(57)【要約】【課題】通信アプリケーションへ割り当てる帯域を、ユーザの通信行動と通信品質との分析結果からアプリケーションごとに求まる品質閾値に基づいて最適化する。【解決手段】集約部３０は、通信端末のトラヒックについで、送信元が同一の各セッションをアプリケーションごとにバルクの時系列に集約する。通信品質計算部４０は、各バルクに集約されているセッションの品質を計算する。分析部５０は、端末ユーザの通信行動を代表できるバルク状況とセッションの品質との関係を分析する。品質閾値決定部６０１は、前記分析結果に基づいて、端末ユーザが満足する品質閾値を通信アプリケーションごとに決定する。割当帯域決定部６０は、前記品質閾値に基づいて各通信アプリケーションへの割当帯域を決定し、帯域制御の主体へ通知する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信アプリケーションへの帯域割当を制御する通信制御装置において、
通信端末のトラヒックについて、送信元が同一の各セッションをアプリケーションごとにバルクの時系列に集約する手段と、
各バルクに集約されているセッションの品質を測定する手段と、
端末ユーザの通信行動を代表できるバルク状況とセッションの品質との関係を分析する手段と、
前記分析結果に基づいて、端末ユーザが満足する品質閾値を通信アプリケーションごとに決定する手段と、
前記品質閾値に基づいて各通信アプリケーションへの割当帯域を決定し、帯域制御の主体へ通知する割当帯域決定手段とを具備したことを特徴とする通信制御装置。
【請求項２】
前記割当帯域決定手段は、帯域を共用する複数の通信アプリケーションに対して、各通信アプリケーションの品質閾値に応じた割合で割当帯域を決定することを特徴とする請求項１に記載の通信制御装置。
【請求項３】
各バルクにおけるセッションの集約状況を分析するバルク集約状況分析手段を具備し、
前記分析する手段は、セッション品質の変動が同一レンジに属する各バルクの集約状況に基づいて、端末ユーザの通信行動と通信品質との関係を分析することを特徴とする請求項１または２に記載の通信制御装置。
【請求項４】
送信元が同一の複数のバルクが並行するバルク並行の状況を分析するバルク並行状況分析手段を具備し、
前記分析する手段は、セッション品質の変動が同一レンジに属する各バルクの並行状況に基づいて、端末ユーザの通信行動と通信品質との関係を分析することを特徴とする請求項１または２に記載の通信制御装置。
【請求項５】
前記集約する手段は、送信元アドレスが同一で生起間隔が所定のバルク閾値以内のセッションを同一バルクに集約し、前記生起間隔が所定のバルク閾値を超えるセッションを次以降の各バルクに順次に集約することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の通信制御装置。
【請求項６】
前記集約する手段は、最先のセッション生起時刻から第１バルク閾値以内に生起した全てのセッションを同一バルクに集約し、これを繰り返すことを特徴とする請求項５に記載の通信制御装置。
【請求項７】
前記集約する手段は、生起時刻間隔が相互に第２バルク閾値以内の全てのセッションを同一バルクに集約し、これを繰り返すことを特徴とする請求項５に記載の通信制御装置。
【請求項８】
前記集約する手段は、送信元が同一のセッションを集約する複数のバルクについて、i番目のバルクに含まれるセッションの最後の終了時刻とi+1番目のバルクに含まれる最先のセッションの生起時刻との差が所定のコール閾値以内のバルク同士を同一コールに集約し、前記生起間隔が所定のコール閾値を超えるバルクを次以降の各コールに順次に集約することを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の通信制御装置。
【請求項９】
前記バルク集約状況分析手段は、バルク遷移継続の有無、バルク継続回数、バルク継続時間、１バルク当たりのTCPコネクションの状況、１バルク当たりのHTTPセッションの状況、１バルク当たりのデータ送受信の状況、コール継続の回数およびコール発生間隔のいずれかを分析することを特徴とする請求項３に記載の通信制御装置。
【請求項１０】
前記バルク並行状況分析手段は、バルクごとに当該バルクよりも後発の各バルクとの並行状況を分析することを特徴とする請求項４に記載の通信制御装置。
【請求項１１】
前記バルク並行状況分析手段は、バルクごとに当該バルクと並行する後発のバルクの有無を分析することを特徴とする請求項４に記載の通信制御装置。
【請求項１２】
前記バルク並行状況分析手段は、バルクごとに当該バルクと並行する後発のバルク数を分析することを特徴とする請求項４に記載の通信制御装置。
【請求項１３】
前記バルク並行状況分析手段は、バルクごとに当該バルクと並行する後発の全バルクのデータ量の総和を分析することを特徴とする請求項４に記載の通信制御装置。
【請求項１４】
前記バルク並行状況分析手段は、バルクごとに当該バルクと並行する後発の全バルクのセッション数の総和を分析することを特徴とする請求項４に記載の通信制御装置。
【請求項１５】
前記バルク並行状況分析手段は、バルクごとに当該バルクと並行する後発の各バルクのデータ量を分析することを特徴とする請求項４に記載の通信制御装置。
【請求項１６】
端末ユーザをその属性に基づいてクラスタリングする手段を更に具備し、
前記品質閾値を通信アプリケーションごとに決定する手段は、端末ユーザの所属クラスタと通信アプリケーションとの組み合わせごとに品質閾値を決定することを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の通信制御装置。
【請求項１７】
前記帯域制御に対するユーザ評価を通信アプリケーションごとに受け付ける手段を更に具備し、
前記割当帯域決定手段は、当該通信アプリケーションへの割当帯域に前記評価結果を反映することを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の通信制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信アプリケーションへの帯域割当を最適化する通信制御装置に係り、特に、帯域を共用する複数の通信アプリケーションへ割り当てる帯域を、ユーザの通信行動と通信品質との分析結果からアプリケーションごとに求まる品質閾値に基づいて最適化する通信制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、Active計測によるTCP品質推定方式として、RTTやパケット損失率などをActive計測した情報を基に品質を推定する技術が開示されている。特許文献２には、測定用エージェントが間欠的にパケットを送信視して、通信網の品質をActiveに計測するシステムが開示されている。
【０００３】
特許文献３には、ユーザの通信行動をネットワークの中間GWノードにおいて分析する装置が開示されている。特許文献４には、ユーザ・端末の移動のモデル化および移動後にどのように通信を実施したかをモデル化するシステムが開示されている。
【０００４】
特許文献１，２は、通信トラヒックをActive計測しているため、測定に伴って余計なトラヒックや負荷が発生する。また、測定に伴う負荷やスケーラビリティの問題がある。さらに、通信品質と通信行動とを紐付けて分析することができない。
【０００５】
特許文献３は、セキュリティ対策のための通信行動分析を対象とし、品質と行動との関係性を分析するものではない。特許文献４は、通信品質と通信行動とを紐付けて分析することができない。
【０００６】
一方、上記の特許文献とは別に、従来から通信品質と通信行動との関係や、体感品質を分析する手法として、端末側に特殊なモニタ機能を仕込む手法や、主観品質評価的な実験、アンケート等を実施する方法があった。しかしながら、このような手法はいずれも処理が煩雑であり、大規模調査が困難であるという問題がある。
【０００７】
このような技術課題に対して、本発明の発明者等は、ユーザ単位で各トラヒックをその生起間隔に基づいてバルク単位およびコール単位に集約すると共に、この集約状況を分析した結果でユーザの通信行動を代表し、集約状況と通信品質との関係を分析して対応関係を求めることにより、ユーザが満足する通信品質条件の推定を可能にする通信行動分析置を発明し、特許出願（特許文献５）した。
【０００８】
さらに、本発明の発明者等は、ユーザ単位でバルク並行の状況を分析することで同時並行する通信行動を分析し、通信行動の態様と通信品質との関係を分析して対応関係を求めることにより、ユーザが満足する通信品質条件の推定を可能にする通信行動分析置を発明し、特許出願（特許文献６）した。
【０００９】
特許文献５によれば、パッシブにキャプチャした大量の通信トラヒックに基づいて、セッションを所定の規則で集約した時の集約状況と通信品質との関係を分析できる。そして、セッションの集約状況は通信ユーザの通信行動を代表できるので、通信ユーザの体感品質と通信行動との関係を正確に分析できるようになる。
【００１０】
特許文献６によれば、パッシブにキャプチャした大量の通信トラヒックに基づいて、セッションを所定の規則で集約して得られるバルクの並行状況と通信品質との関係を分析できる。そして、バルクの並行状況は通信ユーザの通信行動を代表できるので、通信ユーザの体感品質と通信行動との関係を正確に分析できるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開2004-140596号公報
【特許文献２】特開2004-7339号公報
【特許文献３】特開2004-147067号公報
【特許文献４】特開2007-233849号公報
【特許文献５】特願2014-73091号
【特許文献６】特願2014-128566号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献５，６によれば、ユーザ毎あるいはユーザ単位の体感品質または主観品質を、ユーザに直接問い合わせたりアンケート調査を実施したりすることなく分析し、把握できるので、スケーラブルな通信行動分析を簡単に実現できるようになる。
【００１３】
一方、限られた帯域上でユーザが複数の通信アプリケーションを同時に使用する際、各通信アプリケーションに対して、それぞれの所要帯域とは無関係に、例えば均等に帯域割当を行ってしまうと、所要帯域の小さな通信アプリケーションについては余剰帯域が生じる一方で、所要帯域の大きな通信アプリケーションについては帯域不足により体感品質が著しく低下しうるという技術課題があった。
【００１４】
本発明の目的は、上記の技術課題を解決し、帯域を共用する複数の通信アプリケーションへ割り当てる帯域を、ユーザの通信行動と通信品質との分析結果からアプリケーションごとに求まる品質閾値に基づいて最適化する通信制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明は、通信アプリケーションへの帯域割当を制御する通信制御装置において、以下の構成を具備した点に特徴がある。
【００１６】
(1) 通信端末が発生させたトラヒックのセッションをアプリケーションごとにバルクの時系列に集約する手段と、各バルクに集約されているセッションの品質を測定する手段と、端末ユーザの通信行動を代表できるバルク状況とセッションの品質との関係を分析する手段と、この分析結果に基づいて、端末ユーザが満足する品質閾値を通信アプリケーションごとに決定する手段と、前記品質閾値に基づいて各通信アプリケーションへの割当帯域を決定し、帯域制御の主体へ通知する割当帯域決定手段とを具備した。
【００１７】
(2) 割当帯域決定手段は、帯域を共用する複数の通信アプリケーションに対して、各通信アプリケーションの品質閾値に応じた割合で割当帯域を決定することを特徴とする請求項１に記載の通信制御装置。
【００１８】
(3) 各バルクにおけるセッションの集約状況を分析するバルク集約状況分析手段を具備し、前記分析する手段は、セッション品質の変動が同一レンジに属する各バルクの集約状況に基づいて、端末ユーザの通信行動と通信品質との関係を分析するようにした。
【００１９】
(4) 送信元が同一の複数のバルクが並行するバルク並行の状況を分析するバルク並行状況分析手段を具備し、前記分析する手段は、セッション品質の変動が同一レンジに属する各バルクの並行状況に基づいて、端末ユーザの通信行動と通信品質との関係を分析するようにした。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1) ユーザ端末が発生させた通信トラヒックを分析して得られたユーザの主観品質と通信行動との関係に基づいて、ユーザが通信品質に対して不満を表す品質閾値をアプリケーションごとに推定し、各アプリケーションの通信がその品質閾値を満足するように制御するので、ユーザに直接問い合わせたりアンケート調査を実施したりすることなく、主観品質の高いスケーラブルな通信制御を簡単に実現できるようになる。
【００２１】
(2) 帯域を複数の通信アプリケーションが共用する場合でも、各通信アプリケーションへ割り当てる帯域を、その品質閾値に基づいて最適化できる。
【００２２】
(3) セッションを所定の規則で集約した時の集約状況は通信ユーザの通信行動を代表できるので、セッションの集約状況を分析するだけで、ユーザに直接問い合わせたりアンケート調査を実施したりすることなく、通信ユーザの体感品質と通信行動との関係を正確に分析できるようになる。
【００２３】
(4) セッションを所定の規則で集約して得られるバルクの並行状況は通信ユーザの通信行動を代表できるので、バルクの並行状況を分析するだけで、ユーザに直接問い合わせたりアンケート調査を実施したりすることなく、通信ユーザの体感品質と通信行動との関係を正確に分析できるようになる。
【００２４】
(5) 本発明の通信制御装置を各通信端末に実装し、通信トラヒックの分析、通信品質の推定および各通信アプリケーションへ割り当てる帯域の決定を通信端末ごとに行えば、ユーザごとにカスタマイズされた固有の帯域割当を実現できるようになる。
【００２５】
(6) 本発明の通信制御装置をネットワーク上のノードに実装し、全ての端末ユーザに関する通信トラヒックの分析、通信品質の推定および各通信アプリケーションへ割り当てる帯域の決定をまとめて行えば、既存の通信端末に改修を加えることなく、スケーラブルな通信制御を簡単に実現できるようになる。
【００２６】
(7) 通信トラヒックの分析、通信品質の推定および通信アプリケーションごとの帯域決定を行う主体と、帯域割当の決定結果に基づいて通信アプリケーションごとに通信帯域の割当を制御する主体とを同一にすれば、帯域割当の決定結果を各制御主体へ通知するためのトラヒックを不要にできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の通信制御装置が適用されるネットワークの構成を示したブロック図である。
【図２】本発明を適用したキャプチャ装置（通信制御装置）の構成を示した機能ブロック図である。
【図３】バルク集約について説明するための図である。
【図４】TCPコネクションを対象とした品質特性の測定方法を説明するためのシーケンスフローである。
【図５】HTTPセッションを対象とした品質特性の測定方法を説明するためのシーケンスフローである。
【図６】本発明の第１実施形態に係るキャプチャ装置の機能ブロック図である。
【図７】バルクおよびコールの分析項目を示した図である。
【図８】Webブラウジングにおけるスループット（DL）とバルク継続率との関係を示した図である。
【図９】動画のストリーミング再生におけるスループット（DL）とバルク継続率との関係を示した図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るキャプチャ装置の機能ブロック図である。
【図１１】バルク並行について説明するための図である。
【図１２】スループットと並行バルク発生数との関係を示した図である
【図１３】スループットと並行バルクサイズ（DL）との関係を示した図である。
【図１４】HTTPレスポンス遅延と並行バルクの発生数との関係を示した図である。
【図１５】HTTPレスポンス遅延と並行バルクサイズ（DL）との関係を示した図である。
【図１６】HTTP保留時間と並行バルク発生数との関係を示した図である。
【図１７】HTTP保留時間と並行バルクサイズ（DL）との関係を示した図である。
【図１８】本発明の他の実施形態の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。ここでは初めに、本発明の概要について説明し、次いで、その具体的な実施形態について説明する。なお、以下の説明では基本的に、トランスポート層（第４層）での接続を「(TCP)コネクション」と表現し、これよりも上位層での接続を「(HTTP)セッション」と表現することで両者を区別するが、説明の便宜上、両者を「セッション」で代表する場合もある。
【００２９】
本発明では、通信ユーザが自身の通信端末を操作して通信を発生させる行動（通信行動）を、その通信トラヒックに基づいて分析し、アプリケーションごとに通信品質と関連付ける。そして、ユーザの通信行動と通信品質との関係から当該ユーザの体感品質が低下する品質閾値をアプリケーションごとに見極めることで、複数の通信アプリケーション（通信サービス）が一つの帯域を共用する際に、各通信アプリケーションに割り当てる帯域をユーザの体感品質の視点から最適化する。
【００３０】
通信行動としては、特に、通信アプリケーションを起動させてから終了させるまでの間に当該通信アプリケーション上で通信端末を操作して通信を発生させる通信行動（第１実施例）や、別の通信を新たに発生させる並列的／並行的な通信行動（第２実施例）に注目する。そのために、本発明では通信トラヒックからセッションを識別し、多数のセッションを、例えばその生起時刻に基づきバルク単位で時系列に集約する。
【００３１】
図３は、本実施形態におけるセッション（コネクション）の集約方法を模式的に表現した図であり、送信元が同一のセッションごとに、最先のセッションの生起時刻を基準時刻として、この基準時刻とその後の各セッションの生起時刻との時間差Δτが計算される。
【００３２】
本実施形態では、送信元の同一性が送信元アドレス情報に基づいて判断される。そして、セッション生起間隔Δτが所定の第１バルク閾値Δτbulk1以下のセッションは全て同一バルク#iに集約される一方、生起間隔Δτが前記第１バルク閾値Δτbulk1よりも大きいセッションは、次以降の各バルク#i+1，バルク#i+2…に集約される[同図(a)]。
【００３３】
また、時系列で隣接するi番目のバルク#iに集約されたセッションの最終の終了時刻とi+1番目のバルク#i+1に集約されたセッションの最初の生起時刻とが比較され、両者の時間差ΔTが所定のコール閾値Δτcall以下であれば各バルクが同一コール#jに集約される一方、時間差ΔTが所定のコール閾値Δτcallよりも大きければ次のコール#j+1に集約される[同図(b)]。
【００３４】
ここで、同一バルク内の各セッションについては、アプリケーションがユーザの通信操作に由来するフォアグラウンドで行われるものなのか、あるいはユーザの通信操作とは無関係にバックグラウンドで行われるものなのかを識別した後、ユーザ由来のフォアグラウンド通信のみを分析対象としても良い。
【００３５】
また、コールやバルク内の各セッションについて、同一アプリケーション上でのユーザ操作に起因した通信セッションだけを識別した後、同一アプリケーション由来の通信動作のみを分析対象としても良い。これらを分析することで、例えば、アプリケーション毎に、ユーザの通信に関する体感品質と当該ユーザの通信行動とを対応付け、ひいては任意の通信行動から当該通信ユーザの体感品質を推定しても良い。
【００３６】
なお、各セッションのバルク集約方法は上記に限定されるものではない。例えば、図３(c)に示したように、送信元アドレス情報が同一のセッションごとに、n番目のセッションの生起時刻とn+1番目のセッションの生起時刻との間隔（セッション生起間隔）Δτを逐次計算し、このセッション生起間隔Δτが所定の第２バルク閾値Δτbulk2以下のセッションは全て同一バルク#iに集約し、前記第２バルク閾値Δτbulk2よりも大きいセッションは次以降のバルク#i+1，バルク#i+2…に集約するようにしても良い。
【００３７】
図１は、本発明が適用されるネットワークの主要部の構成を示したブロック図である。本発明の通信制御装置は、通信端末が発生させた通信トラヒックをネットワーク上でキャプチャして分析する場合にはネットワーク上のノードに実装され、通信端末が自ら分析する場合には当該通信端末上に実装される。以下では、ネットワーク上のノードに実装される場合を例にして説明する。
【００３８】
サービス提供範囲の各エリアには無線基地局BSが設置され、当該エリア内のクライアント（本実施形態では、無線移動端末MH）は前記各無線基地局BSに収容される。各無線基地局BSは無線アクセス網RANに接続され、前記無線アクセス網RANはコア網のゲートウェイ(GW)に接続される。前記コア網はインターネットエクスチェンジ(IX)においてインターネットと接続される。
【００３９】
前記インターネットには、MHからの要求に応答してサービスを提供する各種のサーバが接続されている。本実施形態では、各MHと各サーバとの間のトラヒックを集約できる回線として、無線アクセス網RANとコア網とを接続する回線Lにキャプチャ装置１が接続されている。
【００４０】
図２は、本発明を適用したネットワークノードの機能ブロック図であり、ここでは、本発明の説明に不要な構成は図示が省略されている。本発明の通信制御装置は、キャプチャ装置１やGWといったネットワーク上の装置のみならず、各MHにも実装できるが、ここではキャプチャ装置１への実装例について説明する。
【００４１】
パケットキャプチャ部１０は、回線L上でIP（TCPやUDPなど）パケットを選択的にキャプチャする。ログ情報管理部２０には、前記キャプチャされたパケットの少なくとも種別、送信元アドレス情報、到着時刻およびパケットサイズ（データ量）がログ情報として記録、管理される。
【００４２】
トラヒック集約部３０はバルク集約部３０１を含み、前記図３を参照して説明したように、キャプチャされたトラヒックの各セッションをその生起間隔Δτに基づいて送信元アドレス情報ごとに集約し、送信元アドレス情報が同一のセッション集合について、生起間隔Δτが所定のバルク閾値Δτbulk1以下のセッションを同一バルクに集約する。通信品質計算部４０は、各バルクに集約された各セッションの通信品質を所定の品質項目ごとに計算する。
【００４３】
図４は、通信品質計算部４０による通信品質の計算方法を説明するための図である。ここでは、TCPコネクションの確立時にクライアント／サーバ間で実行されるTCP_3wayハンドシェークのSYNパケットからキャプチャできたコネクションについて、遅延特性を測定する方法について説明する。
【００４４】
この場合、端末MHからサーバへ最初に送信されたSYNパケットの到着時刻（コネクション生起時刻）t1と、サーバから端末MHへ返信されたSYN+ACKパケットの到着時刻t2との差分(t2-t1)に基づいてサーバ側RTT（往復）遅延が算出される。
【００４５】
また、前記SYN+ACKパケットの到着時刻t2と端末MHからサーバへ最後に送信されたACKパケットの到着時刻t3との差分(t3-t2)に基づいて、クライアント側RTT遅延が算出される。
【００４６】
さらに、前記最初のSYNパケットの到着時刻t1と前記3wayハンドシェーク後に端末MHからサーバへ最初に送信されデータパケットの到着時刻t4との差分(t4-t1)に基づいて、TCP接続遅延が算出される。
【００４７】
さらに、3wayハンドシェーク後に端末MHから最初に送信されるデータの到着時刻t4からFINまたはRSTパケットの到着時刻t5までの差分(t5-t4)、および当該差分時間内にキャプチャされた送受信データ量に基づいて、TCPコネクションのスループット特性が算出される。
【００４８】
なお、パケットのキャプチャがコネクションの途中から開始されているような場合には、得られた到着時刻から可能な分析のみが選択的に行われる。すなわち、キャプチャがSYN+ACKパケットから開始されていれば、その到着時刻t2からACKパケットの到着時刻t3までの差分(t3-t2)に基づいて、クライアント側RTT遅延のみが算出される。
【００４９】
また、前記TCPコネクションのスループット特性やTCP接続所要時間は、クライアント側の遅延のみならずサーバが側の遅延にも依存するので、サーバ側遅延が大きいときに算出されたこれらの特性等は、クライアント側の通信品質を正確に代表できない。したがって、前記サーバ側RTT遅延が所定の閾値を超えているとき、あるいはサーバ側遅延を代表できるデータやACKなどのパケット到着間隔が所定の閾値を越えているときに算出されたスループット特性やTCP接続所要時間は、品質分析の対象から除外することが望ましい。
【００５０】
図５は、HTTPセッションを対象とした品質特性の測定方法を説明するためのシーケンスフローであり、HTTPリクエスト(#1)パケットの到着時刻t1と、このリクエストに対して返信されるHTTPレスポンス(#1)パケットの到着時刻t2との時間差(t2-t1)がHTTPレスポンス遅延とされる。
【００５１】
また、最初のHTTPリクエスト(#1)パケットの到着時刻t1と最後のHTTPレスポンス(#1)パケットの到着時刻t3との時間差(t3-t1)がHTTP保留時間とされる。
【００５２】
さらに、最初のHTTPレスポンス(#1)パケットの到着時刻t2と最後のHTTPレスポンス(#1)パケットの到着時刻t3との時間差(t2-t1)がHTTPレスポンス保留時間とされ、その間にダウンロードされた総データ量がHTTP通信データ量とされる。
【００５３】
さらに、最初のHTTPリクエスト(#2)パケットの到着時刻t4と最後のHTTPリクエスト(#2)パケットの到着時刻t5との時間差(t5-t4)がHTTPリクエスト保留時間とされ、その間のデータ量がHTTPリクエストデータ量とされる。
【００５４】
図２へ戻り、分析部５０において、バルク状況分析部５０１は、端末ユーザの通信行動を代表できるバルク状況として、後述する「バルク遷移継続」、「バルク継続回数」、「バルク継続時間」、「コール継続回数」、「コール継続時間」などのバルク集約状況（第１実施例）あるいはバルク並行の状況（第２実施例）を分析する。
【００５５】
分類部５０２は、各バルクをアプリケーションごとに、その通信品質レンジに基づいて複数のグループのいずれかに分類する。分析部５０は、各バルクの状況と通信品質レンジとの関係に基づいて、端末ユーザの通信行動と通信品質との関係を分析する。
【００５６】
本実施形態では、前記通信品質計算部４０により各品質値が求まると、「１．遅延特性」、「２．スループット特性」および「３．終了（諦め）特性」の３項目について、以下の各統計値が前記バルブ状況分析部５０１により計算される。
【００５７】
１．遅延特性
(1)サーバ／端末側RTTの平均値、標準偏差、最大値、最小値、X%ile値
(2)クライアント／RAN側RTTの平均値、標準偏差、最大値、最小値、X%ile値
(3)TCP接続遅延の平均値、標準偏差、最大値、最小値、X%ile値
(4)HTTPレスポンス遅延の平均値、標準偏差、最大値、最小値、X%ile値
(5)HTTP保留時間の平均値、標準偏差、最大値、最小値、X%ile値
【００５８】
２．スループット特性
(1)ダウンロード（Res)スループット
(2)アップロード（Req)スループット
(3)HTTPセッションのバルク単位でのスループット（HTTPセッションをバルクに集約し、合計データ量÷合計保留時間で算出される。ただし、HTTPセッション毎の生起および終了時刻を基に重複時間を省く処理を実施する。すなわち、実時間の保留時間が算出される）
【００５９】
３．終了（諦め）特性
(1)リセット発生率（コール・バルク内のTCP Reset（RST）発生数の合計÷集約したTCPコネクション数で算出）
(2)タイムアウト発生率（コール・バルク内のTimeout発生数の合計÷集約したTCPコネクション数で算出）
【００６０】
図２へ戻り、割当帯域決定部６０において、品質閾値決定部６０１は、品質低下に対してユーザの通信行動が特異的に変化する品質閾値をアプリケーションごとに計算する。割当帯域決定部６０は、各通信アプリケーションに割り当てる帯域を、その品質閾値に基づいて決定する。なお、割当帯域を複数の通信アプリケーションに共用させている場合は、競合する各アプリケーションに割り当てる帯域を各通信アプリケーションの品質閾値に基づいて決定する。
【００６１】
前記帯域割当の決定結果は、その制御主体となるユーザ端末MNまたはGWへ、制御チャネルや同報チャネル、あるいは個別に設けた専用チャネルにより通知され、ユーザごとに各アプリケーションへ割り当てる帯域が、前記割当帯域の決定結果にしたがって、例えばトークンバケット方式により制御される。
【００６２】
このように、通信トラヒックをネットワーク上でパッシブにキャプチャして、全ての通信端末に関する通信トラヒックの分析および通信品質の推定をまとめて行うようにすれば、ユーザに直接問い合わせたりアンケート調査を実施したりすることなく、スケーラブルな通信制御を簡単に実現できるようになる。
【００６３】
一方、図２に示した各制御機能部１０~６０を、ネットワーク上の装置ではなく各通信端末にそれぞれ実装し、各通信端末が自己の通信トラヒックの分析、通信品質の推定および通信アプリケーションごとの帯域決定を行うようにしても良い。このようにすれば、ユーザごとにカスタマイズされた固有の帯域割当を実現できる。
【００６４】
なお、通信トラヒックの分析、通信品質の推定および通信アプリケーションごとの帯域決定を行う主体と、この決定結果に基づいて通信アプリケーションごとに通信帯域の割当を制御する主体とは同一であっても異なっていても良い。ただし、主体が同一であれば、帯域割当の決定結果を各制御主体へ通知するためのトラヒックを不要にできる。
【００６５】
[第１実施例]    
図６は、前記キャプチャ装置１の第１実施形態の構成を示した機能ブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表しているので、その説明は省略する。本実施形態では、トラヒック集約部３０がコール集約部３０２を具備し、分析部５０が前記バルブ状況分析部５０１としてバルク集約状況分析部５０１ａを具備した点に特徴がある。
【００６６】
前記コール集約部３０２は、前記図３(b)に示したように、時系列で隣接する#番目のバルクに集約された最後のセッションの終了時刻と#+１番目のバルクに集約された最初のセッションの生起時刻とを比較し、両者の時間間隔ΔTが所定のコール閾値Δτcall以下であれば各バルクを同一コールに集約し、コール閾値Δτcallよりも大きければ別の（次の）のコールに集約する。
【００６７】
前記バルク集約状況分析部５０１ａは、図７に示したように、各セッションのバルク集約状況を分析する。本実施形態では、送信元アドレス情報が同一のセッショを対象に、「バルク遷移継続」、「バルク継続回数」、「バルク継続時間」、「コール継続回数」および「コール継続時間」などが求められる。
【００６８】
「バルク遷移継続」は、コールごとにあるバルクを基点として、次のバルクが同一コール内か否かで決まるフラグ値である。すなわち、各コール内の各バルクに集約されたセッションのうち終了時刻が最も遅いセッションの当該終了時刻と、次のバルクに集約されたセッションのうち開始時刻が最も早いセッションの当該開始時刻との時間差分ΔTが、コール閾値ΔτCall以下であるか否かで決まるフラグ値である。本実施形態では、次のバルクが同一コール内であれば「継続有（=1）」、同一コール内でなければ「継続無（=0）」に設定される。
【００６９】
「バルク継続回数」は、各コール内での各バルクの発生順序を表す序数であり、例えば、あるコール内に10個のバルクが存在する場合、各バルクに対して時系列順で1〜10までの各序数がバルク継続回数として設定される。
【００７０】
「バルク継続時間」とは、各コール内での各バルクの発生順の経過時間であり、例えば、あるコール内に10個のバルクが存在する場合、1番目＝最初のバルクの開始時刻を基準時刻として、2番目以降に発生した各バルクの開始時刻との差分になる。なお、バルクの発生順番は時系列順なので、それぞれのバルク順番に応じた経過時間は単調増加の時間幅になる。
【００７１】
次いで、前記品質閾値決定部６０１による品質閾値の決定方法について説明する。本実施形態では、収集された各セッションの通信ログが、通信を発生させるアプリケーションおよび通信品質の項目ごとに、その品質値に基づいてグルーピングされ、グループ毎にバルクの集約状況に関する分析結果と対応付けられる。
【００７２】
例えば、Webブラウジング（HTTPセッション）におけるダウンロード(DL)のスループットに着目した場合、Webブラウジングに係る全ての通信ログを、そのDLスループットに注目して10kbps程度のレンジでグルーピングする。その結果、例えばスループットが150kbps〜160kbpsの各通信ログは同一グループにグルーピングされ、160kbps〜170kbpsの各通信ログは他の同一グループにグルーピングされる。
【００７３】
そして、例えば150kbps〜160kbpsのグループに関して、グループ内のログ数が100個であり、そのうちバルク遷移継続が「1」のログが85個、「0」のログが15個であれば、バルク継続率は0.85とされ、これがWebブラウジングのスループット150kbps〜160kbps（品質値）に対応したバルク継続率（バルクの集約状況）とされる。
【００７４】
そして、このような品質値とバルク集約状況との対応付けを各グループに対して繰り返すことで、図８に示したように、WebブラウジングにおけるDLスループットとバルク継続率との対応関係が得られる。
【００７５】
図８によれば、WebブラウジングにおけるDLスループットとバルク継続率とは有意な相関を示し、DLスループットが190〜200kbpsを示すあたりでバルク継続率が急激に低下している。このことから、ユーザはWebブラウジングにおけるDLスループットに関しては、約190〜200kbpsがユーザの許容通信品質の閾値、すなわち不満が出始める体感品質の限界値であると推定できる。そこで、品質閾値決定部６０１は、WebブラウジングのDLスループットに関する品質閾値を190〜200kbpsに決定する。
【００７６】
なお、DLスループットに対してバルク継続率が上記のように特異的に変化するタイミング、すなわち各バルクにおけるセッションの集約状況と当該セッションの通信品質との対応関係が特異的に変化する特異点は、セッションの集約状況（バルク継続率）の一次微分値や二次微分値に基づいて検知できる。
【００７７】
図９は、動画のストリーミング再生におけるDLスループットとバルク継続率との対応関係を示した図であり、全ての通信ログを前記と同様に、DLスループットに基づいて所定のレンジごとにグルーピングし、グルーブごとにバルク継続率との関係をプロットして構成されている。
【００７８】
図９によれば、ストリーミング再生のDLスループットとバルク継続率とが有意な相関を示し、DLスループットが700kbps近傍でバルク継続率が急激に低下しており、ユーザがダウンロードの通信品質に対して不満を感じ始めている様子が読み取れる。したがって、前記品質閾値決定部６０１は、動画のストリーミング再生におけるDLスループットの品質閾値を700kbpsに決定する。
【００７９】
前記割当帯域決定部６０は、あるユーザが、Webブラウジングと動画のストリーミング再生とを並行して行っており、当該ユーザに割り当て可能な帯域上限が９00kbpsに設定されていれば、Webブラウジングに割り当てる帯域を200kbps、動画のストリーミング再生に割り当てる帯域を700kbpsに決定し、ユーザ端末MNまたはGWへ当該決定結果に基づく帯域制御を指示する。
【００８０】
本実施形態によれば、パッシブにキャプチャした大量の通信トラヒックに基づいて分析したユーザの主観品質と通信行動との関係に基づいて、ユーザが通信品質に対して不満を表す品質閾値をアプリケーションごとに推定し、各アプリケーションの通信をその品質閾値を満足するように制御できる。したがって、ユーザに直接問い合わせたりアンケート調査を実施したりすることなく、スケーラブルな通信制御を簡単に実現できるようになる。
【００８１】
また、本実施形態によれば、帯域を複数の通信アプリケーションが共用する場合でも、各通信アプリケーションへ割り当てる帯域を、その品質閾値に基づいて最適化できる。
【００８２】
さらに、本実施形態によれば、セッションを所定の規則で集約した時の集約状況で通信ユーザの通信行動を代表するので、ユーザに直接問い合わせたりアンケート調査を実施したりすることなく、セッションの集約状況を分析するだけで、通信ユーザの体感品質と通信行動との関係を正確に分析できるようになる。
【００８３】
[第２実施例]
図１０は、前記キャプチャ装置１の第２実施形態の構成を示した機能ブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表しているので、その説明は省略する。
【００８４】
本実施形態では、分析部５０が前記バルブ状況分析部５０１として、バルクごとに当該バルクよりも後発の各バルクとの並列／並行（Parallel/Concurrent：以下、「並行」で代表する）状況を分析するバルク並行状況分析部５０１ｂを具備した点に特徴がある。
【００８５】
図１１は、バルク並行状況分析部５０１ｂが分析対象とするバルク並行の状況を説明するための図である。本実施形態では、送信元アドレス情報が同一のバルク集合内で各バルクに順次着目し、着目したバルクを基準バルクとして、その開始時刻から終了時刻までのバルク期間中に開始する後発のバルクがあれば、その全てが前記基準バルクとの関係で並行バルクに認定される。各バルクの開始時刻および終了時刻はそれぞれ、当該バルクに集約されているセッションのうち、最先セッションの生起時刻および最遅セッションの終了時刻である。
【００８６】
図示の例では、基準バルクTX_1の開始時刻と終了時刻との間のバルク期間中に２つのバルクTX_2，TX_3が発生しているので、前記基準バルクTX_1に関しては２つの並行バルクTX_2，TX_3が認定される。
【００８７】
一方、前記バルクTX_2に注目し、これを基準バルクと仮定すれば、その開始時刻と終了時刻との間のバルク期間中に２つのバルクTX_3，TX_4が発生している。したがって、前記基準バルクTX_2に関しては２つの並行バルクTX_3，TX_4が認定されることになる。
【００８８】
なお、上記の例とは別に、一度でも基準バルクや並行バルクと認定されたバルクについては、他のバルクとの関係で再び基準バルクや並行バルクと認定されることがないようにしても良い。
【００８９】
上記のようなバルク並行状況は、例えばユーザがあるサイト（例えば、Webサーバ）に接続中、新たなタブを開いて当該タブ上で同一又は別のサイトに接続したこと、すなわちユーザが並行的な通信操作を行ったときに観測される。
【００９０】
前記バルク並行状況分析部５０１ｂはさらに、送信元アドレス情報が同一のバルク集合の各バルクを対象に、「(1) 並行バルクの有無」、「(2) 並行バルクの数」、「(3) 並行バルクのサイズ」、「(4) 並行バルクのセッション数」、「(5) 並行バルクの経過時間」、「(6) 並行バルクあたりのセッション数」、「(7) 並行バルクあたりのサイズ」、「(1) 並行バルクあたりの継続時間」などを分析する。
【００９１】
(1)「並行バルクの有無」は、対象の全バルクに順次に着目して求められ、着目したバルク（基準バルク）と並行する後発バルクの有無である。本実施形態では計算を容易なものとするために、統計計算的には「あり＝１」、「なし＝０」として分析される。
【００９２】
(2)「並行バルクの数」は、対象の全バルクに順次に着目して求められ、着目した基準バルクごとに求まる後発の並行バルク数である。
【００９３】
(3)「並行バルクのサイズ」は、対象の全バルクに順次着目して求められ、着目した基準バルクと並行する全ての後発バルクで送受される総データ量（ダウンロードのデータ量及びアップロードのデータ量の総和）である。なお、「並行バルクのサイズ」は総データ量とせず、並行バルクあたりとデータ量として求めても良い。
【００９４】
(4)「並行バルクのセッション数」は、対象の全バルクに順次に着目して求められ、着目した基準バルクと並行する全ての後発バルクに集約されているセッション数の総和である。
【００９５】
(5)「並行バルクの経過時間」は、対象の全バルクに順次に着目して求められ、各基準バルクの開始時刻から、これと並行する各後発バルクの開始時刻までの経過時間である。
【００９６】
(6)「並行バルクあたりのセッション数」は、各基準バルクと並行する各後発バルクに集約されているセッション数である。
【００９７】
(7)「並行バルクあたりのサイズ」は、各基準バルクと並行する各後発バルクのデータ量である。
【００９８】
(8)「並行バルクあたりの継続時間」は、各基準バルクと並行する各後発バルクが開始してから終了するまでの継続時間（バルク期間）である。
【００９９】
前記品質閾値決定部６０１は、通信品質およびバルク並行の状況の分析結果に基づいて両者の対応関係を分析する。本実施形態では、収集された各セッションの通信ログが、通信品質の項目ごとに、その品質値に基づいてグルーピングされ、グループ毎にバルク並行の状況に関する分析結果と対応付けられる。
【０１００】
図１２は、DLスループットと並行バルク発生数の平均値との関係を示した図であり、DLスループットと並行バルクの発生数の平均値とが有意な相関を示し、DLスループットがおおよそ100kbps以下で並行バルクの発生数の平均値が上昇していることが判る。これは、ダウンロード時のスループットがおおよそ100 kbpsを下回るとユーザが通信品質に満足できず、例えば、新しいタブを開いて同一のサイトもしくは更に別のサイトへのアクセスを試みるといった通信行動をとることを示唆している。
【０１０１】
したがって、ユーザはダウンロード時の通信品質として、スループットに関してはおおよそ100kbpsがユーザの許容通信品質の閾値、すなわち不満が出始める体感品質の限界値であると推定できる。品質閾値決定部６０１は、以上の分析結果から、WebブラウジングのDLスループットに関する品質閾値を100kbpsに決定する。
【０１０２】
図１３は、WebブラウジングにおけるDLスループットと並行バルクのDLサイズとの関係を示した図であり、DLスループットと並行バルクサイズとが有意な相関を示し、DLスループットが100kbpsを下回ると、並行バルクのDLサイズが増加していることを示している。
【０１０３】
これは、ダウンロード時のスループットがおおよそ100 kbpsを下回るとユーザが通信品質に満足できず、例えば、新しいタブを開いて同一のサイトもしくは更に別のサイトへのアクセスを試みるといった通信行動をとることを示唆している。したがって、品質閾値決定部６０１は、WebブラウジングのDLスループットに関する品質閾値を100kbpsに決定する。
【０１０４】
図１４は、HTTPレスポンス遅延と並行バルク発生数の平均値との関係を示した図であり、図１５は、HTTPレスポンス遅延と並行バルクのDLサイズとの関係を示した図である。
【０１０５】
これらの特性から、HTTPレスポンス遅延がおおよそ0.4~0.5secを超えたあたりから並行バルク発生数の平均値及び並行バルクのDLサイズが急激の上昇していることが判る。すなわち、ユーザはダウンロード時の通信品質として、HTTPレスポンス遅延に関しては0.4~0.5secで反応し、これがユーザに不満が出始める体感品質の限界値であると推定できる。したがって、品質閾値決定部６０１は、HTTPレスポンス遅延に関する品質閾値を0.4~0.5secに決定する。
【０１０６】
図１６は、HTTP保留時間と並行バルク発生数の平均値との関係を示した図であり、図１７は、HTTP保留時間と並行バルクのDLサイズとの関係を示した図である。
【０１０７】
これらの特性から、HTTPレスポンス遅延がおおよそ0.8~1.0secを超えたあたりから並行バルク発生数の平均値及び並行バルクのDLサイズが急激の上昇していることが判る。すなわち、ユーザはダウンロード時の通信品質として、HTTPレスポンス遅延に関しては0.8~1.0secで反応し、これがユーザに不満が出始める体感品質の限界値であると推定できる。したがって、品質閾値決定部６０１は、HTTP保留時間に関する品質閾値を0.4~0.5secに決定する。
【０１０８】
本実施形態によれば、セッションを所定の規則で集約して得られるバルクの並行状況で通信ユーザの通信行動を代表するので、ユーザに直接問い合わせたりアンケート調査を実施したりすることなく、バルクの並行状況を分析するだけで、通信ユーザの体感品質と通信行動との関係を正確に分析できるようになる。
【０１０９】
なお、上記の実施形態では、スループット特性に関して得られた品質閾値の分析結果に基づいてスループットの割当を制御するといったように、分析対象と制御対象とが同一の指標値である場合を例にして説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、分析対象の指標値と制御対象の指標値とは異なっていても良い。
【０１１０】
例えば、「RTT遅延」，「TCP接続遅延」，「HTTPレスポンス遅延」等の遅延系の指標値について特異的な品質閾値が得られたならば、過去の各遅延系指標値と当時の割当帯域との関係を事後的に分析し、遅延系指標値が品質閾値を満足すると推定される割当帯域を将来の割当目標としても良い。
【０１１１】
同様に、「HTTP保留時間」、「平均リセット発生率」，「タイムアウト発生率」について特異的な品質閾値が得られたならば、過去のこれら指標値と当時の割当帯域との関係を事後的に分析し、各指標値が品質閾値を満足すると推定される割当帯域を割当目標としても良い。
【０１１２】
また、上記の各実施形態では、各ユーザの属性に関わらず通信アプリケーションごとに割当帯域を決定するものとして説明したが、端末ユーザの通信行動を代表するバルク状況とセッション品質との関係は、ユーザの属性（性格や嗜好など）にも強く依存することが、本発明の発明者等による調査で確認されている。
【０１１３】
したがって、各ユーザ（通信端末）をその属性に基づいてクラスタリングし、クラスタごとにバルク状況とセッションの品質との関係を分析し、さらにはクラスタおよび通信アプリケーションの組み合わせごとに品質閾値を決定するようにしても良い。
【０１１４】
さらに、本発明では原則として各通信端末が使用する全ての通信アプリケーションを制御対象とするが、予め端末ユーザが通信アプリケーションごとに制御対象とするか否かを指定できるようにしても良い。
【０１１５】
さらに、帯域制御の適用後、ある通信アプリケーションの帯域制限に過不足を感じた端末ユーザが、当該通信アプリケーションについて、例えば帯域制限の緩和を要求すると、図１８に示したように、これが割当帯域に対するユーザ評価として評価受付部７０により受け付けられ、割当帯域決定部６０にフィードバックされて割当帯域に反映されるようにしても良い。
【符号の説明】
【０１１６】
１…キャプチャ装置，１０…パケットキャプチャ部，２０…ログ情報管理部，３０…トラヒック集約部，４０…通信品質計算部，５０…分析部，６０…割当帯域決定部，３０１…バルク集約部，３０２…コール集約部，５０１…バルブ状況分析部，５０１ａ…バルク集約状況分析部，５０１ｂ…バルク並行状況分析部，５０２…分類部，６０１…品質閾値決定部
【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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