(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが契約帯域を増加できるオンデマンド型の通信サービスにおいて用いられるネットワーク設備を増設すべきか否かを判定するコンピュータに、
前記ユーザによる前記通信サービスの過去の契約状況情報に基づいて、ネットワーク内の帯域需要の確率分布を求める第１のステップと、
前記帯域需要の確率分布に基づいて、前記通信サービスに適用することが可能な範囲の複数の設備量ごとに、前記ユーザからのアクセスを棄却する割合を示す棄却率を求める第２のステップと、
前記帯域需要の確率分布と前記棄却率に基づいて、前記複数の設備量ごとに、当該設備量を実現するために必要な増設費用と、増設によるユーザ収益と、を求める第３のステップと、
前記複数の設備量ごとの前記増設費用と前記ユーザ収益とに基づいて、ネットワーク設備を増設すべきか否かを判定する第４のステップと、
を実行させるための増設判定プログラム。
【請求項２】
前記通信サービスは、契約帯域の増加幅が異なる複数のサービスを含んでおり、
前記コンピュータに、
前記第１のステップにおいて、前記異なる複数のサービスにおいて実現可能な契約帯域のすべての組み合わせについて、契約帯域と確率の積の総和をとることで、前記ネットワーク内の帯域需要の確率分布を求めさせる
ための請求項１に記載の増設判定プログラム。
【請求項３】
ユーザが契約帯域を増加できるオンデマンド型の通信サービスにおいて用いられるネットワーク設備を増設すべきか否かを判定する増設判定装置による増設判定方法であって、
前記増設判定装置は、前記ユーザによる前記通信サービスの過去の契約状況情報を記憶する記憶部と、処理部と、を備えており、
前記処理部は、
前記記憶部に記憶された前記契約状況情報に基づいて、ネットワーク内の帯域需要の確率分布を求める第１のステップと、
前記帯域需要の確率分布に基づいて、前記通信サービスに適用することが可能な範囲の複数の設備量ごとに、前記ユーザからのアクセスを棄却する割合を示す棄却率を求める第２のステップと、
前記帯域需要の確率分布と前記棄却率に基づいて、前記複数の設備量ごとに、当該設備量を実現するために必要な増設費用と、増設によるユーザ収益と、を求める第３のステップと、
前記複数の設備量ごとの前記増設費用と前記ユーザ収益とに基づいて、ネットワーク設備を増設すべきか否かを判定する第４のステップと、
を実行することを特徴とする増設判定方法。
【請求項４】
前記通信サービスは、契約帯域の増加幅が異なる複数のサービスを含んでおり、
前記処理部は、
前記第１のステップにおいて、前記異なる複数のサービスにおいて実現可能な契約帯域のすべての組み合わせについて、契約帯域と確率の積の総和をとることで、前記ネットワーク内の帯域需要の確率分布を求める
ことを特徴とする請求項３に記載の増設判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワーク設備を増設するべきか否かの判定に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信事業者は、複数の伝送装置を例えば光ファイバで接続し、伝送ネットワークを構成する。伝送ネットワークでは、ユーザの契約ごとに始終点および中継装置を指定した仮想的な通信路（パス）を構成することで、専用線サービスを提供する。なお、一般に、専用線サービスには、一定の通信帯域を保障する「帯域保障型」と通信帯域の最低値を保障しない「ベストエフォート型」があるが、本発明では、帯域保障型を前提とする。
【０００３】
通信事業者は、ユーザから始終点装置名と利用帯域の申請を受けると、保有する装置群の余剰帯域にもとづいてユーザの要求を満足するパスを設定できるかどうかを判断し、提供可能であれば、装置群に対してパスを設定し、パスが経由する装置の余剰帯域から新しく設定したパスの利用帯域を減算する。つまり、保有する装置群の余剰帯域が枯渇すると、ユーザの契約申請に応じることができないため、帯域需要にあわせて適切に装置等のネットワーク設備を増設する必要がある。
【０００４】
伝送装置は、インタフェースであるトランスポンダと呼ばれる構成部品を搭載することで、通信帯域をトランスポンダの容量ごとに離散的に増設することが可能である。なお、厳密には、装置間を接続する光ファイバを増設する必要が生じることもあるが、従来技術を用いても１本の光ファイバに８０波長の多重が可能であり、光ファイバの増設が必要となる場合は稀なため、ここでは検討の対象外とする。
【０００５】
一般的な増設判断では、定期的な帯域需要の観測にもとづき、帯域需要を収容することにより装置の余剰帯域が経験的に定めた所定値（例えば３０％）を下回った際にトランスポンダを１つ増設する。
【０００６】
近年では、低帯域の専用線を契約するユーザが、イベント等の突発的な利用のために、追加料金を払うことで一時的に契約帯域を増速（増加）できるオンデマンド型の通信サービスも検討されている。このオンデマンド型の通信サービスでは、短期利用の増速分需要の影響で、帯域需要の変動が激しくなる。
【０００７】
図１（ａ）に示すように、従来からある非オンデマンド型の通信サービスでは、帯域需要Ｌ１の変化が穏やかである。ここで、図１（ａ）において、上限値とは、既設のネットワーク設備による通信容量の上限の値を指し、また、閾値とは、経験的に定めた増設のための所定値であり例えば上限値の７０％の値である。
【０００８】
そして、非オンデマンド型の通信サービスでは、帯域需要Ｌ１が閾値を超えた場合、増設を行うことになるが、その増設は、実際に必要なものであって、無駄になる可能性は低い。
【０００９】
一方、図１（ｂ）に示すように、オンデマンド型の通信サービスでは、帯域需要Ｌ２の変化が激しい。したがって、図１（ａ）の場合と同様に帯域需要Ｌ２が閾値を超えたとき（Ｐ１）にネットワーク設備の増設を行っても、その増設は、実際に必要なものではなく、無駄になってしまう可能性が高い。つまり、一時的な帯域需要の増加に対応して、ネットワーク設備を過剰に増設してしまうという問題がある。
【００１０】
なお、オンデマンド型の通信サービスと非オンデマンド型の通信サービスを併用する場合、実際には、それらの帯域需要を合算したものが閾値を超えたか否かで判断することになるが、図１（ｂ）では、説明を簡略化するために、オンデマンド型の通信サービスだけを対象としている。
【００１１】
また、電話の交換機における設備投資（増設）判断では、待ち行列理論と呼損率（棄却率）を求めるアーラン式（Ｂ式）を用いて、呼量（需要）に見合う設備量が求められている。アーラン式を用いた方式は、コールセンターにおける入電数に対する適切なオペレータ数の決定などに広く応用されている（非特許文献１）。ただし、アーラン式では、１呼の需要は等しく１回線として扱われるため、オンデマンド型の通信サービス等の専用線サービスのように契約により利用帯域が異なる場合には、適用することができない。
【００１２】
また、待ち行列理論にもとづく呼損率の解析を拡張し、利用帯域が異なる２種類のパスが混在する場合の呼損率を解析する方式も提案されている（非特許文献２）。しかし、非特許文献２の技術は、３種類以上の利用帯域が異なるパスが混在する場合については開示が無く、適用できない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Lawrence Brown, Noah Gans, Avishai Mandelbaum, Anat Sakov, Haipeng Shen, Sergey Zeltyn and Linda Zhao, “Statistical Analysis of a Telephone Call Center: A Queueing-Science Perspective”, November 9, 2002
【非特許文献２】Sumiko Miyata, Katsunori Yamaoka, “Flow-Admission Control Based on Equality of Heterogeneous Traffic (Two-Type Flow Model)”, IEICE TRANS. COMMUN., VOL.E93-B, NO.12, p.3564-3576, DECEMBER 2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、オンデマンド型の通信サービスにおいて用いられるネットワーク設備を増設すべきか否かを適切に判定することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するために、本発明は、ユーザが契約帯域を増加できるオンデマンド型の通信サービスにおいて用いられるネットワーク設備を増設すべきか否かを判定するコンピュータに、前記ユーザによる前記通信サービスの過去の契約状況情報に基づいて、ネットワーク内の帯域需要の確率分布を求める第１のステップと、前記帯域需要の確率分布に基づいて、前記通信サービスに適用することが可能な範囲の複数の設備量ごとに、前記ユーザからのアクセスを棄却する割合を示す棄却率を求める第２のステップと、前記帯域需要の確率分布と前記棄却率に基づいて、前記複数の設備量ごとに、当該設備量を実現するために必要な増設費用と、増設によるユーザ収益と、を求める第３のステップと、前記複数の設備量ごとの前記増設費用と前記ユーザ収益とに基づいて、ネットワーク設備を増設すべきか否かを判定する第４のステップと、を実行させるための増設判定プログラムである。
【００１６】
このようにして、ユーザの過去の契約状況情報を用いた簡易な演算によって、ネットワーク内の帯域需要と棄却率を推定し、それらから推定される増設費用とユーザ収益に基づくことで、ネットワーク設備を増設すべきか否かを適切に判定することができる。
【００１７】
また、本発明は、前記通信サービスが、契約帯域の増加幅が異なる複数のサービスを含んでおり、前記コンピュータに、前記第１のステップにおいて、前記異なる複数のサービスにおいて実現可能な契約帯域のすべての組み合わせについて、契約帯域と確率の積の総和をとることで、前記ネットワーク内の帯域需要の確率分布を求めさせるための増設判定プログラムである。
【００１８】
このようにして、契約帯域の増加幅が異なる複数のサービスに対応して帯域需要の確率分布等を計算することで、計算の複雑性が増すものの、契約帯域ごとのユーザの振る舞いを高精度で予測でき、棄却率を高精度で推定することができる。
【００１９】
また、本発明は、前記増設判定プログラムと同様の処理内容を実行する増設判定方法としても実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、オンデマンド型の通信サービスにおいて用いられるネットワーク設備を増設すべきか否かを適切に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は、非オンデマンド型の通信サービスにおける帯域需要の変化の様子を示す図である。（ｂ）は、オンデマンド型の通信サービスにおける帯域需要の変化の様子を示す図である。
【図２】（ａ）は、オンデマンド型の通信サービスシステムの全体構成図である。（ｂ）は、２つのユーザ装置間の契約帯域を増やす場合の説明図である。
【図３】ネットワーク内の帯域需要の確率分布を求める処理を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は、１ユーザあたりの利用帯域と、同時利用ユーザ数と、それらの組み合わせごとの確率と、の関係を示す図である。（ｂ）は、１ユーザあたりの利用帯域と、同時利用ユーザ数と、それらの組み合わせごとのシステムの利用帯域の合計と、の関係を示す図である。（ｃ）は、（ａ）の図と（ｂ）の図を合わせた場合の上面図である。
【図５】ユーザからのアクセスの棄却率を求める処理を示すフローチャートである。
【図６】棄却率を求める処理のための説明図である。
【図７】ユーザ収益の基本料金部分を求める処理を示すフローチャートである。
【図８】ユーザ収益の従量課金部分を求める処理を示すフローチャートである。
【図９】基本料金部分と従量課金部分をそれぞれ求めて、それらを加算してユーザ収益を求める処理のための説明図である。
【図１０】ネットワーク設備を増設すべきか否かを判定する処理を示すフローチャートである。
【図１１】ネットワーク設備を増設すべきか否かを判定する処理のための説明図である。
【図１２】契約帯域の増加幅が異なる複数のサービスを含んでいる通信サービスにおいてネットワーク内の帯域需要の確率分布を求める処理のための説明図である。
【図１３】契約帯域の増加幅が異なる複数のサービスを含んでいる通信サービスにおいて棄却率を求める処理のための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るオンデマンド型の通信サービスシステムについて、図面を参照して説明する。図２（ａ）に示すように、オンデマンド型の通信サービスシステム１００は、ユーザ装置１からのアクセスを受け付ける増設判定装置２と、増設判定装置２等と通信してネットワークを制御するネットワーク制御装置３と、を備える。なお、通信サービスのデータを記憶し、ユーザ装置１に提供する通信サービス提供装置の図示および説明は省略する。
【００２３】
増設判定装置２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等からなる処理部２１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等からなりユーザによる通信サービスの過去の契約状況情報等を記憶する記憶部２２と、キーボード等からなる入力部２３と、表示装置（表示部）等からなる出力部２４と、通信インタフェース等からなる通信部２５と、を備える。
【００２４】
次に、図２（ｂ）も参照して、オンデマンド型の通信サービスについて説明する。当該通信サービスでは、常時、低帯域（例えば、１０Ｍｂｐｓ）で回線を利用しているユーザ装置１が、一時的に契約帯域を増速（増加）する（例えば、１０Ｍｂｐｓから１Ｇｂｐｓに増速する）ことが可能である。その場合、具体的には、例えば図２（ａ）に示す（１）〜（１２）の動作が行われる。
【００２５】
まず、（１）で、ユーザ装置１は増設判定装置２に契約帯域を１０Ｍｂｐｓから１Ｇｂｐｓに増加するように依頼する。
次に、（２）で、増設判定装置２は、ユーザ装置１とパスＩＤ（IDentifier）の対応を検索する。
【００２６】
次に、（３）で、例えば、図２（ｂ）のノードＡ（ノード４のうちの最左）とノードＺ（ノード４のうちの最右）の間のパスＸについて、契約帯域を１０Ｍｂｐｓから１Ｇｂｐｓに増速させる場合、増設判定装置２はネットワーク制御装置３にその設定（変更）を依頼する。
【００２７】
これを受けて、（４）で、ネットワーク制御装置３は、パスＸが経由するすべてのノード４に関して、通信容量の余剰分が、要求された帯域を超えないかどうかを検査し、提供の可否（つまり、その依頼を実現できるか否か）を判定する。
【００２８】
次に、（５）で、ネットワーク制御装置３は増設判定装置２にその可否を回答する。以下では、回答内容が可であったものとする。
次に、（６）で、増設判定装置２はユーザ装置１に可の旨の結果を回答する。
次に、（７）で、増設判定装置２はネットワーク制御装置３にその増速の実行を指示する。
次に、（８）で、ネットワーク制御装置３は、装置設定により１０Ｍｂｐｓから１Ｇｂｐｓへの増速を実施する。
【００２９】
次に、（９）で、ユーザ装置１が契約帯域を１Ｇｂｐｓから１０Ｍｂｐｓに減少させる（戻す）ように依頼したものとする。
そうすると、（１０）で、増設判定装置２はネットワーク制御装置３に、図２（ｂ）のノードＡとノードＺの間のパスＸについて、帯域を１Ｇｂｐｓから１０Ｍｂｐｓに減少させる（戻させる）設定を依頼する。
【００３０】
これを受けて、（１１）で、ネットワーク制御装置３は増設判定装置２に可否を回答する。以下では、回答内容が可であったものとする。
次に、（１２）で、増設判定装置２はネットワーク制御装置３にその減少の実行を指示する。
最後に、（１３）で、ネットワーク制御装置３は、装置設定により１Ｇｂｐｓから１０Ｍｂｐｓへの減少を実施する。
【００３１】
このようにして、図２（ｂ）に示すノードＡとノードＺの間のパスＸについて、契約帯域が１０Ｍｂｐｓから１Ｇｂｐｓに増速され、その後、元に戻される（減少する）。したがって、このような契約帯域の増速や減少を多数のユーザが並列的に行うことで、当該通信サービスにおける帯域需要の変動は激しくなる（図１（ｂ）参照）。
【００３２】
（概要）
次に、本実施形態について、理解を助けるために、詳細な説明の前に概要を説明する。
当該通信サービスにおいて、増設判定装置２は、ユーザ装置１のユーザ（以下、単に「ユーザ」と称する。）が回線増速を申し込んだ際の増速分を新たな帯域需要とし、回線増速申し込み（増設）によるユーザ収益と増速を提供可能にするための設備増設費用を比較して、利益（ユーザ収益−増設費用）を向上させる設備量を推定し、設備増設をすべきか否かを判定する。
【００３３】
そのために、増設判定装置２は、当該通信サービスの過去の契約状況を分析することで容易に収集、算出が可能な「同時にサービスを利用しているユーザ数（以下、「同時利用ユーザ数」と称する。）の確率分布」と「１ユーザあたりの利用帯域の確率分布」という２つの指標を用いて、当該通信サービス全体でのネットワーク内の帯域需要の確率分布を求める。
【００３４】
その求めたネットワーク内の帯域需要の確率分布を用いることで、設備量ごとの棄却率（ユーザからのアクセスの棄却率）や受付率（１−棄却率）を推定し、さらに、ユーザ収益と増設費用と比較することで、収益向上の観点から設備増設をすべきか否かを判定することができる。
以下、具体的な計算に関し、第１の計算方法と第２の計算方法について説明する。
【００３５】
＜第１の計算方法＞
（ネットワーク内の帯域需要の確率分布の算出）
図３、図４を参照して（合わせて図２も参照）、ネットワーク内の帯域需要の確率分布の算出（第１のステップ）について説明する。
【００３６】
増設判定装置２の処理部２１は、記憶部２２から必要な情報を読み出し、ｔ時間間隔でステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を実行し、処理結果を記憶部２２に格納する。以下、処理部２１、記憶部２２等への言及は適宜省略する。
【００３７】
増設判定装置２は、ユーザの契約状況情報等を読み出し（図３のステップＳ１１）、過去のＴ日間における「同時利用ユーザ数」の確率分布（Ｐ（Ｘ））と「１ユーザあたりの利用帯域」の確率分布（Ｐ（Ｙ））を求め、更新する（図３のステップＳ１２）。各確率分布は、度数分布を作成し、各区間の数を標本の総数で割ることで各区間の確率を求める等の方法で求めることができる。なお、ｔ、Ｔのパラメータは当該通信サービスの内容等に応じて調整可能である。
【００３８】
図３のステップＳ１２の後、増設判定装置２は、Ｐ（Ｘ）、Ｐ（Ｙ）を用いて、ネットワーク内の帯域需要の確率分布を結合確率Ｐ（Ｚ＝（ｉ，ｊ））＝Ｐ（Ｘ＝ｉ）＊Ｐ（Ｙ＝ｊ）の分布として求める（図３のステップＳ１３。図４（ａ））。このようにして、容易に算出可能な２つの確率分布の積をとるという簡易な演算によって、ネットワーク内の帯域需要の確率分布を高速に求めることができる。
【００３９】
また、図４（ａ）のグラフにおける確率の軸をシステムの利用帯域の合計の軸に置き換えたものが図４（ｂ）のグラフである。そして、図４（ａ）のグラフと図４（ｂ）のグラフを合わせたものの上面図が図４（ｃ）のグラフである。
【００４０】
図４（ｃ）によれば、ネットワーク内の帯域需要の累積確率がわかる。具体的には、累積確率を示す領域と、通信量を示す曲線の交点によってわかる。例えば、通信回線の総量が１００Ｇｂｐｓの場合のその累積確率は約９０％である。また、７０Ｇｂｐｓの累積確率は約８０％である。
【００４１】
（帯域需要の確率分布から設備量と棄却率を推定）
次に、図５、図６を参照して、すでに求めたネットワーク内の帯域需要の確率分布と、設備量を用いて、棄却率を推定する方法（第２のステップ）について説明する。
【００４２】
増設判定装置２は、まず、設備量ｍを最小値（現状値）に設定し（ステップＳ２１）、以下、ステップＳ２２〜Ｓ２５の処理を、設備量ｍが上限値に達する（ステップＳ２６でＹｅｓ）まで実行する。なお、設備量ｍの上限値は、物理的、人的、経営判断的等により決定される数値である。
【００４３】
すでに求めたＰ（Ｚ＝（ｉ，ｊ））は、帯域需要がｉ［ユーザ］＊ｊ［ｂｐｓ］となる確率である。したがって、帯域需要が設備量を超える領域の確率の和を求めることで棄却率を推定する。
【００４４】
具体的には、ネットワーク内の帯域需要の確率分布Ｐ（Ｚ）を離散化し、ｉ行ｊ列の要素がＰ（Ｚ＝（ｉ，ｊ））となる行列を生成する（図５のステップＳ２２）。ここで、図６（ａ１）は、図４（ａ）を上から見た図である（便宜上、目盛りや確率値を変更している。また、左方の「0.017-0.0175」、「0.0165-0.017」、・・・は、確率分布における外側から順番の各領域内の数値である。）。また、図６（ａ２）に示すように、帯域需要が設備量を下回る領域（曲線Ｌ３よりも左方、下方の領域）について、行列の要素を０とする（図５のステップＳ２３）。そして、図６（ｂ）に示すように、Ｐ（Ｚ）が定義される行列全体について、要素の和をとることで、設備量ｍのときの棄却率を求める（図５のステップＳ２４）。つまり、ここで帯域需要の確率分布の行列の要素の和を求めると、それが設備量ｍのときの棄却率（呼損率）に相当する。その後、設備量ｍを１単位増設量だけ増やす（図５のステップＳ２５）。
【００４５】
このようなステップＳ２２〜Ｓ２５の処理を繰り返すという、行列に対する要素間の積（０を掛ける）と要素の和をとるという非常に単純な演算によって、図６（ｃ）に示すように、システムの最大帯域（設備量に依存）と棄却率の関係を推定することができる。
【００４６】
（帯域需要の確率分布、棄却率等に基づくユーザ収益の推定）
次に、図７〜図９を参照して、帯域需要の確率分布、棄却率等に基づくユーザ収益の推定について説明する。ここで、ユーザ収益は、基本料金と、利用帯域に応じた従量課金の２つで構成される。
【００４７】
まず、図７、図９を参照して、ユーザ収益の基本料金部分を推定する方法（第３のステップの一部）を説明する。増設判定装置２は、図７のステップＳ３１〜Ｓ３４を実行する。
【００４８】
ステップＳ３１で、受付率（非棄却率）として、「１−棄却率（図９（ｂ２））」を求める。この受付率は、システムの最大帯域（１０，２０，３０、・・・（Ｇｂｐｓ））ごとに求める。
【００４９】
次に、ステップＳ３２で、同時利用ユーザ数の確率分布（図９（ｂ１））から、当該ユーザ数と確率の総和を算出することで、同時利用ユーザ数の期待値を求める。
【００５０】
次に、ステップＳ３３で、ステップＳ３２で求めた同時利用ユーザ数の期待値（システム内平均客数）と、ステップＳ３１で求めた受付率の積をとり、システムの最大帯域ごとに、受け付けできるユーザ数の期待値を求める。
【００５１】
次に、ステップＳ３４で、ステップＳ３３で求めた受け付けできるユーザ数の期待値と、サービス単価（基本料金部分）の積をとり、システムの最大帯域ごとに、ユーザ収益の基本料金部分を求める（図９（ｂ）、図９（ｃ））。
【００５２】
次に、図８、図９を参照して、ユーザ収益の従量課金部分を推定する方法（第３のステップの一部）を説明する。増設判定装置２は、図８のステップＳ４１〜Ｓ４５を実行する。
【００５３】
まず、図５のステップＳ２２と同様、ネットワーク内の帯域需要の確率分布Ｐ（Ｚ）を離散化し、ｉ行ｊ列の要素がＰ（Ｚ＝（ｉ，ｊ））となる行列を生成する（ステップＳ４１）。
【００５４】
次に、図５のステップＳ２３と逆の考え方で、帯域需要が設備量を上回る領域（図９（ａ２）の曲線Ｌ３よりも右方、上方の領域）について、行列の要素を０とし、設備量ｍのときの受け付けできる領域の帯域需要の確率分布の行列を求める（ステップＳ４２。図９（ａ１））。
【００５５】
次に、ステップＳ４１で生成した行列のｉ行ｊ列の要素が帯域需要ｉ［ユーザ］＊ｊ［ｂｐｓ］となる行列（図６（ａ１））と、ステップＳ４２で求めた確率分布の行列について、それぞれの行列のｉ行ｊ列の要素同士の積をとった行列を求める（ステップＳ４３。図９（ａ１））。
【００５６】
次に、ステップＳ４３で求めた行列のすべての要素について和をとり、ネットワーク内の帯域需要の期待値を求める（ステップＳ４４）。
次に、ステップＳ４５で、ステップＳ４４で求めた期待値と、サービス単価（従量課金部分）の積をとり、ユーザ収益の従量課金部分を求める（図９（ａ）、図９（ｃ））。
【００５７】
（増設費用とユーザ収益に基づく増設すべきか否かの判定）
次に、図１０、図１１を参照して、増設費用とユーザ収益に基づく増設すべきか否かの判定（第３のステップの一部と第４のステップ）について説明する。
【００５８】
まず、図１１を参照して概略を説明すると、図１１（ａ）に示すように、システムの最大帯域ごとに、ユーザ収益（曲線Ｌ４）と、基本収益（増設前の収益）（曲線Ｌ５）と、増設の投資総額（曲線Ｌ６）と、を求める。そして、図１１（ｂ）に示すように、Ｌ４＋Ｌ５−Ｌ６を計算することで基本収益ありの場合の利益（曲線Ｌ７）を算出できる。また、Ｌ４−Ｌ６を計算することで基本収益なしの場合の利益（曲線Ｌ８）を算出できる。なお、作図や説明の関係上、図１１（ｂ）の曲線Ｌ７，Ｌ８の値は、図１１（ａ）の曲線Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６の値と厳密には整合していない。
【００５９】
そして、曲線Ｌ７ではＰ２部分で利益が最大になることがわかる。
また、曲線Ｌ８ではＰ３部分で利益が最大になることがわかる。
したがって、これらに基づいて、例えば、利益が最大になる設備量が現状値よりも大きければ増設するべきであり、利益が最大になる設備量が現状値よりも大きくなれば増設するべきではない、という判断をすることができる。
以下、増設判定装置２によるこのような処理の詳細について説明する。
【００６０】
増設判定装置２は、まず、設備量ｍを最小値（現状値）に設定し（ステップＳ５１）、以下、ステップＳ５２〜Ｓ５６の処理を、設備量ｍが上限値に達する（ステップＳ５７でＹｅｓ）まで実行する。
【００６１】
ステップＳ５２で、設備量ｍのときのユーザ収益（図７で求めた基本料金と図８で求めた従量課金の和）の情報を記憶部２２から取得する。
次に、ステップＳ５３で、設備量ｍに増設するために要する設備増設費用を求める。これは、従来通りの設備設計により実施できる。
【００６２】
次に、ステップＳ５４で、ユーザ収益と設備増設費用の差をとり、設備量ｍのときの利益を求める。
次に、ステップＳ５５で、利益が最も大きくなる設備量を記憶する。ここでは、直近のステップＳ５４で求めた利益が最も大きければ、そのときの設備量ｍを記憶部２２に記憶する。
【００６３】
次に、ステップＳ５６で、設備量ｍを１単位増設量だけ増やす。
次に、ステップＳ５７で、設備量ｍが上限値に達したか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ５８に進み、Ｎｏの場合はステップＳ５２に戻る。
【００６４】
ステップＳ５８で、利益が最も大きくなる設備量（図１１（ｂ）の曲線Ｌ７におけるＰ２、図１１（ｂ）の曲線Ｌ８おけるＰ３）が現状値よりも大きいか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ５９に進み、Ｎｏの場合はステップＳ６０に進む。
【００６５】
ステップＳ５９で、利益が最も大きくなる設備量に増設することを提案する画面表示を出力部２４で行い、処理を終了する。
ステップＳ６０で、増設しないことを提案する画面表示を出力部２４で行い、処理を終了する。
【００６６】
このようにして、本実施形態の増設判定装置２によれば、オンデマンド型の通信サービスを提供する際に、ユーザの過去の契約状況情報を用いた簡易な演算によって、ネットワーク内の帯域需要と棄却率を推定し、それらから推定される増設費用とユーザ収益に基づくことで、ネットワーク設備を増設すべきか否かを適切に判定することができる。
したがって、例えば、図１（ｂ）における一時的な閾値超過（Ｐ１）の場合に、増設すべきではないと判定する可能性が充分にあり、そのように判定した場合、無駄な増設を回避することができる。
【００６７】
また、コンピュータを増設判定装置２として機能させるためのプログラムを作成し、用いることで、コンピュータを増設判定装置２として機能させることができる。
【００６８】
＜第２の計算方法＞
次に、図１２、図１３を参照して、第２の計算方法における帯域需要の推定（図３に対応）と、棄却率の推定（図５に対応）について説明する。
【００６９】
この第２の計算方法では、下記の（手順１）〜（手順５）で、ネットワーク内の帯域需要の確率分布を求め、設備量から棄却率を推定する。なお、図１２、図１３の例では、契約帯域ごとのネットワーク内ユーザ数の確率分布を待ち行列理論によって与えているが、運用時は、実データを用いるか、実データを用いて理論値をチューニングする等することが望ましい。
【００７０】
（手順１）ユーザの契約状況情報を定期的にｔ時間間隔で取得し、過去のＴ日間における契約帯域ごとに同時利用ユーザ数の確率分布を求める。なお、各契約帯域は、増速契約時にユーザが選択できる契約帯域の増加幅に基づいて決まる。例えば、０Ｇｂｐｓから１０Ｇｂｐｓの範囲で１００Ｍｂｐｓ刻みで増速できるとすると、１００種類の契約帯域ごとの確率分布を求める。
【００７１】
図１２の例では、通信サービスとして、契約帯域の増加幅が１Ｇｂｐｓ，５Ｇｂｐｓ，１０Ｇｂｐｓの３種類の異なるサービスを含んでいるものとする。また、それぞれの契約帯域の増加幅に対応して、固有の呼生起確率や保留時間等のパラメータが存在するものとする。
【００７２】
（手順２）契約帯域の増加幅が異なるサービスごとに、契約帯域と確率の表（対応関係）を作成する。
図１２（ａ１）、図１２（ａ２）、図１２（ａ３）はそれぞれ、契約帯域の増加幅が１Ｇｂｐｓ，５Ｇｂｐｓ，１０Ｇｂｐｓの場合の契約帯域と確率の表である。なお、増加幅を最小単位として契約帯域が増えるため、とり得ない契約帯域の確率は０である（図１２（ａ））。例えば、増加幅が５Ｇｂｐｓの場合（図１２（ａ２））、５で割り切れない契約帯域（１，２，３，４，６、・・・）の確率は０である（図１２（ａ）（ｂ））。
【００７３】
（手順３）図１２（ａ）の表を用いて、契約帯域の増加幅が異なる複数のサービスにおいて実現可能な契約帯域のすべての組み合わせについて、契約帯域と確率の積の総和をとることで、ネットワーク内の帯域需要の確率分布を求める。具体的には、次の手順３−１，３−２の通りである。
（手順３−１）
図１３（ａ）の通り、契約帯域のすべての組み合わせについて、帯域需要と合成確率を求める。例えば、行Ｌ１１では、１Ｇ、５Ｇ，１０Ｇのサービスのユーザ数がそれぞれ０，１，２人である。したがって、帯域需要は１×０＋５×１＋１０×２＝２５となる。また、そのときの確率は、それぞれ4.53999E-05（「E-05」は１０のマイナス５乗を乗算する意。以下同様）、0.149361、0.18394であり、それらの積をとると合成確率として1.24729E-06が得られる。
【００７４】
（手順４）手順３で求めた合成確率と帯域需要を用いて、需要帯域が同じになる組み合わせの合成確率を合算し、帯域需要と合成確率の合計の分布を求める（図１３（ｂ））。
【００７５】
（手順５）手順４で求めた分布を用いて、帯域需要が設備量を上回る領域の合成確率の総和を求めることで、棄却率を推定する。例えば、図１３（ｃ）の例では、設備量が７０Ｇｂｐｓの場合の棄却率を推定する場合について示している。
【００７６】
このように、契約帯域の増加幅が異なる複数のサービスに対応して帯域需要の確率分布等を計算することで、計算の複雑性が増すものの、契約帯域ごとのユーザの振る舞いを高精度で予測でき、棄却率を高精度で推定することができる。
【００７７】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。例えば、本実施形態では現時刻を基準に増設判断を行っているが、未来のある瞬間（例えば６ヵ月後）を基準に増設判断を行うこともできる。具体的には、次の（手順１１）〜（手順１６）による。
【００７８】
（手順１１）過去のＮ日（または週、月、年）間のサービス全体での帯域需要について、ｎ時間（または日、週、月）の区間に区切り、各区間における平均を求める。
（手順１２）帯域需要の平均値の時間変化に対して、線形近似や指数近似など既存の近似アルゴリズムを用いて、近似曲線を求める。
（手順１３）手順１２で求めた近似曲線を用いて、所望の未来の瞬間における帯域需要の平均値を予測する。
（手順１４）手順１３で求めた帯域需要の平均値の予測値を用いて、現在の平均値からの増加率を求める。
（手順１５）本実施形態で用いた同時利用ユーザ数の確率分布を手順１４で求めた増加率分だけ右にシフトする（全体的に右にずらす）ことで、所望の未来の瞬間の分布を予測する。
（手順１６）以下、本実施形態における同時利用ユーザ数の確率分布の代わりに、手順１５で求めた分布を用いて各処理を行う。
【００７９】
また、本実施形態では、図８、図９（ａ）に示すように、従量課金部分の料金として、連続的かつ線形に決まるものとして計算したが、これに限定するものではなく、離散的または非線形に決まるものとしてもよい。例えば、非連続の場合、上記第２の計算方法を使って、サービス仕様により決定される料金計算方式を用いて以下の（手順２１）〜（手順２５）のように期待値として求めることができる。
【００８０】
（手順２１）前記手順１を用いて、契約帯域ごとに同時利用ユーザ数の確率分布を求める。
（手順２２）契約帯域ごとに、手順２１で求めた確率分布を用いて、各同時利用ユーザ数と確率の積をとって、足し合わせることで、同時利用ユーザ数の期待値を求める。
（手順２３）契約帯域ごとに、手順２２で求めた同時利用ユーザ数の期待値に、各契約帯域に対応する料金を乗じることで、従量課金部分の期待値を求める。
（手順２４）すべての契約帯域について、契約帯域ごとの従量課金部分の期待値を足し合わせることで、サービス全体での従量課金部分の期待値を求める。
（手順２５）手順２４で求めた従量課金部分の期待値は、棄却がない場合の期待値となるため、その期待値に受付率を乗じることで、実際の従量課金部分の期待値を推定する。
【００８１】
また、本実施形態では、増設判断の基準として、ユーザ収益および増設投資の「金額」に着目したが、必ずしも金銭的な指標に限られず、定量的に評価可能であれば他の基準を用いてもよい。
その他、具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１      ユーザ装置
２      増設判定装置
３      ネットワーク制御装置
４      ノード
２１    処理部
２２    記憶部
２３    入力部
２４    出力部
２５    通信部
１００  通信サービスシステム
【図１】
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【図２】
0006374844.tif 000003
【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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