(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザがネットワークを通して利用するサービスのエンゲージメントと、サービスに対して満たすべき必要エンゲージメントとを保持するエンゲージメント管理部と、
ユーザが過去にサービスを利用したときのQoEを保持するQoE情報管理部と、
前記エンゲージメント管理部に保持されたエンゲージメントと、前記QoE情報管理部に保持されたQoEとに基づいて、所定の期間のQoEからエンゲージメントへの変換式を求める長期的QoE決定機能部と、
前記変換式を用いて算出されたエンゲージメントと、必要エンゲージメントとに基づいて、ユーザが次にサービスを利用するときに必要なQoEを求める必要QoE算出機能部と、
を有するネットワーク制御装置。
【請求項２】
前記長期的QoE決定機能部は、エンゲージメントが所定の期間のQoEの重み付き平均により決まるものとし、前記エンゲージメント管理部に保持されたエンゲージメントとの誤差が最小の重みを求めることで、所定の期間のQoEからエンゲージメントへの変換式を求める、請求項１に記載のネットワーク制御装置。
【請求項３】
前記長期的QoE決定機能部は、
【数３】
0006374799.tif 000004
により、エンゲージメントとQoEとの関係性を定義し、
ここで、Eu(T)は時間Tにおけるユーザuの対象サービスに対するエンゲージメントを指し、QoEu,tはユーザuが時間tにおいてアクセスした際のQoE値であり、αu,tはQoEu,tからエンゲージメントに対する重みであり、
前記長期的QoE決定機能部は、前記エンゲージメント管理部に保持されたエンゲージメントとの誤差が最小の重みを求めることで、所定の期間のQoEからエンゲージメントへの変換式を求める、請求項２に記載のネットワーク制御装置。
【請求項４】
前記必要QoE算出機能部は、
【数４】
0006374799.tif 000005
により、必要エンゲージメントEu(min)を達成するために必要なQoEを求める、請求項３に記載のネットワーク制御装置。
【請求項５】
前記必要QoE算出機能部によって求められた必要なQoEに基づいて、割り当て帯域を算出するネットワーク制御機能部を更に有する、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のネットワーク制御装置。
【請求項６】
前記ネットワーク制御機能部により帯域を確保するために必要なコストと、支払い可能コストとに基づいて、制御を実施するか否かを判断する制御実施判断部を更に有する、請求項５に記載のネットワーク制御装置。
【請求項７】
ユーザがネットワークを通して利用するサービスのエンゲージメントと、サービスに対して満たすべき必要エンゲージメントとを保持するエンゲージメント管理部と、ユーザが過去にサービスを利用したときのQoEを保持するQoE情報管理部とを有するネットワーク制御装置におけるネットワーク制御方法であって、
前記エンゲージメント管理部に保持されたエンゲージメントと、前記QoE情報管理部に保持されたQoEとに基づいて、所定の期間のQoEからエンゲージメントへの変換式を求めるステップと、
前記変換式を用いて算出されたエンゲージメントと、必要エンゲージメントとに基づいて、ユーザが次にサービスを利用するときに必要なQoEを求めるステップと、
を有するネットワーク制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワーク制御装置及びネットワーク制御方法に関する。特に、本発明は、エンゲージメントを考慮したネットワーク制御装置及びネットワーク制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットを通して様々なサービスが提供されており、サービス間のユーザ獲得競争が激しくなってきている。そのような状況の中で、サービス事業者にとってユーザのエンゲージメント（例えば、リーチ率のようなユーザがどれくらいサービスを利用するかを示す指標）の向上が重要な課題となっている。
【０００３】
インターネットを通して利用するサービスのエンゲージメントを低下させないために、サービス事業者・ネットワーク事業者が一体となり、ネットワーク制御を行う必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】S. Khan, S. Duhovnikov, E. Steinbach, and W. Kellerer, "MOS-based multiuser multiapplication cross-layer optimization for mobile multimedia communication," Advances in Multimedia, 2007
【非特許文献２】ITU-T, "P.1201 : Amendment 2: New appendix iii - use of ITU-T P.1201 for non-adaptive, progressive download type media streaming," 2014
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまでのネットワーク制御技術には、サービスプロバイダが要求するネットワーク品質（QoS：Quality of Service）を保証するような、帯域確保型の制御手法が存在している。しかし、このような制御手法では、限られたリソースを全てのユーザが共有している現在のネットワークでは、一部のユーザに過剰なリソースを割り当ててしまう状況が発生し、リソースを有効に活用できずユーザのエンゲージメントを低下させる可能性がある。
【０００６】
そこで、QoSではなく利用者がどの様に感じているかを考慮して、ユーザ毎に適した制御を行うために、ユーザ体感品質（QoE：Quality of Experience）に基づいた制御手法が提案されている（非特許文献１）。このような制御手法は、QoEを考慮しているため、一部のユーザへの過剰なリソースをある程度抑制することが出来る。しかし、サービス事業者が重視するエンゲージメントは、ある１回のサービス利用時のQoEから形作られるものではなく、これまでの利用経験から形作られると考えられる。非特許文献１では、ある１回のアクセス時におけるQoEを高めることはできているが、サービスに対するエンゲージメントを考慮すると最適ではないという課題がある。
【０００７】
この際、QoEの算出には、例えば、動画であれば非特許文献２のようなモデルが提案されている。
【０００８】
本発明では、ユーザがサービスを利用する際に、例えば、１度品質が悪くても対象サービスの利用を止めるまでには至らないが、定期的に品質が悪いと対象サービスの利用をやめ、類似した別サービスにうつる可能性があるという、ユーザのエンゲージメントは長期的なQoEの変動により左右されるという特性に着目する。そして、瞬間的なQoEではなく、時間的なQoEの変化（Long-term QoE）を考慮した制御手法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施例に係るネットワーク制御装置は、
ユーザがネットワークを通して利用するサービスのエンゲージメントと、サービスに対して満たすべき必要エンゲージメントとを保持するエンゲージメント管理部と、
ユーザが過去にサービスを利用したときのQoEを保持するQoE情報管理部と、
前記エンゲージメント管理機能部に保持されたエンゲージメントと、前記QoE情報管理部に保持されたQoEとに基づいて、所定の期間のQoEからエンゲージメントへの変換式を求める長期的QoE決定機能部と、
前記変換式を用いて算出されたエンゲージメントと、必要エンゲージメントとに基づいて、ユーザが次にサービスを利用するときに必要なQoEを求める必要QoE算出機能部と、
を有する。
【００１０】
本発明の実施例に係るネットワーク制御方法は、
ユーザがネットワークを通して利用するサービスのエンゲージメントと、サービスに対して満たすべき必要エンゲージメントとを保持するエンゲージメント管理部と、ユーザが過去にサービスを利用したときのQoEを保持するQoE情報管理部とを有するネットワーク制御装置におけるネットワーク制御方法であって、
前記エンゲージメント管理機能部に保持されたエンゲージメントと、前記QoE情報管理部に保持されたQoEとに基づいて、所定の期間のQoEからエンゲージメントへの変換式を求めるステップと、
前記変換式を用いて算出されたエンゲージメントと、必要エンゲージメントとに基づいて、ユーザが次にサービスを利用するときに必要なQoEを求めるステップと、
を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、時間的なQoEの変化（Long-term QoE）を考慮したネットワークの制御を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係るネットワーク制御装置の機能ブロック図
【図２】エンゲージメント管理DB及びQoE情報管理DBに保持されるデータの例
【図３】Long-term QoE決定機能部における処理フローを示す図
【図４】必要QoE算出機能部における処理フローを示す図
【図５】制御実施判断部における処理フローを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【００１４】
本発明の実施例では、時間的なQoEの変化（Long-term QoE）を考慮したネットワークの制御を行うためのネットワーク制御装置について説明する。
【００１５】
本発明の実施例に係るネットワーク制御装置は、ユーザがネットワークを通して利用するサービスのエンゲージメントに関する情報と、ユーザが過去にサービスを利用したときのQoEデータから、QoEとエンゲージメントの関係性を算出し、過去のQoEデータから算出されたユーザ毎のエンゲージメント情報と、サービス事業者が求める満たすべき必要エンゲージメント値から、ユーザが次にサービスを利用するときに必要なQoE値を算出する。
【００１６】
本発明の実施例に係るネットワーク制御装置は、制御にかかるコスト（必要なQoE値を満たすための帯域の確保にかかるコスト）と、支払い可能コスト（サービス事業者が提示するコスト）を比較し、制御にかかるコストが低い場合には制御実施の判断を行ってもよい。
【００１７】
図１は、本発明の実施例に係るネットワーク制御装置の機能ブロック図である。ネットワーク制御装置は、プロセッサ等のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ装置、ハードディスク等の記憶装置等から構成されたコンピュータでもよい。例えば、ネットワーク制御装置の機能及び処理は、記憶装置又はメモリ装置に格納されているデータやプログラムをＣＰＵが実行することによって実現される。
【００１８】
図１に示すネットワーク制御装置は、エンゲージメント管理DB（データベース）１０２及びQoE情報管理DB１０３から構成されるデータ管理機能部１０１と、QoE算出機能部１０４と、Long-term（長期的）QoE決定機能部１０５と、必要QoE算出機能部１０６と、NW制御機能部１０７と、制御実施判断部１０８とを有する。
【００１９】
エンゲージメント管理DB１０２は、ユーザがネットワークを通して利用するサービスのエンゲージメントと、サービスに対して満たすべき必要エンゲージメントとを保持する。図２（Ａ）に示すように、ユーザ毎に現時点における対象サービスのエンゲージメントを保持する。ここでエンゲージメントは各サービス事業者毎に異なる定義がされると想定され、例えば、日別の平均アクセス回数や、日別の平均アクセス時間などが考えられる。また、エンゲージメント管理DB１０２にはサービス事業者が提示するユーザ別の必要エンゲージメントが保持されている。必要エンゲージメントとは、ユーザがサービスを利用するときに満たすべきエンゲージメントである。
【００２０】
QoE情報管理DB１０３は、ユーザが過去にサービスを利用したときのQoEを保持する。図２（Ｂ）に示すように、各ユーザのアクセス別に、サービス事業者より受け取ったQoS情報をQoE算出機能部１０４を用いてQoEに変換し、ユーザ別に過去一定期間分（例えば、半年程度）の情報を保持する。ここでQoS情報は、サービス事業者がブラウザや専用アプリケーションから抽出する方法や、ネットワーク事業者がDPI（Deep Packet Inspection）により取得する方法が考えられる。
【００２１】
Long-term QoE決定機能部１０５では、ユーザごとに、エンゲージメント管理DB１０２とQoE情報管理DB１０３に保持されたデータを利用し、所定の期間のQoEからエンゲージメントへの変換式を求める。この機能は、定期的（例えば、一ヶ月おきや、モデルと正解エンゲージメントの乖離が一定値以上になった場合）に実施し変換式の修正を行う。
【００２２】
具体的には、以下の式(1)のようにエンゲージメントとQoEの関係性を定義し、式(1)を満たすような最適なαを算出する。ここでEu(T)は時間Tにおけるユーザuの対象サービスに対するエンゲージメントを指し、QoEu,tはユーザuが時間tにおいてアクセスした際のQoE値である。Eu(T)はQoEu,tの重み付き平均により決まり、この重みはαu,tにより与えられる。ここでαは適した確率分布により与えられる（例えば、片側正規分布などが考えられる）。
【００２３】
ここでEu(T)とQoEu,tはデータ管理機能部１０１に保持されているデータを用いることができ、分布における最適なパラメータ（例えば、片側正規分布であれば分散値）を求める。最適なパラメータを算出する際には、図３に示すように、片側正規分布を用いる場合は分散の値を、σをσ0に設定して（Ｓ１５１）、(1)式右辺の計算を行い、推定エンゲージメントを算出する（Ｓ１５２）。エンゲージメント管理DB１０２から入力された実エンゲージメントと、推定差分エンゲージメントの差分を計算し（Ｓ１５３）、σをσ0~σnまで変化させて（Ｓ１５４、Ｓ１５５）、実Eu(T)との誤差が最も小さいσの値を設定する（Ｓ１５６）。
【００２４】
【数１】
0006374799.tif 000002
必要QoE算出機能部１０６は、データ管理機能部１０１に蓄積された対象ユーザの過去のQoEを情報を抽出し、今回のアクセスに対して必要なQoE値がどの程度かを算出する機能である。図４に示すように、必要QoE算出機能部１０６は、式(1)を用いて、データ管理機能部１０１に蓄積された対象ユーザの過去のQoEからエンゲージメントを算出し（Ｓ１６１）、ユーザが次にサービスを利用する時に必要なQoEを求める（Ｓ１６２）。この機能はユーザからのアクセスが発生する度に実施される。
【００２５】
具体的には、エンゲージメント管理DB１０２に保持されている必要エンゲージメント（Eu(min)）と、前回のアクセス分までのQoEから計算されるエンゲージメントを利用し、式(1)を変換した式(2)に当てはめることで、Eu(min)を達成するために必要なQoE（request QoE）が算出される。
【００２６】
【数２】
0006374799.tif 000003
NW制御機能部１０７は、Eu(min)を達成するために必要なQoEに基づいて、割り当て帯域を算出する。例えば、動画サービスが対象であれば下記方式により実現される。
【００２７】
NW制御機能部１０７は、ある一定時間ごとにリンク内に存在する動画セッションを再生状態及びQoEに基づいて下記５種類のセッション状態に分類し、セッション状態ごとにそれぞれ異なるポリシーで帯域割り当てを行う。
【００２８】
状態１：再生開始前かつQoEの劣化が起きていない状態
状態２：再生開始後かつQoEの劣化が起きていない状態
状態３：再生開始前かつQoEの劣化が起きている状態
状態４：再生開始後かつQoEの劣化が起きている状態
状態５：再生開始後かつQoEの劣化が起きる直前である状態
まず、新たな通信要求のセッションが到着した際には、符号化品質推定に必要なパラメータ、再生が開始するバッファ量の閾値（再生開始閾値）を取得し、状態１と分類する。そして、送信量を記録しながら、プレイヤーの再生状態をエミュレートし、動画開始までの待ち時間が一定時間を超えた場合には状態３に分類する。また、バッファ量が再生開始閾値以上貯まり、動画の視聴がスタートした時には状態２に分類し、バッファ量が枯渇する寸前になった場合には状態５に分類する。バッファ量が完全に枯渇し、映像再生が停止した時には状態４に分類する。映像再生が停止した後に、再びバッファ量が再生開始閾値以上貯まり、動画の視聴がスタートした時には状態２に分類する。
【００２９】
各状態への分類が終わった後、NW制御機能部１０７は、各セッションに対して、利用可能な帯域を割り当てる。
【００３０】
まず、状態１又は状態３に属するセッションのうち、次の制御タイミングにおけるQoEを予測する。そして、次の制御タイミングでQoE目標値（Eu(min)を達成するために必要なQoE（request QoE））を下回るセッションに対して、そのセッションが状態２に移行するために必要な帯域（再生が開始するために必要な帯域量）を割り当てることで、QoE目標値を下回ることを抑制する。
【００３１】
次に、状態５に属するセッションに対して、符号化ビットレート分の帯域を割り当てる。符号化ビットレート分の帯域を割り当てることで、状態５に属するセッションを状態４に遷移させることを防ぐことが可能となる。
【００３２】
次に、状態１又は状態３に属するセッションに対して、バッファ量が再生開始閾値に達しない範囲で、できる限り多くの帯域を割り当てることで、ある閾値までバッファがたまったセッション数を増加させる。その結果、状態１又は状態３に属するセッションがQoE目標値を下回ることを抑制するために帯域を割り当てる場合に、帯域が不足することを防ぐ。
【００３３】
次に、状態２又は状態５に属するセッションに対して、トラヒックのバッファ量が最小のものから優先的に帯域量を割り当て、その結果、バッファ量が均一となるように帯域を割り当てる。このように割り当てを行うことで、動画トラヒック以外のトラヒックが到着した際に状態４に遷移する確率を低減することが可能となる。
【００３４】
最後に、状態３かつQoEがQoE目標値を下回るセッション又は状態４のセッションに対して、残余帯域を均一に割り当てる。
【００３５】
制御実施判断部１０８は、ネットワーク制御機能部１０７により帯域を確保するために必要なコストと、支払い可能コストとに基づいて、制御を実施するか否かを判断する。例えば、図５に示すように、制御実施判断部１０８は、NW制御機能部１０７で算出された割り当て帯域（Wu）や経路変更を実施した回数（Ru）など、実施した制御回数を集計する（Ｓ１８１）。その後、実施した制御回数から、制御にかかるコスト（Cu=f(Wu,Ru)）を算出する（例えば、使用帯域であれば当該帯域を確保するためにかかったコストから算出される）（Ｓ１８２）。算出されたCuがサービス事業者側から事前に提示されている制御に対して支払い可能なコストCsを比較し、CuがCsと比較して小さい場合（Ｓ１８３：Ｙｅｓ）は制御を実施する（Ｓ１８４）。逆にCuが大きい場合（Ｓ１８３：Ｎｏ）はコスト超過のため制御を実施しない（Ｓ１８５）。
【００３６】
QoE算出機能部１０４は、ユーザがサービスを利用し終わるたびに、利用時のQoEを（例えば、非特許文献２で提示されているモデルを利用して）算出する。ここで算出されたQoE値とアクセス時間をQoE情報管理DB１０３に保管する。
【００３７】
以上のように、本発明の実施例によれば、瞬間的なQoEではなく、時間的なQoEの変化（Long-term QoE）を考慮してネットワークを制御することが可能になる。
【００３８】
説明の便宜上、本発明の実施例に係るネットワーク制御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ネットワーク制御装置は、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。例えば、本発明の実施例は、コンピュータに対して本発明の実施例に係るネットワーク制御装置の各機能を実現させるプログラム、コンピュータに対して本発明の実施例に係る方法の各手順を実行させるプログラム等により、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、実施例に示す順序と異なる順序で実施されてもよい。
【００３９】
以上、時間的なQoEの変化（Long-term QoE）を考慮してネットワークを制御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】
【００４０】
１０１  データ管理機能部
１０２  エンゲージメント管理DB
１０３  QoE情報管理DB
１０４  QoE算出機能部
１０５  Long-term QoE決定機能部
１０６  必要QoE算出機能部
１０７  NW制御機能部
１０８  制御実施判断部
【図１】
0006374799.tif 000006
【図２】
0006374799.tif 000007
【図３】
0006374799.tif 000008
【図４】
0006374799.tif 000009
【図５】
0006374799.tif 000010