analyzed to the user behavior analysis server 100 over a predetermined analysis time.
  • the registration information held in the transfer table 201 includes identification information (packet identification information) representing a packet to be analyzed from data packets transmitted by the EPC 30, and information (analysis time) for determining a predetermined analysis time. Discriminating information).
  • the packet identification information includes, for example, ID information for identifying a user who is performing communication, information about a connected base station, and address information (IP address, port number) of a packet source and destination. is there.
  • the analysis time discrimination information includes, for example, the analysis start time or the scheduled end time.
  • the user behavior analysis server 100 includes a packet analysis unit 110, a user behavior recording unit 111, a user behavior database 112, a data storage area 113, and an application type determination unit 114.
  • the packet analysis unit 110 generates user behavior data by analyzing the received packet and additional information (step S202).
  • the user behavior data may include all information obtained from the packet and the additional information. Further, the user behavior data may be only information representing a part of data types necessary for the application type determination process described later.

Abstract

 本発明のサーバ装置は、アクセス数が過剰になることを原因とする無線ネットワークの輻輳を防止する。その挙動解析サーバは、無線ネットワークに接続する各移動端末の通信パケットを所定の時間以内に解析して通信挙動を表す情報を通信挙動情報として生成する挙動解析部と、通信挙動情報を記録する記録部と、通信挙動情報が所定の挙動タイプ判定条件に適合するかどうかを判定し、挙動タイプ判定条件に適合した通信挙動情報に対応する通信を行った移動端末を所定のセルに接続させる通知情報を送信するタイプ判定部とを備える。

Description

通信挙動の解析が可能なサーバ装置および移動端末制御方法、並びにコンピュータ・プログラム
 本発明は、例えば、マクロセル内に小規模なマイクロセルが設けられる階層型セル構造の無線通信ネットワーク(以下、本願では「無線ネットワーク」または「ネットワーク」と略称する)に接続された移動端末、を制御するサーバ装置に関する。特に、本発明は、移動端末が接続する基地局を選定するための制御に関する。
 スマートフォンおよびタブレット端末のような移動端末の利用が増大し、それらの移動端末において利用されるアプリケーションが多様化している。移動端末の利用の増加と多様化に伴って、無線ネットワークにおける膨大な通信トラフィックの負荷と、アクセス数の急激な増加とが、発生している。
 係るアプリケーションの中には、ビデオストリームのような、特に高トラフィックを発生させるアプリケーションがある。一方、係るアプリケーションの中には、チャットや無料通話のような、比較的低トラフィックであるがアクセス回数を増大させるアプリケーションもある。かつては、前者のアプリケーションの利用が増加したことによって、トラフィックが増大するという問題が、顕在化した。しかしながら、近年では、さらに後者のアプリケーションの利用が増加したことによって、アクセス数の肥大化の問題が見られる。このようなトラフィックの増大とアクセス数の肥大化とが、無線ネットワークの輻輳を生じさせることによって、大きな問題となっている。
 係る問題に対する解決策の一つとして、階層的セル構造(Hierarchical Cell Structure。階層型ネットワークとも呼ばれる。以下、本願では「HCS」と言う。)が検討されている。HCSは、広いエリアをカバーするマクロセル基地局(以下、単に「マクロセル」と言う。)と、より狭いエリアをカバーするマイクロセル基地局(以下、単に「マイクロセル」と言う。)とを組み合わせた無線ネットワークの構造である。なお、本願では、マイクロセルを、マクロセルより比較的小規模なセルを総称する言葉として用いる。すなわち、マイクロセルには、フェムトセルやピコセルなども含む。
 例えば、LTE(Long Term Evolution)、またはLTEの後継となるLTE-Advanced(以下、「LTE-A」と称する。)の無線ネットワークにおけるHCSが、標準化団体3GPP(3rd Generation Partnership Project)によって標準化されている。係るHCSは、HetNet(Heterogeneous Network、ヘテロジーニアスネットワーク)と呼ばれる。
 元々、HCSは無線ネットワークにおけるエリアカバレッジを上げるための技術であった。しかしながら、近年、HCSは、無線ネットワークの輻輳を防ぐ際にも活用されている。例えば、HetNetでは、広域をカバーするマクロセル網のエリア内において、マイクロセルが、カフェや学校のような高トラフィックが発生する局所的な場所(ホットスポット)に設置される。このようにして、より狭いエリアをカバーするマイクロセルに、局所的な高トラフィックを逃がすことができるので、特に高トラフィックが原因となる輻輳が、防止されている。
 しかしながら、無線ネットワークの基地局を選定する際、一般的な方法では、基地局からの電波強度(RSRP(Reference Signal Received Power))がより強い方に移動端末を接続させる。したがって、ある種のアプリケーションを利用するユーザが集まる場合、低トラフィックであるがアクセス回数が多い移動端末が、マイクロセルに対して極端に多く接続してしまうことがある。例えば、カフェのようなホットスポットに、チャットを利用するユーザが集まった場合、多数の係る移動端末が、そのホットスポットをカバーするマイクロセルに集中的に接続する状況となる。その結果、当該マイクロセルにおける同時に複数のアクセスを処理する能力(同時接続数)が、限界に達してしまうことがある。係るマイクロセルに対しては、当該マイクロセルにおけるトラフィックを処理する能力には十分に余裕があっても、新たな移動端末がアタッチ(接続、アクセス)できなくなる。
 すなわち、上記のようなアクセス数が過多になった状況において、マイクロセルは、期待されているトラフィックの量を処理できない。したがって、HCSが、高トラフィックによる輻輳を防ぐという効果を設計どおりには発揮できないという問題が生じる。
 本発明は、上述した問題点を解決するためになされた。本発明の主たる目的は、低トラフィックかつ多数回のアクセスを行うアプリケーションを実行する多数の移動端末が、特定のマイクロセルがカバーするエリアへ集中した場合などに、アクセス数が過剰になることを原因とする無線ネットワークの輻輳を防止する挙動解析サーバ装置等を提供することである。
 上記目的を達成すべく、本発明の一形態である挙動解析サーバ装置は、マクロセル内に小規模なマイクロセルが設けられる階層型セル構造の無線ネットワークにおいて、前記無線ネットワークに接続する各移動端末の通信パケットを所定の時間以内に解析して通信挙動を表す情報を通信挙動情報として生成する挙動解析手段と、前記通信挙動情報を記録する記録手段と、前記通信挙動情報が所定の挙動タイプ判定条件に適合するかどうかを判定し、前記挙動タイプ判定条件に適合した通信挙動情報に対応する通信を行った移動端末を、所定のセルに接続させる通知情報を送信するタイプ判定手段とを備える。
 また、同目的を達成する他の見知として、本発明の他の形態である移動端末制御方法は、マクロセル内に小規模なマイクロセルが設けられる階層型セル構造の無線ネットワークに接続された各移動端末の挙動を解析する移動端末制御方法において、前記無線ネットワークに接続する前記各移動端末の通信パケットを所定の時間以内に解析して通信挙動を表す情報を通信挙動情報として生成する挙動解析ステップと、前記通信挙動情報を記録手段に記録する記録ステップと、前記通信挙動情報が所定の挙動タイプ判定条件に適合するかどうかを判定するタイプ判定ステップと、前記タイプ判定ステップにおける判定において、前記挙動タイプ判定条件に適合した通信挙動情報に対応する通信を行った移動端末を所定のセルに接続させる判定結果処理ステップとを含む。
 また、同目的は、上記の各構成を有する挙動解析サーバ装置、並びに対応する方法を、コンピュータによって実現するコンピュータ・プログラム、及びそのコンピュータ・プログラムが格納されている、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体によっても達成される。
 本発明によれば、低トラフィックかつ多数回のアクセスを行うアプリケーションを利用する多数の移動端末が、特定のマイクロセルがカバーするエリアへ集中した場合に、アクセス数が過多であることを原因とする無線ネットワークの輻輳を防止する挙動解析サーバ装置等を実現することができる。
本発明の実施形態におけるシステム構成を示す概念図である。 本発明の実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態におけるモニタ部200の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態におけるユーザ挙動解析サーバ100の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における結果処理部203の動作を示すフローチャートである。
 次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
 以下では、LTE、または、LTE-Aシステムの階層型ネットワークであるHetNetを用いた形態を一例として説明する。
 図1は、本発明の実施形態におけるシステム構成を示す概念図である。
 図1を参照すると、本実施形態におけるHetNetシステムは、ユーザ1、移動端末2、マクロセル基地局10、マクロセルサービス提供領域11、マイクロセル基地局20、マイクロセルサービス提供領域21、EPC(Evolved Packet Core)30、ユーザ挙動解析サーバ100、インターネット1000およびバックホール1001から構成される。インターネット1000は、通信手段の一例である。
 ユーザ1は、移動端末2を携行しながら移動しつつ、移動端末2上で各種アプリケーションを実行させる利用者である。ユーザ1が実行させるアプリケーションは、インターネット1000を通じてアプリケーションサーバ(図示せず)と通信を行う。
 移動端末2は、ユーザ1が携行する端末である。移動端末2は、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話などにより実現される端末装置である。移動端末2では、無料IP電話やチャット、ビデオストリーミングなどの各種アプリケーションを実行することができる。
 マクロセル基地局10は、広いエリアをカバーする比較的大型の基地局である。マクロセル基地局10は、例えば、半径数キロのエリアに対してネットワークサービス提供が可能であると仮定する。また、マクロセル基地局10が同時にアタッチさせることのできる移動端末2の数を示す同時接続数は、例えば、数千人程度であると仮定する。
 マクロセルサービス提供領域11は、移動端末2がマクロセル基地局10からネットワークサービスを享受できるカバレッジエリアである。
 マイクロセル基地局20は、マクロセル基地局10に比べて、小型の基地局である。マイクロセル基地局20は、例えば、半径数百メートルのエリアに対してネットワークサービスが提供可能であると仮定する。また、マイクロセル基地局20における同時接続数は、例えば、数百人程度であると仮定する。
 マイクロセルサービス提供領域21は、移動端末2がマイクロセル基地局20からネットワークサービスを享受できるカバレッジエリアである。
 本実施形態におけるHetNetシステムは、大規模なマクロセル基地局10のサービス提供領域11内に、相対的に小規模なマイクロセル基地局20を配置した構成である。すなわち、マイクロセルサービス提供領域21では、マクロセル基地局10とマイクロセル基地局20との両方からネットワークサービスを受けることが可能である。
 ただし、マイクロセルサービス提供領域21内では、マイクロセル基地局20が最も近く電波強度の強い基地局となる。したがって、後述するEPC30は、通常、基地局選定の際に、、マイクロセルサービス提供領域21内にある移動端末2に対して、アタッチする基地局としてマイクロセル基地局20を選定する。すなわち、通常は、マクロセルサービス提供領域11からマイクロセルサービス提供領域21へ移動してきた移動端末2は、EPC30によって、マイクロセル基地局20へ接続先を変更(ハンドオーバ)される。
 EPC30は、階層型ネットワークを構成する基地局を制御する、共通の基地局制御装置(コアネットワーク機器)である。EPC30は、バックホール1001を通じて、マクロセル基地局10およびマイクロセル基地局20と接続され、それらの基地局を制御する。
 バックホール1001は、コアネットワーク機器と携帯電話の基地局とを結ぶ大容量回線である。すなわち、バックホール1001は、EPC30と、マクロセル基地局10およびマイクロセル基地局20との間を結ぶ回線である。
 LTEおよびLTE-AにおけるEPC30は、LTE網だけでなく、既存の2G網および3G網なども含めて収容する能力を持つ。また、EPC30は、多様な無線アクセスシステム(回線網、アクセスネットワーク)を集約することができる。したがって、本実施形態において、特にマクロセル基地局10とマイクロセル基地局20とを取り上げているが、本技術は、コアネットワーク機器に収容された多様な無線アクセスシステムとの間においても同様に適用できる。
 以下に、図2を参照して、実施形態の各構成を詳細に説明する。図2は、本発明の実施形態の構成を示すブロック図である。図2を参照すると、EPC30は、コアモジュール31、モニタ部200、転送テーブル201、データ記憶領域202および結果処理部203を有する。
 コアモジュール31は、移動端末2のハンドオーバや位置登録などの移動の制御、移動端末2とインターネット1000との間で通信を行う際の接続(ベアラ)や認証の制御、および、移動端末2上のアプリケーションとインターネット1000との間で受発信されるユーザデータパケットの伝送などを行う。
 モニタ部200は、EPC30が伝送するユーザデータパケット(以下、単に「データパケット」または「パケット」と言う。)および付加情報を監視(モニタリング)することにより、ユーザ挙動の解析を開始する条件を満たす通信を検出する。また、モニタ部200は、転送テーブル201へ解析対象となる通信を表す情報を登録する。さらに、モニタ部200は、所定の解析時間に亘って、解析対象である通信に含まれるパケットの複製および付加情報をユーザ挙動解析サーバ100へ転送する。
 ここで、付加情報とは、解析対象の通信に関する情報である。例えば、付加情報には、新たな接続の確立や移動端末のセル間移動などの事象を示す通信ステータス情報や、ユーザを識別する情報などが含まれることがある。付加情報には、さらに詳細な情報が存在することもある。例えば、付加情報には、ソースIPアドレス、宛先IPアドレス、およびプロトコルタイプなど、当該パケットのIPヘッダから得られる情報が含まれることがある。また、例えば、付加情報には、ソースポート番号、宛先ポート番号、およびシーケンス番号など、TCPやUDP等のプロトコルヘッダから得られる情報が含まれることがある。さらに、付加情報には、URI(Uniform Resource Identifire)、およびContent-Typeなど、アプリケーションレイヤのヘッダから得られる情報などが含まれることがある。これらの情報は、当該パケットを直接解析して得ても良いが、LTEおよびLTE-AにおけるEPC30の場合であれば、DPI(Deep Packet Inspection)と呼ばれるパケット解析機能を利用して得ることも可能である。DPIによって得られる情報には、解析対象となっているパケットよりも前に伝送されたパケットなどから得られた情報をも含むことがある。
 転送テーブル201は、ユーザ挙動の解析対象である通信を示す登録情報を保持するデータベースである。転送テーブル201は、データ記憶領域202に記憶される。
 転送テーブル201に保持される登録情報は、EPC30が伝送するデータパケットの中から解析対象のパケットを表す識別情報(パケットの識別情報)、および、所定の解析時間を判別する際の情報(解析時間の判別情報)を含む。パケットの識別情報には、例えば、通信を行っているユーザを識別する際のID情報、接続中の基地局に関する情報、およびパケットのソースや送信先のアドレス情報(IPアドレス、ポート番号)などがある。解析時間の判別情報には、例えば、解析の開始時刻または終了予定時刻などがある。
 データ記憶領域202は、例えば、半導体メモリ装置やディスク装置により実現される。
 結果処理部203は、ユーザ挙動解析サーバ100から、判定したアプリケーションタイプおよび判定対象の通信の識別情報を含む結果通知を受信する。また、結果処理部203は、転送テーブル201から結果通知に対応する登録情報を削除する。さらに、結果処理部203は、結果通知の内容に応じて、移動端末2をハンドオーバさせることを示すハンドオーバ通知を送信する。
 次に、ユーザ挙動解析サーバ100の構成について、図2を参照して説明する。
 ユーザ挙動解析サーバ100は、パケット解析部110、ユーザ挙動記録部111、ユーザ挙動データベース112、データ記憶領域113およびアプリケーションタイプ判定部114を有する。
 パケット解析部110は、モニタ部200から受信したパケットの複製および付加情報を解析することによってユーザ挙動データを生成する。パケット解析部110は、生成したユーザ挙動データをユーザ挙動記録部111に送る。ユーザ挙動データとは、解析対象となった受信パケットおよび付加情報から得られた情報である。ユーザ挙動データには、例えば、通信の接続元と宛先とを示すアドレス情報およびユーザ識別子などの通信を示す識別情報と、パケットのデータ量と、パケット受信時刻など通信の時間に関する情報と、ユーザデータの内容と、付加情報の内容などとを含めてもよい。
 ユーザ挙動記録部111は、パケット解析部110が生成したユーザ挙動データをユーザ挙動データベース112に保存する。また、ユーザ挙動記録部111は、それまでに解析が行われた通信に属する一連のパケットに関するユーザ挙動データから、通信パターンを表す情報を算出する。通信パターンを表す情報は、例えば、解析を開始してから解析対象とした全パケットにおけるデータ長の合計、パケットの通信間隔の平均値や間隔の最大値、通信回数、平均トラフィック、および、これらを送受信で区別した情報などを含めてもよい。すなわち、通信パターンを表す情報には、一つのパケットから得られる情報に加えて、複数のパケットに関するユーザ挙動データを分析することによって得られる情報も含めることができる。
 ユーザ挙動データベース112は、上記のユーザ挙動データおよび通信パターンを表す情報を含む。ユーザ挙動データベース112は、データ記憶領域113に記憶される。
 データ記憶領域113は、例えば、半導体メモリ装置やディスク装置により実現される。
 アプリケーションタイプ判定部114は、ユーザ挙動データベース112に含まれる情報に基づいて、解析対象である受信パケットが属する通信を行っているアプリケーションのタイプを判定する。アプリケーションタイプ判定部114は、結果処理部203へ、判定したアプリケーションのタイプを示す情報を含む結果通知を送信する。
 本実施形態においては、アプリケーションタイプの種類を表す情報や判定条件を表す情報は、あらかじめタイプ判定条件テーブルとして定義しておくことと仮定する。なお、タイプ判定条件テーブルは、、アプリケーションタイプ判定部114において保持される。判定条件を表す情報とは、ユーザ挙動データを表す情報、および通信パターンを表す情報の中に含まれる1つ以上の情報に関して、特定の閾値、または値の範囲を指定したものである。アプリケーションのタイプを区別する条件は、アプリケーションが行う通信における挙動の特徴に依存する。例えば、アプリケーションによっては、送信先ポート番号や宛先のURIなど、ある一つのパケットのヘッダだけで区別できることがある。また、他のアプリケーションの例では、通信されるパケットの順番、平均トラフィック、通信間隔、通信回数など、複数のパケットのやりとりの状態から区別するものもある。なお、アプリケーションタイプ判定部114は、接続先の無線アクセスシステムを決定する際に必要な特性が把握できればよい。したがって、アプリケーションタイプ判定部114は、固有のアプリケーション名を特定するとは限らない。
 ユーザ挙動解析サーバ100は、EPC30と構内LAN(ローカルエリアネットワーク)等の通信ネットワークを介して通信可能である。
 EPC30およびユーザ挙動解析サーバ100は、コンピュータ・プログラム制御により動作する一般的な情報処理装置(コンピュータ)によって構成されても良いし、または、専用のハードウェアで構成されても良い。
 次に、上述した構成を含む本実施形態の動作について詳細に説明する。
 まず、図3を参照して、モニタ部200のモニタリング動作を説明する。図3は、本発明の実施形態におけるモニタ部200の動作を示すフローチャートである。
 まず、EPC30が起動した後に、モニタ部200は、EPC30を通じて送受信される、ユーザ1が携行する移動端末2が行う通信に関連するデータパケットの監視を開始する(ステップS101)。
 移動端末2で動作するアプリケーションと、インターネット1000を通じて接続するアプリケーションサーバ(図示せず)との間で通信が行われると、モニタ部200は、コアモジュール31を介して当該通信のデータパケットおよび付加情報を受信する。モニタ部200は、転送テーブル201に基づいて、当該通信が転送の対象かどうかをチェックする(ステップS102)。
 モニタ部200は、チェックに際して、初めに、転送テーブル201に含まれる登録情報におけるパケットの識別情報と、受信したデータパケットおよび付加情報から得られる識別情報を比較する。そして、それらが一致する場合、モニタ部200は、当該通信が登録されていると判断する。当該通信が登録されていると判断した場合、次に、モニタ部200は、対応する登録情報に含まれる解析時間の判別情報と、現在時刻とに基づいて、解析の終了を判定する。モニタ部200は、解析がまだ終了していないと判断した場合、当該通信を転送処理の対象と認識する。
 当該通信が転送処理対象である場合、モニタ部200は、解析対象である当該パケットの複製および付加情報をユーザ挙動解析サーバ100へ転送する(ステップS105)。なお、データパケットの複製および付加情報を送られた後のユーザ挙動解析サーバ100の動作については後述する。
 なお、ステップS102において、転送テーブル201に当該通信が登録されているが、所定の解析時間をすでに経過していた場合、モニタ部200は、転送テーブル201から当該通信を示す登録情報を消去した後に、ユーザ挙動の解析を終了する。すなわち、これは、所定の解析時間の間、モニタ部200が当該通信のモニタリングを実施しユーザ挙動解析サーバ100が挙動解析を実施したが、解析対象のパケットが属する通信に関するアプリケーションが、アプリケーションタイプの判定条件のいずれにも適合せずに終わったということを意味する。したがって、モニタ部200は、当該通信のユーザ挙動解析をそのまま終了する。そして、当該通信を行っている移動端末2は、そのままマイクロセル基地局20に接続され続ける。
 一方、ステップS102において、転送テーブル201に当該通信が登録されていなかった場合、モニタ部200は、新たに解析を開始するかどうかに関してチェックする(ステップS103)。ここで、解析を開始する条件(開始条件)とは、例えば、新たな通信が開始された場合と、移動端末2が他のセルのサービス提供領域からマイクロセルサービス提供領域21に移動した場合などである。当該チェックに際して、モニタ部200は、付加情報に含まれる通信ステータス情報および、パケットのデータ構造解析などを参照する。
 ステップS103において、上述した開始条件のいずれの場合でもないとき、モニタ部200は、解析開始の必要がないと判断する。そして、モニタ部200は、ここで当該パケットおよび当該付加情報の処理を終了する。この判断処理により、モニタ部200は、一度ユーザ挙動の解析を実施した後に、そのままマイクロセル基地局20に接続され続けることになった通信を、再び解析対象とすることを回避する。
 一方、ステップS103において、上述した開始条件のいずれかを満たすことを検出すると、モニタ部200は、当該通信の解析を開始することを決定する。そして、モニタ部200は、現在時刻を解析開始時刻として、転送テーブル201に当該通信を示す情報を登録する(ステップS104)。すなわち、モニタ部200は、解析対象を表すパケットの識別情報、および、解析時間の判別情報を登録する。
 そして、モニタ部200は、当該パケットの複製および当該付加情報をユーザ挙動解析サーバ100へ転送する(ステップS105)。
 次に、図4を参照して、データパケットの複製および付加情報を送られた後のユーザ挙動解析サーバ100の挙動解析動作を説明する。図4は、本発明の実施形態におけるユーザ挙動解析サーバ100の動作を示すフローチャートである。
 まず、パケット解析部110が、モニタ部200から転送されたデータパケットの複製(以下、単に「パケット」と言う。)および付加情報を受信する(ステップS201)。
 次に、パケット解析部110は、受信したパケットおよび付加情報を解析することにより、ユーザ挙動データを生成する(ステップS202)。ユーザ挙動データは、当該パケットおよび当該付加情報から得られるすべての情報を含んでも良い。また、ユーザ挙動データは、後述するアプリケーションタイプの判定処理に必要な一部のデータ種別を表す情報だけであっても良い。
 次に、ユーザ挙動記録部111が、パケット解析部110によって生成されたユーザ挙動データと同じ通信に関する過去のユーザ挙動データを、ユーザ挙動データベース112から読み出す。さらに、ユーザ挙動記録部111は、生成されたユーザ挙動データと過去のユーザ挙動データとに基づいて、通信パターンを表す情報を算出する。ユーザ挙動記録部111は、算出した通信パターンを表す情報を、生成されたユーザ挙動データと共にユーザ挙動データベース112に保存する(ステップS203)。通信パターンを表す情報は、一例として、当該通信に関連する全パケットのデータ長の合計、パケット通信間隔の平均値、および通信回数が算出されたこととする。
 次に、アプリケーションタイプ判定部114は、ユーザ挙動データベース112から抽出した、当該受信パケットと同じ通信に関するユーザ挙動データおよび通信パターンを表す情報を使い、その情報のタイプ判定条件テーブルの条件に対する適合性を判定する。以下では、いずれかの条件に対して適合した場合を、「タイプ判定が成功した(できた)」とも言う(ステップS204)。
 タイプ判定ができた場合、アプリケーションタイプ判定部114は、判定したアプリケーションタイプを示す情報、および判定対象である通信を示す識別情報を含む結果通知を、EPC30に送信する(ステップS205)。結果通知を送られた後のEPC30の動作については、後述する。
 一方、ステップ204において、いずれの条件にも一致せず、タイプ判定ができなかった場合、アプリケーションタイプ判定部114は、アプリケーションタイプの判定をそのまま終了する。この場合、当該通信における後続のパケットに対して、上述したモニタリングおよび解析における一連の処理が繰り返される。すなわち、モニタ部200が、解析対象の通信の次のパケットを受信(図1のステップS101)した後に、転送テーブル201をチェックする(図1のステップS102)。すると、モニタ部200は、転送テーブル201に当該通信を示す登録情報があるので、所定の解析時間を経過していなければ、新たに受信したパケットの複製と付加情報をユーザ挙動解析サーバ100へ転送する(図1のステップS105)。それ以降のユーザ挙動解析サーバ100の動作は、上述の通りである。
 以下に、ステップS204におけるタイプ判定条件の具体例を、3つ説明する。まず、タイプ判定条件の1つ目の具体例として、宛先IPアドレスと宛先ポートの範囲を指定する場合を説明する。この場合、アプリケーションタイプ判定部114は、通信の1つ目のパケットを受信した際に、そのヘッダ情報を参照することにより、即時に判定条件に適合することがわかる。このようにして、1つ目の具体例において、タイプ判定が成功する。
 タイプ判定条件の2つ目の例として、アプリケーションサーバによる認証が終了した後に、移動端末2において動作するアプリケーションが、接続を求める宛先URIを条件として指定する場合を説明する。この場合は、1つ目のパケットの受信時点では、まだ認証が終了していないため、このようなタイプ判定条件は満たされない。したがって、認証が終了するまで、後続する送受信パケットについてモニタリングおよび解析の各処理が継続する。最終的には、判定部114は、宛先URIに対して接続を要求するパケットが解析対象となった時点で、2つめの条件に適合することを検出する。このようにして、2つ目の具体例において、判定部114は、タイプ判定に成功する。
 タイプ判定条件の3つ目の例として、全パケットのデータ長の合計(D)、パケット通信間隔の平均値(T)、および通信回数(C)のそれぞれに対し閾値範囲を設定し、それらの全ての閾値範囲に含まれる場合に適合とみなす条件を指定する場合を説明する。例えば、D<1(メガバイト)、かつ、T>100(ミリ秒)、かつ、C>10(回)のような形式である。このような条件は、所定の解析時間において、間隔を空けた多数回の通信で少量のデータを送る(すなわち、低トラフィックかつアクセス回数が多い)という挙動のアプリケーションを検出することが可能な条件である。
 例えば、もしアプリケーションを利用中のユーザがマイクロサービス提供領域21に外から侵入してきた場合、上述した2つ目の判定条件のようにアプリケーション開始後すぐに行われる特定の動作を対象とした判定条件には適合しない可能性がある。なぜなら、上述した2つ目のタイプ判定条件の説明における「宛先URIに接続する」段階を過ぎてしまってからユーザ1が移動した場合、、2つ目の判定条件では、タイプ判定ができない。すなわち、アプリケーションの利用が既に開始されて相当の時間を経過していると、モニタ部200は、アプリケーション開始後の初期の通信にだけ特有に現れるアプリケーションの特徴が得られないことがある。したがって、判定部114は、判定に使える付加情報が少ない可能性がある。そのような場合にも、3つ目のタイプ判定条件であれば、判定部114は、ステップS203の処理において算出した通信パターンを表す情報が判定条件を満たした時点で、タイプ判定に成功する。
 次に、図5を参照して、アプリケーションタイプ判定の結果通知を送られた後のEPC30の移動制御動作を説明する。図5は、本発明の実施形態における結果処理部203の動作を示すフローチャートである。
 まず、結果処理部203が、判定したアプリケーションタイプを示す情報および判定対象である通信を示す識別情報を含む結果通知を、アプリケーションタイプ判定部114から受信する(ステップS301)。
 次に、結果処理部203は、転送テーブル201から判定対象である通信に関する登録情報を削除した後、それ以降のデータパケットの転送を終了させる(ステップS302)。
 次に、結果処理部203は、結果通知をチェックすることにより、ハンドオーバが必要かどうかを判断する(ステップS303)。例えば、判定されたアプリケーションタイプが無料通話やチャットのような低トラフィックかつアクセス回数の多いタイプである場合、ハンドオーバが必要と判断する。
 本実施形態においては、一例として、上記以外の場合に、結果処理部203は、ハンドオーバ不要と判断し、処理を終了する。このようにして、早期にハンドオーバ不要なアプリケーションタイプを検出するので、無用なユーザ挙動解析が行われることを止めることができる。
 ハンドオーバが必要と判断した場合、結果処理部203は、当該通信を示す識別情報を含むハンドオーバ通知をEPC30のコアモジュール31に送信する(ステップS304)。
 コアモジュール31は、ハンドオーバ通知を受信した後、ハンドオーバ通知に含まれる、通信を示す識別情報に基づいて、当該通信を行っている移動端末2を割り出す。そして、コアモジュール31は、移動端末2の接続先をマイクロセル基地局20からマクロセル基地局10へ移動(ハンドオーバ)させる(ステップS305)。
 このようにして、本実施形態では、低トラフィックかつアクセス回数の多いアプリケーションを実行している移動端末2を、マイクロセルからマクロセルに移動させることができる。そのため、アクセス数過多の状況であるマイクロセル基地局20において、同時接続数とトラフィック量との負荷のバランスを制御することができる。
 以上説明したように、本実施形態には、低トラフィックかつ多数回にわたるアクセスを行う多数のアプリケーション利用者がマイクロセルへ集中的に接続することにより、アクセス数が過剰になることを原因とする無線ネットワークの輻輳を防止できるという効果がある。
 その理由は、ユーザが利用するアプリケーションが行う通信の挙動に応じて、移動端末がアタッチする基地局を変更させることができるからである。
 なお、移動端末のハンドオーバは、マイクロセル基地局20の処理能力に余裕がある場合には行われなくてもよい。また、移動端末のハンドオーバは、マクロセル基地局10の処理能力に余裕がない場合には行われなくてもよい。
 すなわち、図3のステップS102またはステップS103において、モニタ部200は、マイクロセル基地局20やマクロセル基地局10の稼動状況に応じて、データパケットの複製と付加情報とをユーザ挙動解析サーバ100へ転送するかどうかを判断してもよい。または、図5のステップS303において、結果処理部203が、マイクロセル基地局20やマクロセル基地局10の稼動状況に応じて、移動端末2のハンドオーバを行うかどうかを判断してもよい。この場合は、モニタ部200は、モニタリングと挙動解析動作は常に実施する。または、マイクロセル基地局20やマクロセル基地局10の稼動状況に応じて、アプリケーションタイプ判定部114が、保持するタイプ判定条件テーブルの条件を変動させる。その結果、アプリケーション判定部114は、タイプ判定に適合する通信の数を増減させることにより、結果的にハンドオーバされる移動端末の数を増減させることができる。また、これらの処理は、組み合わせて実施されても良い。
 なお、上述したマイクロセル基地局20やマクロセル基地局10の稼動状況に関する情報は、コアモジュール31、または、EPC30の外部の装置(図示せず)などから得る。
 また、本実施形態では、マイクロセル基地局20にアタッチしている各移動端末2が制御の対象であったが、マクロセル基地局10にアタッチしている各移動端末2が対象となってもよい。この場合、図5のステップS305において、コアモジュール31は、ハンドオーバ通知を受信した後、ハンドオーバ通知に含まれる、通信を示す識別情報に基づいて識別した移動端末2に対して、マイクロセル基地局20へアタッチすることを阻止するように動作する。すなわち、コアモジュール31は、ハンドオーバ通知に含まれる情報を保持しておき、その後、もし当該移動端末2がマイクロセルサービス提供領域21に移動した場合に、マイクロセル基地局20へハンドオーバすることを中止させる。
 このようにして、マイクロセル基地局20へアタッチさせたくない挙動をとるアプリケーションを利用している移動端末2は、マクロセル基地局10に接続したままになる。したがって、マイクロセル基地局20に一旦ハンドオーバした後に挙動解析を実施する本実施形態に比べて、上述のような動作を行う場合は、ハンドオーバ回数が少なくて済むという効果がある。なお、コアモジュール31は、ハンドオーバ通知に含まれる情報を保持した後、通知の対象である通信を監視し続ける。そして、当該通信が終了した場合(すなわち、ユーザがアプリケーションの利用を終了した場合)、コアモジュール31は、当該通信に関するハンドオーバ通知に含まれる情報の保持を止める。
 また、本実施形態は、LTEおよびLTE-Aの無線ネットワークシステムを対象としたが、それには限らない。すなわち、本実施形態は、階層的セル構造を持ち、通信データの監視および各セル間のハンドオーバを制御するコアネットワーク機器に相当する機能がある無線ネットワークシステムであれば、適用することができる。 なお、本発明は上述した実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下の付記に限定されるものではない。
 (付記1)
 マクロセル内に小規模なマイクロセルが設けられる階層型セル構造の無線ネットワークにおいて、
 前記無線ネットワークに接続する各移動端末の通信パケットを所定の時間以内に解析して通信挙動を表す情報を通信挙動情報として生成する挙動解析手段と、
 前記通信挙動情報を記録する記録手段と、
 前記通信挙動情報が所定の挙動タイプ判定条件に適合するかどうかを判定し、前記挙動タイプ判定条件に適合した通信挙動情報に対応する通信を行った移動端末を、所定のセルに接続させる通知情報を送信するタイプ判定手段と
 を備える挙動解析サーバ装置。
 (付記2)
 前記通信挙動情報は、解析時間内における通信データ量の合計とアクセス回数とを表す情報を含み、
 前記挙動タイプ判定条件は、通信データ量の合計とアクセス回数とに関する閾値に基づくものである
 付記1記載の挙動解析サーバ装置。
 (付記3)
 前記挙動タイプ判定条件は、特定のアプリケーションを識別するための条件を含み、
 前記タイプ判定手段は、識別された特定のアプリケーションの種別に応じて、前記識別された特定のアプリケーションを実行している移動端末を所定のセルに接続させる通知情報を送信する
 付記1または付記2記載の挙動解析サーバ装置。
 (付記4)
 前記タイプ判定手段は、前記通知情報に基づき、前記マクロセルまたはマイクロセルの基地局の稼動状況に応じて、前記移動端末を接続させるセルを選択する判定結果処理手段に接続する
 付記1乃至付記3のいずれかに記載の挙動解析サーバ装置。
 (付記5)
 前記判定結果処理手段は、前記挙動タイプ判定条件に適合した通信挙動情報に対応する通信が継続している間、当該通信を行っている移動端末が所定のセルに接続しないように制御する
 付記4記載の挙動解析サーバ装置。
 (付記6)
 マクロセル内に小規模なマイクロセルが設けられる階層型セル構造の無線ネットワークに接続された各移動端末の挙動を解析する移動端末制御方法において、
 前記無線ネットワークに接続する前記各移動端末の通信パケットを所定の時間以内に解析して通信挙動を表す情報を通信挙動情報として生成する挙動解析ステップと、
 前記通信挙動情報を記録手段に記録する記録ステップと、
 前記通信挙動情報が所定の挙動タイプ判定条件に適合するかどうかを判定するタイプ判定ステップと、
 前記タイプ判定ステップにおける判定において、前記挙動タイプ判定条件に適合した通信挙動情報に対応する通信を行った移動端末を所定のセルに接続させる判定結果処理ステップと
 を含む移動端末制御方法。
 (付記7)
 前記通信挙動情報は、解析時間内における通信データ量の合計とアクセス回数とを表す情報を含み、
 前記挙動タイプ判定条件は、通信データ量の合計とアクセス回数とに関する閾値に基づくものである
 付記6記載の移動端末制御方法。
 (付記8)
 前記挙動タイプ判定条件は、特定のアプリケーションを識別するための条件を含み、
 前記判定結果処理ステップにおいて、識別された特定のアプリケーションの種別に応じて、前記識別された特定のアプリケーションを実行している移動端末を所定のセルに接続させる
 付記6または付記7記載の移動端末制御方法。
 (付記9)
 前記判定結果処理ステップにおいて、前記マクロセルまたはマイクロセルの基地局の稼動状況に応じて、前記移動端末を接続させるセルを選択する
 付記6乃至付記8のいずれかに記載の移動端末制御方法。
 (付記10)
 前記判定結果処理ステップにおいて、前記挙動タイプ判定条件に適合した通信挙動情報に対応する通信が継続している間、当該通信を行っている移動端末が所定のセルに接続しないように制御する
 付記6乃至付記9のいずれかに記載の移動端末制御方法。
 (付記11)
 マクロセル内に小規模なマイクロセルが設けられる階層型セル構造の無線ネットワークに接続された各移動端末の挙動を解析する移動端末制御プログラムにおいて、
 前記無線ネットワークに接続する前記各移動端末の通信パケットを所定の時間以内に解析して通信挙動を表す情報を通信挙動情報として生成する挙動解析処理と、
 前記通信挙動情報を記録手段に記録する記録処理と、
 前記通信挙動情報が所定の挙動タイプ判定条件に適合するかどうかを判定し、前記挙動タイプ判定条件に適合した通信挙動情報に対応する通信を行った移動端末を所定のセルに接続させる通知情報を送信するタイプ判定処理と
 をコンピュータに実行させる移動端末制御プログラム。
 (付記12)
 前記通信挙動情報は、解析時間内における通信データ量の合計とアクセス回数とを表す情報を含み、
 前記挙動タイプ判定条件は、通信データ量の合計とアクセス回数とに関する閾値に基づくものである
 付記11記載の移動端末制御プログラム。
 (付記13)
 前記挙動タイプ判定条件は、特定のアプリケーションを識別するための条件を含み、
 前記タイプ判定処理において、識別された特定のアプリケーションの種別に応じて、前記識別された特定のアプリケーションを実行している移動端末を所定のセルに接続させる通知情報を送信する
 付記11または付記12記載の移動端末制御プログラム。
 (付記14)
 前記タイプ判定処理において、前記通知情報に基づき、前記マクロセルまたはマイクロセルの基地局の稼動状況に応じて、前記移動端末を接続させるセルを選択する判定結果処理に接続する
 付記11乃至付記13のいずれかに記載の移動端末制御プログラム。
 (付記15)
 前記判定結果処理において、前記挙動タイプ判定条件に適合した通信挙動情報に対応する通信が継続している間、当該通信を行っている移動端末が所定のセルに接続しないように制御する
 付記14記載の移動端末制御プログラム。
 以上、上記実施形態等を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
 以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
 この出願は、2012年9月25日に出願された日本出願特願2012-210261を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
 1  ユーザ
 2  移動端末
 10  マクロセル基地局
 11  マクロセルサービス提供領域
 20  マイクロセル基地局
 21  マイクロセルサービス提供領域
 30  EPC
 31  コアモジュール
 100  ユーザ挙動解析サーバ
 110  パケット解析部
 111  ユーザ挙動記録部
 112  ユーザ挙動データベース
 113  データ記憶領域
 114  アプリケーションタイプ判定部
 200  モニタ部
 201  転送テーブル
 202  データ記憶領域
 203  結果処理部
 1000  インターネット
 1001  バックホール

Claims (15)

  1.  マクロセル内に小規模なマイクロセルが設けられる階層型セル構造の無線ネットワークにおいて、
     前記無線ネットワークに接続する各移動端末の通信パケットを所定の時間以内に解析して通信挙動を表す情報を通信挙動情報として生成する挙動解析手段と、
     前記通信挙動情報を記録する記録手段と、
     前記通信挙動情報が所定の挙動タイプ判定条件に適合するかどうかを判定し、前記挙動タイプ判定条件に適合した通信挙動情報に対応する通信を行った移動端末を、所定のセルに接続させる通知情報を送信するタイプ判定手段と
     を備える挙動解析サーバ装置。
  2.  前記通信挙動情報は、解析時間内における通信データ量の合計とアクセス回数とを表す情報を含み、
     前記挙動タイプ判定条件は、通信データ量の合計とアクセス回数とに関する閾値に基づくものである
     請求項1記載の挙動解析サーバ装置。
  3.  前記挙動タイプ判定条件は、特定のアプリケーションを識別するための条件を含み、
    前記タイプ判定手段は、識別された特定のアプリケーションの種別に応じて、前記識別された特定のアプリケーションを実行している移動端末を所定のセルに接続させる通知情報を送信する
     請求項1または請求項2記載の挙動解析サーバ装置。
  4.  前記タイプ判定手段は、前記結果通知に基づき、前記マクロセルまたはマイクロセルの基地局の稼動状況に応じて、前記移動端末を接続させるセルを選択する判定結果処理手段に接続する
     請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の挙動解析サーバ装置。
  5.  前記判定結果処理手段は、前記挙動タイプ判定条件に適合した通信挙動情報に対応する通信が継続している間、当該通信を行っている移動端末が所定のセルに接続しないように制御する
     請求項4記載の挙動解析サーバ装置。
  6.  マクロセル内に小規模なマイクロセルが設けられる階層型セル構造の無線ネットワークに接続された各移動端末の挙動を解析する移動端末制御方法において、
     前記無線ネットワークに接続する前記各移動端末の通信パケットを所定の時間以内に解析して通信挙動を表す情報を通信挙動情報として生成する挙動解析ステップと、
     前記通信挙動情報を記録手段に記録する記録ステップと、
     前記通信挙動情報が所定の挙動タイプ判定条件に適合するかどうかを判定するタイプ判定ステップと、
     前記タイプ判定ステップにおける判定において、前記挙動タイプ判定条件に適合した通信挙動情報に対応する通信を行った移動端末を所定のセルに接続させる判定結果処理ステップと
     を含む移動端末制御方法。
  7.  前記通信挙動情報は、解析時間内における通信データ量の合計とアクセス回数とを表す情報を含み、
     前記挙動タイプ判定条件は、通信データ量の合計とアクセス回数とに関する閾値に基づくものである
     請求項6記載の移動端末制御方法。
  8.  前記挙動タイプ判定条件は、特定のアプリケーションを識別するための条件を含み、
     前記判定結果処理ステップにおいて、識別された特定のアプリケーションの種別に応じて、前記識別された特定のアプリケーションを実行している移動端末を所定のセルに接続させる
     請求項6または請求項7記載の移動端末制御方法。
  9.  前記判定結果処理ステップにおいて、前記マクロセルまたはマイクロセルの基地局の稼動状況に応じて、前記移動端末を接続させるセルを選択する
     請求項6乃至請求項8のいずれかに記載の移動端末制御方法。
  10.  前記判定結果処理ステップにおいて、前記挙動タイプ判定条件に適合した通信挙動情報に対応する通信が継続している間、当該通信を行っている移動端末が所定のセルに接続しないように制御する
     請求項6乃至請求項9のいずれかに記載の移動端末制御方法。
  11.  マクロセル内に小規模なマイクロセルが設けられる階層型セル構造の無線ネットワークに接続された各移動端末の挙動を解析する移動端末制御プログラムにおいて、
     前記無線ネットワークに接続する前記各移動端末の通信パケットを所定の時間以内に解析して通信挙動を表す情報を通信挙動情報として生成する挙動解析処理と、
     前記通信挙動情報を記録手段に記録する記録処理と、
     前記通信挙動情報が所定の挙動タイプ判定条件に適合するかどうかを判定し、前記挙動タイプ判定条件に適合した通信挙動情報に対応する通信を行った移動端末を所定のセルに接続させる通知情報を送信するタイプ判定処理と
     をコンピュータに実行させる移動端末制御プログラム。
  12.  前記通信挙動情報は、解析時間内における通信データ量の合計とアクセス回数とを表す情報を含み、
     前記挙動タイプ判定条件は、通信データ量の合計とアクセス回数とに関する閾値に基づくものである
     請求項11記載の移動端末制御プログラム。
  13.  前記挙動タイプ判定条件は、特定のアプリケーションを識別するための条件を含み、
     前記タイプ判定処理において、識別された特定のアプリケーションの種別に応じて、前記識別された特定のアプリケーションを実行している移動端末を所定のセルに接続させる通知情報を送信する
     請求項11または請求項12記載の移動端末制御プログラム。
  14.  前記タイプ判定処理において、前記通知情報に基づき、前記マクロセルまたはマイクロセルの基地局の稼動状況に応じて、前記移動端末を接続させるセルを選択する判定結果処理に接続する
     請求項11乃至請求項13のいずれかに記載の移動端末制御プログラム。
  15.  前記判定結果処理において、前記挙動タイプ判定条件に適合した通信挙動情報に対応する通信が継続している間、当該通信を行っている移動端末が所定のセルに接続しないように制御する
     請求項14記載の移動端末制御プログラム。
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