特許 7639233 通信管理装置、通信管理方法、および通信管理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-21

(45)【発行日】2025-03-04

(54)【発明の名称】通信管理装置、通信管理方法、および通信管理システム

(51)【国際特許分類】

   H04W 24/02 20090101AFI20250225BHJP

   H04W 24/08 20090101ALI20250225BHJP

   H04W 88/18 20090101ALI20250225BHJP

   H04L 41/16 20220101ALI20250225BHJP

   G06N 3/094 20230101ALI20250225BHJP

【ＦＩ】

H04W24/02

H04W24/08

H04W88/18

H04L41/16

G06N3/094

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2024197160

(22)【出願日】2024-11-12

【審査請求日】2024-11-12

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】397036309

【氏名又は名称】株式会社インターネットイニシアティブ

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100195408

【弁理士】

【氏名又は名称】武藤 陽子

(72)【発明者】

【氏名】柿島 純

【審査官】山岸 登

(56)【参考文献】

【文献】特許第７５２１１４５（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特許第７５４１２０７（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特許第７５７８８５９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０２１－１１８４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２１－５２５９３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ７／２４－７／２６

Ｈ０４Ｌ４１／００－４３／５５

Ｈ０４Ｗ４／００－９９／００

Ｇ０６Ｎ３／０９４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の通信エリア間を移動する複数の通信端末の通信を管理する通信管理装置であって、
各通信エリアに在圏する間の各通信端末の通信量を含む、前記複数の通信エリアでの前記各通信端末の通信量データを収集するように構成された収集部と、
収集された前記各通信端末の通信量データに基づいて、前記各通信端末が移動した前記複数の通信エリアにおける前記各通信端末の前記通信量の合計を求め、求めた前記通信量の合計が最も大きい通信端末の通信量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、前記通信量の合計が最も大きい通信端末の通信量データを真の通信量データとして、前記真の通信量データに類似する疑似通信量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データと前記真の通信量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。

【請求項2】

請求項１に記載の通信管理装置において、
前記収集部は、前記各通信端末が、前記各通信エリアに移動した際に発信する位置登録要求信号を契機として、前記各通信端末の前記通信量データを収集する
ことを特徴とする通信管理装置。

【請求項3】

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。

【請求項4】

請求項３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各々の前記通信量データを収集する
ことを特徴とする通信管理装置。

【請求項5】

請求項１に記載の通信管理装置において、
前記疑似通信量データは、前記真の通信量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。

【請求項6】

複数の通信エリア間を移動する複数の通信端末の通信を管理する通信管理方法であって、
各通信エリアに在圏する間の各通信端末の通信量を含む、前記複数の通信エリアでの前記各通信端末の通信量データを収集する収集ステップと、
収集された前記各通信端末の通信量データに基づいて、前記各通信端末が移動した前記複数の通信エリアにおける前記各通信端末の前記通信量の合計を求め、求めた前記通信量の合計が最も大きい通信端末の通信量データを選択する選択ステップと、
選択された、前記通信量の合計が最も大きい通信端末の通信量データを真の通信量データとして、前記真の通信量データに類似する疑似通信量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データと前記真の通信量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。

【請求項7】

請求項６に記載の通信管理方法において、
前記収集ステップは、前記各通信端末が、前記各通信エリアに移動した際に発信する位置登録要求信号を契機として、前記各通信端末の前記通信量データを収集する
ことを特徴とする通信管理方法。

【請求項8】

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。

【請求項9】

請求項８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各々の前記通信量データを収集する
ことを特徴とする通信管理方法。

【請求項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、
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、前記真の通信量データに類似する前記疑似通信量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データに基づいて、各通信エリア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。

【請求項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、前記真の通信量データに類似する前記疑似通信量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データに基づいて、各通信エリア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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

近年、モバイル通信ネットワークに接続するＩｏＴ端末の数が増加しており、特に移動するＩｏＴ端末の利用も増加している。例えば、コネクテッドカーなどに実装される５Ｇ等の通信規格に対応する通信モジュールは、インターネットを通じてデータセンターと接続する。このような通信モジュールは、モバイル通信ネットワークを経由してインターネットを接続することで、様々な情報管理や関連サービスの提供を実現している。しかし、ＩｏＴ端末が通信エリア間を移動する場合、移動先の通信エリアが混雑している場合がある。そこで、例えば、特許文献１は、移動中の通信端末に対して、ネットワークの混雑状況に応じて動的にリソースを割り当て、スループットを最適化する技術を開示している。

【0003】

特許文献１が開示する通信管理技術では、通信するデータが存在するＩｏＴ端末について、音声通信やデータ通信などの通信の種類に応じたスケジューリング係数を計算して優先度を決定する。そして、係数の比較および判定によりスケジューリング係数の値が相対的に大きいＩｏＴ端末に対して優先的に無線リソースを割り当てることで、ネットワーク全体で、移動するＩｏＴ端末のスループットを向上させている。このように、特許文献１では、ネットワーク全体で、スループットの最適化を行うため、管理対象として選択された、移動する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が困難であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１２／１４７４７９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の技術では、より簡易な構成で、管理対象の移動する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が困難であった。

【0006】

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、より簡易な構成で、管理対象の移動する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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決するために、本発明に係る通信管理装置は、複数の通信エリア間を移動する複数の通信端末の通信を管理する通信管理装置であって、各通信エリアに在圏する間の各通信端末の通信量を含む、前記複数の通信エリアでの前記各通信端末の通信量データを収集するように構成された収集部と、収集された前記各通信端末の通信量データに基づいて、前記各通信端末が移動した前記複数の通信エリアにおける前記各通信端末の前記通信量の合計を求め、求めた前記通信量の合計が最も大きい通信端末の通信量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、前記通信量の合計が最も大きい通信端末の通信量データを真の通信量データとして、前記真の通信量データに類似する疑似通信量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データと前記真の通信量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。

【0008】

また、本発明に係る通信管理装置において、前記収集部は、前記各通信端末が、前記各通信エリアに移動した際に発信する位置登録要求信号を契機として、前記各通信端末の前記通信量データを収集してもよい。

【0009】

また、本発明に係る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ってもよい。

【0010】

また、本発明に係る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各々の前記通信量データを収集してもよい。

【0011】

また、本発明に係る通信管理装置において、前記疑似通信量データは、前記真の通信量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していてもよい。

【0012】

上述した課題を解決するために、本発明に係る通信管理方法は、複数の通信エリア間を移動する複数の通信端末の通信を管理する通信管理方法であって、各通信エリアに在圏する間の各通信端末の通信量を含む、前記複数の通信エリアでの前記各通信端末の通信量データを収集する収集ステップと、収集された前記各通信端末の通信量データに基づいて、前記各通信端末が移動した前記複数の通信エリアにおける前記各通信端末の前記通信量の合計を求め、求めた前記通信量の合計が最も大きい通信端末の通信量データを選択する選択ステップと、選択された、前記通信量の合計が最も大きい通信端末の通信量データを真の通信量データとして、前記真の通信量データに類似する疑似通信量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データと前記真の通信量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。

【0013】

また、本発明に係る通信管理方法において、前記収集ステップは、前記各通信端末が、前記各通信エリアに移動した際に発信する位置登録要求信号を契機として、前記各通信端末の前記通信量データを収集してもよい。

【0014】

また、本発明に係る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ってもよい。

【0015】

また、本発明に係る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各々の前記通信量データを収集してもよい。

【0016】

また、本発明に係る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、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、前記真の通信量データに類似する前記疑似通信量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データに基づいて、各通信エリアでのデータの送信を制御する通信ステップとを備えてもよい。

【0017】

上述した課題を解決するために、本発明に係る通信管理システムは、上記の通信管理装置と、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、前記真の通信量データに類似する前記疑似通信量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データに基づいて、各通信エリア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。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、選択された、通信量の合計が最も大きい通信端末の通信量データを真の通信量データとして、真の通信量データに類似する疑似通信量データを生成する生成器と、生成器によって生成された疑似通信量データと真の通信量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。そのため、より簡易な構成で、管理対象の移動する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ができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】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】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】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データを説明するための図である。

【図4】図４は、本実施の形態に係る通信管理装置が収集する通信量データを説明するための図である。

【図5】図５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6】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の構成を示すブロック図である。

【図7】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】図８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9】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】図１０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11】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】図１２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13】図１３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。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の好適な実施の形態について、図１から図１３を参照して詳細に説明する。

【0021】

［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。

【0022】

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、複数の通信エリア３Ａ間を移動する複数の通信端末２の各々の最適なデータ送信のタイミングを基地局３単位で管理する。

【0023】

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、通信モジュール、ウェアラブルデバイスなど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、コネクテッドカーや自律移動ロボットなどに実装される通信モジュールとして構成することができる。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。

【0024】

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、所定の属性に基づいてグループＩＤ（共通の識別情報）が割り当てられる。グループＩＤは、複数の通信エリア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属性が共通する端末に割り当てることができる。例えば、企業などの組織が管理および運営する配車サービスのタクシーなどの複数の車両に搭載される通信端末２に対して、同じグループＩＤが割り当てられる。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。

【0025】

複数の通信端末２は、複数の通信エリア３Ａ間を移動する。各通信端末２の移動経路は、それぞれ異なる場合を含む。また、各通信端末２が移動を開始する時間、および各通信エリア３Ａを経由する時間や順番が異なる場合がある。通信端末２は、移動先の通信エリア３Ａを跨ぐと、移動先の通信エリア３Ａの基地局３に位置登録要求信号を送信する。位置登録要求信号には、通信端末２のＩＭＳＩが含まれている。なお、グループＩＤが同じ複数の通信端末２の各々は、経由する順番や時間は異なっていても１～Ｎまでの通信エリア３Ａの全てに移動するものとする。

【0026】

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。本実施の形態では、１台の基地局３が、１つの通信エリア３Ａをカバーし、基地局ＩＤによって基地局３および通信エリア３Ａが特定されるものとして説明する。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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５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Ｔ３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Ｔ３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。

【0030】

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Ｔ３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Ｔ３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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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、各基地局３がカバーする通信エリア３Ａに通信端末２が在圏する間の通信量の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。

【0034】

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、各通信エリア３Ａに在圏する期間の通信量のログを記録する。ｔ_ｉ（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）は、通信端末２が在圏するＮ個の基地局３の基地局ＩＤを表す。また、ｘ_ｉは、基地局ＩＤごとに、通信端末２が在圏する間にデータ通信がある場合には「１」、データ通信がない場合には「０」の値をとる二値通信量を表す。なお、ＵＰＦ４４で記録される通信量データは、二値通信量に変換される前の各基地局ＩＤでの通信量［Ｇ］をさらに含む。

【0035】

図４は、通信量データを説明するための図である。図４のテーブルＴ２は、ＩＭＳＩ＿１の通信端末２における、通信量データを示す。図４に示すように、通信量データは、基地局ＩＤと、基地局ＩＤでの通信量［Ｇ］および通信量［Ｇ］を二値通信量に変換したデータとが関連付けられたデータである。ＩＭＳＩ＿１の通信端末２は、基地局ＩＤが「ｔ_１」の基地局３がカバーする通信エリア３Ａに在圏する間に、通信量３［Ｇ］のデータ通信を行い、基地局ＩＤが「ｔ_２」の基地局３がカバーする通信エリア３Ａに在圏する間には通信量は０となっている。また、基地局ＩＤ「ｔ_１」では、通信量は３［Ｇ］であるため二値通信量は「１」（データ通信あり）、基地局ＩＤ「ｔ_２」では、通信量は発生しないため二値通信量は「０」（データ通信なし）の値を取る。その他の基地局ＩＤに対応する通信量についても同様に、二値通信量に変換される。前述したように、通信量データ（ｔ_ｉ，ｘ_ｉ）は、二値通信量の系列を含むデータとして表される。他のＩＭＳＩの通信量データについても同様に求められる。なお、通信量［Ｇ］を二値通信量に変換する処理は、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。

【0036】

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。

【0037】

［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、移動する複数の通信端末２のうち、スループットが最も良好な通信端末２の基地局３単位のデータ送信のタイミングを真の通信量データとして、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。

【0038】

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Ｔ３（図５）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。

【0039】

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Ｔ３は、例えば、第１記憶部１４と同期し、第１記憶部１４において更新された設定情報テーブルＴ３が記憶される。

【0040】

収集部１１は、各通信エリア３Ａに在圏する間の各通信端末２の通信量を含む、複数の通信エリア３Ａでの各通信端末２の通信量データを収集する。より具体的には、収集部１１は、各通信端末２が、各通信エリア３Ａに移動した際に発信する位置登録要求信号を契機として、各通信エリア３Ａに在圏する期間の各通信端末２の通信量［Ｇ］および通信量［Ｇ］を二値データに変換した二値通信量を収集する。すなわち、通信端末２が通信エリア３Ａを移動するごとに発信する位置登録要求信号を契機とし、各移動先の通信エリア３Ａ（基地局ＩＤ）での通信量および対応する二値通信量が収集され、最終的に、複数の通信エリア３Ａでの通信量データが収集される。

【0041】

また、収集部１１は、コアネットワーク４が備えるＵＰＦ４４から、グループＩＤが割り当てられた複数の通信端末２の各々の通信エリア３Ａごと（基地局ＩＤごと）の通信量［Ｇ］、および通信量を二値データに変換した二値通信量の系列で表される通信量データを収集する。収集部１１は、設定部１０による通信端末２のデータ通信の通信パスの設定に係るＵＰＦ４４から、ネットワークＮＷを介してグループＩＤごとの複数の通信端末２の各々の通信量データを収集する。図３に示すように、収集部１１は、「グループ１」が割り当てられているＩＭＳＩ＿１～ＩＭＳＩ＿Ｎの各々の、各通信エリア３Ａをカバーする基地局３の基地局ＩＤ（ｔ_１、ｔ_２、・・・、ｔ_Ｎ）において、それぞれの通信量［Ｇ］が二値データで表される、データ通信あり「１」、または、データ通信なし「０」の二値通信量の系列を含む通信量データ（ｔ_ｉ，ｘ_ｉ）を収集する。

【0042】

選択部１２は、収集された各通信端末２の通信量データに基づいて、各通信端末２が移動した全ての通信エリア３Ａ（基地局ＩＤ：ｔ_１～ｔ_Ｎ）での各通信端末２の通信量の合計を求め、求めた通信量の合計が最も大きい通信端末２の通信量データ（ｔ_ｉ，ｘ_ｉ）を選択する。より具体的には、選択部１２は、収集部１１が収集した複数の通信エリア３Ａの通信量データ（ｔ_ｉ，ｘ_ｉ）に基づいて、グループＩＤが共通のＩＭＳＩごとに、各基地局ＩＤ（基地局ＩＤ：ｔ_１～ｔ_Ｎ）での通信量［Ｇ］を合計した値が最も大きい通信端末２の通信量データを選択する。各通信エリア３Ａをカバーする基地局３（基地局ＩＤ：ｔ_１～ｔ_Ｎ）での通信量［Ｇ］の合計値が最も大きい通信端末２は、グループＩＤに含まれる複数の通信端末２のうち、スループットが最も高い通信端末２である。

【0043】

より具体的には、選択部１２は、グループＩＤが共通のすべてのＩＭＳＩが各通信エリア３Ａに在圏した際の通信量の合計値を比較し、合計値が大きい順にＮ個（Ｎは２以上の正の整数）の通信量データを選択することができる。Ｎ個のデータの選択は、例えば、上位の４％など、後述の学習部１３による敵対的学習で十分な精度を得るために必要な数とすることができる。

【0044】

学習部１３は、選択された、通信量の合計が最も大きい通信端末２の通信量データを真の通信量データとして、真の通信量データに類似する疑似通信量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データと真の通信量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。

【0045】

学習部１３は、図６に示すように、生成器１３１および識別器１３２を有するＧＡＮ（Ｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ａｄｖｅｒｓａｒｒｉａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＧＡＮ）を敵対的に学習させる。学習部１３の学習によって学習済み生成器１３１’が構築される。

【0046】

図７および図８は、学習部１３が用いるＧＡＮの生成器１３１および識別器１３２のニューラルネットワーク構成を模式的に表した図である。図７に示すように、生成器１３１は、入力層、隠れ層、および出力層を有するニューラルネットワークで構成される。隠れ層は、全結層およびデコンボリューション層で構成することができる。生成器１３１は、ランダムな雑音から疑似通信量データを生成するモデルである。生成器１３１の入力ノードには、例えば、ガウス雑音のベクトルがランダムにｍ個サンプルされて入力される（ｚ_１～ｚ_ｍ）。生成器１３１は、入力と重みパラメータの積和演算および活性化関数によるしきい値処理を経て出力Ｇ（ｚ_１）～Ｇ（ｚ_Ｎ）を出力する。

【0047】

図８に示す識別器１３２は、入力層、隠れ層、および出力層を有するニューラルネットワークで構成される。隠れ層は、畳み込み層、出力層は全結層で構成することができる。図８の例では、Ｎ個サンプルされた訓練データである、通信量データｘ_１～ｘ_Ｎが入力として与えられる。前述したように、通信量データは二値系列で表現される。したがって、識別器１３２を構成するニューラルネットワークの入力層の各入力ノードには、基地局ＩＤ（ｔ_ｉ）ごとの０または１の二値通信量の値が入力される。図６の例では、訓練データ１３４として、真の通信量データを識別器１３２に入力している。

【0048】

識別器１３２は、入力と重みパラメータの積和演算および活性化関数によるしきい値処理を経て、例えば、１または０の出力を出す。識別器１３２は、入力された真の通信量データに係る訓練データを正しく真の通信量データであると識別すると出力ｙ＝１を出力する。一方、入力された疑似通信量データに係る訓練データを正しく疑似通信量データであると識別すると出力ｙ＝０を出力する。このように、識別器１３２は、生成器１３１が生成したモデル分布を真の分布である訓練データのデータ分布から区別するモデルである。疑似通信量データは、真の通信量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。

【0049】

図６は、学習部１３によるＧＡＮの敵対的学習を説明するためのブロック図である。学習部１３が採用するＧＡＮの生成器１３１を関数Ｇ、識別器１３２を関数Ｄと表す。また、真の通信量データをｘ、識別器１３２による出力である予測値はｙと表し、正解ラベルをtと表す。正解ラベルｔは、真の通信量データに対して１、生成器１３１で生成された疑似通信量データに対して０と設定される。このとき、識別器１３２は、二値分類問題として次式（１）の交差エントロピーＥ_ＣＥで表すことができる。

【0050】

【数1】

【0051】

上式（１）のブレース内の第１項が表すｔ_ｎｌｎｙ_ｎにおいて、識別器１３２の予測値ｙ_ｎが、真の通信量データの正解ラベルｔ_ｎ＝１の値に近づくことが望ましい。一方、ブレース内の第２項が表す（１－ｔ_ｎ）ｌｎ（１－ｙ_ｎ）においては、識別器１３２の予測値ｙ_ｎが、疑似通信量データと識別する正解ラベルの値（１－ｔ_ｎ）＝０に近づくことが望ましい。このように交差エントロピーＥ_ＣＥは、予測値が正解ラベルの値に一致している場合に最大値となる。

【0052】

ここで、ＧＡＮを構成する生成器１３１は、パラメータｗ_Ｇ，θ_Ｇを有し、関数Ｇ（ｗ_Ｇ，θ_Ｇ）と表す。また、識別器１３２は、パラメータｗ_Ｄ，θ_Ｄを有し、関数Ｄ（ｗ_Ｄ，θ_Ｄ）と表す。上式（１）の交差エントロピーＥ_ＣＥに基づいた生成器１３１と識別器１３２とを備えるＧＡＮの目的関数Ｅは、次式（２）で表すことができる。

【数2】

【0053】

上式（２）の第１項が表すＥ_{Ｄ（ｘ）＝１}ｌｎＤ（ｗ_Ｄ，θ_Ｄ）は、識別器１３２が真の通信量データを真の通信量データであると識別する期待値である。上式（２）の第２項が表すＥ_{Ｄ（ｘ）＝０}ｌｎ（１－Ｄ（Ｇ（ｗ_Ｇ，θ_Ｇ），ｗ_Ｄ，θ_Ｄ））は、生成器１３１により生成された疑似通信量データを識別器１３２が疑似通信量データであると識別する期待値である。ＧＡＮの学習では、目的関数Ｅのｍｉｎ－ｍａｘ最適化により、生成器１３１と識別器１３２とを敵対的に学習する。したがって、識別器１３２をだますような疑似通信量データを生成できるように生成器１３１を学習し、生成器１３１が生成した疑似通信量データを疑似通信量データであると識別するように識別器１３２を学習する。

【0054】

識別器１３２の学習では、真の通信量データが与えられた場合に、識別器１３２がｙ＝１に近い出力を出すことで、上式（２）の目的関数Ｅの第１項を最大化する。一方、疑似通信量データが与えられた場合に、識別器１３２がｙ＝０に近い出力を出すことで目的関数Ｅの第２項を最大化するように学習が行われる。

【0055】

生成器１３１の学習では、上式（２）のＤ（Ｇ（ｗ_Ｇ，θ_Ｇ），ｗ_Ｄ，θ_Ｄ）（図６のＤ（Ｇ（ｚ）））が１に近くなるようなＧ（ｗ_Ｇ，θ_Ｇ）（図６のＧ（ｚ））を出力することで、目的関数Ｅを最小化する。学習部１３は、生成器１３１のパラメータと識別器１３２のパラメータとを交互に更新する学習手順を用いる。なお、学習部１３による生成器１３１および識別器１３２の学習手順の詳細は後述する。

【0056】

学習部１３は、ＧＡＮの目的関数Ｅが最適化されると、学習済み生成器１３１’を第２記憶部１５に記憶する。

【0057】

第１記憶部１４は、設定部１０による通信パスの設定に係るＵＰＦ４４のＩＰアドレス、ＩＭＳＩ、グループＩＤ、および基地局ＩＤが互いに関連付けられた設定情報テーブルＴ３（図５）を記憶する。第１記憶部１４は、ＵＤＭ／ＵＤＲ４１で作成され更新された設定情報テーブルＴ３と同期することができる。あるいは、ＵＤＭ／ＵＤＲ４１で作成され更新された設定情報テーブルＴ３を定期的に取得、または、更新された設定情報テーブルＴ３を参照し反映する構成であってもよい。

【0058】

第２記憶部１５は、学習部１３によって構築された学習済み生成器１３１’を記憶する。学習済み生成器１３１’は、グループＩＤごとに構築された生成器であるため、学習済み生成器１３１’にはグループＩＤが関連付けられている。

【0059】

通知部１６は、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。より具体的には、通知部１６は、グループＩＤごとに構築された学習済み生成器１３１’を、同じグループＩＤを有する複数の通信端末２に、ネットワークＮＷを介して通知する。

【0060】

［通信端末の機能ブロック］
次に、本実施の形態にかかる通信端末２の機能ブロックについて、図２を参照して説明する。なお、複数の通信端末２は、同じ機能ブロックで構成される。

【0061】

第３記憶部２０は、通信管理装置１の通知部１６から通知された、学習済み生成器１３１’を通信管理情報として記憶する。

【0062】

取得部２１は、通信管理装置１から通知された通信管理情報の学習済み生成器１３１’を取得する。具体的には、取得部２１は、第３記憶部２０から、学習済み生成器１３１’を読み出す。

【0063】

生成部２２は、学習済み生成器１３１’を用いて、真の通信量データに類似する疑似通信量データを生成する。生成された疑似通信量データは、グループＩＤの中で、スループットが最も良好な通信端末２の基地局３（通信エリア３Ａ）単位のデータ通信量に極めて類似するデータ通信量を示す情報である。例えば、疑似通信量データ（ｔ_ｉ，ｘ_ｉ）が、基地局ＩＤ（ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３，ｔ_４，・・・，ｔ_Ｎ）の各基地局３の通信エリア３Ａにおいて、（ｘ_１，ｘ_２，ｘ_３，ｘ_４，・・・，ｘ_Ｎ）＝（０，１，１，０，・・・，１）である場合を考える。この場合、基地局ＩＤがｔ_１の通信エリア３Ａに在圏する間は、データを送信しない「０」、基地局ＩＤがｔ_２の通信エリア３Ａに在圏する間では、データを送信する「１」、・・・というデータ送信の有無が二値通信量の系列で示される。

【0064】

通信部２３は、生成された疑似通信量データに基づいて、各通信エリア３Ａでのデータの送信を制御する。例えば、基地局ＩＤがｔ_１の通信エリア３Ａに在圏する間は、データを送信しない「０」ように制御することができる。一方、基地局ＩＤがｔ_２の通信エリア３Ａに在圏する間は、データを送信する「１」よう制御を行うことができる。通信部２３は、例えば、基地局３の追加の許可を必要とせずに決められたタイミングでデータを送信するグラント・フリー方式により、通信を制御することができる。

【0065】

［通信管理装置のハードウェア構成］
次に、上述した機能を有する通信管理装置１を実現するハードウェア構成の一例について、図９を用いて説明する。

【0066】

図９に示すように、通信管理装置１は、例えば、バス１０１を介して接続されるプロセッサ１０２、主記憶装置１０３、通信インターフェース１０４、補助記憶装置１０５、入出力Ｉ／Ｏ１０６を備えるコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。また、通信管理装置１は、バス１０１を介して接続される表示装置１０７を備えることができる。

【0067】

プロセッサ１０２は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどによって実現される。

【0068】

主記憶装置１０３には、プロセッサ１０２が各種制御や演算を行うためのプログラムが予め格納されている。プロセッサ１０２と主記憶装置１０３とによって、図１に示した設定部１０、収集部１１、選択部１２、学習部１３、通知部１６など通信管理装置１の各機能が実現される。

【0069】

通信インターフェース１０４は、通信管理装置１と各種外部電子機器との間をネットワーク接続するためのインターフェース回路である。

【0070】

補助記憶装置１０５は、読み書き可能な記憶媒体と、その記憶媒体に対してプログラムやデータなどの各種情報を読み書きするための駆動装置とで構成されている。補助記憶装置１０５には、記憶媒体としてハードディスクやフラッシュメモリなどの半導体メモリを使用することができる。

【0071】

補助記憶装置１０５は、通信管理装置１が実行するＧＡＮの学習プログラムおよび通信管理プログラムを格納するプログラム格納領域を有する。また、補助記憶装置１０５は、グループＩＤとＩＭＳＩとが対応付けられたグループ化情報を格納する領域を有する。補助記憶装置１０５によって、図１で説明した第１記憶部１４、および第２記憶部１５が実現される。さらには、例えば、上述したデータやプログラムなどをバックアップするためのバックアップ領域などを有していてもよい。

【0072】

入出力Ｉ／Ｏ１０６は、外部機器からの信号を入力したり、外部機器へ信号を出力したりする入出力装置である。

【0073】

表示装置１０７は、有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイなどによって構成される。

【0074】

［通信端末のハードウェア構成］
次に、上述した機能を有する通信端末２を実現するハードウェア構成の一例について、図１０を用いて説明する。

【0075】

図１０に示すように、通信端末２は、バス２０１を介して接続されるプロセッサ２０２、主記憶装置２０３、通信インターフェース２０４、補助記憶装置２０５、入出力Ｉ／Ｏ２０６を備えるコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。さらに、通信端末２は、バス２０１を介して接続される表示装置２０７を備えることができる。

【0076】

主記憶装置２０３には、プロセッサ２０２が各種制御や演算を行うためのプログラムが予め格納されている。プロセッサ２０２と主記憶装置２０３とによって、図２に示した取得部２１、生成部２２、通信部２３など通信端末２の各機能が実現される。

【0077】

補助記憶装置２０５は、通信端末２が実行する学習済み生成器１３１’の演算プログラムを格納するプログラム格納領域を有する。また、通信端末２が実行する通信プログラムを格納するプログラム格納領域を有する。補助記憶装置２０５によって、図２で説明した第３記憶部２０が実現される。さらには、例えば、上述したデータやプログラムなどをバックアップするためのバックアップ領域などを有していてもよい。

【0078】

［通信管理装置の動作］
次に、上述した構成を有する通信管理装置１の動作を、図１１および図１２のシーケンス図、ならびに図１３のフローチャートを参照して説明する。

【0079】

図１１は、通信管理システムによる通信端末２のグループ化、およびデータ通信に対する通信パスの設定処理を示すシーケンスである。まず、通信管理装置１は、ＵＤＭ／ＵＤＲ４１に、グループＩＤおよびＩＭＳＩが対応付けられたグループ化情報を送信する（ステップＳ１００）。グループ化情報は、事前に通信管理装置１に記憶されている。次に、ＵＤＭ／ＵＤＲ４１は、受信したグループ化情報に基づいて、設定情報テーブルＴ３（図５）を作成する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１では、設定情報テーブルＴ３の「グループＩＤ」および「ＩＭＳＩ」の値が登録され、その他の項目の各値は未だエントリーがない状態である。

【0080】

その後、ある通信エリア３Ａに移動した通信端末２は、位置登録要求信号を、基地局３からコアネットワーク４に送信する（ステップＳ１０２）。位置登録要求信号には、通信端末２のＩＭＳＩおよび在圏する通信エリア３Ａの基地局３の基地局ＩＤが含まれる。ＡＭＦ４０を経由し、さらにＵＤＭ／ＵＤＲ４１が位置登録要求信号を受信すると、ＵＤＭ／ＵＤＲ４１は、ステップＳ１０１で作成された設定情報テーブルＴ３（図５）の情報から、受信した位置登録要求信号に含まれる基地局ＩＤ、ＩＭＳＩに対してグループＩＤを関連付けて、位置登録要求信号をさらに通信管理装置１へ転送する（ステップＳ１０３）。なお、ステップＳ１０３において、設定情報テーブルＴ３の基地局ＩＤの値が設定される。

【0081】

次に、通信管理装置１の設定部１０は、ステップＳ１０３で受信した位置登録要求信号に含まれるＩＭＳＩ、基地局ＩＤ、グループＩＤ、さらには、自装置のＩＰアドレスを指定して、ＰＣＦ４３に対してＰＣＣポリシーの作成を要求する（ステップＳ１０４）。続いて、ＰＣＦ４３は、指定された要件に基づいてＰＣＣポリシーを作成する（ステップＳ１０５）。ＰＣＦ４３は、通信端末２のデータ通信がどのＵＰＦ４４を経由するかについての情報を含むＰＣＣポリシーを作成する。ＰＣＣポリシーは、通信端末２からデータネットワーク５へのデータ通信の通信パスとして最適なＵＰＦ４４を指定する。

【0082】

続いて、ＰＣＦ４３は、作成したＰＣＣポリシーをＳＭＦ４２に送信する（ステップＳ１０６）。その後、ＳＭＦ４２は、ＰＣＣポリシーによって指定されるＵＰＦ４４に対して、ＰＣＣポリシーで規定される通信パスの設定などのユーザプレーン機能に関連するデータ通信パスの設定情報が送信される（ステップＳ１０７）。次に、ＵＰＦ４４は、受信したデータ通信パスの設定情報をメモリに登録する（ステップＳ１０８）。

【0083】

続いて、ＵＰＦ４４は、ＳＭＦ４２にＡＣＫを送信し、ＵＰＦ４４のＩＰアドレスを通知する（ステップＳ１０９）。さらに、ＳＭＦ４２は、通信管理装置１にＡＣＫを送信して、ＵＰＦ４４のＩＰアドレスを通知する（ステップＳ１１０）。その後、通信管理装置１は、ＵＤＭ／ＵＤＲ４１にＵＰＦ４４のＩＰアドレスを通知し、かつ、通信端末２に対してＡＣＫを送信する（ステップＳ１１１）。その際、通信端末２と通信するＵＰＦ４４のＩＰアドレスは、設定情報テーブルＴ３に設定される。また、ＵＤＭ／ＵＤＲ４１で更新された設定情報テーブルＴ３は、通信管理装置１の第１記憶部１４においても記憶される。さらにその後、通信端末２とＵＰＦ４４との間のデータ通信の通信パスが確立される（ステップＳ１１２）。通信端末２は、データネットワーク５とのデータ通信を行う。

【0084】

その後、ＵＰＦ４４は、複数の通信端末２の各々が、通信エリア３Ａに在圏する間の通信量のログを記録する（ステップＳ１１３）。ＵＰＦ４４に記録される通信量のログは、図３のテーブルＴ１に示すように、グループＩＤのＩＭＳＩごとに記録された各通信エリア３Ａに在圏する間の通信量［Ｇ］および対応する二値通信量である。また、通信量データ（ｔ_ｉ，ｘ_ｉ）は、通信エリア３Ａ（基地局ＩＤ）ごとの通信量［Ｇ］および対応する二値通信量の系列データである。したがって、通信端末２が移動先の通信エリア３Ａに到達するたびに、ステップＳ１０２からステップＳ１１２の処理が繰り返されて、ステップＳ１１３では、各通信エリア３Ａに在圏した期間の通信量のログが記録される。その後、通信管理装置１は、通信管理処理を実行する（ステップＳ１１４）。

【0085】

次に、図１２のシーケンスを参照し、図１１で説明した通信管理処理（ステップＳ１１４）についてより詳細に説明する。まず、通信管理装置の収集部１１は、グループＩＤが共通のＩＭＳＩ（通信端末２）の各通信エリア３Ａに在圏した期間での通信量を複数の通信エリア３Ａ（基地局ＩＤ）にわたって記録したデータである通信量データをＵＰＦ４４から収集する（ステップＳ１）。収集部１１は、第１記憶部１４が記憶する設定情報テーブルＴ３を参照して、例えば、グループＩＤ「１」のＩＭＳＩ＿１～ＩＭＳＩ＿Ｎが通信するＵＰＦ４４のＩＰアドレス「ＩＰ１１」を特定し、特定したＩＰアドレス「ＩＰ１１」のＵＰＦ４４から、通信量または系列データの通信量データを収集する（図３のテーブルＴ１）。なお、通信端末２の基地局３の移動にともなって接続先のＵＰＦ４４が変わる場合には、新たに設定されたＵＰＦ４４から、移動先の基地局ＩＤでの通信量または二値通信量を収集し、複数の通信エリア３Ａにわたる各通信エリア３Ａ（各基地局ＩＤ）での通信量および対応する二値通信量の系列で表現される通信量データを収集する。

【0086】

次に、通信管理装置１の選択部１２は、収集された通信量データに基づいて、複数の通信エリア３Ａでの通信量［Ｇ］の合計が最も大きい通信端末２の通信量データを選択する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、選択部１２は、収集部１１が収集した通信量データ（ｔ_ｉ，ｘ_ｉ）に基づいて、グループＩＤが共通のＩＭＳＩごとに、各通信エリア３Ａ（基地局ＩＤ：ｔ_１～ｔ_Ｎ）での通信量［Ｇ］を合計した値が最も大きい、スループットが最も良好な通信端末２の通信量データを選択する。

【0087】

また、ステップＳ２では、スループットが最も高いＮ個の通信量データを取得する。例えば、全てのＩＭＳＩの通信量の合計を比較し、最も大きい値から順にＮ個のデータを収集することができる。ステップＳ２で選択された通信量データは、敵対的学習における訓練データ、すなわち真の通信量データとして用いられる。

【0088】

次に、通信管理装置１の学習部１３は、生成器１３１と識別器１３２とを備えるＧＡＮの学習処理を行う（ステップＳ３）。より詳細には、ステップＳ３では、学習部１３は、ステップＳ２で選択された、通信エリア３Ａ（基地局ＩＤ）ごとの通信量の合計が最も大きい通信端末２の通信量データを真の通信量データとして、真の通信量データに類似する疑似通信量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データと真の通信量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（ステップＳ３）。

【0089】

図１３は、通信管理装置１が備える学習部１３によるＧＡＮの学習処理を示すフローチャートである。まず、学習部１３は、訓練データとして用いる真の通信量データを取得する（ステップＳ５０）。ステップＳ５０では、Ｎ個の真の通信量データのセットが取得される。真の通信量データは、グループＩＤが共通の複数の通信端末２のなかで、高いスループットを有する通信端末２のデータ送信の有無を表す。

【0090】

ここで、図６の学習部１３によるＧＡＮの学習処理に示すように、ステップＳ５０で取得された真の通信量データは、識別器１３２を学習する際に入力される訓練データ１３４として用いられる。

【0091】

次に、学習部１３は、真の通信量データを訓練データ１３４として識別器１３２に入力し、真の通信量データを真の通信量データ（ｙ＝１）と識別するように、識別器１３２のパラメータｗ_Ｄ，θ_Ｄを学習し、更新する（ステップＳ５１）。ステップＳ５１において、学習部１３は、例えば、誤差逆伝播法などを用いて識別器１３２に真の通信量データを学習させることができる。ステップＳ５１により、真の通信量データを真の通信量データと識別することができる識別器１３２が事前に構築される。

【0092】

次に、学習部１３は、ガウス雑音１３０を発生し、発生したガウス雑音１３０のランダムなベクトルを生成器１３１に入力として与える（ステップＳ５２）。続いて、生成器１３１は、与えられたガウス雑音１３０に基づいて、入力ｚと重みパラメータｗ_Ｇ，θ_Ｇの積和演算および活性化関数によるしきい値処理を行い、疑似通信量データＧ（ｚ）を生成する（ステップＳ５３）。

【0093】

次に、識別器１３２の学習を行う。識別器１３２の学習は、生成器１３１のパラメータｗ_Ｄ，θ_Ｄを固定して行われる。まず、学習部１３は、ステップＳ５０で収集された真の通信量データの訓練データ１３４を識別器１３２に入力として与え、上式（２）の目的関数Ｅが最大となるように誤差逆伝播法などを用いてパラメータｗ_Ｄ，θ_Ｄを更新する（ステップＳ５４）。なお、訓練データ１３４のラベルは１（真の通信量データ）が設定されている。

【0094】

次に、学習部１３は、ステップＳ５３で生成器１３１によって生成された疑似通信量データを識別器１３２に入力として与え、上式（２）の目的関数Ｅが最大となるように、誤差逆伝播法などを用いてパラメータｗ_Ｄ，θ_Ｄを更新する（ステップＳ５５）。すなわち、ステップＳ５４およびステップＳ５５では、上式（２）の目的関数Ｅを最大にするために、第１項はＤ（ｗ_Ｄ，θ_Ｄ）＝１が出力され、第２項はＤ（Ｇ（ｗ_Ｇ，θ_Ｇ），ｗ_Ｄ，θ_Ｄ）＝０となるように最適化が行われる。なお、訓練データ１３４には、ラベルは０（疑似通信量データ）が設定されている。

【0095】

ステップＳ５４およびステップＳ５５での識別器１３２の学習は、図６に示すように、識別器１３２からの出力１３３に基づいて、目的関数Ｅのブロック１３５で識別器誤差が算出され、その後、識別器１３２へ誤差逆伝播されることを示す破線の矢印（「訓練」）に対応する。

【0096】

次に、生成器１３１の学習を行う。生成器１３１の学習では、識別器１３２のパラメータが固定されて行われる。学習部１３は、ランダムなガウス雑音１３０を生成器１３１に与えた際に疑似通信量データが生成されるように生成器１３１を学習する。具体的には、学習部１３は、上式（２）の目的関数Ｅを最小とするために、誤差を算出し、誤差逆伝播法などによりパラメータｗ_Ｇ，θ_Ｇを更新する（ステップＳ５６）。

【0097】

ステップＳ５６での学習は、図６に示す、生成器１３１へ誤差逆伝播されることを示す破線の矢印に対応する。すなわち、ステップＳ５６は、図６の生成器１３１で生成された疑似通信量データが識別器１３２に入力され、その出力１３３から目的関数Ｅのブロック１３５で生成器誤差が算出され、さらには、生成器１３１へ誤差逆伝播される破線矢印（「訓練」）に対応する。

【0098】

その後、目的関数Ｅの値がナッシュ均衡に到達して収束するまで（ステップＳ５７：ＮＯ）、ステップＳ５３からステップＳ５６までの識別器１３２および生成器１３１の学習が繰り返し行われる。一方、目的関数Ｅの値が収束した場合（ステップＳ５７：ＹＥＳ）、Ｎ個の真の通信量データのうち、残りのＮ－１個の真の通信量データを用いて、生成器１３１および識別器１３２の学習が行われるまで（ステップＳ５８：ＮＯ）、ステップＳ５１からステップＳ５７までの処理が繰り返される。

【0099】

その後、残りのＮ－１個の真の通信量データを用いて生成器１３１および識別器１３２の学習が行われた場合（ステップＳ５８：ＹＥＳ）、学習部１３は、学習済み生成器１３１’を第２記憶部１５に記憶する（ステップＳ４）。以上の処理によって学習済み生成器１３１’が構築される。

【0100】

次に、図１２に戻り、通知部１６は、グループＩＤごとに構築された学習済み生成器１３１’を通信管理情報として、同じグループＩＤを有する複数の通信端末２に、ネットワークＮＷを介して通知する（ステップＳ５）。その後、通信端末２の取得部２１は、学習済み生成器１３１’を取得する（ステップＳ６）。次に、通信端末２の生成部２２は、学習済み生成器１３１’を用いて、真の通信量データに類似する疑似通信量データを生成する（ステップＳ７）。その後、通信端末２の通信部２３は、ステップＳ７で生成された疑似通信量データに基づいて、自端末が移動した先の通信エリア３Ａでのデータ送信を制御する（ステップＳ８）。

【0101】

同じグループＩＤ（グループ１）の他の管理対象の複数の通信端末２（ＩＭＳＩ＿２～ＩＭＳＩ＿Ｎ）についても同様に、それぞれステップＳ６からステップＳ８までの処理を行う。また、異なるグループＩＤの複数の通信端末２の通信管理処理についても同様に、ステップＳ１からステップＳ８までの処理が行われる。

【0102】

以上説明したように、本実施の形態に係る通信管理装置１によれば、スループットの高い通信端末２の通信量データを、敵対的学習における真のデータとして選択し、ＧＡＮの学習により、高いスループットの通信端末２の通信量データに類似する疑似通信量データを生成する生成器１３１を学習する。そして、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。そのため、より簡易な構成で、管理対象の移動する複数の通信端末２の各々のスループットを向上させることができる。

【0103】

また、本実施の形態に係る通信管理装置１によれば、管理対象の移動する複数の通信端末２を事前にグループ化し、グループ単位で、基地局３ごとの最適なデータの送信タイミングを学習する。そのため、ネットワーク全体ではなく、特定の通信端末２群のスループットを向上させることが可能である。

【0104】

また、本実施の形態に係る通信管理装置１によれば、通信端末２が移動先の通信エリア３Ａを跨ぐ際に発信する位置登録要求信号を契機として、在圏する基地局３での通信量データを収集する。そのため、より簡易な構成により、特定の複数の通信端末２の各々のスループットを向上させることが可能である。

【0105】

なお、上述の実施の形態では、５Ｇに準拠する通信管理システムである場合を例示したが、４Ｇ／ＬＴＥや６Ｇ等に準拠する通信管理システムであってもよい。

【0106】

また、説明した実施の形態では、生成モデルとしてＧＡＮを採用する場合について説明したが、生成モデルは、ＧＡＮに限定されるものではない。例えば、ＶＡＥ（Ｖａｒｉａｔｉｏｎａｌ Ａｕｔｏｅｎｃｏｄｅｒ）、Ａｕｔｏｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ Ｍｏｄｅｌｓ、Ｅｎｅｒｇｙ－Ｂａｓｅｄ Ｍｏｄｅｌｓ、Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ－Ｂａｓｅｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ｍｏｄｅｌｓなどを採用することができる。

【0107】

以上、本発明の通信管理装置、通信管理方法、および通信管理システムにおける実施の形態について説明したが、本発明は説明した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に記載した発明の範囲において当業者が想定し得る各種の変形を行うことが可能である。

【符号の説明】

【0108】

１…通信管理装置、１０…設定部、１１…収集部、１２…選択部、１３…学習部、１４…第１記憶部、１５…第２記憶部、１６…通知部、２…通信端末、２ａ…ＳＩＭ、３…基地局、３Ａ…通信エリア、４…コアネットワーク、４０…ＡＭＦ、４１…ＵＤＭ／ＵＤＲ、４２…ＳＭＦ、４３…ＰＣＦ、４４…ＵＰＦ、５…データネットワーク、１０１、２０１…バス、１０２、２０２…プロセッサ、１０３、２０３…主記憶装置、４１ａ、４４ａ、１０４、２０４…通信インターフェース、１０５、２０５…補助記憶装置、１０６、２０６…入出力Ｉ／Ｏ、１０７、２０７…表示装置、１３０…雑音、１３１…生成器、１３２…識別器、１３１’…学習済み生成器、１３３…出力、１３４…訓練データ、１３５…目的関数Ｅのブロック、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３…テーブル、ＮＷ…ネットワーク。

【要約】

【課題】より簡易な構成で、管理対象の移動する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、通信量の合計が最も大きい通信端末の通信量データを真の通信量データとして、真の通信量データに類似する疑似通信量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データと真の通信量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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】