(57)【要約】【課題】実フィールド環境におけるトラヒックの混雑等のIPレイヤの品質状態も加味して、TCPスループットを推定することを目的とする。【解決手段】ネットワークのTCPスループットを推定するTCPスループット推定装置は、ユーザ端末から取得したIPスループットの時間推移情報からIPスループットの特徴量を算出するIPスループット特徴量算出手段と、算出されたIPスループットの特徴量と、所定の関数とに基づいて、IPスループットを観測するための推定最適タイムスロット幅を算出する最適タイムスロット幅推定手段と、推定最適タイムスロット幅を適用した場合の最適なIPスループットの時間推移情報を算出するタイムスロット幅変換手段と、最適なIPスループットの時間推移情報からTCPスループットの推定値を算出するTCPスループット推定手段とを有する。【選択図】図１
2015019131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークのTCPスループットを推定するTCPスループット推定装置であって、
ユーザ端末から取得したIPスループットの時間推移情報からIPスループットの特徴量を算出するIPスループット特徴量算出手段と、
算出されたIPスループットの特徴量と、所定の関数とに基づいて、IPスループットを観測するための推定最適タイムスロット幅を算出する最適タイムスロット幅推定手段と、
推定最適タイムスロット幅を適用した場合の最適なIPスループットの時間推移情報を算出するタイムスロット幅変換手段と、
最適なIPスループットの時間推移情報からTCPスループットの推定値を算出するTCPスループット推定手段と、
を有するTCPスループット推定装置。
【請求項２】
前記TCPスループット推定手段は、最適なIPスループットの時間推移情報の中からIPスループットの最大値を算出し、TCPスループットの推定値とする、請求項１に記載のTCPスループット推定装置。
【請求項３】
TCPスループットの実測値と、IPスループットの時間推移情報とに基づいて、IPスループットを観測するための最適タイムスロット幅を算出し、保存手段に保存する最適タイムスロット幅算出手段と、
前記保存手段に保存された最適タイムスロット幅と、IPスループットの特徴量とを用いて、回帰分析によって前記所定の関数を算出する回帰関数算出手段と、
を更に有する、請求項１又は２に記載のTCPスループット推定装置。
【請求項４】
前記最適タイムスロット幅算出手段は、タイムスロット幅Tを適用した場合のIPスループットの時間推移情報の中からIPスループットの最大値がTCPスループットの実測値に最も近くなるタイムスロット幅Tを、最適タイムスロット幅として算出する、請求項３に記載のTCPスループット推定装置。
【請求項５】
前記回帰関数算出手段は、算出された最適タイムスロット幅を目的変数とし、IPスループットの特徴量を説明変数とした回帰分析を行い、前記所定の関数を算出する、請求項４に記載のTCPスループット推定装置。
【請求項６】
ユーザ端末が予め定められた要件を満たすか否かを確認する端末要件確認手段を更に有し、
ユーザ端末が予め定められた要件を満たす場合に、
前記最適タイムスロット幅算出手段が最適タイムスロット幅を算出し、前記保存手段に保存し、前記回帰関数算出手段が前記所定の関数を算出する、請求項３乃至５のうちいずれか１項に記載のTCPスループット推定装置。
【請求項７】
ネットワークのTCPスループットを推定するTCPスループット推定装置におけるTCPスループット推定方法であって、
前記TCPスループット推定装置のIPスループット特徴量算出手段が、ユーザ端末から取得したIPスループットの時間推移情報からIPスループットの特徴量を算出するステップと、
前記TCPスループット推定装置の最適タイムスロット幅推定手段が、算出されたIPスループットの特徴量と、所定の関数とに基づいて、IPスループットを観測するための推定最適タイムスロット幅を算出するステップと、
前記TCPスループット推定装置のタイムスロット幅変換手段が、推定最適タイムスロット幅を適用した場合の最適なIPスループットの時間推移情報を算出するステップと、
前記TCPスループット推定装置のTCPスループット推定手段が、最適なIPスループットの時間推移情報からTCPスループットの推定値を算出するステップと、
を有するTCPスループット推定方法。
【請求項８】
ネットワークのTCPスループットを推定するTCPスループット推定装置として、コンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該コンピュータを
ユーザ端末から取得したIPスループットの時間推移情報からIPスループットの特徴量を算出するIPスループット特徴量算出手段、
算出されたIPスループットの特徴量と、所定の関数とに基づいて、IPスループットを観測するための推定最適タイムスロット幅を算出する最適タイムスロット幅推定手段、
推定最適タイムスロット幅を適用した場合の最適なIPスループットの時間推移情報を算出するタイムスロット幅変換手段、及び
最適なIPスループットの時間推移情報からTCPスループットの推定値を算出するTCPスループット推定手段、
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信品質測定技術に関するものであり、特に、ネットワークのTCP（Transmission Control Protocol）スループットを推定するTCPスループット推定装置、TCPスループット推定方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンやタブレット等のモバイル端末の普及が急速に進んでいる。これに伴い、キャリアではモバイル網のサービスエリア拡大や通信品質向上を目指し、無線信号強度（RSSI（Received Signal Strength Indicator）、RSRP（Reference Signal Received Power）、RSRQ（Reference Signal Received Quality）など）やTCPスループットのドライブテストなどによる品質測定等が実施されている。しかし、ドライブテストにはコストがかかるにもかかわらず、測定できるポイント数が限られるため品質低下を検出できないエリアが存在するという問題がある。
【０００３】
そこで、ユーザ端末から収集した情報を活用することで、面的に品質を把握する技術が検討されている。例えば、非特許文献１、２では、RSRP、RSRQといった無線信号強度の情報と位置情報とから構成される、ユーザ端末からの測定レポートにより、無線システムのカバレッジマップを構築する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】泉川晴紀，難波忍，岸洋司，"信頼度の高いカバレッジマップ構築法"，信学技報，2011-5
【非特許文献２】W. A. Hapsari, A. Umesh, M. Iwamura, M. Tomola, B. Gyula, B. Sebire,"Minimization of Drive Tests Solution in 3GPP", IEEE Communications Magazine, 2012-6
【非特許文献３】"WiMAX実測スピードマップ", http://wimaxspeedmap.com/
【非特許文献４】流田理一郎，岸洋司，"適応変調とハイブリッドARQを用いたセルラシステムにおける受信SINRの平均および標準偏差を用いたスループット推定法 〜Incremental Redundancy (IR) 合成を想定したスループット推定〜"，信学技報，2010-3
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、よりユーザの体感品質に近い指標であるTCPスループットを面的に把握する手法としては、例えば、非特許文献３が挙げられる。これは、TCPスループットの測定結果と位置情報をユーザ端末から送信し、地図上にスループットの測定結果をプロットするというものである。
【０００６】
しかし、同じネットワーク環境であっても、ユーザ端末によってTCPスループットの値は異なることがある。これは、ユーザ端末の性能やOS（Operating System）によって、TCPのウインドウサイズやパケットの処理速度が異なるためである。エリアごとのTCPスループットを比較することで、通信品質が低下しているエリアを検出するためには、このようなユーザ端末環境のノイズは取り除く必要がある。
【０００７】
ユーザ端末環境のノイズを除去する方法として、TCPスループットを実測するのではなく、ユーザ端末環境による影響が少ないパラメータを用いて、標準的な端末（以下、標準端末と呼ぶ）を使用した場合のTCPスループットを推定する手法が考えられる。例えば、非特許文献４では、無線信号強度を表す受信SINR（Signal to Interference plus Nose Ratio）を用いてTCPスループットを推定する手法を提案している。しかし、当該手法は室内におけるTCPスループットを推定するものである。実フィールド環境では、無線信号強度が高いにもかかわらず、トラヒックの混雑等によりTCPスループットが低くなる場合があるため、受信SINRのみを用いてTCPスループットを推定することは困難であると考えられる。
【０００８】
本発明は、上述した従来技術に鑑み、実フィールド環境におけるトラヒックの混雑等のIP（Internet Protocol）レイヤの品質状態も加味して、TCPスループットを推定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一形態に係るTCPスループット推定装置は、
ネットワークのTCPスループットを推定するTCPスループット推定装置であって、
ユーザ端末から取得したIPスループットの時間推移情報からIPスループットの特徴量を算出するIPスループット特徴量算出手段と、
算出されたIPスループットの特徴量と、所定の関数とに基づいて、IPスループットを観測するための推定最適タイムスロット幅を算出する最適タイムスロット幅推定手段と、
推定最適タイムスロット幅を適用した場合の最適なIPスループットの時間推移情報を算出するタイムスロット幅変換手段と、
最適なIPスループットの時間推移情報からTCPスループットの推定値を算出するTCPスループット推定手段と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の一形態に係るTCPスループット推定方法は、
ネットワークのTCPスループットを推定するTCPスループット推定装置におけるTCPスループット推定方法であって、
前記TCPスループット推定装置のIPスループット特徴量算出手段が、ユーザ端末から取得したIPスループットの時間推移情報からIPスループットの特徴量を算出するステップと、
前記TCPスループット推定装置の最適タイムスロット幅推定手段が、算出されたIPスループットの特徴量と、所定の関数とに基づいて、IPスループットを観測するための推定最適タイムスロット幅を算出するステップと、
前記TCPスループット推定装置のタイムスロット幅変換手段が、推定最適タイムスロット幅を適用した場合の最適なIPスループットの時間推移情報を算出するステップと、
前記TCPスループット推定装置のTCPスループット推定手段が、最適なIPスループットの時間推移情報からTCPスループットの推定値を算出するステップと、
を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の一形態に係るプログラムは、
ネットワークのTCPスループットを推定するTCPスループット推定装置として、コンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該コンピュータを
ユーザ端末から取得したIPスループットの時間推移情報からIPスループットの特徴量を算出するIPスループット特徴量算出手段、
算出されたIPスループットの特徴量と、所定の関数とに基づいて、IPスループットを観測するための推定最適タイムスロット幅を算出する最適タイムスロット幅推定手段、
推定最適タイムスロット幅を適用した場合の最適なIPスループットの時間推移情報を算出するタイムスロット幅変換手段、及び
最適なIPスループットの時間推移情報からTCPスループットの推定値を算出するTCPスループット推定手段、
として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、実フィールド環境におけるトラヒックの混雑等も加味して、TCPスループットを推定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施例に係るTCPスループット推定装置を含むシステム構成図
【図２】本発明の第１実施例に係るTCPスループット推定装置を含む別のシステム構成図
【図３】本発明の第１実施例に係るTCPスループット推定装置において推定最適タイムスロット幅を適用した場合の最適なIPスループットの時間推移情報を示す図
【図４】本発明の第１実施例に係るTCPスループット推定装置におけるTCPスループット推定方法のフローチャート
【図５】アプリケーション利用時のIPスループットの時間推移情報の例を示す図
【図６】図５のIPスループットの時間推移情報を経過時間軸に表したグラフ
【図７】推定最適タイムスロット幅を適用した場合の最適なIPスループットの時間推移情報の例を示す図
【図８】図７の最適なIPスループットの時間推移情報を経過時間軸に表したグラフ
【図９】本発明の第２実施例に係るTCPスループット推定装置を含むシステム構成図
【図１０】本発明の第２実施例に係るTCPスループット推定装置におけるTCPスループット推定方法のフローチャート
【図１１】IPスループットの最大値とTCPスループットの実測値との関係を示すグラフ
【図１２】IPスループットの特徴量と最適タイムスロット幅との組の例を示す図
【図１３】図１２のIPスループットの特徴量と最適タイムスロット幅との組を表したグラフ
【図１４】本発明の実施例を用いてTCPスループットを推定したときの評価対象を示す図
【図１５】図１４の評価対象において回帰関数を算出するための学習用データセットと、TCPスループットを推定するための推定用データセットとの関係を示す図
【図１６】図１４の評価対象におけるTCPスループットの推定結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
【００１５】
＜第１実施例＞
本発明の第１実施例では、任意のエリア及び時間帯におけるアプリケーション利用時のIPレイヤでのスループット（以下、IPスループットと呼ぶ）の時間推移情報を、ユーザ端末から取得して分析することで、当該エリア及び時間帯におけるTCPスループットを推定するTCPスループット推定装置及び方法について説明する。
【００１６】
なお、本発明の実施例における「IPスループット」とは、各タイムスロットにおいてユーザ端末に到着したIPパケットのビット数を、タイムスロット幅で割った値のことを指す。また、以後では「TCPスループット」とは、当該エリア及び時間帯において、標準端末で可用帯域を最大限使用した場合の、TCPレイヤでの下りスループットを指す。
【００１７】
図１に、本発明の第１実施例に係るTCPスループット推定装置１０を含むシステム構成図を示す。
【００１８】
TCPスループット推定装置１０は、ユーザ端末２０に無線又は有線ネットワークを介して接続されている。TCPスループット推定装置１０は、ユーザ端末２０がアプリケーション２０５を利用する際にアプリケーションサーバ（APサーバ）３０と通信するときのIPスループットに基づき、当該エリア及び時間帯におけるTCPスループットを推定する装置である。TCPスループット推定装置１０は、主に無線環境におけるTCPスループットの推定を行う装置であるが、有線環境にも適用可能である。
【００１９】
図１では、TCPスループット推定装置１０はユーザ端末２０に接続された装置であるが、図２に示すように、TCPスループット推定装置１０は、ユーザ端末２０内に組み込まれても良い。
【００２０】
TCPスループット推定装置１０は、IPスループット特徴量算出手段１０１と、最適タイムスロット幅推定手段１０３と、タイムスロット幅変換手段１０５と、TCPスループット推定手段１０７と、保存手段１０９とを有する。
【００２１】
IPスループット特徴量算出手段１０１は、ユーザ端末２０から取得したアプリケーション利用時のIPスループットの時間推移情報から、IPスループットの特徴量を算出する。以後、ユーザ端末２０から取得したアプリケーション利用時のIPスループットの時間推移情報を{g(n)}で表し、タイムスロット幅はTiniとする。g(n)は、n番目のタイムスロット（nTini〜(n+1)Tini）におけるIPスループットを示す。
【００２２】
IPスループットの特徴量とは、具体的には、IPスループットを統計処理した値であり、全タイムスロットにおけるIPスループットの平均値を用いても良いし、90%値等の統計量やこれらの組合せを用いても良い。
【００２３】
なお、ユーザ端末２０においてアプリケーション利用時のIPスループットを取得するためのIPスループット取得手段２０３は、一般的なネットワーク分析ツールで代替可能であり、また、取得したIPスループットの時間推移情報をユーザ端末２０からTCPスループット推定装置１０へ送信するための送信手段２０１は一般的な装置やプログラム等で代替可能である。
【００２４】
最適タイムスロット幅推定手段１０３は、IPスループットの特徴量と回帰関数とを用いて、IPスループットを観測するための最適タイムスロット幅の推定値（以下、推定最適タイムスロット幅と呼ぶ）を算出する。
【００２５】
具体的には、IPスループット特徴量xを、あらかじめ定められた回帰関数
【００２６】
【数１】
2015019131.tif 000003
に代入し、推定最適タイムスロット幅を求める。ただし、xはIPスループットの特徴量であり、
【００２７】
【数２】
2015019131.tif 000004
は推定最適タイムスロット幅である。
【００２８】
タイムスロット幅変換手段１０５は、ユーザ端末２０から取得した、アプリケーション利用時のIPスループットの時間推移情報のタイムスロット幅を変換し、推定最適タイムスロット幅を適用した場合の、最適なIPスループットの時間推移情報を算出する。
【００２９】
具体的には、推定最適タイムスロット幅
【００３０】
【数３】
2015019131.tif 000005
を適用した場合の最適なIPスループットの時間推移情報{h(n)}は、下記の式で算出される。
【００３１】
【数４】
2015019131.tif 000006
ここで、
【００３２】
【数５】
2015019131.tif 000007
とする。ただし
【００３３】
【数６】
2015019131.tif 000008
であり、aは1以上の整数になるものとする。
【００３４】
図３に、推定最適タイムスロット幅を適用した場合の最適なIPスループットの時間推移情報を示す。図３は、a=3を用いてタイムスロット幅を変換した場合を示している。変換前のIPスループットの時間推移情報{g(n)}は、タイムスロット幅Tini毎のIPスループットで表されるが、変換後のIPスループットの時間推移情報{h(n)}は、タイムスロット幅
【００３５】
【数７】
2015019131.tif 000009
毎のIPスループットで表される。
【００３６】
TCPスループット推定手段１０７は、タイムスロット幅変換手段１０５において算出された、推定最適タイムスロット幅を適用した場合の最適なIPスループットの時間推移情報から、TCPスループットの推定値を算出する。TCPスループットの推定値は、全タイムスロットにおける最大値としても良いし、90%値等の統計量としても良い。
【００３７】
保存手段１０９は、TCPスループット推定手段１０７において算出したTCPスループットの推定値を保存するための記憶装置である。なお、TCPスループットの推定値だけでなく、アプリケーションの利用時刻やユーザ端末２０の位置情報なども合わせて保存しても良い。アプリケーションの利用時刻やユーザ端末２０の位置情報を保存することにより、時間帯別にTCPスループットを面的に把握することが可能となる。
【００３８】
次に、TCPスループット推定装置１０の動作について説明する。図４に、本発明の第１実施例に係るTCPスループット推定装置１０におけるTCPスループット推定方法のフローチャートを示す。
【００３９】
ステップＳ１０１において、IPスループット特徴量算出手段１０１が、ユーザ端末２０のIPスループット取得手段２０３が取得したアプリケーション利用時のIPスループットの時間推移情報を入力として受け取る。例えば、ステップＳ１０１において、図５に示すIPスループットの時間推移情報{g(n)}（タイムスロット幅Tini=0.001（秒））が入力されたとする。図５のIPスループットの時間推移情報{g(n)}を、IPスループットを縦軸に、経過時間を横軸に表現したグラフを図６に示す。図６の１点鎖線で囲まれたIPスループットの時間推移情報は、図５の１点鎖線で囲まれた時間推移情報{g(n)}に対応しており、図６の２点鎖線で囲まれたIPスループットの時間推移情報は、図５の２点鎖線で囲まれた時間推移情報{g(n)}に対応している。
【００４０】
ステップＳ１０３において、IPスループット特徴量算出手段１０１がIPスループットの特徴量を算出する。例えば、IPスループットの特徴量として平均値を用いるとすると、図５及び図６に示すIPスループットの時間推移情報が入力された場合のIPスループットの特徴量は、次のように求められる。
【００４１】
【数８】
2015019131.tif 000010
ステップＳ１０５において、最適タイムスロット幅推定手段１０３が推定最適タイムスロット幅を算出する。本発明の第１実施例では、推定最適タイムスロット幅の算出のために、あらかじめ定められた関数を用いるものとする。例えば、あらかじめ定められた関数として、テストデータを用いて回帰分析によって算出された回帰関数を用いる。例えば、ステップＳ１０３で算出されたIPスループットの特徴量（2155.12kbps）と、回帰関数
【００４２】
【数９】
2015019131.tif 000011
が入力されたとする。この時、IPスループットを観測するための推定最適タイムスロット幅は、次のように推定される。
【００４３】
【数１０】
2015019131.tif 000012
ステップＳ１０７において、タイムスロット幅変換手段１０５がタイムスロット幅を変換する。例えば、図５に示すIPスループットの時間推移情報{g(n)}と、ステップＳ１０５で算出された推定最適タイムスロット幅
【００４４】
【数１１】
2015019131.tif 000013
が入力されたとする。この時、
【００４５】
【数１２】
2015019131.tif 000014
であり、推定最適タイムスロット幅を適用した場合の最適なIPスループットの時間推移情報{h(n)}は、次のように求められる。
【００４６】
【数１３】
2015019131.tif 000015
図７に、推定最適タイムスロット幅を適用した場合の最適なIPスループットの時間推移情報{h(n)}を示す。図７のIPスループットの時間推移情報{h(n)}を、IPスループットを縦軸に、経過時間を横軸に表現したグラフを図８に示す。
【００４７】
ステップＳ１０９において、TCPスループット推定手段１０７がTCPスループットを推定する。例えば、ステップＳ１０７で算出された、推定最適タイムスロット幅を適用した場合の最適なIPスループットの時間推移情報{h(n)}が入力されたとする。この時、全タイムスロットにおけるIPスループットの最大値は、図８に示すように11480.26(kbps)であり、これをTCPスループットの推定値とする。
【００４８】
＜第２実施例＞
本発明の第１実施例はあらかじめ定められた回帰関数を用いるものであったが、本発明の第２実施例では、標準端末で測定されたTCPスループットの実測値およびIPスループット特徴量のデータを保存し、これを用いて推定最適タイムスロット幅を算出するための回帰関数を導出する。
【００４９】
図９に、本発明の第２実施例に係るTCPスループット推定装置１０を含むシステム構成図を示す。
【００５０】
第１実施例で説明したように、第２実施例に係るTCPスループット推定装置１０も、ユーザ端末２０内に組み込まれても良い。
【００５１】
第２実施例に係るユーザ端末２０は、図１に示す第１実施例の各手段に加えて、端末情報取得手段２０７と、TCPスループット実測手段２０９とを更に含む。
【００５２】
端末情報取得手段２０７は、TCPスループット推定装置１０からの問い合わせに対して、端末のCPU性能、OSの種類やバージョン、端末機種などの端末情報を取得する。取得した端末情報は送信手段２０１からTCPスループット推定装置１０に送信される。
【００５３】
TCPスループット実測手段２０９は、アプリケーション利用時のTCPスループットの実測値を測定する。例えば、TCPスループット実測手段２０９は、アプリケーションの利用前後にTCPスループットを実測し、その平均値を算出する。TCPスループット実測手段２０９は、IPスループット取得手段２０３と同様に、一般的なネットワーク分析ツールで代替可能である。TCPスループットの実測値は、送信手段２０１からTCPスループット推定装置１０に送信される。
【００５４】
第２実施例に係るTCPスループット推定装置１０は、図１に示す第１実施例の各手段に加えて、標準端末要件確認手段１１１と、最適タイムスロット幅算出手段１１３と、回帰関数算出手段１１５とを有する。
【００５５】
標準端末要件確認手段１１１は、ユーザ端末２０の端末情報取得手段２０７から受け取った端末情報が、あらかじめ定められた標準端末要件を満たすか否かを確認する。標準端末要件としては、端末のCPU性能やOSの種類・バージョンなどを定めても良いし、端末機種で定めても良い。
【００５６】
以降、標準端末要件を満たす場合のみ、ユーザ端末２０のTCPスループット実測手段２０９に対するTCPスループットの実測値の測定指示、最適タイムスロット幅算出手段１１３の処理、回帰関数算出手段１１５の処理を実行するものとする。
【００５７】
なお、図９では、標準端末要件を満たすか否かを確認する標準端末要件確認手段１１１がTCPスループット推定装置１０に存在するが、標準端末要件確認手段１１１がユーザ端末２０に存在しても良い。この場合、ユーザ端末２０の標準端末要件確認手段は、TCPスループット推定装置１０からあらかじめ定められた標準端末要件を受け取り、自端末が標準端末要件を満たすか否かを確認し、その結果をTCPスループット推定装置１０に返信する。
【００５８】
最適タイムスロット幅算出手段１１３は、TCPスループットの実測値と、アプリケーション利用時のIPスループットの時間推移情報{g(n)}を用いて、IPスループットを観測する最適タイムスロット幅を算出する。
【００５９】
具体的には、TCPスループットの実測値をTh、タイムスロット幅Tを適用した場合のIPスループットの時間推移情報を{i(n,T)}とおくと、{i(n,T)}の全タイムスロットにおける最大値とThが最も近くなるようなTを、最適タイムスロット幅Toptとする。すなわち、次を満たすTをToptとする。
【００６０】
【数１４】
2015019131.tif 000016
ただしTは、T≧TiniかつT=b*Tini（bは1以上の整数）を満たす範囲で探索するものとする。Toptは、完全列挙法などにより厳密解を求めても良いし、局所探索法や遺伝的アルゴリズムなどにより近似解を求めても良い。
【００６１】
なお、タイムスロット幅Tを適用した場合のIPスループットの時間推移情報{i(n,T)}は、第１実施例と同様に次のように求められる。ここで、aT=T/Tiniである。
【００６２】
【数１５】
2015019131.tif 000017
回帰関数算出手段１１５は、過去の最適タイムスロット幅とIPスループットの特徴量の組を用いて、最適タイムスロット幅の回帰関数を算出する。なお、過去の最適タイムスロット幅とIPスループットの特徴量の組は、保存手段１０９に保存されている。
【００６３】
具体的には、Toptを目的変数、xを説明変数とした回帰分析をおこない、最適タイムスロット幅の回帰関数
【００６４】
【数１６】
2015019131.tif 000018
を算出する。なお、回帰分析には最小二乗法を用いても良いし、最尤法やベイズ推定を用いても良い。また、回帰関数は線形関数に限らない。
【００６５】
回帰関数は一定時間の経過や保存データの一定量増加等により導出が繰り返されることとし、保存されたデータがない場合は、第１実施例と同様にあらかじめ定めておいた回帰関数を用いることとする。
【００６６】
保存手段１０９は、第１実施例で示したTCPスループットの推定値に加え、最適タイムスロット幅算出手段１１３で算出された最適タイムスロットと、IPスループットの特徴量の組も保存する。
【００６７】
次に、TCPスループット推定装置１０の動作について説明する。図１０に、本発明の第２実施例に係るTCPスループット推定装置１０におけるTCPスループット推定方法のフローチャートを示す。IPスループットの取得（ステップＳ１０１）、IPスループットの特徴量の算出（ステップＳ１０３）、推定最適タイムスロット幅の算出（ステップＳ１０５）、タイムスロット幅の変換（ステップＳ１０７）、TCPスループットの推定（ステップＳ１０９）は、図４に示す第１実施例と同様に行われる。
【００６８】
第２実施例では、まずステップＳ２０１において、標準端末要件確認手段１１１が標準端末要件を満たすか否かを確認する。標準端末要件を満たす場合にのみ、ユーザ端末２０のTCPスループット実測手段２０９に対するTCPスループットの実測値の測定指示（ステップＳ２０３）、最適タイムスロット幅算出手段１１３の処理（ステップＳ２０５）、回帰関数算出手段１１５の処理（ステップＳ２０８）を実行するものとする。
【００６９】
ステップＳ２０３において、標準端末要件確認手段１１１からの指示により、TCPスループット実測手段２０９がTCPスループットの実測値を測定する。
【００７０】
ステップＳ２０５において、最適タイムスロット幅算出手段１１３が最適タイムスロット幅を算出する。例えば、図５及び６に示すIPスループットの時間推移情報{g(n)}（タイムスロット幅Tini=0.001（秒））と、TCPスループットの実測値Th=13054.5(kbps)が与えられたとする。
【００７１】
このとき、タイムスロットTを適用した場合のIPスループットの最大値max{i(n,T)}と、TCPスループットの実測値Thとの関係は、図１１のようになる。したがって、Topt=1.313（秒）と求められる。
【００７２】
なお、本実施例では以下の局所探索法を用いて、Toptを求めた。
【００７３】
(1)初期解：T=0.1k（k=0,1,2,3）についてTh-maxni(n,T)を計算し、Th-maxni(n,0.1k-1)＜0かつTh-maxni(n,0.1k)＞0を満たすkを用いて、初期解T0=0.1kと定める。ただし、Th-maxni(n,0.10)＞0のときは、T0=1とする。
【００７４】
(2)１番目の解：T=c*T0（c=2,3,...,10）について、|Th-maxni(n,T)|を計算し、最も値が小さくなるTをT1とする。ただしT0=1のときは、T=c*0.1（c=2,3,...,10）について、|Th-maxni(n,T)|を計算し、最も値が小さくなるTをT1とする。
【００７５】
(3)２番目以降の解：n=1,2,…のとき、T=Tn+c*0.1T0n+1（c=-9,-8,...,9）について、|Th-maxni(n,T)|を計算し、最も値が小さくなるTをTn+1とする。
【００７６】
(4)最適解：(3)を、T0=1,0.1のときは2回、T0=0.01のときは1回、T0=0.01のときは0回繰り返し、得られた最後の解を最適解Toptとする。
【００７７】
ステップＳ２０７において、回帰関数算出手段１１５が回帰関数を算出する。例えば、図１２に示すIPスループット特徴量xと最適タイムスロット幅Toptのデータが、保存手段１０９に保存されたデータとして与えられたとすると、回帰関数は次のように求められる。
【００７８】
【数１７】
2015019131.tif 000019
図１３は、図１２のIPスループットの特徴量と最適タイムスロット幅との組を表したグラフ上に、上記の回帰関数を示している。なお、本実施例では最小二乗法により回帰関数を求めた。
【００７９】
＜本発明の実施例の効果＞
上記のように、本発明の実施例では、ユーザ端末から取得した、アプリケーション利用時のIPスループットの時間推移情報を用いることにより、トラヒックの混雑等も加味し、任意のエリア及び時間帯におけるTCPスループットを推定することが可能になる。
【００８０】
また、ユーザ端末環境によるノイズを含まずに、ユーザ端末からTCPスループット情報を精度よく収集することも可能となる。さらに、本発明の実施例に係るTCPスループット推定装置１０を多数のユーザ端末に接続又は配備し、多数のユーザのTCPスループット情報を位置情報と合わせて収集すれば、面的な品質把握や品質低下の検出も可能となる。
【００８１】
本発明の実施例を用いたTCPスループットの実測値と推定値との比較結果について、図１４〜図１６を参照して説明する。
【００８２】
評価対象は、図１４に示す条件下で測定した、IPスループットの時間推移情報とTCPスループットの実測値である。
【００８３】
端末Aを標準端末と定め、図１５に示すように、端末Aで測定したアプリケーション利用時のIPスループットの時間推移情報とTCPスループットの実測値を学習用データセットとし、端末Bで測定したアプリケーション利用時のIPスループットと端末Aで測定したTCPスループットの実測値を推定用データセットとする。
【００８４】
そして、本発明による推定精度を二乗平均平方根誤差率（RMSE：Root Mean Square Error）で評価した。以下に評価手順を示す。
【００８５】
(1)学習用データセットのIPスループットの時間推移情報と、TCPスループットの実測値とを用いて、本発明の実施例に従って最適タイムスロットの回帰関数を算出する。
【００８６】
(2)推定用データセットのIPスループットの時間推移情報と、(1)で算出した回帰関数を用いて、本発明の実施例に従ってTCPスループットを推定する。
【００８７】
(3)推定用データセットのTCPスループットの実測値と、(2)で推定したTCPスループットのRMSEを、下記の式により計算する。ただし、
【００８８】
【数１８】
2015019131.tif 000020
は推定TCPスループット、ThはTCPスループットの実測値を示す。
【００８９】
【数１９】
2015019131.tif 000021
この評価結果を図１６に示す。評価結果はRMSE=0.47であり、本発明の実施例により精度よくTCPスループットを推定できることがわかる。
【００９０】
説明の便宜上、本発明の実施例に係るTCPスループット推定装置は機能的なブロック図を用いて説明しているが、本発明の実施例に係るTCPスループット推定装置は、ハードウェア、ソフトウェア又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、本発明の実施例に係る方法は処理の流れを示すフローチャートを用いて説明しているが、本発明の実施例に係る方法は、実施例に示す順序と異なる順序で実施されてもよい。
【００９１】
以上、トラヒックの混雑も加味して、TCPスループットを推定するための手法について説明したが、本発明は、上記の実施例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。
【符号の説明】
【００９２】
１０    TCPスループット推定装置
１０１  IPスループット特徴量算出手段
１０３  最適タイムスロット幅推定手段
１０５  タイムスロット幅変換手段
１０７  TCPスループット推定手段
１０９  保存手段
１１１  標準端末要件確認手段
１１３  最適タイムスロット幅算出手段
１１５  回帰関数算出手段
２０    ユーザ端末
２０１  送信手段
２０３  IPスループット取得手段
２０５  アプリケーション
２０７  端末情報取得手段
２０９  TCPスループット実測手段
３０    APサーバ
【図１】
2015019131.tif 000022
【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】
2015019131.tif 000033
【図１３】
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【図１４】
2015019131.tif 000035
【図１５】
2015019131.tif 000036
【図１６】
2015019131.tif 000037