(57)【要約】【課題】被測定ネットワークの通信トラヒックを受動的に傍受し、且つネットワークの通信状態に左右されることなく被測定ネットワークのトポロジーを推定する。【解決手段】アドホックネットワークにおける複数のノード間の通信トラヒックを観測する通信トラヒック観測部１と、通信トラヒック観測部１が観測した観測通信トラヒックを、発信元のノード毎に分離する信号分離部３と、信号分離部３が分離した発信元のノード毎の観測通信トラヒックから通信接続のための制御情報を分離する情報分離部５１と、情報分離部５１が分離した制御情報から各発信元のノードの制御特性を抽出する制御特性抽出部５４と、制御特性抽出部５４が抽出した各発信元のノードの制御特性から、アドホックネットワークを構成する各ノードの接続形態を推定する構成推定部６とを備える。【選択図】図４
2014060706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信経路上に設けられた複数のノードが無線システムにより相互に接続されて構成されたアドホックネットワークにおける前記複数のノードの接続形態を推定するネットワーク構成推定装置において、
前記複数のノード間の通信トラヒックを観測する観測部と、
前記観測部が観測した観測通信トラヒックを、発信元のノード毎に分離する信号分離部と、
前記信号分離部が分離した発信元のノード毎の観測通信トラヒックから通信接続のための制御情報を分離する情報分離部と、
前記情報分離部が分離した制御情報から各発信元のノードの制御特性を抽出する制御特性抽出部と、
前記制御特性抽出部が抽出した各発信元のノードの制御特性から、前記アドホックネットワークを構成する各ノードの接続形態を推定する構成推定部とを備えたことを特徴とするネットワーク構成推定装置。
【請求項２】
通信経路上に設けられた複数のノードが無線システムにより相互に接続されて構成されたアドホックネットワークにおける前記複数のノードの接続形態を推定するネットワーク構成推定装置において、
前記複数のノード間の通信トラヒックを観測する観測部と、
前記観測部が観測した観測通信トラヒックから通信接続のための制御情報を抽出する情報分離部と、
前記情報分離部が抽出した制御情報を発信元のノード毎に分離し、分離した制御情報から各発信元のノードの制御特性を抽出する信号分離／制御特性抽出部と、
前記信号分離／制御特性抽出部が抽出した各発信元のノードの制御特性から、前記アドホックネットワークを構成する各ノードの接続形態を推定する構成推定部とを備えたことを特徴とするネットワーク構成推定装置。
【請求項３】
前記複数のノードは、プロアクティブ型のアドホックネットワーク・プロトコルにより動作して前記アドホックネットワークを構築し、
前記アドホックネットワークは、各ノードに前記制御情報を送信する場合に、当該アドホックネットワークを複数のノードグループに分割し、各ノードグループの親として設定された特定ノードが自ノードグループのその他のノードに前記制御情報を送信し、
前記制御特性抽出部は、前記情報分離部が分離した各発信元のノードの制御情報の信号周期を参照し、ノード毎の信号周期の差異に基づいて前記特定ノードあるいはその他のノードであるかを推定し、前記各発信元のノードの制御特性として抽出することを特徴とする請求項１記載のネットワーク構成推定装置。
【請求項４】
前記複数のノードは、プロアクティブ型のアドホックネットワーク・プロトコルにより動作して前記アドホックネットワークを構築し、
前記アドホックネットワークは、各ノードに前記制御情報を送信する場合に、当該アドホックネットワークを複数のノードグループに分割し、各ノードグループの親として設定された特定ノードが自ノードグループのその他のノードに前記制御情報を送信し、
前記信号分離／制御特性抽出部は、前記情報分離部が分離した各発信元のノードの制御情報の信号周期を参照し、ノード毎の信号周期の差異に基づいて前記特定ノードあるいはその他のノードであるかを推定し、前記各発信元のノードの制御特性として抽出することを特徴とする請求項２記載のネットワーク構成推定装置。
【請求項５】
前記プロアクティブ型のアドホックネットワーク・プロトコルは、ＯＬＳＲ（Optimized Link State Routing）プロトコルであり、
前記特定ノードは、ＭＰＲ（Multipoint Relay）ノードであることを特徴とする請求項３または請求項４記載のネットワーク構成推定装置。
【請求項６】
前記信号分離部は、前記複数のノードの過渡応答特性に基づいて発信元のノードの識別を行い、識別した発信元のノード毎に前記通信トラヒックを分離することを特徴とする請求項１、請求項３および請求項５のうちのいずれか１項記載のネットワーク構成推定装置。
【請求項７】
前記信号分離／制御特性抽出部は、ＰＲＩ（Pulse repetition interval）変換に基づいて発信元のノードの識別を行い、識別した発信元のノード毎に前記制御情報を分離し、制御特性を抽出することを特徴とする請求項２、請求項４および請求項５のうちのいずれか１項記載のネットワーク構成推定装置。
【請求項８】
前記観測部は、観測した通信トラヒックの送信パケット量、パケットの受信方向および受信強度を観測し、
前記観測部が観測した観測通信トラヒックの送信パケット量、パケットの受信方向および受信強度に基づいて送信パケットの発信元のノードの位置を特定する位置特定部を備え、
前記信号分離部は、前記位置特定部が特定した発信元のノードの位置に基づいて、前記観測部が観測した観測通信トラヒックを、発信元のノード毎に分離することを特徴とする請求項１、請求項３および請求項５のうちのいずれか１項記載のネットワーク構成推定装置。
【請求項９】
前記複数のノードは、リアクティブ型のアドホックネットワーク・プロトコルにより動作して前記アドホックネットワークを構築し、
前記制御特性抽出部は、前記情報分離部が抽出した各発信元のノードの制御情報から発信トラックの有無、通信経路設定要求の有無、および通信経路確立後のパケットの送信状態を参照し、前記発信元のノードが情報発信ノード、中継ノードあるいは宛先ノードのいずれであるかを推定し、前記各発信元のノードの制御特性として抽出することを特徴とする請求項１記載のネットワーク構成推定装置。
【請求項１０】
前記リアクティブ型のアドホックネットワーク・プロトコルは、ＡＯＤＶ（Adhoc On-Demand Distance Vector）プロトコルであることを特徴とする請求項９記載のネットワーク構成推定装置。
【請求項１１】
通信経路上に設けられた複数のノードが無線システムにより相互に接続されて構成されたアドホックネットワークにおける前記複数のノードの接続形態を推定するネットワーク構成推定装置において、
前記複数のノード間の通信トラヒックを観測する観測部と、
前記観測部が観測した観測通信トラヒックから通信接続のための制御情報を抽出する情報分離部と、
前記情報分離部が抽出した制御情報から制御特性を抽出する非信号分離制御特性抽出部と、
前記非信号分離制御特性抽出部が抽出した制御特性から前記アドホックネットワークを構成する各ノードの接続形態を推定する構成推定部と、
前記構成推定部が接続形態を推定した前記各ノードと、実際のデータを保持するノードである実ノードとを、前記複数のノードの識別を示す電波情報を参照して対応付ける電波情報参照部とを備えたことを特徴とするネットワーク構成推定装置。
【請求項１２】
前記複数のノードは、プロアクティブ型のアドホックネットワーク・プロトコルにより動作して前記アドホックネットワークを構築し、
前記アドホックネットワークは、各ノードに前記制御情報を送信する場合に、当該アドホックネットワークを複数のノードグループに分割し、各ノードグループの親として設定された特定ノードが自ノードグループのその他のノードに前記制御情報を送信し、
前記非信号分離制御特性抽出部は、前記情報分離部が抽出した制御情報の信号周期および同周期の信号数の検出を行い、検出した信号周期および同周期の信号数に基づいて前記特定ノードあるいは前記その他のノードであるかを推定し、前記制御特性として抽出することを特徴とする請求項１１記載のネットワーク構成推定装置。
【請求項１３】
前記プロアクティブ型のアドホックネットワーク・プロトコルは、ＯＬＳＲ（Optimized Link State Routing）プロトコルであり、
前記特定ノードは、ＭＰＲ（Multipoint Relay）ノードであり、
前記非信号分離制御特性抽出部は、信号数が最大である周期の信号をその他のノードからの制御信号と推定し、その他の周期の信号をＭＰＲノードからのＴＣ（Traffic Control）信号と推定することを特徴とする請求項１２記載のネットワーク構成推定装置。
【請求項１４】
前記非信号分離制御特性抽出部は、ＭＰＲノードからのＴＣ信号と推定した周期が複数存在する場合に、各周期の大きさに基づいて前記ＭＰＲノードの移動量を推定することを特徴とする請求項１３記載のネットワーク構成推定装置。
【請求項１５】
前記非信号分離制御特性抽出部は、検出した前記同周期の信号数を参照して前記同周期の信号が複数存在する場合に、当該同周期の信号の位相差を検出し、検出した位相差に基づいて前記各ノードの階層構造を推定することを特徴とする請求項１２から請求項１４のうちのいずれか１項記載のネットワーク構成推定装置。
【請求項１６】
前記非信号分離制御特性抽出部は、前記同周期の信号の位相差の度数分布において位相差の度数に偏りが存在する場合に、前記位相差の度数分布の形状および前記位相差の閾値との比較に基づいて、同階層に属するノードであるか、あるいは異階層に属するノードであるかを推定することを特徴とする請求項１５記載のネットワーク構成推定装置。
【請求項１７】
前記非信号分離制御特性抽出部は、ＰＲＩ（Pulse repetition interval）変換に基づいて前記制御情報から信号周期および同周期の信号数を検出することを特徴とする請求項１２から請求項１４のうちのいずれか１項記載のネットワーク構成推定装置。
【請求項１８】
前記非信号分離制御特性抽出部は、ＰＲＩ（Pulse repetition interval）変換に基づいて前記同周期の信号の位相差を検出することを特徴とする請求項１５または請求項１６記載のネットワーク構成推定装置。
【請求項１９】
前記情報分離部は、前記通信トラヒックからユーザ情報を分離し、
前記分離されたユーザ情報を参照してパケット量の変化を観測し、観測したパケット量の変化から各ノードの活動状態を推定し、ユーザ特性として抽出するユーザ特性抽出部を備え、
前記構成推定部は、前記ユーザ特性抽出部が抽出したユーザ特性から、前記アドホックネットワークを構成する各ノードの接続形態を推定することを特徴とする請求項１から請求項１８のうちのいずれか１項記載のネットワーク構成推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ネットワークのトポロジーを推定するネットワーク構成推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ネットワークで通信トラヒックを観測し、観測結果を解析することによりネットワークの使用状況を監視、推定する方法が研究されている。
トポロジーが不明なネットワークに対して、外部からプローブパケットを送信して測定を行うことにより、ネットワーク内部のトポロジーを推定するネットワークトモグラフィの手法として、パケットサイズを変化させる、周期的にパケットを送受信する、連続的にパケットを送信するなどの手法が存在する。
【０００３】
また、非特許文献１には、ネットワークトモグラフィの手法としてパケット送受信の遅延時間を用いて複数ネットワークのトポロジー構成の共通性を推定する方式が提案されている。さらに、非特許文献２には、１００００エンドノード以上の大規模ネットワークを対象としたネットワークトモグラフィの手法も提案されている。非特許文献３には、インターネット上の空ＩＰアドレスで観測される不正パケットの時系列データに対して、周波数成分の変化に基づく検知手法と、不正パケットの送信元と宛先によって構成されるグラフの構造変化に基づいて脅威評価する手法が提案されている。非特許文献４には、通信トラヒックを観測、分析して不正なアクセスを調査した結果が提示されている。非特許文献５には、インターネット上の通信トラヒックを調査した結果が提示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】田中良明著、「品質確保のためのネットワーク運用管理技術」、電気通信普及財団研究調査報告書、２００８年、Ｎｏ．２３、ｐ４２１
【非特許文献２】田上敦士他著、「ユビキタスネットワークにおける大規模計測システムアーキテクチャ」電子情報通信学会論文誌、２００６年、Ｂ  Ｖｏｌ．Ｊ８９−Ｂ  Ｎｏ．１０、ｐ．１８８５−１８９３
【非特許文献３】石黒正揮他著、「インターネット上の脅威分析を支援する空間および時間的な特徴量に基づく分析手法」、情報処理学会論文誌、２００７年、Ｖｏｌ．４８、Ｎｏ．９
【非特許文献４】「高トラヒック観測・分析法に関する技術調査」、［ｏｎｌｉｎｅ］、２００４年４月２７日、（独）情報処理推進機構  セキュリティセンター、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｐａ．ｇｏ．ｊｐ／ｓｅｃｕｒｉｔｙ／ｆｙ１５／ｒｅｐｏｒｔｓ／ｔｒａｆｆｉｃ＿ｍｏｎ／＞
【非特許文献５】吉田友哉、「現在のインターネット運用動向」、「インターネットウィーク２０１０−ｄ３−０１」、［ｏｎｌｉｎｅ］、２０１０年１１月２６日、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｉｃ．ａｄ．ｊｐ／ｊａ／ｍａｔｅｒｉａｌｓ／ｉｗ／２０１０／ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ／ｄ３／＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した非特許文献１および非特許文献２に開示された、従来のトモグラフィー技術によるネットワーク構成の推定では、外部から測定のためのプローブパケットを送信するという能動的な手法であり、被測定ネットワークに測定していることが明らかになるだけでなく、トラヒックそのものにも影響を与えるという課題があった。
【０００６】
また、上述した非特許文献３−５に開示された、通信トラヒックの時系列データの観測および分析によるネットワーク構成の推定では、観測したパケットの宛先やユーザ情報を用いるため、ノイズが大きい、暗号化されているなどの理由により通信パケットの内容を読み取ることができない場合には、ネットワーク構成を推定することができないという課題があった。
【０００７】
さらに、非特許文献１−５に開示された従来の技術では、解析が容易な有線ネットワークを主対象としているため、インフラ無しの無線ネットワークにおけるネットワーク構成の推定に適用するのは困難であるという課題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、被測定ネットワークの通信トラヒックを受動的に傍受し、且つネットワークの通信状態に左右されることなく被測定ネットワークのトポロジーを推定するネットワーク構成推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るネットワーク構成推定装置は、アドホックネットワークにおける複数のノード間の通信トラヒックを観測する観測部と、観測部が観測した観測通信トラヒックを、発信元のノード毎に分離する信号分離部と、信号分離部が分離した発信元のノード毎の観測通信トラヒックから通信接続のための制御情報を分離する情報分離部と、情報分離部が分離した制御情報から各発信元のノードの制御特性を抽出する制御特性抽出部と、制御特性抽出部が抽出した各発信元のノードの制御特性から、アドホックネットワークを構成する各ノードの接続形態を推定する構成推定部とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、被測定ネットワークの通信に影響を与えることなく、且つ被測定ネットワークの通信状態に左右されることなく、ネットワークのトポロジーを推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１によるネットワーク構成推定の概念を示す図である。
【図２】実施の形態１によるネットワーク構成推定の概念をトラヒックの観点から説明する図である。
【図３】アドホックネットワークのプロトコルＯＬＳＲの経路情報のフラッディングの様子を示す図である。
【図４】実施の形態１によるネットワーク構成推定装置の構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１によるネットワーク構成推定装置の信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態１によるネットワーク構成推定装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態１によるネットワーク構成推定装置の情報分離部の動作を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１によるネットワーク構成推定装置の制御特性抽出部の動作を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態１によるネットワーク構成推定装置のユーザ特性抽出部の動作を示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態１によるネットワーク構成推定装置の観測通信トラヒックの観測例を示す図である。
【図１１】実施の形態１によるネットワーク構成推定装置の制御特性の抽出例を示す図である。
【図１２】実施の形態２によるネットワーク構成推定装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】実施の形態２によるネットワーク構成推定装置の通信トラヒック観測表を示す図である。
【図１４】実施の形態２によるネットワーク構成推定装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５】実施の形態３によるネットワーク構成推定装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】実施の形態３によるネットワーク構成推定装置の動作を示すフローチャートである。
【図１７】実施の形態４によるネットワーク構成推定の概念を示す図である。
【図１８】実施の形態４によるネットワーク構成推定によるノード毎の観測通信トラヒックの一例を示す図である。
【図１９】実施の形態４によるネットワーク構成推定装置の信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図２０】実施の形態４によるネットワーク構成推定装置の制御特性抽出部の動作を示すフローチャートである。
【図２１】実施の形態５によるネットワーク構成推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２２】実施の形態５によるネットワーク構成推定装置の動作を示すフローチャートである。
【図２３】実施の形態５によるネットワーク構成推定装置の非信号分離制御特性抽出部による制御特性抽出の動作を示すフローチャートである。
【図２４】実施の形態５によるネットワーク構成推定装置の周期および信号数テーブルの一例を示す図である。
【図２５】実施の形態５によるネットワーク構成推定装置の非信号分離制御特性抽出部によるＭＰＲノード推定の動作を示すフローチャートである。
【図２６】実施の形態６によるネットワーク構成装置による同周期信号の位相差検出を示す説明図である。
【図２７】実施の形態６のネットワーク構成推定装置の非信号分離制御特性抽出部の動作を示すフローチャートである。
【図２８】実施の形態６によるネットワーク構成推定装置の同周期複数信号のパケット列における位相差の一例を示す図である。
【図２９】実施の形態６によるネットワーク構成推定装置のパケット列の位相差テーブルを示す図である。
【図３０】実施の形態６によるネットワーク構成推定装置のパケット列の位相差度数テーブルを示す図である。
【図３１】実施の形態６によるネットワーク構成推定装置により推定されるノードの階層構造を示す図である。
【図３２】実施の形態６によるネットワーク構成推定装置の非信号分離制御特性抽出部によるノードの階層構造推定の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
まず、図１から図３を参照しながら、この発明の実施の形態１によるネットワーク構成推定の概念について説明する。
図１は、この発明の実施の形態１によるネットワーク構成推定の概念を示す図である。
図１（ａ）において、ネットワークモデル１０ａは、複数のノードＮ（Ｎ１，Ｎ２，・・・，Ｎ１３、以下総称する場合にはノードＮと記載する）で構成されるネットワークである。ネットワークモデル１０ａ内の複数のノードＮの相互関係は不明である。各ノードの相互関係が不明なネットワークモデル１０ａに対して、この実施の形態１のネットワーク構成推定装置１０がネットワーク構成の推定を行うことにより、図１（ｂ）に示すネットワークモデル１０ｂのネットワークグループＧ１，Ｇ２，Ｇ３の構成が推定される。ネットワークモデル１０ｂでは、ノードＮの中から情報発信元であるソースノードＮＳ（ノードＮ１）および各ネットワークグループＧ１，Ｇ２，Ｇ３の親に当たる中継（Ｒｅｌａｙ）ノードＮＲ（ノードＮ２，Ｎ３，Ｎ４）が抽出される。
【００１３】
図２は、この発明の実施の形態１によるネットワーク構成推定の概念をトラヒックの観点から説明する図である。
図２（ａ）は、図１（ａ）のネットワークモデル１０ａのノードＮ１、ノードＮ２およびノードＮ３の発信トラヒックを観測した観測通信トラヒックを模式的に示した図である。図２（ａ）では、ノードＮ１，Ｎ２，Ｎ３について観測した通信トラヒックのパケット量を時系列的に示しており、横軸は観測時間を示し、縦軸は観測したパケット量を示している。図２（ａ）に示した観測通信トラヒックは、小さいパケット量が継続に観測される領域Ａ（制御情報の通信トラヒック）、および大きいパケット量が散発的に観測される領域Ｂ（ユーザ情報の通信トラヒック）が存在する。
ここで、制御情報とは、通信接続のための調整用にやり取りをする信号であり、ユーザ情報とは、通信接続が確立された後に送信される情報、例えばアプリなどである。
【００１４】
図２（ａ）に示した観測通信トラヒックに対して実施の形態１のネットワーク構成推定装置１０がネットワーク構成の推定を行うことにより図２（ｂ）および図２（ｃ）に示す制御情報の自己相関が得られる。図２（ｂ）は、図１（ｂ）で示したネットワークモデル１０ｂのノードＮ１の制御情報の自己相関を模式的に示したものである。また図２（ｃ）は、図１（ｂ）で示したネットワークモデル１０ｂのノードＮ２の制御情報の自己相関を模式的に示したものである。
図２（ｂ）に示したノードＮ１の自己相関では１種類の周期のみが観測されるが、図２（ｃ）に示したノードＮ２の自己相関では２種類の周期が観測される。これにより、ノードＮ２は２種類の周期の制御情報を送信していると判断することができ、図１（ｂ）で示したグループＧ１の親に当たる中継ノードＮＲであることが推定される。
【００１５】
図２では、図１で示したノードＮ１からノードＮ１３のうち、ノードＮ１からノードＮ３を代表として説明を行ったが、以下の説明においても、適宜、ノードＮ１からノードＮ３を代表として説明を行う。
【００１６】
次に、ノードＮ２が中継ノードＮＲであると推定する根拠を、図３を参照しながら説明する。
図３は、代表的なアドホックネットワークのプロトコルであるＯＬＳＲの経路情報のフラッディングの様子を示す図である。
ＯＬＳＲについては、例えば以下に示す参考文献１に記載されている。
・参考文献１
Ｔ．Ｃｌａｕｓｅｎ他，“Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  Ｌｉｎｋ  Ｓｔａｔｅ  Ｒｏｕｔｉｎｇ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  （ＯＬＳＲ），”  ＲＦＣ３６２６，  ＩＥＴＦ，  Ｏｃｔ．２００３．
【００１７】
まず、フラッディングとは、ネットワーク内の全ノードに何らかの情報を周知するために、あるノードが発信元となって情報が記載されたパケットを発信し、発信されたパケットを受信した各ノードが全ての接続ノードに受信パケットを転送することである。シンプルな仕組で情報を周知できるが、大量のパケットがネットワークに送信され輻輳の原因となり得るという欠点がある。この実施の形態１では、アドホックネットワークの接続情報などをネットワーク内で共有するために、ネットワーク内に制御情報を定期的に送信することを指す。
【００１８】
図３（ａ）は通常のフラッディングを示し、図３（ｂ）はＯＬＳＲのＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ  Ｒｅｌａｙ）フラッディングを示している。
図３（ａ）に示す通常のフラッディングでは、ネットワークモデル１０ｃの中心のソースノードＮＳから、直接パケットの届く第１隣接ノード（１ホップネイバー）Ｎ１Ｈに制御情報を送信する。当該制御情報を受け取った第１隣接ノードＮ１Ｈは、ソースノードＮＳ以外の全ての第２隣接ノード（２ホップネイバー）Ｎ２Ｈに制御情報を転送する。第２隣接ノードＮ２Ｈの中には、同一の制御情報を重複して受け取るものも存在する。
【００１９】
一方、図３（ｂ）に示すＭＰＲフラッディングでは、ネットワークモデル１０ｄの中心のソースノードＮＳから制御情報を受信した第１隣接ノードＮ１Ｈの中で、第２隣接ノードＮ２Ｈに制御情報を転送するのは、ＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ  Ｒｅｌａｙ）ノードと呼ばれるＮＭＰＲのみである。これにより第２隣接ノードＮ２Ｈの制御情報の重複受信やトラヒックの輻輳が回避される。
【００２０】
ＭＰＲフラッディングでは、ＭＰＲノードが制御情報を送付する先のノードとの接続関係を確認するために、ＴＣ（Ｔｒａｆｆｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）という制御信号をローカルに送信する。これがネットワーク全体の制御信号Ｈｅｌｌｏと異なる周期で送信されるため、図２（ｃ）で示した制御情報の自己相関のように、２種類の信号周期が観測される。このように、制御情報の自己相関に複数種の信号周期が観測される場合には、当該ノードがＭＰＲノードである、すなわち図１（ｂ）で示したネットワークモデル１０ｂのグループＧ１の親となる中継ノードＮＲであることが推定される。
【００２１】
次に、この実施の形態１によるネットワーク構成推定装置の構成および動作について説明する。
図４は、この発明の実施の形態１によるネットワーク構成推定装置の構成を示すブロック図である。図５は、この発明の実施の形態１によるネットワーク構成推定装置の信号処理部の構成を示すブロック図である。
図４において、ネットワーク構成推定装置１０は、通信トラヒック観測部１、観測データ蓄積部２、信号分離部３、ノード毎観測データ蓄積部４、信号処理部５、構成推定部６および推定情報蓄積部７で構成されている。また、信号処理部５は、図５に示すように情報分離部５１、制御情報蓄積部５２、ユーザ情報蓄積部５３、制御特性抽出部５４、制御特性蓄積部５５、ユーザ特性抽出部５６およびユーザ特性蓄積部５７で構成されている。
【００２２】
通信トラヒック観測部１は、ネットワーク内の複数のノード間の通信トラヒックを観測し、観測データ蓄積部２に蓄積する。信号分離部３は、観測通信トラヒックを発信元のノード毎に分離し、分離したノード毎の観測通信トラヒックをノード毎観測データ蓄積部４に蓄積する。信号処理部５は、ノード毎観測データ蓄積部４に蓄積されたノード毎の観測通信トラヒックに対して信号処理を行う。
【００２３】
具体的に説明すると、まず情報分離部５１がノード毎観測データ蓄積部４にノード毎に蓄積された観測通信トラヒックから、所定のノード（例えば、ノードＮ１）の観測通信トラヒックを取得し、通信接続のための制御情報と、アプリなどの通信接続が確立された後に送信されるユーザ情報とを分離する。分離された制御情報はノード毎に制御情報蓄積部５２に蓄積され、ユーザ情報はノード毎にユーザ情報蓄積部５３に蓄積される。制御特性抽出部５４は、制御情報蓄積部５２に蓄積された制御情報から所定のノードの制御情報を取得してノード毎の制御特性を抽出し、制御特性蓄積部５５に蓄積する。ユーザ特性抽出部５６は、ユーザ情報蓄積部５３に蓄積されたユーザ情報から所定のノードのユーザ情報を取得してノード毎のユーザ特性を抽出し、ユーザ特性蓄積部５７に蓄積する。
【００２４】
構成推定部６は、信号処理部５の信号処理結果を参照、すなわち制御特性蓄積部５５およびユーザ特性蓄積部５７に蓄積されたノード毎の制御特性およびユーザ特性を参照し、ネットワーク構成を推定する処理を行う。構成推定部６の推定情報は、推定情報蓄積部７に蓄積されると共に、ネットワーク構成推定装置外に出力され、利用される。なお、推定情報の蓄積方法や利用方法などは、適宜構成可能である。
【００２５】
図６は、この発明の実施の形態１によるネットワーク構成推定装置の動作を示すフローチャートである。
まず、通信トラヒック観測部１が通信トラヒックを観測する（ステップＳＴ１）。次に信号分離部３が、ステップＳＴ１で観測された通信トラヒックを発信元ノード毎に分離し、ノード毎観測データ蓄積部４に蓄積する（ステップＳＴ２）。以降の処理は、各ノード（ノードＮｉ，ノードＮ（ｉ＋１），ノードＮ（ｉ＋２），・・・，ノードＮ（ｉ＋ｎ））に対して行う。
【００２６】
情報分離部５１は、ノード毎観測データ蓄積部４に蓄積された所定のノード（以下、ノードＮｉを例に説明する）の観測通信トラヒックを制御情報とユーザ情報とに分離する処理を行う（ステップＳＴ３）。分離された制御情報は制御情報蓄積部５２に蓄積され、ユーザ情報はユーザ情報蓄積部５３に蓄積される。制御特性抽出部５４は、制御情報蓄積部５２に蓄積されたノードＮｉの制御情報から制御特性を抽出し、制御特性蓄積部５５に蓄積する（ステップＳＴ４）。同様にユーザ特性抽出部５６は、ユーザ情報蓄積部５３に蓄積されたノードＮｉのユーザ情報からユーザ特性を抽出し、ユーザ特性蓄積部５７に蓄積する（ステップＳＴ５）。上述したステップＳＴ３からステップＳＴ５の処理を、ノードＮ（ｉ＋１），ノードＮ（ｉ＋２），・・・，ノードＮ（ｉ＋ｎ）に対して並列にあるいは順次行う。
【００２７】
その後、構成推定部６は、ステップＳＴ４で抽出および蓄積された制御特性、およびステップＳＴ５で抽出および蓄積されたユーザ特性に基づいてネットワーク構成を推定し（ステップＳＴ６）、処理を終了する。なお、推定された推定情報は推定情報蓄積部７に蓄積される、またはネットワーク構成推定部６外部に出力される。
【００２８】
次に、図６で示したフローチャートのステップＳＴ３からステップＳＴ６の処理を、図７から図９のフローチャートを参照しながらより詳細に説明する。まず、ステップＳＴ３の処理の詳細について説明する。
図７は、この発明の実施の形態１によるネットワーク構成推定装置の情報分離部の動作を示すフローチャートである。
情報分離部５１は、ある時刻Ｔｍのパケット量があらかじめ設定された閾値Ｐｃ未満であるか否か判定を行う（ステップＳＴ１１）。時刻Ｔｍのパケット量が閾値Ｐｃ未満であった場合（ステップＳＴ１１；ＹＥＳ）、制御情報であると判定し（ステップＳＴ１２）、制御情報蓄積部５２に蓄積する（ステップＳＴ１３）。その後、ステップＳＴ４の処理に移行する。一方、時刻Ｔｍのパケット量が閾値Ｐｃ以上であった場合（ステップＳＴ１１；ＮＯ）、ユーザ情報であると判定し（ステップＳＴ１４）、ユーザ情報蓄積部５３に蓄積する（ステップＳＴ１５）。その後、ステップＳＴ５の処理に移行する。
【００２９】
次に、ステップＳＴ４の処理の詳細について説明する。
図８は、この発明の実施の形態１によるネットワーク構成推定装置の制御特性抽出部の動作を示すフローチャートである。
制御特性抽出部５４は、制御情報の時系列トラヒックの自己相関を取る（ステップＳＴ２１）。ステップＳＴ２１の自己相関を取る処理は、情報分離部５１が分離した各ノードの制御情報に対して行う。さらに制御特性抽出部５４は取得された各ノードの自己相関を参照し、他のノードよりも多くの種類の自己相関値が観測されるか、すなわち図２（ｂ）と図２（ｃ）で示したように一般ノードと異なる信号周期が観測されるか否か判定を行う（ステップＳＴ２２）。
【００３０】
他のノードよりも多くの種類の自己相関値が観測される場合（ステップＳＴ２２；ＹＥＳ）、当該ノードがＭＰＲノードであると推定する（ステップＳＴ２３）。一方、他のノードよりも多くの種類の自己相関値が観測されない場合（ステップＳＴ２２；ＮＯ）、当該ノードが一般ノードであると推定する（ステップＳＴ２４）。ステップＳＴ２３，２４で推定された結果は、各ノードの制御特性として制御特性蓄積部５５に蓄積され（ステップＳＴ２５）、ネットワーク全体の構成を推定するステップＳＴ６の処理に進む。
【００３１】
次に、ステップＳＴ５の処理の詳細について説明する。
図９は、実施の形態１によるネットワーク構成推定装置のユーザ特性抽出部の動作を示すフローチャートである。
ユーザ特性抽出部５６は、ある時刻Ｔｍのパケット量と、その時刻Ｔｍから所定時間前のパケット量との変化を観測する（ステップＳＴ３１）。ステップＳＴ３１の観測処理は、情報分離部５１が分離した各ノードのユーザ情報に対して行う。さらにユーザ特性抽出部５６は、ステップＳＴ３１で観測した各ノードのパケット量の変化を示す情報を参照し、時刻Ｔｍのパケット量が所定時間前のパケット量から変化したか否か判定を行う（ステップＳＴ３２）。ステップＳＴ３２においてパケット量が増加していると判定された場合、該当するノードの活動状態が活発化していると推定する（ステップＳＴ３３）。また、ステップＳＴ３２においてパケット量が同一であると判定された場合、該当するノードの活動状態が不変であると推定する（ステップＳＴ３４）。また、減少したと判定した場合、該当するノードの活動状態が沈静化していると推定する（ステップＳＴ３５）。ステップＳＴ３３，３４，３５のいずれかの推定結果は、ユーザ特性としてユーザ特性蓄積部５７に蓄積され（ステップＳＴ３６）、ネットワーク全体の構成を推定するステップＳＴ６の処理に進む。
【００３２】
上述した図６および図８のフローチャートで示した処理を、図１０および図１１に示した具体例を参照しながら詳述する。
ステップＳＴ１で通信トラヒック観測部１が観測した通信トラヒックを図１０（ａ）に示す。図２（ａ）と同様にノードＮ１，Ｎ２，Ｎ３の３つのノードを含む観測通信トラヒックＴＲ１０を示している。通信トラヒック観測部１は、各ノードが送信する通信トラヒック、すなわち送信パケット量を時系列的に計測した結果を観測する。図１０（ａ）の観測通信トラヒックに対して、ステップＳＴ２として信号分離部３が発信元ノード毎に信号分離を行う。
【００３３】
すなわち、図１０（ａ）で示した観測通信トラヒックを、ノードＮ１，Ｎ２，Ｎ３毎に分離し、発信元のノード毎の観測通信トラヒックＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３を得る。分離処理した結果を図１０（ｂ）に示す。信号分離処理には、無線機信号の過渡応答による発信元送信機の識別などの手法を用いる。無線機信号の発信元を識別するための過渡応答に基づく方法については、例えば以下の参考文献２に記載されている。
・参考文献２
岩崎憲他著  「過渡応答に基づく無線機同定のためのアダプティブアレー・アルゴリズム」  電子情報通信学会論文誌Ｂ  Ｖｏｌ．Ｊ８４−Ｂ、Ｎｏ．７、２００１年７月、ｐ．１２３３−１２３８
【００３４】
また、過渡応答については以下の参考文献３，４にも記載されている。
・参考文献３
Ａ. Ｋａｗａｌｅｃ, Ｒ. Ｏｗｃｚａｒｅｋ, “Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｅｍｉｔｔｅｒ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｉｎｔｒａｐｕｌｓｅ ｄａｔａ,” Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｒａｄａｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ, ２００４.
・参考文献４
Ａ. Ｋａｗａｌｅｃ, Ｒ. Ｏｗｃｚａｒｅｋ, Ｊ. Ｄｕｄｃｚｙｋ, “Ｄａｔａ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｒａｄａｒ ｓｉｇｎａｌ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ,” Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ａｎｄ Ｑｕａｎｔｕｍ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ ｖｏｌ.２６, ２００５.
【００３５】
図１０（ｂ）で示した各ノードの観測通信トラヒックに対して、ステップＳＴ３として情報分離部５１が制御情報とユーザ情報とを分離する処理を行う。なお、以降では分離した制御情報を用いてネットワーク構成を推定する処理を例に説明を行う。図１１（ａ）にノードＮ１の観測通信トラヒックを示し、図１１（ｂ）にノードＮ２の観測通信トラヒックを示している。また、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示す観測通信トラヒックから制御情報を分離した結果を図１１（ｃ）および図１１（ｄ）に示している。
図１１（ｃ）および図１１（ｄ）の分離後の制御情報に対して、ステップＳＴ２１として制御特性抽出部５４が制御情報の時系列トラヒックの自己相関を取る。取得したノードＮ１，Ｎ２の自己相関をそれぞれ図１１（ｅ）および図１１（ｆ）に示す。
【００３６】
図１１（ｅ）に示すようにノードＮ１の自己相関では１種類の自己相関値が観測される。また、図１１（ｆ）に示すノードＮ２の自己相関では２種類の自己相関値が観測される。観測された自己相関値に基づいて、制御特性抽出部５４はステップＳＴ２２の判定処理において「ＮＯ」と判定し、ステップＳＴ２４において一般ノードと推定する。一方、ノードＮ２についてはステップＳＴ２２の判定処理において「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳＴ２３においてノードＮ２はＭＰＲノードと推定する。同様にＮ３についての判定処理が行われる。図１１（ｅ）および図１１（ｆ）による推定は、前述のようにＭＰＲノードは自グループ内に存在するノードに対して独自の制御信号を発信することに基づいて判定される。
【００３７】
図１１（ｅ）および図１１（ｆ）の例では、一般ノードで１つの自己相関値が観測され、ＭＰＲノードで２つの自己相関値が観測される例を示したが、一般ノードで２つの自己相関値が観測され、ＭＰＲノードで４つの自己相関値が観測される場合も存在する。これは、各ノードからさらに異なる制御信号が発信される場合も存在するためである。このように一般ノードとＭＰＲノードで観測される自己相関値の数は、特に限定されるものではない。
【００３８】
また、図１１の例では、制御情報のみに注目して制御特性を抽出し、後段のネットワーク全体の構成を推定する処理を例に示した。これは、本発明の主たる特徴が、制御情報の抽出、制御特性の抽出、制御特性に基づいたネットワークの構成の推定であり、ユーザ情報の抽出およびユーザ特性の抽出は補助的な役割を果たしているためである。
そのため、図６に示したフローチャートでは制御情報とユーザ情報の双方を考慮してネットワーク構成を推定する構成を示したが、観測通信トラヒックから制御情報のみを抽出し、ユーザ情報は破棄するように構成してもよい。その場合、図５のブロック図において、ユーザ情報蓄積部５３、ユーザ特性抽出部５６およびユーザ特性蓄積は不要となる。この構成は以降に示す実施の形態２から実施の形態４においても適用することができる。
【００３９】
以上のように、この実施の形態１によれば、観測された通信トラヒックを発信元ノード毎に分離する信号分離部３と、発信元ノード毎の信号から制御情報を抽出する情報分離部５１と、情報分離部５１が抽出した制御情報の自己相関をとって制御情報の信号周期などを示す制御特性を抽出する制御特性抽出部５４と、制御特性を参照してネットワークモデルの構成を推定する構成推定部６とを備えるように構成したので、ネットワークの通信に影響を与えることなく、ネットワーク構成を指定することができる。
また、通信内容を確認することなく、パケット量の推移のみを用いて各ノードの構成を推定することができ、暗号化などにより通信内容を確認できない場合にもネットワーク構成を推定することができる。
また、制御情報の信号周期などを主として用いて制御特性を抽出するため、通信が行われていない、すなわちユーザ情報が存在しない場合にもネットワークの構成を推定することができる。
【００４０】
また、この実施の形態１によれば、情報分離部５１が抽出したユーザ情報を参照してパケット量の変化を観測し、パケット量の増減を検出し、検出したパケット量の増減に基づいて各ノードの活動状況を推定してユーザ情報を抽出するユーザ特性抽出部５６と、ユーザ特性抽出部５６が抽出したユーザ情報を参照してネットワークモデルの構成を推定する構成推定部６とを備えるように構成したので、ネットワークの各ノードの構成をより詳細に推定することができる。
【００４１】
なお、上述した実施の形態１では、アドホックネットワークプロトコルのＯＬＳＲのＭＰＲに基づいた例を示したが、ネットワーク制御信号のフラッディングを回避するための手法は、ＯＬＳＲのＭＰＲに限定されるものではない。しかし、他のプロトコルにおいても、フラッディング回避手法の基本機能はＯＬＳＲのＭＰＲと同様であるので、上述した実施の形態１の構成推定方法を他のプロトコルにも適用することができる。
【００４２】
実施の形態２．
上述した実施の形態１では、観測通信トラヒックを発信元ノード毎に信号分離する際に、参考文献１に記載された無線機信号の過渡応答による発信元ノードの識別などの方法を用いる構成を示したが、この実施の形態２では、電波の発信源の方向探知や三角測量を用いて発信元ノードの識別を行う方法を示す。
図１２は、この発明の実施の形態２によるネットワーク構成推定装置の構成を示すブロック図であり、実施の形態１で示したネットワーク構成推定装置１０に観測表蓄積部１１および位置特定部１２を追加して設けている。
なお、以下では、実施の形態１によるネットワーク構成推定装置１０の構成要素と同一または相当する部分には実施の形態１で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【００４３】
観測表蓄積部１１は、例えば図１３に示す通信トラヒック観測表を蓄積する。通信トラヒック観測表は、通信トラヒック観測部１が、各ノードが送信する通信トラヒックすなわち送信パケット量を、時系列的に計測した結果を観測する際に時刻Ｔｍにおけるパケット量Ｐｋに加えてパケットの受信方向Ａｇ、受信強度Ｇｎについても測定を行い、観測表として記録したものである。なお、上述した実施の形態１の図２および図１０で示した観測通信トラヒックＴＲ１０、ＴＲ１１、ＴＲ１２、ＴＲ１３は、時刻Ｔｍとパケット量Ｐｋの関係のみをグラフで表現したものである。
【００４４】
位置特定部１２は、観測表蓄積部１１に蓄積された通信トラヒック観測表を参照し、電波の発信源の方向探知や三角測量による発信元位置特定法を用いて、送信パケットの発信元ノードの位置を特定する。位置特定結果は信号分離部３に出力される。電波の発信源の方向探知や三角測量による発信元位置特定法については、参考文献５に記載されている。
・参考文献５
Ｄａｖｉｄ  Ａｄａｍｙ，”ＥＷ１０１，  Ａ  Ｆｉｒｓｔ  Ｃｏｕｒｓｅ  ｉｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｗａｒｆａｒｅ，”  Ａｒｔｅｃｈ  Ｈｏｕｓｅ，２００１，ｐ．２５−３０
【００４５】
方向探知では、発信元ノードの方向を推定することはできるが、受信したノードから発信元ノードまでの距離を推定することはできない。そこで、図１３に示した通信トラヒック観測表を参照して受信信号の強度を取得し、強度が強い場合には発信元ノードまでの距離が近距離であると推定し、強度が弱い場合には発信元ノードまでの距離が遠距離であると推定することにより、発信元ノードを識別する際の補助情報となる位置特定結果を生成する。
【００４６】
信号分離部３´は、位置特定部１２から入力される位置特定結果を用いて発信元ノードを識別し、発信元ノード毎に観測通信トラヒックを分離し、分離したノード毎の観測通信トラヒックをノード毎観測データ蓄積部４に蓄積する。
【００４７】
次に、実施の形態２のネットワーク構成推定装置１０´の動作について説明する。図１４は、この発明の実施の形態２によるネットワーク構成推定装置の動作を示すフローチャートである。なお、以下では実施の形１に係るネットワーク構成推定装置と同一のステップには図６で使用した符号と同一の符号を付し、説明を省略または簡略化する。
通信トラヒック観測部１が通信トラヒックを観測すると（ステップＳＴ１）、当該観測値に基づいて通信トラヒック観測表を作成し、観測表蓄積部１１に蓄積する（ステップＳＴ４１）。位置特定部１２は、観測表蓄積部１１に蓄積された通信トラヒック観測表を参照し、発信元ノードの位置を特定し、位置特定結果を信号分離部３に出力する（ステップＳＴ４２）。
【００４８】
信号分離部３´は、ステップＳＴ４２で入力された位置特定結果を用いて、各発信元ノードを識別し（ステップＳＴ４３）、識別した発信元ノード毎に観測通信トラヒックを分離し、ノード毎観測データ蓄積部４に蓄積する（ステップＳＴ４４）。ノード毎観測データ蓄積部４に蓄積されたデータを用いた信号処理部５による処理動作および構成推定部６によるネットワーク構成の推定動作は実施の形態１のステップＳＴ３からステップＳＴ６と同様であるため、説明を省略する。
【００４９】
以上のように、この実施の形態２によれば、通信トラヒック観測部１が観測値に基づいて通信トラヒック観測表を作成し、作成されたトラヒック観測表を蓄積する観測表蓄積部１１と、観測表蓄積部１１に蓄積されたトラヒック観測表を参照して発信元ノードの位置を特定する位置特定部１２と、位置特定結果に基づいて発信元ノードを識別し、観測通信トラヒックを分離する信号分離部３´とを備えるように構成したので、観測通信トラヒックを発信元ノード毎に容易に分離することができる。
【００５０】
また、この実施の形態２によれば、ある時刻における送信パケット量、通信トラヒックの受信方向および受信強度を示した通信トラヒック観測表を蓄積するように構成したので、当該通信トラヒック観測表を参照しながら電波発信源の方向探知や三角測量による発信元位置特定法を用いて送信パケットの発信元ノードの位置を特定することができる。
【００５１】
なお、上述した実施の形態１では無線機信号の過渡応答による発信元送信機の識別手法を示し、実施の形態２では電波発信源の方向探知や三角測量による発信元送信機の識別手法を示したが、発信元送信機の識別が可能であればその他の識別方法を適用することも可能である。
【００５２】
実施の形態３．
上述した実施の形態１および実施の形態２では、まず発信元ノード毎に信号を分離し、発信元ノード毎に分離された信号から制御情報とユーザ情報とを分離し、制御特性の抽出あるいはユーザ特性の抽出を行う構成を示したが、この実施の形態３では、まず制御情報とユーザ情報を分離した後、制御情報を発信元ノード毎に分離する処理と制御特性を抽出する処理とを同時に行う構成について説明する。
【００５３】
図１５は、実施の形態３によるネットワーク構成推定装置の構成を示すブロック図である。図１５において、ネットワーク構成推定装置１０´´は、通信トラヒック観測部１、観測データ蓄積部２、情報分離部５１´、制御情報蓄積部５２´、ユーザ情報蓄積部５３´、信号分離／制御特性抽出部１３、制御特性蓄積部５５、ユーザ特性抽出部５６´、ユーザ特性蓄積部５７´、構成推定部６および推定情報蓄積部７で構成されている。
なお以下では、実施の形態１によるネットワーク構成推定装置１０の構成要素と同一または相当する部分には実施の形態１で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【００５４】
この実施の形態３では、制御情報とユーザ情報とを分離した後に、制御情報を発信元ノード毎に分離して制御特性を抽出するため、実施の形態１で示した信号処理部５の内部構成を通信トラヒック観測部１の後段に配置して構成している。
情報分離部５１´は、観測データ蓄積部２に蓄積された観測通信トラヒックを、通信のための制御情報とアプリなどのユーザ情報とに分離する。分離された制御情報は制御情報蓄積部５２´に蓄積され、ユーザ情報はユーザ情報蓄積部５３´に蓄積される。この実施の形態３では、ノード毎に分離されていない制御情報とユーザ情報が対応した蓄積部に蓄積される。信号分離／制御特性抽出部１３は、制御情報蓄積部５２´に蓄積された制御情報を発信元のノード毎に分離し、ノード毎に分離した制御情報からノード毎の制御特性を抽出し、制御特性蓄積部５５に蓄積する。
【００５５】
信号分離／制御特性抽出部１３によるノード分離処理および制御特性抽出処理は、例えばＰＲＩ（Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）変換と呼ばれるパルス列検出方法およびパルス列分離方法を用いて行われる。パルス列検出方法については参考文献６，７、パルス列分離方法は参考文献８に記載されている手法を適用することができる。
・参考文献６
西口、パルス列検出方法、特願昭５４−１５８８０９  
・参考文献７
Ｋ．  Ｎｉｓｈｉｇｕｃｈｉ，  Ｍ．  Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，”Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ａｌｔｏｒｉｇｈｍ  ｆｏｒ  ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ  ｐｕｌｓｅ  ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  ｉｎｔｅｒｖａｌｓ，”  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｅｒｏｓｐａｃｅ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍ，  Ｖｏｌ．３６，  Ｎｏ．２，  Ａｐｒｉｌ  ２０００．
・参考文献８
特開２００１−７７６７７号公報
【００５６】
ユーザ特性抽出部５６´は、ユーザ情報蓄積部５３´に蓄積されたユーザ情報からユーザ特性を抽出し、ユーザ特性蓄積部５７´に蓄積する。構成推定部６は、制御特性蓄積部５５に蓄積されたノード毎の制御特性と、ユーザ特性蓄積部５７´に蓄積されたユーザ特性を参照し、ネットワークモデルの構成を推定する処理を行う。構成推定部６の推定情報は推定情報蓄積部７に蓄積されると共にネットワーク構成推定装置外に出力される。
【００５７】
図１６は、実施の形態３によるネットワーク構成推定装置の動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態１に係るネットワーク構成推定装置１０と同一のステップには図６で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
通信トラヒック観測部１が通信トラヒックを観測すると（ステップＳＴ１）、情報分離部５１が観測通信トラヒックを制御情報とユーザ情報とに分離する（ステップＳＴ５１）。分離された制御情報は制御情報蓄積部５２´に蓄積され、ユーザ情報はユーザ情報蓄積部５３´に蓄積される。
【００５８】
信号分離／制御特性抽出部１３は、ステップＳＴ５１で分離された制御情報をノード毎に分離する処理を行い（ステップＳＴ５２）、さらに分離したノード毎の制御情報に対してパルス列検出およびパルス列分離の処理を行い、制御特性を抽出し制御特性蓄積部５５に蓄積する（ステップＳＴ５３）。ステップＳＴ５３の制御特性を抽出する処理は、ステップＳＴ５２で分離された全てのノードＮｉ，ノードＮ（ｉ＋１），ノードＮ（ｉ＋２），・・・，ノードＮ（ｉ＋ｎ）に対して行われる。一方、ユーザ特性抽出部５６´は、ステップＳＴ５１で分離されたユーザ情報からユーザ特性を抽出し、ユーザ特性蓄積部５７´に蓄積する（ステップＳＴ５４）。その後、構成推定部６は、ステップＳＴ５３で抽出および蓄積された制御特性、およびステップＳＴ５４で抽出および蓄積されたユーザ特性に基づいてネットワーク構成を推定し（ステップＳＴ６）、処理を終了する。推定された推定情報は推定情報蓄積部７に蓄積される、またはネットワーク構成推定部６外部に出力される。
【００５９】
以上のように、この実施の形態３によれば、情報分離部５１が分離した制御情報をノード毎に分離し、分離したノード毎の制御情報に対してパルス列検出およびパルス列分離の処理を行い、制御特性を抽出する信号分離／制御特性抽出部１３を備えるように構成したので、発信元ノード毎の信号分離と、制御特性の抽出とを同時に行うことができ、より容易にネットワーク構成を推定することができる。
【００６０】
実施の形態４．
上述した実施の形態１−３では、アドホックネットワーク通信制御プロトコルの代表的な例としてＯＬＳＲの場合を例に説明した。ところで、アドホックネットワーク通信制御プロトコルは、通信要求がない場合にもあらかじめ経路を設定しておくプロアクティブ型と、通信要求が発生してから経路を設定するリアクティブ型に大別することができ、ＯＬＳＲはプロアクティブ型プロトコルの代表例である。一方、リアクティブ型プロトコルの代表例として、ＡＯＤＶがある。ＡＯＤＶについては参考文献９に記載されている。
【００６１】
・参考文献９
Ｃ．Ｐｅｒｋｉｎｓ他，“Ａｄ  ｈｏｃ  Ｏｎ−Ｄｅｍａｎｄ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｖｅｃｔｏｒ  （ＡＯＤＶ）  Ｒｏｕｔｉｎｇ，”  ＲＦＣ３５６１，  ＩＥＴＦ，  Ｊｕｌｙ  ２００３．
【００６２】
この実施の形態４では、プロトコルがＡＯＤＶの場合のネットワーク構成の推定について説明する。ＡＯＤＶの場合のネットワーク構成の推定は、プロトコルがＯＬＳＲの場合のネットワーク構成の推定と同様の部分も多い。そのため、以下では、ＡＯＤＶとＯＬＳＲの異なる部分について説明を行う。
【００６３】
図１７は、この発明の実施の形態４によるネットワーク構成推定の概念を示す図である。
図１７（ａ）において、ネットワークモデル２０ａは、複数のノードＮで構成されるネットワークである。ネットワークモデル２０ａ内の複数のノードＮの相互関係は不明であり、実施の形態４によるネットワーク構成推定装置２０が動作の推定を実施することにより、図１７（ｂ）に示すネットワークモデル２０ｂのネットワークグループ構成が推定される点は実施の形態１と同様である。
ネットワークモデル２０ｂでは、情報発信元のノードＮＳから宛先ノードＮＤに向けて、ノードＮ１，ノードＮ２，ノードＮ４を経由した経路が設定されている。
【００６４】
図１８は、この実施の形態４によるネットワーク構成推定による各ノードの観測通信トラヒックを示す図である。
図１８では、観測通信トラヒックをノードＮ１からノードＮ７のノード毎に分離し、時系列的に示した図である。トラヒックＴＲ１１´はノードＮ１の観測通信トラヒックを示し、トラヒックＴＲ１２´はノードＮ２の観測通信トラヒックを示している。
【００６５】
次に、上述した非特許文献９に示されたＡＯＤＶの経路設定の概念について、図１７のネットワーク構成推定の概念および図１８の観測通信トラヒックを参照しながら説明を行う。
ＡＯＤＶプロトコルでは、通信要求がない場合には経路が設定されず、経路維持のための制御トラヒックの発信も行われない。図１８に示した観測通信トラヒックでは、時刻０から時刻５の間は、ノードＮ１からノードＮ７のいずれのノードからもパケットが発信されていない。次に、ノードＮ１からノードＮ７への通信要求があり、ノードＮ１からノードＮ７に経路を設定する場合を考える。この場合、発信元のノードＮ１は、隣接するノードＮ２およびノードＮ３に経路要求ＲＲＥＱ（Ｒｏｕｔｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）を送信し、当該経路要求ＲＲＥＱを受信したノードＮ２およびノードＮ３は、ノードＮ１以外の隣接するノードＮ４，Ｎ５，Ｎ６に転送する。当該転送を受信したノードＮ４，Ｎ５，Ｎ６は、さらに隣接するノードＮ６，Ｎ７に転送する。ノードＮ７は宛先ノードＮＤであるため、これ以上経路要求ＲＲＥＱを転送しない。
【００６６】
この経路要求ＲＲＥＱの転送の様子は、図１７（ｂ）においてノードＮ１からノードＮ７に向かう矢印で示され、ＲＲＥＱとしてメッセージＭ１が送信される様子を示している。各ノードのメッセージＭ１の送信の様子を時系列的に示したものが図１８の観測通信トラヒックである。図１８において、まず時刻６においてノードＮ１からＲＲＥＱが送信される。次に、時刻８においてノードＮ２，Ｎ３からＲＲＥＱが送信されている。ここで、あるノードＮｉがＲＲＥＱを受信し、異なるノードＮｊに転送するまでにかかる時間は転送遅延時間ＤＰと呼ぶ。図１８の例ではＤＰは２単位時間である。時刻１０では、ノードＮ４，Ｎ５，Ｎ６からパケットが送信される。時刻１２では、ノードＮ６からパケットが再び送信される。１回目のパケットの送信はノードＮ３経由で受信したＲＲＥＱの転送であり、２回目のパケットの送信はノードＮ５経由で受信したＲＲＥＱの転送である。
【００６７】
ノードＮ７は、ノードＮ４，Ｎ５，Ｎ６からＲＲＥＱを受信した後、ノードＮ４およびノードＮ２を経由してノードＮ１に経路を設定することとし、その旨を伝える経路返答メッセージＲＲＥＰ（Ｒｏｕｔｅ  Ｒｅｐｌｙ）を発信元ノードＮ１に向けて返送する。時刻１４にノードＮ７から発信されたＲＲＥＱは、ノードＮ４，Ｎ２を経由してノードＮ１に到達する。これにより、ノードＮ１，Ｎ２，Ｎ４，Ｎ７の経路が設定され、通信中はこれらのノードから経路維持のためのＨｅｌｌｏパケットが定期的に送信される。
【００６８】
次に、この実施の形態４によるネットワーク構成推定装置の構成および動作について説明する。この実施の形態４ではネットワーク構成推定装置２０の全体の構成および信号処理部５´の構成要素は実施の形態１と同様であるが、制御特性抽出部５４が制御特性を抽出する際にノード間で情報を共有する点が異なる。
図１９は、この発明の実施の形態４によるネットワーク構成推定装置の信号処理部の構成を示すブロック図である。なお図１９では、３つのノードＮ１，Ｎ２，Ｎ３の制御情報とユーザ情報を用いる場合を例に示している。
制御特性抽出部５４ａ，制御特性抽出部５４ｂおよび制御特性抽出部５４ｃは互いに接続され、それぞれ情報を共有しながら各自に対応付けられたノードＮ１、ノードＮ２およびノードＮ３の制御特性を抽出する。
【００６９】
図２０は、この発明の実施の形態４によるネットワーク構成推定装置の制御特性抽出部の動作を示すフローチャートである。図１９のブロック図では制御特性抽出部５４ａ，５４ｂ，５４ｃを例に示したが、図２０のフローチャートは複数のノードの制御特性を抽出する処理を一般化して示している。
【００７０】
情報分離部５１が、実施の形態１の図６のフローチャートのステップＳＴ３のノード毎に制御情報とユーザ情報を分離する処理を実行すると、制御特性抽出部５４は対応するノード（ノードＮｉ，ノードＮ（ｉ＋１），ノードＮ（ｉ＋２），・・・，ノードＮ（ｉ＋ｎ））に対して図２０で示す処理を行う。
まず、発信トラヒックが存在するか否か判定を行う（ステップＳＴ６１）。発信トラヒックが存在しない場合（ステップＳＴ６１；ＮＯ）、通信が行われていないと判断し（ステップＳＴ６２）、ステップＳＴ７１の処理に進む。プロトコルがＡＯＤＶの場合、実施の形態１で示したＯＬＳＲと異なりリアクティブ型であることから、通信要求がない場合には経路の設定あるいは経路の維持が行われないため、制御トラヒックすなわち発信トラヒックが存在しない。
【００７１】
一方、発信トラヒックが存在する場合（ステップＳＴ６１；ＹＥＳ）、通信が行われていると判断し、さらに当該発信トラヒックが単発であるか周期的であるか判定を行う（ステップＳＴ６３）。発信トラヒックの周期を抽出するには、図８のフローチャートで示した実施の形態１の制御特性（周期など）抽出手法を用いる。ステップＳＴ６３において発信トラヒックが周期的であると判定された場合、当該ノードを含む経路が維持されていると判断し（ステップＳＴ６４）、ステップＳＴ７１の処理に進む。これは、リアクティブ型のプロトコルであるＡＯＤＶにおいても、経路維持中はＨｅｌｌｏパケットが発信されるためである。図１８で示した観測通信トラヒックの時刻２２以降のノードＮ１，Ｎ２，Ｎ４，Ｎ７では周期的な経路維持パケットが発信されているが、ステップＳＴ６３の判定処理はこれらを検出し、発信トラックが単発であるか、周期的であるか判断する。
【００７２】
一方、ステップＳＴ６３において発信トラヒックが単発であると判定された場合、当該単発パケットが、他のノードＮｊの単発パケットの転送遅延時間ＤＰ後に発信されたか否か判定を行う（ステップＳＴ６５）。転送遅延時間後に発信されていない場合（ステップＳＴ６５；ＮＯ）、ノードＮｉはノードＮｊの隣接ノードでないと判断し（ステップＳＴ６６）、ステップＳＴ７１に進む。
【００７３】
一方、転送遅延時間後に発信された場合（ステップＳＴ６５；ＹＥＳ）、ノードＮｉはノードＮｊの隣接ノードであると判断する（ステップＳＴＳＴ６７）。これは、ＡＯＤＶの経路要求ＲＲＥＱ、または経路返答ＲＲＥＰが隣接ノード毎に転送されていく様子を検出するものである。
図１８に示したノード毎の観測トラヒックを例に説明すると、ノードＮ１から時刻６に発信されたＲＲＥＱが、転送遅延時間ＤＰ（＝２）時間後にノードＮ２，Ｎ３に転送され、さらにノードＮ４，Ｎ５，Ｎ６に転送され、ノードＮ７から時刻１４に発信されたＲＲＥＰが、ノードＮ４，Ｎ２，Ｎ１に返信されていく様子が分かる。
【００７４】
次に、ノードＮｊがノードＮｉの隣接ノードであるか否か判定を行う（ステップＳＴ６８）。ノードＮｊがノードＮｉの隣接ノードである場合（ステップＳＴ６８；ＹＥＳ）、ノードＮｉからノードＮｊへの経路があると判断する（ステップＳＴ６９）。ステップＳＴ６９により、ＲＲＥＱとＲＲＥＰが両方通過したことを判定している。図１８に示したノード毎の観測トラヒックを例に説明すると、時刻６から時刻１２の間に転送遅延時間ＤＰ（＝２）時間毎にＲＲＥＱが転送された隣接関係にあるノードのうち、ノードＮ７からノードＮ４へ、ノードＮ４からノードＮ２へ、ノードＮ２からノードＮ１へのみＲＲＥＰが転送されていることから、これらのノード間に経路が設定されたと判断することができる。一方、ノードＮｊがノードＮｉの隣接ノードでない場合（ステップＳＴ６８；ＮＯ）、ノードＮｉからノードＮｊへの経路がないと判断する（ステップＳＴ７０）。
【００７５】
制御特性抽出部５４は、ステップＳＴ６２、ステップＳＴ６４、ステップＳＴ６６、ステップＳＴ６９およびステップＳＴ７０の判断結果を制御特性として制御特性蓄積部５５に蓄積し（ステップＳＴ７１）、処理を終了する。なお、図２０で示した制御特性抽出部５４の処理が終了すると、実施の形態１の図６のフローチャートで示したステップＳＴ６に移行し、ネットワーク全体の構成を推定する処理を行う。
【００７６】
上述したように、ノードＮｉの制御特性を抽出する例では、他のノードＮｊの判定結果も参照する必要があり、各ノードに対するステップＳＴ６１、ステップＳＴ６３、ステップＳＴ６５およびステップＳＴ６８の判定結果を共有しながら制御特性の抽出処理を行う。そのため、図１９のブロック図で示したように、制御特性抽出部５４ａ，５４ｂ，５４ｃは互いに接続可能に構成して情報を共有する。
【００７７】
以上のように、この実施の形態４によれば、通信要求が発生していない場合には制御信号が発信されず、通信要求が発生した場合には発信元ノードが経路要求ＲＲＥＱを発信し、宛先ノードが経路返答ＲＲＥＰを返信し、経路が設定された場合には通信中に定期的なＨｅｌｌｏパケットを送信して通信を維持する各構成を抽出し、通信状態を判断する制御特性抽出部５４を備えるように構成したので、プロアクティブ型プロトコルのＡＯＤＶの場合にもネットワーク構成を推定することができる。
【００７８】
なお、上述した実施の形態４では、アドホックネットワークプロトコルのＡＯＤＶの経路要求ＲＲＥＱ、経路返答ＲＲＥＰおよびＨｅｌｌｏパケットに基づいて通信状態を判断する構成を示したが、リアクティブ型プロトコルで経路要求に応じて経路設定を行うための手法は、ＡＯＤＶの経路要求ＲＲＥＱおよび経路返答ＲＲＥＰに限定されるものではない。しかし、他のプロトコルにおいても、経路要求、経路設定および通信維持の基本的な機能は、ＡＯＤＶの経路要求ＲＲＥＱ、経路返答ＲＲＥＰおよびＨｅｌｌｏパケットと同様であるため、この実施の形態４で示した方法を他のリアクティブ型プロトコルでも使用することができる。
【００７９】
実施の形態５．
上述した実施の形態１から実施の形態４では、まず発信元ノード毎に信号を分離し、発信元ノード毎に分離された信号から、制御情報とユーザ情報とを分離などの分析を開始する構成を示したが、この実施の形態５では、観測した通信トラヒックを発信元ノード毎に分離しない場合においても観測信号の分析を可能とする構成について説明する。
【００８０】
図２１は、実施の形態５によるネットワーク構成推定装置の構成を示すブロック図である。実施の形態３で示したネットワーク構成推定装置１０´´の信号分離／制御特性抽出部１３に変えて非信号分離制御特性抽出部１４を設け、さらに電波情報参照部６１およびノード対応推定情報蓄積部６２を追加して設けている。
なお以下では、実施の形態３によるネットワーク構成推定装置１０´´の構成要素と同一または相当する部分には実施の形態３で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【００８１】
非信号分離制御特性抽出部１４は、制御情報蓄積部５２´に蓄積された制御情報から制御特性を抽出し、制御特性蓄積部５５に蓄積する。非信号分離制御特性抽出部１４による制御特性抽出処理は、例えばＰＲＩ変換と呼ばれるパルス列検出方法およびパルス列分離方法を用いて行われる。パルス列検出方法については上述した参考文献６，７、パルス列分離方法は上述した参考文献８に記載されている手法を適用することができる。あるいは、上述した参考文献８の改良方法である参考文献１０の手法を適用することができる。
・参考文献１０
特開２０１１−１１９８９９号公報
【００８２】
電波情報参照部６１は、推定情報蓄積部７に蓄積された推定情報を参考にして、電波情報を参照し、推定ノードと実ノードの対応付けを行なう。電波情報参照部６１が生成したノード対応推定情報はノード対応推定情報蓄積部６２に蓄積されると共に、ネットワーク構成推定装置外に出力される。
【００８３】
図２２は、実施の形態５によるネットワーク構成推定装置の動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態３に係るネットワーク構成推定装置１０´´と同一のステップには図１６で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
情報分離部５１がステップＳＴ５１で分離した制御情報に対して、非信号分離制御特性抽出部１４はパルス列検出およびパルス列分離の処理を行い、制御特性を抽出し制御特性蓄積部５５に蓄積する（ステップＳＴ５３）。このように実施の形態５では、観測信号への最初の処理として施されていた発信ノード毎への信号分離処理（図１６で示したフローチャートのステップＳＴ５２の処理）が不要であることが分かる。
【００８４】
一方、ユーザ特性抽出部５６´は、ステップＳＴ５１で分離されたユーザ情報からユーザ特性を抽出し、ユーザ特性蓄積部５７´に蓄積する（ステップＳＴ５４）。その後、構成推定部６は、ステップＳＴ５３で抽出および蓄積された制御特性、およびステップＳＴ５４で抽出および蓄積されたユーザ特性に基づいてネットワーク構成を推定し、推定情報蓄積部７に蓄積する（ステップＳＴ６）。電波情報参照部６１は、ステップＳＴ６で推定および蓄積された推定情報を参考にして、電波情報を参照し、推定ノードと実ノードの対応付けを行い（ステップＳＴ７）、処理を終了する。生成されたノード対応推定情報はノード対応推定情報蓄積部６２に蓄積されると共に、ネットワーク構成推定装置外に出力される。
【００８５】
次に、上述したステップＳＴ５３の制御特性抽出処理の詳細について、図２３から図２５を参照しながら説明する。
図２３は、実施の形態５によるネットワーク構成推定装置の非信号分離制御特性抽出部による制御特性抽出の動作を示すフローチャートである。
非信号分離制御特性抽出部１４は、情報分離部５１がステップＳＴ５１で分離した制御情報に対して、上述した参考文献８のＰＲＩ変換などの手法により信号周期の検出を行い（ステップＳＴ８１）、さらに同周期信号数の検出を行う（ステップＳＴ８２）。
【００８６】
ここで、参考文献８に示されたＰＲＩ変換の手法を説明する。
まず、情報分離部５１が分離した制御パケット列を、到着時刻ｔ＿ｎ、ｎ＝０，１，２，・・・，Ｎ−１（Ｎはパケット数）を用いて、以下の式（１）に示すインパルス関数で表す。
2014060706.tif 000003
ここで、式（１）について以下の式（２）の変換を施す（参考文献８参照）。
2014060706.tif 000004
式（２）は以下の式（３）で示す自己相関に似ているが、式（４）で示す位相項が異なる。
2014060706.tif 000005
2014060706.tif 000006
当該位相項により、自己相関関数で現れる分数調波を抑圧することができる。
【００８７】
複数の信号周期のパケット列が混在した複合トラヒックの自己相関関数から信号周期が推定し難いのは、軸上の信号周期以外の整数倍の位置にもピークが検出されるためであるが、これらの分数調波を抑圧する上記式（２）の変換を施すことにより、複合トラヒックから、パケット列の数と信号周期を推定することが可能になる。
このようにして求めた信号周期とパケット列の数をテーブルに整理する。図２４は、実施の形態５によるネットワーク構成推定装置の周期および信号数テーブルの一例を示す図である。図２４から、周期番号「１」、周期「３」の信号数は「１３」、周期番号「２」、周期「７」の信号数は「２」、周期番号「３」、周期「１５」の信号数は「１」であることがわかる。
【００８８】
図２３のフローチャートに戻り、非信号分離制御特性抽出部１４はステップＳＴ８１の信号周期検出およびステップＳＴ８２の同期信号検出によって信号周期と信号数を示した周期および信号数テーブルを作成すると、当該周期および信号数テーブルを参照してＭＰＲノードを推定し（ステップＳＴ８３）、制御特性蓄積部５５に蓄積する（ステップＳＴ８４）。
【００８９】
次に、図２５を参照しながら、上述したステップＳＴ８３のＭＰＲノードの推定処理をより詳細に説明する。図２５は、実施の形態５によるネットワーク構成推定装置の非信号分離制御特性抽出部によるＭＰＲノード推定の動作を示すフローチャートである。
ＭＰＲノード推定では、図２４で示した周期および信号数テーブルを参照し、周期番号「１」、「２」、「３」、・・・について、その周期と信号数を見ていく。まず、ある周期番号の周期の信号数が最大か否か判定を行う（ステップＳＴ８３１）。信号数が最大である場合（ステップＳＴ８３１；ＹＥＳ）、大多数のノードがその周期の制御信号を発していると判断し、一般ノードからの制御信号であると推定する（ステップＳＴ８３２）。
【００９０】
一方、信号数が最大でない場合（ステップＳＴ８３１；ＮＯ）、その周期番号の信号はＭＰＲノードからのＴＣ信号であると推定する（ステップＳＴ８３３）。次に、最大周期以外の周期が複数存在するか否か判定を行う（ステップＳＴ８３４）。最大周期以外の周期が複数存在する場合（ステップＳＴ８３４；ＹＥＳ）、例えば周期Ａおよび周期Ｂの２つの周期が存在する場合には周期Ａが周期Ｂよりも小さいか否か判定を行う（ステップＳＴ８３５）。
【００９１】
周期Ａが周期Ｂよりも小さい場合（ステップＳＴ８３５；ＹＥＳ）、周期ＡのＭＰＲノードのグループは、周期ＢのＭＰＲノードのグループより、移動が多いと推定する（ステップＳＴ８３６）。一方、周期Ａが周期Ｂよりも大きい場合（ステップＳＴ８３５；ＮＯ）、周期ＡのＭＰＲノードのグループは、周期ＢのＭＰＲノードのグループより、移動が少ないと推定する（ステップＳＴ８３７）。これは、移動が多いグループでは、ネットワーク構成を維持するために、グループ内部での制御信号を頻繁にやり取りする必要があるためである。
【００９２】
ステップＳＴ８３２、ステップＳＴ８３６またはステップＳＴ８３７の処理後、あるいはステップＳＴ８３４において最大周期以外の周期が複数存在しない場合（ステップＳＴ８３４；ＮＯ）、全ての周期について判定を行ったか否か判定を行う（ステップＳＴ８３８）。全ての周期について判定を行った場合（ステップＳＴ８３８；ＹＥＳ）、ステップＳＴ８４の処理に進む。一方、全ての周期について判定を行っていない場合（ステップＳＴ８３８；ＮＯ）、ステップＳＴ８３１の処理に戻り、上述した処理を繰り返す。
【００９３】
次に、上述したＭＰＲノードの推定処理を、図２４で示した周期および信号数テーブルを用いて具体的に説明する。
周期「３」の信号は、ステップＳＴ８３１およびステップＳＴ８３２の処理により、一般ノードからの制御信号であると推定される。一方、周期「７」および周期「１５」の信号は、ステップＳＴ８３１およびステップＳＴ８３３の処理により、ＭＰＲノードからＴＣ信号であると推定される。さらにステップＳＴ８３４からステップＳＴ８３７の処理により、周期「７」の信号を発信しているＭＰＲノードのグループの方が、周期「１５」の信号を発信しているＭＰＲノードのグループと比べて移動が多いと推定される。
【００９４】
図２３のフローチャートに戻り、ステップＳＴ８４で示した制御特性の蓄積処理が終了すると、図２２のフローチャートのステップＳＴ６で示したネットワーク構成推定処理に進む。ステップＳＴ６では、上述のようにステップＳＴ５３で抽出した制御特性と、ステップＳＴ５４で抽出したユーザ特性とを合わせて、ネットワーク構成の推定を行う。ここでは、ステップＳＴ５３の制御特性の抽出が主たる機能であり、ステップＳＴ５４のユーザ特性の抽出は主たる機能ではないため詳述は省略するが、仮にユーザ情報から推定可能な特性がある場合には、当該ステップＳＴ６において追加する。
【００９５】
次に、図２２のフローチャートのステップＳＴ７で示した電波情報による推定ノードと実ノードの対応付け処理についてより詳細に説明する。ステップＳＴ７の対応付け処理は電波情報参照部６１で行なわれ、結果はノード対応推定情報蓄積部６２に蓄積される。
上述した制御特性抽出処理により、信号数テーブルの周期と信号数から一般ノードやＭＰＲノードを推定したとしても、観測トラヒックのパケット列の信号が、一般ノードやＭＰＲノードから発信されていると推定されるだけであり、どのノードからどの信号が発信されているかは、発信元ノードの個体情報、方向・強度等の電波情報に基づき、実ノードと推定信号列を対応付けて、初めて解明される。しかし、電波情報による信号列（推定ノード）と発信源（実ノード）の対応付けをする前に、この実施の形態５のように構成推定部６により、推定ノードのネットワークでの役割がある程度解明されていれば、所望のノードについてのみ対応付けを行なうことも可能となる。
これにより、全ノードに関して信号列と発信源の対応付けができていない場合であっても分析を開始することが可能となり、当該ネットワーク構成推定装置の適用がより容易となる。
【００９６】
以上のように、この実施の形態５によれば、情報分離部５１が分離した制御情報に対してパルス列検出およびパルス列分離の処理を行い、制御特性を抽出する非信号分離制御特性抽出部１４と、抽出された制御特性を参照してネットワークモデルの構成を推定する構成推定部６と、電波情報を参照して推定ノードと実ノードの対応付けを行なう電波情報参照部６１とを備えるように構成したので、発信元ノード毎の信号分離を行なわないでも、制御特性の抽出を行うことができ、より容易にネットワーク構成を推定することができる。
【００９７】
また、この実施の形態５によれば、観測通信トラヒックにＰＲＩ変換を施し、信号周期と信号数を抽出し、ＭＰＲノードを推定する非信号分離制御特性抽出部１４を備えるように構成したので、全ノードに関して信号列と発信源の対応付けができていない場合であっても分析を開始することができる。
【００９８】
実施の形態６．
上述した実施の形態５では、観測通信トラヒックにＰＲＩ変換を施し、信号周期と信号数を抽出し、ＭＰＲノードを推定する構成を示したが、この実施の形態６では、複数の周期の信号が存在するパケット列について、信号周期と信号数のみならず、信号間の位相差を抽出して、ノードの階層構造を推定する構成を示す。なお、この実施の形態６の構成は、同周期の信号が複数存在する場合に適用する構成であり、上述した実施の形態５の構成を合わせて適用することにより、より詳細にネットワーク構成を推定することができる。なお、実施の形態６のネットワーク構成推定装置の構成要素は、実施の形態５と同一であるため、実施の形態５で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【００９９】
ノードの階層構造推定方法の説明に先立ち、この実施の形態６の構成において着目する同周期信号の位相差について図２６を参照しながら説明を行う。図２６は、実施の形態６によるネットワーク構成装置による同周期信号の位相差検出を示す説明図である。
図２６（ａ）は、複合パケット列ＹＳ１の模式図である。複合パケット列ＹＳ１は、情報分離部５１が観測通信トラヒックから分離した（図２２のステップＳＴ５１参照）制御信号であり、上述した参考文献８に記載されたＰＲＩ変換等の手法による周期検出処理（図２３のステップＳＴ８１参照）、および後述する同周期信号数と位相差検出処理（図２７のステップＳＴ９１参照）を行う前段階の複合パケット列である。
【０１００】
図２６（ｂ）に示すように、複合パケット列ＹＳ１は、同周期ｐ１のパケット列ＹＳ１ａ、ＹＳ１ｂ、ＹＳ１ｃ、および異なる周期ｐ２のパケット列ＹＳ１ｄで構成されている。複合パケット列ＹＳ１のうち、同周期ｐ１のパケット列ＹＳ１ａ、ＹＳ１ｂ、ＹＳ１ｃを抜き出して構成したパケット列ＹＳ１ｅを図２６（ｃ）に示している。
【０１０１】
図２６（ｂ）に示すように、周期がｐ１のパケット列はＹＳ１ａ、ＹＳ１ｂ、ＹＳ１ｃの３個存在するが、パケット列ＹＳ１ｂはパケット列ＹＳ１ａから位相ｄ１分信号がずれ、パケット列ＹＳ１ｃはパケット列ＹＳ１ｂから位相ｄ２分信号がずれ、パケット列ＹＳ１ａはパケット列ＹＳ１ｃから位相ｄ３分信号がずれている。周期ｐ１に対する信号のずれの割合ｄ１／ｐ１をパケット列ＹＳ１ａとパケット列ＹＳ１ｂの位相差、信号のずれの割合ｄ２／ｐ１をパケット列ＹＳ１ｂとパケット列ＹＳ１ｃの位相差、信号のずれの割合ｄ３／ｐ１をパケット列ＹＳ１ｃとパケット列ＹＳ１ａの位相差と呼ぶ。
【０１０２】
次に、図２７のフローチャートを参照し、実施の形態６における制御特性の推定方法について説明する。図２７は、実施の形態６のネットワーク構成推定装置の非信号分離制御特性抽出部の動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態５に係るネットワーク構成推定装置１０´´の非信号分離制御特性抽出部１４と同一のステップには図２３で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
情報分離部５１がステップＳＴ５１で分離した制御情報に対して、非信号分離制御特性抽出部１４は上述した参考文献８のＰＲＩ変換等の手法により信号周期の検出を行い（ステップＳＴ８１）、さらに同周期信号数および位相差の検出を行う（ステップＳＴ９１）。なお、ＰＲＩ変換は実施の形態５で示した式（１）および式（２）に基づいて行う。
【０１０３】
実施の形態５では各周期のパケット列の数を求めたが、この実施の形態６では同周期のパケット列が複数存在した場合、ゼロから一周期の間をパケットのタイムスロット（最小間隔）毎にずらして自己相関を取る等の方法により、パケット列相互の位相差を求める。このようにして求めたパケット列相互の位相差を後述する位相差テーブル（図２９）に整理する。非信号分離制御特性抽出部１４は、作成した位相差テーブルを参照してノードの階層構造を推定し（ステップＳＴ９２）、制御特性蓄積部５５に蓄積する（ステップＳＴ８４）。
【０１０４】
次に、図２７のフローチャートで示した処理の詳細について、図２８から図３１を参照しながら説明する。
実施の形態６の処理方法は、同周期の信号が複数ある場合に、その位相差を用いてノードの階層構造推定を行なうものであり、同周期の信号が一つの場合は意味を持たない。そのため、以下の図２８から図３１で示す手法は一つの周期の複数信号について適用するものであり、同周期の複数信号を持つ周期が複数存在する場合には、各周期について以下の図２８から図３１の手法を適用する。
【０１０５】
まず、図２８は同周期複数信号のパケット列における位相差の一例を示す図であり、図２９は図２８で示したパケット列の位相差を示す位相差テーブル、図３０は図２８で示したパケット列の位相差の度数を示すテーブル、図３１は図２８から図３０に基づいて推定されるノードの階層構造を示す図である。
【０１０６】
図２８の例では、周期３０の信号が７個複合されているパケット列ＹＳ２の一周期分を模式的に表している。信号番号「１」，「２」，・・・，「７」の信号Ｙ１，Ｙ２，・・・，Ｙ７が示されており、信号Ｙ１と信号Ｙ２の位相差は８／３０、信号Ｙ５と信号Ｙ６、および信号Ｙ６と信号Ｙ７の位相差は９／３０、信号Ｙ２と信号Ｙ３、信号Ｙ３と信号Ｙ４、信号Ｙ４と信号Ｙ５、信号Ｙ７と信号Ｙ１間の位相差は１／３０である。これらの位相差をテーブルに整理したのが、図２９に示す位相差テーブルである。
【０１０７】
図２８および図２９から、位相差１／３０の間隔は４個、位相差８／３０の間隔は１個、位相差９／３０の間隔は２個存在することが分かる。これらを位相差の度数としてテーブルに整理したのが、図３０に示す位相差度数テーブルである。
【０１０８】
図３１に示すノードの階層構造は、図２８から図３０に基づいて推定されるノード階層構造であり、信号番号「１」，「２」，・・・，「７」に対応付けられた推定ノードＮＥ１，ＮＥ２，・・・，ＮＥ７が、三個の階層ＧＥ１，ＧＥ２，ＧＥ３に分類され、信号の流れは階層ＧＥ１、階層ＧＥ２、階層ＧＥ３の順になっている。
【０１０９】
次に、図３１で示したノードの階層構造の推定処理をより詳細に説明する。
図３２は、実施の形態６によるネットワーク構成推定装置の非信号分離制御特性抽出部によるノードの階層構造推定の動作を示すフローチャートであり、図２７のフローチャートのステップＳＴ９２の処理をより詳細に示すものである。
まず、図２９で示した位相差テーブルを参照して位相差の度数分布を取得し、図３０に示した位相差度数テーブルを作成する（ステップＳＴ９２１）。次に、ステップＳＴ９２１で作成した位相差度数テーブルを参照し、位相差の度数に偏りがあるか否か判定を行う（ステップＳＴ９２２）。
【０１１０】
位相差の度数に偏りがある場合（ステップＳＴ９２２；ＹＥＳ）、さらに検出された度数の大きさを示す山が複数存在するか否か判定を行う（ステップＳＴ９２３）。度数の大きさを示す山が複数個存在する場合（ステップＳＴ９２３；ＹＥＳ）、さらに、位相差が閾値以下であるか否か判定を行う（ステップＳＴ９２４）。位相差が閾値以下である場合（ステップＳＴ９２４；ＹＥＳ）、当該位相差の信号に対応するノードは同階層に存在すると仮定する（ステップＳＴ９２５）。一方、位相差が閾値より大きい場合（ステップＳＴ９２４；ＮＯ）、当該位相差は階層間のギャップであると仮定する、すなわち当該位相差の信号に対応するノードは異階層に存在すると仮定する（ステップＳＴ９２６）。一方、度数の大きさを示す山が１個のみ存在する場合（ステップＳＴ９２３；ＮＯ）、ステップＳＴ９２６の処理に進む。
【０１１１】
その後、ステップＳＴ９２５およびステップＳＴ９２６において仮定した結果に基づいて、信号の発信元ノードの階層構造を推定し（ステップＳＴ９２７）、処理を終了する。一方、位相差の度数に偏りがない場合（ステップＳＴ９２２；ＮＯ）、一周期内での信号は位置がランダムに近く、階層構造の推定が不可であると判断し（ステップＳＴ９２８）、処理を終了する。
【０１１２】
次に、図３２のフローチャートで示した各処理を、図３０の位相差度数テーブルを用いて具体的に説明する。
図３０の位相差度数テーブルでは、ステップＳＴ９２３において度数の大きさを示す山が、位相差１／３０の地点、位相差８／３０〜９／３０の地点の２箇所で検出される。続いて、ステップＳＴ９２４において、位相差１／３０は閾値以下であると判定され（ステップＳＴ９２４；ＹＥＳ）、ステップＳＴ９２５において位相差１／３０の信号に対応するノードは同階層に存在すると仮定する。すなわち、信号番号「２」，「３」，「４」，「５」に対応するノードＮＥ２，ＮＥ３，ＮＥ４，ＮＥ５は同階層ＧＥ２に属し、信号番号「７」，「１」に対応するノードＮＥ７，ＮＥ１は同階層ＧＥ１に属すると仮定する。
【０１１３】
一方、ステップＳＴ９２４において、位相差８／３０および位相差９／３０は閾値より大きいと判定され（ステップＳＴ９２４；ＮＯ）、ステップＳＴ９２６において階層間ギャップと仮定する。すなわち、信号番号「１」，「２」間の位相差８／３０は階層ＧＥ１と階層ＧＥ２の階層間ギャップであると仮定し、信号番号「５」，「６」間の位相差９／３０は、階層ＧＥ２と階層ＧＥ３の階層間ギャップであると仮定し、信号番号「６」，「７」間の位相差９／３０は、階層ＧＥ３と階層ＧＥ１の階層間ギャップであると仮定する。ステップＳＴ９２５およびステップＳＴ９２６の仮定に基づいて、ステップＳＴ９２７として図３１に示したノードの階層構造が推定される。
【０１１４】
上述した階層構造の推定処理が終了すると、構成推定部６は、図２２のステップＳＴ６で示したネットワーク構成推定処理を行い、電波情報参照部６１はステップＳＴ７で示した電波情報による推定ノードと実ノードとの対応付けを行い、処理を終了する。推定されたノード対応推定情報はノード対応推定情報蓄積部６２に蓄積されると共に、ネットワーク構成推定装置外に出力される。
【０１１５】
図３２のフローチャートに従って、位相差テーブル（例えば、図２９）および位相差度数テーブル（例えば、図３０）の位相差情報から信号の発信元ノードの階層構造を推定したとしても、当該推定は観測トラヒックのパケット列の信号が、階層構造を持つノードから発信されていると推定されるだけであり、どのノードからどの信号が発信されているかは、発信元ノードの個体情報、方向・強度等の電波情報に基づき、実ノードと推定信号列を対応付けて、初めて解明する。
【０１１６】
しかし、電波情報による信号列（推定ノード）と発信源（実ノード）の対応付けを行う前に、この実施の形態６の構成を適用することにより推定ノードのネットワークでの役割がある程度解明されていれば、所望のノードについてのみ対応付けを行なうことも可能となる。全ノードに関して、信号列と発信源の対応付けができていなければ分析を開始することができない場合と比べて、適用が容易となる。
【０１１７】
以上のように、この実施の形態６によれば、非信号分離制御特性抽出部１４が、観測通信トラヒックにＰＲＩ変換を施し、信号周期、同周期信号数および信号間の位相差を検出し、位相差の度数分布からノードの階層構造を推定するように構成したので、発信元ノード毎の信号分離を行わないでも、発信元ノードの階層構造を推定することができ、全ノードに関して信号列と発信源の対応付けができていない場合であっても分析を開始することができる。
【０１１８】
なお、上述した実施の形態６では、位相差が１／３０，  ２／３０，・・・のように離散的な値をとる場合を例に説明を行ったが、これは０＜位相差≦１／３０，１／３０＜位相差≦２／３０，・・・のように連続的な範囲を指定してもよい。
【０１１９】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
１  通信トラヒック観測部、２  観測データ蓄積部、３，３´  信号分離部、４  ノード毎観測データ蓄積部、５，５´  信号処理部、６  構成推定部、７  推定情報蓄積部、１０，１０´，１０´´，２０  ネットワーク構成推定装置、１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂ  ネットワークモデル、１１  観測表蓄積部、１２  位置特定部、１３  信号分離／制御特性抽出部、１４  非信号分離制御特性抽出部、５１，５１´  情報分離部、５２，５２´  制御情報蓄積部、５３，５３´  ユーザ情報蓄積部、５４，５４ａ，５４ｂ，５４ｃ  制御特性抽出部、５５  制御特性蓄積部、５６，５６´  ユーザ特性抽出部、５７，５７´  ユーザ特性蓄積部、６１  電波情報参照部、６２  ノード対応推定情報蓄積部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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