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JP-2026077091-A - 通信管理装置、通信管理方法、および通信管理システム

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Abstract

【課題】管理対象の複数の通信端末の各々のスループットを向上させることを目的とする。 【解決手段】 通信管理装置１は、選択された、時間帯ごとの通信量の合計が最も大きい通信端末の通信量の時系列データを真の通信量の時系列データとして、真の通信量の時系列データに類似する疑似通信量の時系列データを生成する生成器１３１と、生成器１３１によって生成された疑似通信量の時系列データと真の通信量の時系列データとを識別する識別器１３２とを有する生成モデルの敵対的学習を行う学習部１３と、学習部１３によって構築された学習済み生成器１３１’を通信管理情報として複数の通信端末２に通知する通知部１６とを備える。 【選択図】図１

Inventors

  • 柿島 純

Assignees

  • 株式会社インターネットイニシアティブ

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20241025

Claims (11)

  1. 加入者識別子により各々が識別される複数の通信端末の時間帯ごとの通信量の時系列データを収集するように構成された収集部と、 収集された前記通信量の時系列データに基づいて、時間帯ごとの通信量の合計が最も大きい通信端末の通信量の時系列データを選択するように構成された選択部と、 選択された、前記時間帯ごとの前記通信量の合計が最も大きい通信端末の通信量の時系列データを真の通信量の時系列データとして、前記真の通信量の時系列データに類似する疑似通信量の時系列データを生成する生成器と、前記生成器によって生成された前記疑似通信量の時系列データと前記真の通信量の時系列データとを識別する識別器とを有する生成モデルの敵対的学習を行うように構成された学習部と、 前記学習部によって構築された学習済み生成器を通信管理情報として前記複数の通信端末に通知するように構成された通知部と を備える通信管理装置。
  2. 請求項１に記載の通信管理装置において、 前記複数の通信端末は、共通の識別情報が割り当てられた複数の通信端末である ことを特徴とする通信管理装置。
  3. 請求項２に記載の通信管理装置において、 前記収集部は、コアネットワークが備えるユーザプレーン機能から、前記共通の識別情報が割り当てられた前記複数の通信端末の前記時間帯ごとの前記通信量の時系列データを収集する ことを特徴とする通信管理装置。
  4. 請求項１に記載の通信管理装置において、 前記複数の通信端末は、同一の通信エリアに在圏する複数の通信端末である ことを特徴とする通信管理装置。
  5. 請求項１に記載の通信管理装置において、 前記疑似通信量の時系列データは、前記真の通信量の時系列データのデータ分布との統計的な距離が最小となるデータ分布を有する ことを特徴とする通信管理装置。
  6. 加入者識別子により各々が識別される複数の通信端末の時間帯ごとの通信量の時系列データを収集する収集ステップと、 収集された前記通信量の時系列データに基づいて、時間帯ごとの通信量の合計が最も大きい通信端末の通信量の時系列データを選択する選択ステップと、 選択された、前記時間帯ごとの前記通信量の合計が最も大きい通信端末の通信量の時系列データを真の通信量の時系列データとして、前記真の通信量の時系列データに類似する疑似通信量の時系列データを生成する生成器と、前記生成器によって生成された前記疑似通信量の時系列データと前記真の通信量の時系列データとを識別する識別器とを有する生成モデルの敵対的学習を行う学習ステップと、 前記学習ステップで構築された学習済み生成器を通信管理情報として前記複数の通信端末に通知する通知ステップと を備える通信管理方法。
  7. 請求項６に記載の通信管理方法において、 前記複数の通信端末は、共通の識別情報が割り当てられた複数の通信端末である ことを特徴とする通信管理方法。
  8. 請求項７に記載の通信管理方法において、 前記収集ステップは、コアネットワークが備えるユーザプレーン機能から、前記共通の識別情報が割り当てられた前記複数の通信端末の前記時間帯ごとの前記通信量の時系列データを収集する ことを特徴とする通信管理方法。
  9. 請求項６に記載の通信管理方法において、 前記複数の通信端末は、同一の通信エリアに在圏する複数の通信端末である ことを特徴とする通信管理方法。
  10. 請求項６に記載の通信管理方法において、 さらに、前記複数の通信端末の各々が、 前記通知ステップで通知された前記通信管理情報の前記学習済み生成器を取得する取得ステップと、 前記学習済み生成器を用いて、前記真の通信量の時系列データに類似する疑似通信量の時系列データを生成する生成ステップと、 生成された前記疑似通信量の時系列データに基づいて、各時間帯でのデータの送信を制御する通信ステップと を備える通信管理方法。
  11. 請求項１から５のいずれか１項に記載の通信管理装置と、 前記複数の通信端末と を備える通信管理システムにおいて、 前記複数の通信端末の各々は、 前記通信管理装置から通知された前記通信管理情報の前記学習済み生成器を取得するように構成された取得部と、 前記学習済み生成器を用いて、前記真の通信量の時系列データに類似する疑似通信量の時系列データを生成するように構成された生成部と、 生成された前記疑似通信量の時系列データに基づいて、各時間帯でのデータの送信を制御するように構成された通信部と を備える通信管理システム。

Description

本発明は、通信管理装置、通信管理方法、および通信管理システムに関する。 近年、モバイル通信ネットワークに接続する通信端末の数の増加に伴い、データをより効率よく通信することが求められている。例えば、特許文献１は、通信端末の受信信号強度など無線通信に関する情報を収集し、通信端末のスループットと受信信号強度などの情報とに基づいて、無線回線の混雑度を判定し、混雑度に応じて、通信端末との間で行うデータ通信のスケジュールを決定する通信管理システムを開示している。 しかし、ＩｏＴ端末等のなかには、所定の周期でデータを送信する必要があるケースも存在するため、混雑を避ける通信が難しい場合がある。そのため、特許文献１に記載されているオフピーク通信を、所定の周期でデータを送信する必要があるＩｏＴ端末に採用することは困難である。また、特許文献１に記載されている通信管理技術では、モバイル通信ネットワークの全体で通信量の調整を行う。そのため、管理対象として選んだ特定の複数の通信端末の各々のスループットを向上させることも困難である。 国際公開第２０１６／０７９９５８号 図１は、本発明の実施の形態に係る通信管理装置を含む通信管理システムの構成を示すブロック図である。図２は、本実施の形態に係る通信端末の構成を示すブロック図である。図３は、本実施の形態に係る通信管理装置が収集する通信量の時系列データを説明するための図である。図４は、本実施の形態に係る通信管理システムが備える設定情報テーブルの構造を説明するための図である。図５は、本実施の形態に係る通信管理装置が備える学習部の構成を示すブロック図である。図６は、本実施の形態に係る通信管理装置が備える学習部を説明するための図である。図７は、本実施の形態に係る通信管理装置が備える学習部を説明するための図である。図８は、本実施の形態に係る通信管理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図９は、本実施の形態に係る通信管理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図１０は、本実施の形態に係る通信管理システムの動作の概要を示すシーケンス図である。図１１は、本実施の形態に係る通信管理システムの動作の概要を示すシーケンス図である。図１２は、本実施の形態に係る通信管理装置による学習処理を示すフローチャートである。 以下、本発明の好適な実施の形態について、図１から図１２を参照して詳細に説明する。 ［通信管理システムの構成］ まず、本発明の実施の形態に係る通信管理装置１および通信端末２を備える通信管理システムの概要について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る通信管理システムの構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係る通信管理システムは、例えば、５Ｇ通信規格に対応したモバイル通信ネットワークに設けられる。通信管理システムは、通信管理装置１、通信端末２、基地局３、コアネットワーク４、およびデータネットワーク５を備える。通信管理システムは、管理対象の複数の通信端末２の各々の最適なデータ送信のタイミングを管理する。 通信端末２は、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、ラップトップ型コンピュータなどのモバイル通信端末、スマートメータ、ウェアラブルデバイス、産業用センサなど５Ｇモバイル通信ネットワークを用いるＩｏＴ端末により実現される。通信端末２は、ＳＩＭ２ａを備え、ＳＩＭ２ａの契約プロファイルには、ユーザの加入者識別情報が格納され、携帯電話の回線契約に割り当てられる加入者識別子（ＩＭＳＩ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）、加入者であるユーザの電話番号（ＭＳＩＳＤＮ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｄｉｒｅｃｔｏｒｙ Ｎｕｍｂｅｒ）、ＳＩＭカード番号（ＩＣＣＩＤ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｃａｒｄ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）などの識別子情報が含まれる。通信端末２は、ＩＭＳＩによって一意に識別される。 通信端末２には、また、端末を一意に識別する端末ＩＰアドレスが割り当てられる。ＩＰアドレスは、セッション確立後にＳＭＦ４２を通じて通信端末２に割り当てられる。本実施の形態では、通信端末２は、複数台存在し、同じ通信エリア３Ａに在圏する複数の通信端末２は、グループＩＤ（共通の識別情報）が割り当てられる。グループＩＤは、同じ通信エリア３Ａに在圏する複数の通信端末２のうち、通信やサービスに関する所定の属性が共通する端末に割り当てることができる。本実施の形態の通信管理処理は、同じグループＩＤの複数の通信端末２ごとに行われる。 例えば、通信端末２が産業用センサで構成される場合、同じ通信エリア３Ａに存在する設備等に配置されている同様の用途に用いられ、一定周期で同じようなデータ量を送信する必要があるなど、通信パターンや要求が類似する複数の産業用センサに対して共通のグループＩＤを割り当てることができる。 基地局３は、５Ｇ通信規格に対応した無線基地局で構成され、通信エリア３Ａに在圏する通信端末２とコアネットワーク４との間の通信を中継する。基地局３は、バックホールリンクを介してコアネットワーク４と接続する。基地局３は、事前に定義された無線リソースを用いて、通信端末２からのデータを受信する。 コアネットワーク４は、通信管理装置１とＬＡＮ、ＷＡＮやインターネットなどのネットワークＮＷを介して接続されている。コアネットワーク４は、Ｃ－ｐｌａｎｅ内のノードであるＡＭＦ（Ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）４０、ＵＤＭ（Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｄａｔａ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）／ＵＤＲ（Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｄａｔａ Ｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙ）４１、ＳＭＦ（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）４２、およびＰＣＦ（Ｐｏｌｉｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）４３を備える。また、コアネットワーク４は、Ｕ－ｐｌａｎｅ内の複数のＵＰＦ（Ｕｓｅｒ Ｐｌａｎｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）４４を備える。コアネットワーク４が備える、上記以外のＵ－ｐｌａｎｅやＣ－ｐｌａｎｅ内の機能ノードについては図示を省略している。 ＡＭＦ４０は、モビリティ制御機能を提供し、位置登録、ページング、およびハンドオーバ等の移動制御を行うノードである。 ＵＤＭ／ＵＤＲ４１は、加入者プロファイルの管理、認証、モビリティ管理を行う。本実施の形態では、ＵＤＭ／ＵＤＲ４１は、通信管理装置１の指示に応じて、図４に示すように、複数の通信端末２のＩＭＳＩ、グループＩＤ、基地局ＩＤ、および複数の通信端末２のデータ通信において設定されたＵＰＦ４４の通信パスを互いに関連付けた設定情報テーブルＴ２を作成し記憶する。通信管理装置１からの指示には、事前に指定されている管理対象の複数のＩＭＳＩとグループＩＤとが関連付けられたグループ化情報が含まれる。なお、設定情報テーブルＴ２のＵＰＦ４４のＩＰアドレスの値は、後述のＳＭＦ４２およびＰＣＦ４３により通信パスが設定された後に登録される。 ＵＤＭ／ＵＤＲ４１は、加入者プロファイルにグループＩＤのフィールドを追加することで設定情報テーブルＴ２を構成することができる。本実施の形態に係るＵＤＭ／ＵＤＲ４１は、通信管理装置１との通信を行うための通信インターフェース４１ａを備える。ＵＤＭ／ＵＤＲ４１によって管理される設定情報テーブルＴ２は、通信管理装置１でも同期され、同一の内容が記憶される（第１記憶部１４）。また、ＵＤＭ／ＵＤＲ４１は、ＵＤＭとＵＤＲとが一つの装置として構成される場合の他、ＵＤＭ／ＵＤＲ４１は、ＵＤＭとＵＤＲとが分離して配置された装置であってもよい。 ＳＭＦ４２は、セッション管理機能であり、通信端末２からインターネット等のデータネットワーク間のＰＤＵ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）セッションの確立、変更、リリース等を行う。ＳＭＦ４２は、ＰＣＦ４３からのＰＣＣ（Ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ）ポリシーに基づいて、通信端末２とＵＰＦ４４との間のデータ通信に対して適切な通信パスを設定する。 ＰＣＦ４３は、ＱｏＳやポリシーを決定しＳＭＦ４２に提供する。ＰＣＦ４３は、３ＧＰＰ（登録商標）の仕様によるＰＣＣルールを適用し、通信管理装置１からの指示に応じて、通信端末２が通信するＵＰＦ４４の通信パスの設定についてのＰＣＣポリシーを作成する。 ＵＰＦ４４は、ユーザプレーン機能であり、基地局３と、インターネットなどのデータネットワーク５との間のデータを処理する。ＵＰＦ４４は、コアネットワーク４に複数設けられる。本実施の形態では、ＵＰＦ４４は、通信端末２の時間帯ごとの通信量の時系列データをメモリに記録する。本実施の形態では、ＵＰＦ４４は、通信管理装置１と通信するための通信インターフェース４４ａを備える。 図３は、各ＵＰＦ４４で記録され、後述の通信管理装置１の収集部１１で収集される通信量の時系列データを説明するための図である。図３のテーブルＴ１に示すように、各ＵＰＦ４４は、メモリに、ＩＭＳＩおよびグループＩＤごとに、時間帯ごとの通信量の時系列データのログを記録する。時間帯ｔｉ（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）は、本実施の形態の通信管理処理のために設定されたタイムスロットである。 また、通信量［ｂｐｓ］については、時間帯ｔｉごとの通信量［ｂｐｓ］の値に対して、しきい値を設定することで、二値データに変換する。時間帯ｔｉごとの通信量［ｂｐｓ］がしきい値を超える（データ通信あり）の場合には、「１」、しきい値を超えない（データ通信なし）の場合には、「０」の値をとる。なお、通信量［ｂｐｓ］に対するしきい値処理により通信量の時系列データを二値データに変換する処理は、ＵＰＦ４４ではなく、通信管理装置１の収集部１１が行う構成としてもよい。 データネットワーク５は、インターネット、クラウドネットワーク等の外部ネットワークである。通信端末２は、基地局３およびコアネットワーク４のＵＰＦ４４を経由して、データネットワーク５とデータ通信を行う。 ［通信管理装置の機能ブロック］ 図１に示すように、通信管理装置１は、設定部１０、収集部１１、選択部１２、学習部１３、第１記憶部１４、第２記憶部１５、および通知部１６を備える。通信管理装置１は、複数の通信端末２のうち、スループットが最も良好な通信端末２のデータ送信のタイミングを真の通信量の時系列データとして、敵対的学習により生成モデルを学習し、学習により構築された学習済み生成器を通信管理情報として、管理対象の複数の通信端末２に通知する。 設定部１０は、各通信端末２からの位置登録要求信号に基づいてＩＭＳＩおよびグループＩＤを指定し、各通信端末２のＵＰＦ４４の設定を指示する。具体的には、設定部１０は、事前に登録されている管理対象のＩＭＳＩとグループＩＤとが関連付けられたグループ化情報をＵＤＭ／ＵＤＲ４１に送信する。設定部１０からのグループ化情報に基づいて、ＵＤＭ／ＵＤＲ４１で設定情報テーブルＴ２（図４）が作成される。さらに、設定部１０は、各通信端末２からの位置登録要求信号に含まれるＩＭＳＩに関連付けられたグループＩＤに基づいて、各通信端末２のデータ通信に対するユーザプレーン機能の設定を指示する。 設定部１０は、コアネットワーク４のＰＣＦ４３に対して、グループＩＤ、ＩＭＳＩ、通信管理装置１のＩＰアドレスを指定して、ＰＣＣポリシーの作成要求を行う。作成要求に応じて、コアネットワーク４のＰＣＦ４３、ＳＭＦ４２、およびＵＤＭ／ＵＤＲ４１は連携して、通信端末２のデータ通信に対するＵＰＦ４４の適切な通信パスを設定する。通信端末２のデータ通信に対してＵＰＦ４４の通信パスが設定されると、ＵＤＭ／ＵＤＲ４１で更新された設定情報テーブルＴ２は、例えば、第１記憶