特許 7656783 通信制御装置、および通信制御方法

(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】2025-03-26

(45)【発行日】2025-04-03

(54)【発明の名称】通信制御装置、および通信制御方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 47/125 20220101AFI20250327BHJP

   H04L 43/04 20220101ALI20250327BHJP

【ＦＩ】

H04L47/125

H04L43/04

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2025017358

(22)【出願日】2025-02-05

【審査請求日】2025-02-05

【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】速水 雄太

(56)【参考文献】

【文献】特許第７４２７１３５（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１４５９８５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０９２７２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ １２／００－１２／６６

４１／００－１０１／６９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の通信端末の通信履歴に基づいて算出された前記複数の通信端末の各々の通信発生確率から、前記複数の通信端末の各々による通信が発生した際に得られる情報量の期待値であるエントロピーを求めるように構成された第１算出部と、
前記複数の通信端末の各々の前記通信発生確率に応じた符号の符号長を決定するように構成された決定部であって、前記複数の通信端末の前記通信発生確率に応じた前記符号長の平均符号長は前記エントロピーを下限とする、決定部と、
決定された前記符号長を用いて、前記エントロピーの最大値を通信路容量とする通信路上での前記複数の通信端末の各々の通信速度を求めるように構成された第２算出部と
を備える通信制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載された通信制御装置において、
さらに、前記第２算出部によって求められた前記通信速度を、前記複数の通信端末の各々に対して設定する指示をコアネットワークに対して行うように構成された指示部を備える
ことを特徴とする通信制御装置。

【請求項3】

請求項１に記載された通信制御装置において、
前記決定部は、ハフマン符号化を用いて前記符号長を決定する
ことを特徴とする通信制御装置。

【請求項4】

請求項１に記載の通信制御装置において、
さらに、前記複数の通信端末の通信を制御するコアネットワークで収集された前記通信履歴を取得するように構成された取得部を備える
ことを特徴とする通信制御装置。

【請求項5】

複数の通信端末の通信履歴に基づいて算出された前記複数の通信端末の各々の通信発生確率から、前記複数の通信端末の各々による通信が発生した際に得られる情報量の期待値であるエントロピーを求める第１算出ステップと、
前記複数の通信端末の各々の前記通信発生確率に応じた符号の符号長を決定する決定ステップであって、前記複数の通信端末の前記通信発生確率に応じた前記符号長の平均符号長は前記エントロピーを下限とする、決定ステップと、
決定された前記符号長を用いて、前記エントロピーの最大値を通信路容量とする通信路上での前記複数の通信端末の各々の通信速度を求める第２算出ステップと
を備える通信制御方法。

【請求項6】

請求項５に記載された通信制御方法において、
さらに、前記第２算出ステップで求められた前記通信速度を、前記複数の通信端末の各々に対して設定する指示をコアネットワークに対して行う指示ステップを備える
ことを特徴とする通信制御方法。

【請求項7】

請求項５に記載された通信制御方法において、
前記決定ステップは、ハフマン符号化を用いて前記符号長を決定する
ことを特徴とする通信制御方法。

【請求項8】

請求項５に記載の通信制御方法において、
さらに、前記複数の通信端末の通信を制御するコアネットワークで収集された前記通信履歴を取得する取得ステップを備える
ことを特徴とする通信制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信制御装置、および通信制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ＩｏＴ端末を含む通信端末の数の増加に伴い、最適な伝送方式の設計やチャネル状態や干渉状況に応じて適応的に通信速度の制御を行う技術が用いられている。ある通信路の条件下で、伝送速度がその通信路容量を下回る限り、十分長い符号化を行えば誤り率を任意に低くできるという理論的な上限を示すシャノンの第２基本定理（通信路符号化定理）により、通信路容量はその通信路で理論上正確な通信が可能な最大の伝送速度として定義される。この理論に基づき、各通信端末のチャネル状態に応じた通信路容量を評価し、その容量を超えないように伝送速度を制御し、最適な通信速度を割り当てることで、誤り率を低く抑えた最適な通信速度が設定される。

【0003】

例えば、特許文献１は、配信情報の冗長化に誤り訂正符号を用い、その際に用いる符号化を、その時々の周辺ノードの状態を考慮して推定した通信路容量を用いて、通信路符号化定理を満たすように設定することで、通信品質を確保する技術を開示している。このように、従来の技術では、図５に示すように、複数の通信端末２００の各々の通信イベントの発生確率を個別に詳細に評価するのではなく、全ての通信端末２００での通信イベントが発生する確率が同一であると仮定し、単一の通信端末２００のエントロピーに基づいて通信システム設計を行っていた。実際の通信端末２００ごとの通信エントロピー、すなわち、その通信端末２００で発生する通信イベントの情報量の期待値であるエントロピーは、均一仮定では正確に反映できず、結果として、システム設計が実際の通信パターンに比べて冗長になっていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－０３３０７８号公報

【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、複数の通信端末の通信イベントの発生確率が考慮されていないため、実際の通信エントロピーに沿った形でネットワーク全体のトラヒックを最適化す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、ネットワーク全体のトラヒックを最適化す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、本発明に係る通信制御装置は、複数の通信端末の通信履歴に基づいて算出された前記複数の通信端末の各々の通信発生確率から、前記複数の通信端末の各々による通信が発生した際に得られる情報量の期待値であるエントロピーを求めるように構成された第１算出部と、前記複数の通信端末の各々の前記通信発生確率に応じた符号の符号長を決定するように構成された決定部であって、前記複数の通信端末の前記通信発生確率に応じた前記符号長の平均符号長は前記エントロピーを下限とする、決定部と、決定された前記符号長を用いて、前記エントロピーの最大値を通信路容量とする通信路上での前記複数の通信端末の各々の通信速度を求めるように構成された第２算出部とを備える。

【0008】

また、本発明に係る通信制御装置において、さらに、前記第２算出部によって求められた前記通信速度を、前記複数の通信端末の各々に対して設定する指示をコアネットワークに対して行うように構成された指示部を備えていてもよい。

【0009】

また、本発明に係る通信制御装置において、前記決定部は、ハフマン符号化を用いて前記符号長を決定してもよい。

【0010】

また、本発明に係る通信制御装置において、さらに、前記複数の通信端末の通信を制御するコアネットワークで収集された前記通信履歴を取得するように構成された取得部を備えていてもよい。

【0011】

上述した課題を解決するために、本発明に係る通信制御方法は、複数の通信端末の通信履歴に基づいて算出された前記複数の通信端末の各々の通信発生確率から、前記複数の通信端末の各々による通信が発生した際に得られる情報量の期待値であるエントロピーを求める第１算出ステップと、前記複数の通信端末の各々の前記通信発生確率に応じた符号の符号長を決定する決定ステップであって、前記複数の通信端末の前記通信発生確率に応じた前記符号長の平均符号長は前記エントロピーを下限とする、決定ステップと、決定された前記符号長を用いて、前記エントロピーの最大値を通信路容量とする通信路上での前記複数の通信端末の各々の通信速度を求める第２算出ステップとを備える。

【0012】

また、本発明に係る通信制御方法において、さらに、前記第２算出ステップで求められた前記通信速度を、前記複数の通信端末の各々に対して設定する指示をコアネットワークに対して行う指示ステップを備えていてもよい。

【0013】

また、本発明に係る通信制御方法において、前記決定ステップは、ハフマン符号化を用いて前記符号長を決定してもよい。

【0014】

また、本発明に係る通信制御方法において、さらに、前記複数の通信端末の通信を制御するコアネットワークで収集された前記通信履歴を取得する取得ステップを備えていてもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、複数の通信端末の各々の通信発生確率に応じた符号長を決定し、決定された符号長を用いて、エントロピーの最大値が通信路容量である通信路上での複数の通信端末の各々の通信速度を求める。そのため、ネットワーク全体のトラヒックを最適化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明の実施の形態に係る通信制御装置を含む通信制御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制御装置を含む通信制御システムの概要を説明するための図である。

【図3】図３は、本実施の形態に係る通信制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、本実施の形態に係る通信制御システムの動作の概要を示すシーケンス図である。

【図5】図５は、従来例に係る通信制御システムを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の好適な実施の形態について、図１から図５を参照して詳細に説明する。

【0018】

［通信制御システムの構成］
まず、本発明の実施の形態に係る通信制御装置１を備える通信制御システムの概要について図１を参照して説明する。

【0019】

本実施の形態に係る通信制御システムは、通信制御装置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（ＤＮ）５を備える。通信制御システムは、一例として、５Ｇモバイル通信ネットワークに設けられるが、固定回線を利用するネットワークであってもよい。図１に示すように、通信制御装置１は、コアネットワーク４と、ＬＡＮ、ＷＡＮ、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。

【0020】

通信端末２は、スマートフォンなどの携帯通信端末、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、ウェアラブルデバイス、産業用ロボットなどとして実現される。通信端末２は、ＳＩＭを備え、ＳＩＭの契約プロファイルには、加入者識別番号（ＩＭＳＩ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）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。

【0021】

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ＩｏＴデバイスとして構成される。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、Ｎ台（Ｎは２以上の正の整数）存在する。通信端末２は、それぞれが在圏する基地局３を介して、ＵＰＦ４４から、データネットワーク５に接続する。

【0022】

基地局３は、５Ｇ方式に対応した無線基地局で構成され、通信エリア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などのネットワークを介してコアネットワーク４と接続する。基地局３は、通信制御装置１によって指示された通信速度の範囲内で、スケジューリングを用いて通信端末２からのデータを中継する。

【0023】

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。

【0024】

ＡＭＦ４０は、アクセスおよび移動管理装置であり、各通信エリアに移動した通信端末２の登録や無線接続を管理する。ＡＭＦ４０は、通信制御装置１から指示された通信速度を通信端末２に適用する。

【0025】

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。ＵＤＭ／ＵＤＲ４１は、通信制御装置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は、通信制御装置１からの、制御対象の複数のＩＭＳＩの通信速度の設定の指示をＰＣＦ４３に転送する。なお、本実施の形態では、ＵＤＭ／ＵＤＲ４１は、ＵＤＭとＵＤＲとが一つの装置として構成される場合を例示するが、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。

【0026】

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し、該当するＰＤＵセッションにおけるトラフィック処理および通信速度を含むＱｏＳの設定を指示する。

【0027】

ＰＣＦ４３は、通信速度を含む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、通信制御装置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、および通信制御装置１からの指示による通信速度の設定を含むＰＣＣポリシーを作成する。ＰＣＦ４３は、作成したＰＣＣポリシーをＳＭＦ４２に提供する。

【0028】

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との間のパケットを処理する。ＵＰＦ４４は、コアネットワーク４と外部のデータネットワーク５との間のゲートウェイとして機能する。ＵＰＦ４４は、送信されるパケットに対して、ＰＣＣルールに基づいたトラフィックの優先度付け、帯域制限、シェーピング等のＱｏＳ処理を行う。これにより、各通信端末２のＰＤＵセッションにおける通信速度は、通信制御装置１による指示に基づいてＰＣＦ４３で定めたＰＣＣルールにより制御される。ＵＰＦ４４は、通信制御装置１との通信を行うための通信インターフェース４４ａを備える。

【0029】

データネットワーク５は、インターネットなどの外部ネットワークで構成される。

【0030】

［通信制御装置の機能ブロック］
図１に示すように、通信制御装置１は、取得部１０、第１算出部１１、決定部１２、第２算出部１３、指示部１４、および記憶部１５を備える。

【0031】

取得部１０は、複数の通信端末２の通信を制御するコアネットワーク４で収集された通信履歴を取得する。取得部１０は、ＵＰＦ４４上でトラヒック処理がなされている全ての通信端末２の通信履歴を取得する。取得部１０は、１か月など、任意に設定された期間の通信履歴を取得することができる。通信履歴は、ＩＭＳＩごとのパケットの送受信などの通信イベントを記録した通信ログであり、特に、パケットの送受信の有無を記録した通信ログであるものとする。

【0032】

第１算出部１１は、複数の通信端末２の通信履歴に基づいて算出された、複数の通信端末２の各々の通信発生確率から、複数の通信端末２の各々による通信が発生した際に得られる情報量の期待値であるエントロピーを求める。第１算出部１１は、取得部１０によって取得された１か月分のＩＭＳＩごとの通信履歴から、各ＩＭＳＩにおいて通信が発生した確率を計算する。例えば、Ｎ＝１００台の通信端末２の１か月分の通信を行った回数を示す通信履歴が収集された場合において、ＩＭＳＩ＿１の通信端末２は、１０回／１か月の通信を行ったものとする。この場合、ＩＭＳＩ＿１の通信発生確率は、１０／１００＝０．１と算出される。第１算出部１１は、他の通信端末２についても同様に、通信発生確率を求める。

【0033】

第１算出部１１は、１００台それぞれの通信発生確率の合計を計算し、合計値が１となるように正規化する。例えば、１００台の通信端末２における通信発生確率の合計が２．５である場合、各通信端末２の通信発生確率の値を２．５で割る。この場合、ＩＭＳＩ＿１の通信発生確率０．１／２．５＝０．０４とする。

【0034】

第１算出部１１は、シャノンの情報源符号化定理に基づいて、各事象が起こる確率からすべての事象に対して、その情報量の期待値の平均情報量であるエントロピーＨ（Ｓ）を、次式（１）を用いて算出する。

【数1】

【0035】

上式（１）において、ρ_ｉは、各通信端末２での通信の発生である通信発生確率を示し、Ｍは、通信端末２の総数を示す。また、事象（通信イベント）は、各通信端末２による通信の発生の有無であり、第１算出部１１は、その通信発生確率ρ_ｉに基づいて各事象の自己情報量ｌｎρ_ｉを求める。そして、これらの自己情報量ｌｎρ_ｉの確率加重平均を取ることで、エントロピーＨ（Ｓ）を算出する。

【0036】

決定部１２は、複数の通信端末２の各々の通信発生確率に応じた符号長を決定するように構成される。決定部１２は、複数の通信端末２の通信発生確率に応じた符号長の平均符号長がエントロピーを下限とするように符号長を決定する。ここで、各事象に対して割り当てられた符号長の確率重み付き平均である平均符号長Ｌバーは、次式（２）で表される。

【数2】

【0037】

上式（２）において、ｌρ_ｉは、各通信端末２の通信発生確率に対する符号長を示す。また、上式（２）の平均符号長Ｌバーは、シャノンの情報源符号化定理により、上式（１）のエントロピーＨ（Ｓ）と次式（３）で表される関係を有する。

【数3】

【0038】

上式（３）において、ｅは、任意のｅ＞０である。上式（３）は、エントロピーＨ（Ｓ）に非常に近い平均符号長Ｌバーで、情報源の記号である事象を符号化できることを示している。決定部１２は、上式（２）、（３）に基づいて、ハフマン符号などの瞬時符号を用いて決定木を構築することで求められ、各事象を示す各通信端末２にはその通信発生確率に応じた整数の符号長を割り当てる。瞬時符号とは、情報源からの記号の系列を符号化したものが、時系列で送信された場合に情報源からの記号の区切りが瞬時に判別できる符号をいう。

【0039】

図２は、決定部１２が各通信端末２の通信発生確率に応じて事象の符号および符号長を決定する処理を示す図である。図２では、ＩＭＳＩ＿１～ＩＭＳＩ＿４の４台の通信端末２の通信発生確率ρ_ｉの場合を示している。まず、決定部１２は、ｉ）通信発生確率ρ_ｉの値を大きい順に並べる。次に、ｉｉ）通信発生確率が小さい１対の事象に、０と１とを対応させる。図２では、ＩＭＳＩ＿３、ＩＭＳＩ＿４に０と１とを対応させている。その後、決定部１２は、ｉｉｉ）ＩＭＳＩ＿３およびＩＭＳＩ＿４の１対の事象に対する確率の和（０．１＋０．２＝０．３）を求め、再度、通信発生確率ρ_ｉの値の大きい順にＩＭＳＩ＿１～ＩＭＳＩ＿４を並び替える。決定部１２は、ｉ）～ｉｉｉ）を繰り返し、対応させた０および１の順序を逆にたどって０および１の並びを求め、各事象の符号として決定する。

【0040】

図２に示すように、ＩＭＳＩ＿１～ＩＭＳＩ＿４各々による通信の発生の有無という事象に対して、ＩＭＳＩ＿１には１０１、ＩＭＳＩ＿２には１１、ＩＭＳＩ＿３には１００、ＩＭＳＩ＿４には０の符号ｃが決定されている。また、各事象の符号ｃが決定されることにより、符号長ｌρ_ｉは、それぞれ３ビット、２ビット、３ビット、１ビットと決定される。このように、決定木の深いところにある事象ほど符号長が長くなる。

【0041】

第２算出部１３は、決定された符号長を用いて、エントロピーの最大値が通信路容量である通信路上での複数の通信端末２の各々の通信速度を求める。通信路容量は、ある通信路を介して送信できる情報の最大量を示し、定義上は入力と出力間の最大相互情報量として表される。雑音のない通信路の場合、出力は入力と同じとなるため、相互情報量は入力のエントロピーに一致する。雑音のないデジタル通信における通信路容量Ｃ（ｂｉｔ／符号）は、次式（４）で表される。

【数4】

上式（４）において、符号は、デジタル通信であるため二値（０または１）である。

【0042】

一般に通信速度Ｒ（ｂｉｔ／ｓ（秒））は、次式（５）で表される。

【数5】

上式（５）において、１／τ（ｓ／符号）は、１秒間に送信できる符号数を示す。また、Ｃ（ｂｉｔ／符号）は、上式（４）の通信路容量Ｃであり、１符号あたりに含まれる情報量を示す。

【0043】

ここで、決定部１２によって決定された各通信端末２の事象に対する符号長ｌρ_ｉ（ｂｉｔ／符号）および上式（５）のτ（ｓ／符号）に基づいて、第２算出部１３は、各通信端末２に対して設定する通信速度ｒ（ｂｉｔ／ｓ）を次式（６）により算出する。

【数6】

【0044】

指示部１４は、第２算出部１３によって求められた通信速度を、複数の通信端末２の各々に対して設定する指示をコアネットワーク４に対して行う。具体的には、指示部１４は、ＵＤＭ／ＵＤＲ４１を介してＰＦＣ４３に、ＩＭＳＩ単位で通信速度を設定するＰＣＣルールの作成を指示する。

【0045】

記憶部１５は、第２算出部１３によって算出された各通信端末２に設定する通信速度を記憶する。

【0046】

［通信制御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制御装置１を実現するハードウェア構成の一例について、図３を用いて説明する。

【0047】

図３に示すように、通信制御装置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、通信制御装置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。

【0048】

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

【0049】

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に示した取得部１０、第１算出部１１、決定部１２、第２算出部１３、指示部１４など通信制御装置１の各機能が実現される。

【0050】

通信インターフェース１０４は、通信制御装置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。

【0051】

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。

【0052】

補助記憶装置１０５は、通信制御装置１が実行する通信制御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１０５によって、図１で説明した記憶部１５が実現される。また、補助記憶装置１０５は、制御対象の通信端末２のＩＭＳＩを記憶する領域を有する。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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

［通信制御装置の動作］
次に、上述した構成を有する通信制御装置１の動作を、図４のシーケンス図を参照して説明する。

【0056】

図４は、通信制御装置１を備える通信制御システムの動作の概要を示す動作シーケンスである。まず、ＵＰＦ４４は、制御対象の複数の通信端末２の通信履歴を収集する（ステップＳ１００）。次に、通信制御装置１の取得部１０は、ステップＳ１００で収集された通信履歴を、ネットワークＮＷを介してＵＰＦ４４から取得する（ステップＳ１０１）。取得部１０は、予め設定された期間として、例えば、１か月間の各通信端末２の通信履歴をＵＰＦ４４から取得することができる。

【0057】

次に、第１算出部１１は、上式（１）を用いて、各通信端末２による通信の発生の有無に係る事象の発生確率である通信発生確率から、複数の通信端末２のすべての事象に対して、その情報量の期待値の平均情報量であるエントロピーＨ（Ｓ）を求める（ステップＳ１０２）。

【0058】

次に、決定部１２は、複数の通信端末２の各々の通信発生確率に応じた符号長を決定する（ステップＳ１０３）。決定部１２は、上式（２）、（３）に基づいて、ハフマン符号などの瞬時符号を用いて決定木を構築して、各事象に対する符号および符号長を決定する。続いて、第２算出部１３は、ステップＳ１０３で決定された各事象の符号長を用いて、エントロピーの最大値が通信路容量である通信路上での複数の通信端末２の各々の通信速度を求める（ステップＳ１０４）。

【0059】

第２算出部１３は、ステップＳ１０３で、上式（４）の通信路容量Ｃおよび通信速度Ｒに基づいて上式（５）よりτを求め、さらに決定部１２によって決定された各通信端末２の事象に対する符号長、およびτを上式（６）に代入し、各通信端末２に対して設定する通信速度ｒを算出する。算出された各通信端末２であるＩＭＳＩごとの通信速度は、記憶部１５に記憶される。

【0060】

その後、通信端末２は、セッション確立要求を、ＡＭＦ４０に送信し、ＡＭＦ４０はさらにＳＭＦ４２に要求を送信する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５において、セッション確立要求は、ＵＤＭ／ＵＤＲ４１を介して、通信制御装置１に通知される。次に、指示部１４は、ステップＳ１０４で求められた通信速度を、各事象に対応する各通信端末２に対して設定する指示をコアネットワーク４に対して行う（ステップＳ１０６）。より詳細には、指示部１４は、ＩＭＳＩ、通信制御装置１のＩＰアドレスを指定して、ＰＣＦ４３に対して、ステップＳ１０４で求められた通信速度を設定するＰＣＣポリシーの作成を要求する。

【0061】

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Ｓ１０７）。ＰＣＣポリシーは、各通信端末２に設定する最大通信速度を指定する。ＰＣＦ４３は、各通信端末２に適用すべきＰＣＣポリシーとして、例えば、最大通信速度や保証ビットレート、ＱｏＳフローに関するパラメータなどを指定することができる。

【0062】

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Ｓ１０８）。その後、ＳＭＦ４２は、受信したＰＣＣポリシーに基づく通信速度の要件をＡＭＦ４０に通知し、ＡＭＦ４０は基地局３に通信端末２に指定された通信速度を設定させる（ステップＳ１０９）。一方、ＳＭＦ４２は、ステップＳ１０８で受信したＰＣＣポリシーに基づいて、ＵＰＦ４４に対して、該当するＰＤＵセッションのトラフィック処理および通信速度を含むＱｏＳの設定を指示する（ステップＳ１１０）。

【0063】

ステップＳ１１０では、ＰＣＣポリシーで規定される通信速度の設定情報、および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。次に、ＵＰＦ４４は、受信した通信速度を含む設定情報をメモリに登録する（ステップＳ１１１）。続いて、ＵＰＦ４４は、ＳＭＦ４２にＡＣＫを送信し、ＵＰＦ４４のＩＰアドレスおよび指定される通信速度を通知する（ステップＳ１１２）。

【0064】

さらに、ＳＭＦ４２は、通信制御装置１にＡＣＫを送信して、ＵＰＦ４４のＩＰアドレスおよび通信速度を通知する（ステップＳ１１３）。その後、通信制御装置１は、ＵＤＭ／ＵＤＲ４１にＵＰＦ４４のＩＰアドレスおよび通信速度を通知し、通信端末２に対してＡＣＫを送信する（ステップＳ１１４）。さらにその後、通信端末２とＵＰＦ４４とデータネットワーク５との間のデータ通信の通信パスが確立され、通信端末２は、設定された通信速度によりデータ通信を行う（ステップＳ１１５）。他の通信端末２に対してもステップＳ１０５からステップＳ１１５までの処理が行われる。

【0065】

以上説明したように、本実施の形態に係る通信制御装置１によれば、複数の通信端末２の各々の通信発生確率に応じた符号長を決定し、決定された符号長を用いて、エントロピーの最大値が通信路容量である通信路上での複数の通信端末の各々の通信速度を求める。そのため、複数の通信端末２の通信イベントの発生確率を考慮したうえで、効率的な符号化を実現し、ネットワーク全体のトラヒックを最適化することができる。

【0066】

なお、説明した実施の形態では、通信制御システムは、５Ｇ規格に準拠するシステムとして説明したが、通信規格は、３Ｇ、４Ｇ／ＬＴＥ、６Ｇなどであってもよい。

【0067】

また、説明した実施の形態では、決定部１２は、ハフマン符号を用いて符号長を決定する場合について説明した。しかし、符号長を決定する方法として、シャノン・ファノ符号や、算術符号などの符号化を用いることができる。

【0068】

以上、本発明の通信制御装置および通信制御方法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】

【0069】

１…通信制御装置、１０…取得部、１１…第１算出部、１２…決定部、１３…第２算出部、１４…指示部、１５…記憶部、２…通信端末、３…基地局、４…コアネットワーク、５…データネットワーク、１０１…バス、１０２…プロセッサ、１０３…主記憶装置、１０４…通信インターフェース、１０５…補助記憶装置、１０６…入出力Ｉ／Ｏ、１０７…表示装置、ＮＷ…ネットワーク。

【要約】

【課題】ネットワーク全体のトラヒックを最適化することを目的とする。
【解決手段】
通信制御装置１は、複数の通信端末２の通信履歴に基づいて算出された複数の通信端末２の各々の通信発生確率から、複数の通信端末２の各々による通信が発生した際に得られる情報量の期待値であるエントロピーを求めるように構成された第１算出部１１と、複数の通信端末２の各々の通信発生確率に応じた符号の符号長を決定するように構成された決定部１２であって、複数の通信端末２の通信発生確率に応じた符号長の平均符号長はエントロピーを下限とする、決定部１２と、決定された符号長を用いて、エントロピーの最大値を通信路容量とする通信路上での複数の通信端末２の各々の通信速度を求めるように構成された第２算出部１３とを備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】