(57)【要約】【課題】多重化された伝送路におけるバーストトラフィックの影響を可視化して、無線通信システムにおけるバーストトラフィックの発生状況を容易に認識可能とすることにより、スループットの向上に資する。【解決手段】伝送路輻輳測定装置４０は、伝送路における単位時間当たりの平均トラフィック量を測定する第1測定手段４１と、伝送路における単位時間当たりに発生する遅延関連パラメータを測定する第２測定手段４２と、平均トラフィック量と遅延関連パラメータとを合成した合成画像を生成する合成画像生成手段４３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路における単位時間当たりの平均トラフィック量を測定する第１測定手段と、
前記伝送路における単位時間当たりに発生する遅延関連パラメータを測定する第２測定手段と、
前記平均トラフィック量と前記遅延関連パラメータとを合成した合成画像を生成する合成画像生成手段と、を備える伝送路輻輳測定装置。
【請求項２】
前記遅延関連パラメータは、パケットの遅延量、前記パケット遅延のゆらぎ量、及びパケットの破棄率のうちから選ばれる１以上のパラメータである、
請求項１に記載の伝送路輻輳測定装置。
【請求項３】
前記平均トラフィック量と前記遅延関連パラメータとの相関性に基づいて警報を発生する警報手段をさらに備える、
請求項１又は請求項２に記載の伝送路輻輳測定装置。
【請求項４】
前記第１測定手段及び前記第２測定手段は、移動体通信システムにおけるアクセス回線における物理値を測定する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の伝送路輻輳測定装置。
【請求項５】
伝送路における輻輳状態を測定する方法であって、少なくとも、
伝送路における単位時間当たりの平均トラフィック量を測定するステップと、
前記伝送路における単位時間当たりに発生する遅延関連パラメータを測定するステップと、
前記平均トラフィック量と前記遅延関連パラメータとを合成した合成画像を生成するステップと、
を含む、伝送路輻輳測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信規格の一つであるＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）におけるスループットの低下を抑制するための伝送路輻輳測定装置及び伝送路輻輳測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＴＥネットワークにおいて、データトラフィックの輻輳制御を実行するためのリソース管理方法として、特許文献１には、輻輳制御のための具体的方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５１２６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、無線通信ネットワークを提供する通信事業者は、基幹通信網であるバックボーン回線網からバックホール回線を介して、複数のマクロセル基地局を接続するためのアクセス回線を提供している。アクセス回線には、ＬＴＥの他、３Ｇ（３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）などの通信規格に準拠したデータが、異なる周波数帯分で多重化されて伝送されている。このため、多重化されたデータ量が回線の伝送帯域を瞬間的に超えてしまうバーストトラフィックが発生する。バーストトラフィックが発生すると、時間軸方向で信号が遅延して信号波形が揺らぐジッタが発生する。また多重化された回線では、相対的に優先度の低い通信規格のデータから破棄されることによるパケットロスが発生してしまう。ジッタやパケットロスの発生を抑制するためには、回線網の容量を増やすといった設備の増強による回線の増速が必要である。
【０００５】
ところが、特許文献１に記載されているような輻輳制御では、単位時間当たりの平均トラフィック量を観測することはできるものの、ジッタやパケットロスについて観測することはできなかった。このため、通信会社の管理者は、回線各所におけるジッタやパケットロスの発生状況をアクセス回線上で局所的に調べた上で、増速の必要性を判断するしかなかった。
【０００６】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、多重化された回線におけるバーストトラフィックの影響を可視化して、無線通信システムにおけるバーストトラフィックの発生状況を容易に認識可能とすることにより、ＬＴＥサービスのスループットの向上に資することのできる伝送路輻輳測定装置及び伝送路輻輳測定方法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】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の一実施形態に係る伝送路輻輳測定装置は、伝送路における単位時間当たりの平均トラフィック量を測定する第１測定手段と、上記伝送路における単位時間当たりに発生する遅延関連パラメータを測定する第２測定手段と、上記平均トラフィック量と上記遅延関連パラメータとを合成した合成画像を生成する合成画像生成手段と、を備える。
【０００８】
上記伝送路輻輳測定装置の構成において、上記遅延関連パラメータは、パケットの遅延量、上記パケット遅延のゆらぎ量、及びパケットの破棄（パケットロス）率のうちから選ばれる１以上のパラメータであってもよい。ここで、パケットの遅延量とは、時間軸方向における信号の変動量である。パケット遅延のゆらぎ量とは、時間軸方向における信号遅延の変化率であり、ジッタ量ということもある。
【０００９】
上記平均トラフィック量と上記遅延関連パラメータとの相関性に基づいて警報を発生する警報手段をさらに備えてもよい。
【００１０】
上記第１測定手段及び上記第２測定手段は、移動体通信システムにおけるアクセス回線における物理値を測定してもよい。
【００１１】
本発明の一実施形態に係る伝送路輻輳測定方法は、伝送路における輻輳状態を測定する方法であって、少なくとも、伝送路における単位時間当たりの平均トラフィック量を測定するステップと、前記伝送路における単位時間当たりに発生する遅延関連パラメータを測定するステップと、前記平均トラフィック量と前記遅延関連パラメータとを合成した合成画像を生成するステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、多重化された伝送路におけるバーストトラフィックの影響を可視化して、無線通信システムにおけるバーストトラフィックの発生状況を容易に認識可能とすることにより、LTEサービスのスループットの向上に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態における移動体通信システムのシステム図。
【図２】アクセス回線における多重化の影響の説明図。
【図３】平均トラフィック量とジッタ量との合成画像例。
【図４】平均トラフィック量とパケットロス率との合成画像例。
【図５】ジッタ量とパケットロス率との相関図。
【図６】本実施形態に係る伝送路輻輳測定方法のフローチャート。
【図７】本実施形態によって増速した際のＬＴＥサービスの現地スループット改善例。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。本発明の技術的範囲は、当該実施形態に限定して解するべきではない。
【００１５】
〔システム構成〕
図１は、移動体通信システムを説明するシステム図である。図１に示すように、例示の移動体通信システム１００は、ＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｃｏｒｅ）１２を含むバックホール回線網１０、複数の基地局２０を接続するアクセス回線３０、及び本実施形態に係る伝送路輻輳測定装置４０を備える。
【００１６】
バックホール回線網１０は、通信事業者の中継回線網であり、さらに基幹通信網である図示しないバックボーン回線網に接続される。
【００１７】
ＥＰＣ１２は、コアネットワークであり、各種ゲートウェイを含んで構成されている。具体的に、ＥＰＣ１２は、パケットデータ回線網交換やセキュリティ機能、不図示の端末装置の移動管理、無線通信の品質管理等を実施するネットワークである。
【００１８】
基地局２０−１、２０−２、・・・、２０−ｎ（以下、まとめて「基地局２０」という。）の各々は、ＬＴＥ通信規格では、ｅＮＢ（ｅＮｏｄｅＢ）とも呼ばれており、移動体通信端末装置または中継装置との間で無線通信を確立するように構成されている。
【００１９】
アクセス回線３０は、通信事業者によって提供される伝送路であり、バックホール回線網１０から複数の基地局２０への接続を提供する。アクセス回線３０は、大容量伝送を可能とするために、例えば、光ケーブルが採用されている。本実施形態は、特に、このアクセス回線３０における輻輳測定に関する。
【００２０】
伝送路輻輳測定装置４０は、アクセス回線３０の伝送状態を測定する測定装置である。具体的に、伝送路輻輳測定装置４０は、アクセス回線３０における物理値を測定する第１測定手段４１と第２測定手段４２を備える。第１測定手段４１は、アクセス回線３０における単位時間当たりの平均トラフィック量を測定するための平均トラフィック量測定部である。第２測定手段４２は、アクセス回線３０における単位時間当たりに発生する遅延関連パラメータを測定するための遅延関連パラメータ測定部である。さらに、伝送路輻輳測定装置４０は、上記平均トラフィック量と上記遅延関連パラメータとを合成した合成画像を生成する合成画像生成手段（合成画像生成部）４３を備える。
【００２１】
遅延関連パラメータは、例えば、パケットの遅延量、パケット遅延のゆらぎ量（ジッタ量）、及びパケットの破棄（パケットロス）率のうちから選ばれる１以上のパラメータであることが好ましい。
【００２２】
また、伝送路輻輳測定装置４０は、平均トラフィック量と遅延関連パラメータとの相関度が所定の閾値を超えた場合に警報を発生する警報手段５０をさらに備えることが好ましい。警報手段５０は、画像表示装置等に表示される視覚的な警報手段、例えばアイコンやメッセージや、音響装置から発せられる聴覚的な警報手段、ブザー音などが挙げられるが、例示の警報手段に限定されない。
【００２３】
〔システムの動作〕
次に、移動通信システム１００の動作について説明する。
近年のスマートフォンの普及やＬＴＥの導入に伴い、図１に示すようなアクセス回線３０では、バーストトラフィックが増大し、ジッタやパケットの廃棄（パケットロス）が生じ、ユーザスループット低下の要因となっている。
【００２４】
図２は、アクセス回線３０における多重化の影響を説明する図である。図２に示すように、アクセス回線３０には、複数の通信規格によるデータが多重化されて伝送されている。図２の例では、９００ＭＨｚ帯域における３Ｇ通信規格に準拠したパケットデータ、２．１ＧＨｚ帯域における３Ｇ通信規格に準拠したパケットデータ、およびＬＴＥ規格に準拠したパケットデータが多重化されて伝送されている。
【００２５】
ここで、図１に示す基地局２０とコアネットワークであるＥＰＣ１２の各種ゲートウェイとの通信はＳ１インターフェースといったユーザープレーンインターフェースでパケットデータが伝送される。Ｓ１インターフェースは、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ  Ｄａｔａｇｒａｍ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）といったネットワーク層における無手順方式のデータ転送プロトコルに基づいており、伝送帯域を使い切って通信される。このようなパケットデータが多重化される伝送路では、ＱｏＳ制御に基づく優先制御により、相対的に優先度の高い通信規格に準拠したパケットデータが伝送され、相対的に優先度の低い通信規格に準拠したパケットデータが破棄される。
【００２６】
例えば、３Ｇ通信規格とＬＴＥ通信規格との間で、３Ｇ通信規格によるデータ伝送の優先度を高くすれば、３Ｇ通信規格のパケットデータとＬＴＥ通信規格のパケットデータとが多重化されたアクセス回線３０では、瞬間的なトラフィック量が伝送路の伝送帯域（図２では１００Ｍｂｐｓ）を超えた場合に、バーストトラフィックによるパケットの遅延が生じる他、ＱｏＳ制御によりＬＴＥ通信規格のパケットデータが優先的に破棄されることになる。すなわちパケットロスが発生し、ＬＴＥサービスのスループットが低下するのである。
【００２７】
従来、輻輳状態判定に用いられていた平均トラフィック量は、あくまで単位時間当たりに伝送されるパケットの総量に基づくため、平均トラフィック量のみに基づいて、敷設されている伝送路のキャパシティを判断していると、上記のようなパケットの遅延やパケットロスの有無を知ることはできない。一方で、パケットの遅延やパケットロスは、伝送量の増大時ではなく瞬間的に発生する輻輳状態でも生じうるものであるため、パケットの遅延やパケットロスだけで敷設されている伝送路における伝送帯域のキャパシティを判断することもできない。
【００２８】
そこで、本願発明者は、多重化された伝送路におけるスループット低下の要因について鋭意分析した結果、伝送路における伝送帯域のキャパシティが定常的に低下している場合には、単位時間当たりの平均トラフィック量のみならず、瞬間的にバーストトラフィックが発生することによりパケットの遅延が生じ、さらにパケットの廃棄（パケットロス）に繋がるとで、ＬＴＥサービス全体のスループットが低下するという現象に着目した。すなわち、本願発明者は、平均トラフィック量とパケットの遅延量やパケットロス率といった遅延関連パラメータとを測定し、両者の相関関係に基づいて伝送路における伝送帯域のキャパシティを判断すれば、アクセス回線の伝送路といった物理的リソース増強の妥当性を適切に判断できることに想到したのである。
【００２９】
具体的に、本実施形態に係る伝送路輻輳測定装置４０は、第１測定手段４１として、アクセス回線３０における単位時間当たりの平均トラフィック量を測定するための平均トラフィック量測定部を備える。本実施形態では、例えば、伝送路輻輳測定装置４０が１時間単位で回線トラフィックの平均量を測定する。
【００３０】
また、伝送路輻輳測定装置４０は、第２測定手段４２として、アクセス回線３０における単位時間当たりに発生する遅延関連パラメータを測定するための遅延関連パラメータ測定部を備える。ここで、遅延関連パラメータとしては、例えば、パケットの遅延量、パケット遅延のゆらぎ量（ジッタ量）、及びパケットの破棄（パケットロス）率が挙げられ、これらのうちから１以上のパラメータが選ばれる。
【００３１】
さらに、伝送路輻輳測定装置４０は、合成画像生成手段（合成画像生成部）４３を備える。合成画像生成手段（合成画像生成部）４３は、平均トラフィック量と適宜選択された遅延関連パラメータとの相関性を求め、上記平均トラフィック量と上記遅延関連パラメータとを合成した合成画像を生成する。
【００３２】
図３は、平均トラフィック量とパケット遅延のゆらぎ量（ジッター量）との関係を合成画像として視覚化した合成画像例である。図３において、平均トラフィック量は、塗りつぶされた領域の高さで示され、ジッタ量は、実線で示されている。図３によれば、平均トラフィック量とジッタ量とは大きな相関性を有していることが示されている。平均トラフィック量とジッタ量とが共に高い値を示している時間帯が最も伝送路における輻輳状態が高く、伝送路のキャパシティが低下していることを示している。よって、この時間帯における平均トラフィック量とジッタ量がともに所定の閾値を超えた場合に、留意すべき輻輳状態が発生したものと判断できる。平均トラフィック量とジッタ量がともに所定の閾値を超えた場合に、または、所定の閾値を超えた日が所定の日数に達したような場合に、物理的リソースを拡充すべきタイミングとして設定することができる。よって、伝送路輻輳測定装置４０の出力に基づき、伝送路の増速を図る時期を簡単にかつ適切に知ることが可能である。
【００３３】
次に、図４は、平均トラフィック量とパケットロス率（パケット破棄率）との関係を合成画像として視覚化した合成画像例である。図４においても、平均トラフィック量は、塗りつぶされた領域の高さで示されている。また、パケットロス率は、実線で示されている。図４によれば、平均トラフィック量とパケットロス率とは大きな相関性を有していることが示されている。平均トラフィック量とパケットロス率とが共に高い値を示している時間帯が最も伝送路における輻輳状態が高く、伝送路のキャパシティが低下していることを示している。よって、この時間帯における平均トラフィック量とパケットロス率がともに所定の閾値を超えた場合に、留意すべき輻輳状態が発生したものと判断できる。平均トラフィック量とパケットロス率がともに所定の閾値を超えた場合に、または、所定の閾値を超えた日が所定の日数に達したような場合に、物理的リソースを拡充すべきタイミングとして設定することができる。なお、平均トラフィック量は、閾値としてではなく、ジッタ量やパケットロス率の増大が一時的な事象によって発生したものではなく定常的に発生している事象であることを確認する副次的参考データとしてだけ用いてもよい。本実施形態の伝送路輻輳測定装置４０によれば、伝送路の増速を図る時期を簡単にかつ適切に知ることが可能である。
【００３４】
図５は、ジッタ量とパケットロス率との関係を合成画像として視覚化した合成画像例である。図５によれば、ジッタ量とパケットロス率との関係に相関関係が生じていることが示されており、図３や図４に示したように、ジッタ量とパケットロス率とのいずれも遅延関係パラメータとして用いたとしても、バーストトラフィックの発生状況を測定可能であることが判断できる。特に、ジッタ量がある程度増加してからパケットロス率の増加が著しくなることに鑑みて、物理リソースを拡充すべき判断タイミングを定めるジッタ量やパケットロス率の閾値を適切に設定することが可能である。
【００３５】
このように、本実施形態によれば、伝送路輻輳測定装置３０の合成画像生成部４３が、平均トラフィック量測定部４１から受信した平均トラフィック量と、遅延関連パラメータ測定部４２から受信した遅延関連パラメータとを合成して合成画像を生成するので、アクセス回線３０の輻輳状態を直感的に認識しやすい画像として視覚化することができる。
【００３６】
また、伝送路輻輳測定装置４０は、平均トラフィック量を直接的な、または、副次的なパラメータとして参照した上で、遅延関連パラメータ測定部４２で測定した遅延関連パラメータが所定の閾値を超えるか否かを判断し、遅延関連パラメータが所定の閾値を超えた場合には、例えば、警報手段により警報を発生するので、警報により設備を増強すべきタイミングを的確に通信事業者の保守管理者に伝達することができる。
【００３７】
（伝送路輻輳測定方法）
次に、本実施形態に係る伝送路輻輳測定方法について説明する。本発明に係る伝送路輻輳測定方法は、伝送路における輻輳状態を測定する方法であり、少なくとも、伝送路における単位時間当たりの平均トラフィック量を測定するステップと、伝送路における単位時間当たりに発生する遅延関連パラメータを測定するステップと、上記平均トラフィック量と上記遅延関連パラメータとを合成した合成画像を生成するステップと、を有する。以下、具体的に説明する。
【００３８】
図６は、本実施形態に係る伝送路輻輳測定方法のフローチャートである。当該フローチャートによる処理は、伝送路輻輳測定装置４０において、定期的に起動されて実行されるものである。
【００３９】
図６に示すように、本実施形態に係る伝送路輻輳測定方法は、まず、伝送路輻輳測定装置４０の平均トラフィック量測定部４１がアクセス回線３０における単位時間当たりの平均トラフィック量を測定する（ＳＴ１０）。本実施形態では、例えば、１時間当たりの平均トラフィク量を測定する。平均トラフィック量測定部４１は、アクセス回線３０のトラフィック測定を２４時間継続しており、平均トラフィック量の測定データは合成画像生成部４３に送信される（ＳＴ２０）。
【００４０】
次に、伝送路輻輳測定装置４０の遅延関連パラメータ測定部４２がアクセス回線３０における単位時間当たりに発生する遅延関連パラメータを測定する（ＳＴ３０）。本実施形態では、例えば、ジッタ量またはパケットロス率を遅延関連パラメータとして測定する。遅延関連パラメータ測定部４２は、アクセス回線３０に発生する遅延関連パラメータの測定を２４時間継続しており、遅延関連パラメータの測定データは合成画像生成部４３に送信される（ＳＴ４０）。
【００４１】
そして、伝送路輻輳測定装置４０の合成画像生成部４３は、平均トラフィック量測定部４１から受信した平均トラフィック量と、遅延関連パラメータ測定部４２から受信した遅延関連パラメータとを合成して合成画像を生成する（ＳＴ５０）。
【００４２】
次いで、伝送路輻輳測定装置４０は、平均トラフィック量測定部４１で測定した平均トラフィック量と、遅延関連パラメータ測定部４２で測定した遅延関連パラメータとの相関性の有無を判断する（ＳＴ７０）。相関性あり（ＳＴ７０：ＹＥＳ）、すなわち、平均トラフィック量も遅延関連パラメータもともに高くなっている場合にはステップＳＴ８０に移行する。相関性なし（ＳＴ７０：ＮＯ）、例えば、平均トラフィック量がそれほど高くないにもかかわらず、遅延関連パラメータだけが高くなっているような場合には、一時的な輻輳状態と判断し、処理を終了する。相関性の有無は、例えば、合成画像に表われるグラフ形状から類似性を判断してもよいし、数値データから相関係数を計算して類似性を判断してもよい。
【００４３】
伝送路輻輳測定装置４０は、ステップＳＴ８０において、平均トラフィック量及び遅延関連パラメータのうちいずれか一方又は双方がともに所定の閾値となっているか否かを判定する。そして、所定の閾値以上となっていた場合には（ＳＴ８０：ＹＥＳ）、警報を発生させる（ＳＴ９０）。例えば、視覚的な警報手段や聴覚的な警報手段等の警報手段５０により警報を発生する。他方、所定の閾値を超えない場合には（ＳＴ８０：ＮＯ）、処理を終了する。
【００４４】
図７にアクセス回線３０等の伝送路における物理的リソースを拡充し伝送路の増速を図った場合の改善例を示す。図７に示すように、本実施形態の伝送路輻輳測定装置４０又は本実施形態の伝送路輻輳測定方法において表示される合成画像を監視することにより、また、警報手段から発生した警報により、保守管理者が適時に物理的リソースを拡充することにより、ＬＴＥサービスのスループットの中央値が著しく改善することが判る。
【００４５】
（本実施形態の利点）
本実施形態に係る伝送路輻輳測定装置４０及び伝送路輻輳測定方法によれば、以下の利点を有する。
【００４６】
（１）合成画像生成部４３が平均トラフィック量測定部４１から受信した平均トラフィック量と、遅延関連パラメータ測定部４２から受信した遅延関連パラメータとを合成して合成画像を生成する。すなわち、伝送路輻輳測定装置３０は、アクセス回線３０の輻輳状態を視覚化するので、多重化された伝送路におけるバーストトラフィックの影響を可視化して、無線通信システムにおけるバーストトラフィックの発生状況を容易に認識可能とすることにより、ＬＴＥサービスのスループットの向上に資することができる。
【００４７】
（２）遅延関連パラメータを適宜選択することにより、アクセス回線３０の輻輳状態をより的確に把握することができる。
【００４８】
（３）平均トラフィック量と遅延関連パラメータとの相関性を判断するので、伝送路における定常的な輻輳状態ではなく、瞬間的な輻輳状態を的確に判断することができる。
【００４９】
（４）相関性が確認できている状況で、平均トラフィック量および/または遅延関連パラメータが所定の閾値を超えた場合には、警報手段５０により警報を発生することができるので、物理的リソースの拡充タイミングを適切に認識することができる。よって、物理的リソースの拡充により伝送路の増速を図り、もって伝送路で生じるバーストトラフィックに起因する通信品質の低下やＬＴＥサービスのスループットの低下を抑制することができる。
【００５０】
〔他の実施形態〕
本発明は、上記各実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。すなわち、上記発明の各実施形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更もしくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更もしくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５１】
例えば、上記の実施形態では、伝送路輻輳測定装置４０がアクセス回線３０の輻輳状態を測定しているが、アクセス回線３０に限定されず、フロントホール伝送路等の他の区間の伝送路を測定対象としてもよい。また通信規格としてＬＴＥのみならず、同様の問題が生じうる他の通信規格の伝送路に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０…バックホール回線網、２０…基地局、３０…アクセス回線、４０…伝送路輻輳測定装置、４１…第１測定手段（平均トラフィック量測定部）、４２…第２測定手段（遅延関連パラメータ測定部）、４３…合成画像生成手段（合成画像生成部）、１００…移動通信システム
【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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