JP4666510B2 - 通信資源割当装置、通信資源割当方法、及び、プログラム - Google Patents
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Description
この文献で提案されている有効性関数(Utility function)の概念の目的は、ユーザの満足度を評価することである。ユーザの満足度は、例えば、当該ネットワークシステムのアーキテクチャによりユーザの目的がどのくらい達せられるか、あるいは当該サービスにユーザがどのくらいのお金を払うか等により示すことができる。この文献で提案されている有効性(Utility)は、ユーザ側の要求に重点を置いている。この点が、ネットワーク設計において通常使用されるネットワーク供給側の都合に基づく指標(パケット廃棄率、スループット等)に重点を置いている場合と異なる。あるシステムにおける有効性(Utility)の総和の増加は、ネットワーク供給側の都合に基づく場合、帯域等使用通信資源を増加することにより可能であるが、多種類のアプリケーションであるサービス(用途)を適切に組み合わせることによっても可能となる。
S. Shenker, "Fundamental design issues for the future internet," IEEE Journal of Selected Areas of Communication, vol.13, no. 7, Sept. 1995, pp.1176−1188.
処理を実行するセントラル・プロセッシング・ユニット(Centoral Processing Unit:CPU)と、
上記CPUが処理を行った結果を記憶する記憶部と、
上記複数のサービス毎の有効性情報を算出する有効性関数情報を、入力装置により複数入力して、記憶部に記憶する有効性関数入力部と、
上記有効性関数入力部が記憶部に記憶した複数の有効性関数情報を入力して、入力した複数の有効性関数情報に基づいて、通信資源の量を割当てられた所定量の範囲内で変化させて有効性情報をCPUにより算出し、算出した有効性情報の変動を示す有効性変動情報を、複数のサービス毎に、CPUにより算出して、記憶部に記憶する有効性関数変動算出部と、
上記有効性関数変動算出部が記憶部に記憶した複数のサービス毎の有効性変動情報を入力して、入力した複数の有効性変動情報を用いて、組み合わせサービスの全通信資源の有効性変動情報を示す変動和情報をCPUにより算出し、算出した変動和情報と複数の有効性変動情報とを用いて、通信資源の量を割当てられた所定量の範囲内で変化させる場合の変動和情報に対する有効性変動情報の局所弾性を示す局所弾性情報を、複数のサービス毎に、CPUにより算出して、記憶部に記憶する局所弾性算出部と、
上記局所弾性算出部が記憶部に記憶した複数のサービス毎の局所弾性情報を入力して、入力した複数の局所弾性情報を用いて、組み合わせサービスの全通信資源の範囲内で通信資源の量を変化させる場合の、通信資源の量に対応する局所弾性のエントロピーを示すエントロピー情報をCPUにより算出して、記憶部に記憶するエントロピー算出部と、
上記エントロピー算出部が記憶部に記憶した複数のエントロピー情報を検索して、エントロピー情報の中でエントロピー情報の値が小さいエントロピー情報に対応する通信資源の量を、組み合わせサービスにおいて有効性のある通信資源の量として判定して、判定した通信資源の量を出力装置により出力する判定部と
を備えたことを特徴とする。
また、ユーザは、個々のサービス(用途)iの通信資源xiの変化が与える個々のサービス(用途)iの有効性情報を合わせた有効性和情報Utへの影響を定量的に確認できる効果がある。
また、ユーザは、弾性の異なるサービス(用途)をどのように組み合わせれば有効性を効率的に増加することができるかを定量的に確認できる効果がある。
また、局所弾性のエントロピーHEを求めることにより、ユーザは組み合わせたサービス(用途)全体としての資源割当の努力がどのくらい意義があるかを、定量的に確認できる効果がある。
また、これらの定量的指標を用いて、ユーザは通信資源の割当を効率的に行なうことが可能となる効果がある。
この実施の形態では、弾性の異なる複数のサービス(用途)を組み合わせた場合の、複数のサービス全体の通信資源の使用の有効性を判定する一例を説明する。
はじめに、サービス(用途)の性質を示すための概念である「弾性」について説明する。
非特許文献1に記載された図1(a)〜(c)は、有効性の大きさを示す値(有効性関数(Utility function)情報にxiを与えて算出した値)と通信資源の関係および弾性の有無を示すグラフである。図1(a)〜(c)において、Uは有効性の大きさを示す値、Rscは通信帯域などの通信資源、10a〜10cは有効性関数と通信資源の関係である弾性を示す。非特許文献1では、「弾性」を、通信ネットワークのアプリケーション毎の性質を示すための概念としている。ここで、アプリケーションはサービス(用途)であるものとする。図1(a)は、ファイル転送、電子メール等の、従来からある伝送遅延が許容されるサービスに対応する有効性情報と通信資源との関係を示す。図1(a)のグラフでは、使用することができる可使用資源の増加に対し、有効性の増加の度合いが緩やかに減少していく。このような、伝送遅延が許容されるファイル転送、電子メール等の従来からある、使用することができる可使用資源の増加に対し、有効性の増加の度合いが緩やかに減少していくこの種のサービスを、弾性がある(elastic)と呼ぶ。
一方、電話など、伝送遅延の許容度が小さい用途においては、データはある遅延限界の範囲内で到達する必要があり、この限界を超えると、有効性は急激に減少する。図1(b)のグラフは、このように限界を超えた場合に、有効性が急激に減少する一例を示している。限界を超えた場合に有効性が急激に減少することを、弾性がない(inelastic)あるいはハードリアルタイムと呼ぶ。
また、弾性、非弾性の中間に、遅延許容性のある非弾性用途があり、そのグラフの一例を図1(c)に示す。図1(c)は、遅延許容性はあるが、弾性がない有効性と通信資源の関係を示す。
図2は、通信資源割当装置を構成する要素の一例を示すブロック図である。図2において、通信資源割当装置300は、有効性関数入力部310と、有効性関数変動算出部320と、局所弾性算出部330と、エントロピー算出部340と、通信資源割当意義判定部である判定部350と、情報記憶部360とを備える。
有効性関数入力部310は、組み合わせる複数のサービスの各サービス(用途)i毎の、有効性を算出する有効性関数情報を通信資源xiの有効性関数情報Ui(xi)として入力する。有効性関数情報Ui(xi)が、情報記憶部360に予め記憶されている場合には、有効性関数入力部310は、情報記憶部360をアクセスして、組み合わせた複数のサービスiに対応する有効性関数情報Ui(xi)を読み出す。また、通信資源割当装置以外の装置が有効性関数情報Ui(xi)を管理・記憶している場合には、有線、または無線のネットワークを介して、組み合わせた複数のサービスiに対応する有効性関数情報Ui(xi)を入力する。また、通信資源割当装置が接続する外部の記憶装置が有効性関数情報Ui(xi)を管理・記憶している場合には、外部の記憶装置からケーブル等を介して、組み合わせた複数のサービスiに対応する有効性関数情報Ui(xi)を入力する。
局所弾性算出部330は、各サービス(用途)i毎の有効性変動情報を用いて、組み合わせた複数のサービスの通信資源の全体量(x=x1+x2+x3・・・+xi)の有効性変動情報を示す変動和情報をUt’(x)=ΣUi’(xi)により算出する。さらに、算出した変動和情報と各サービス(用途)i毎の有効性変動情報とを用いて、各サービス(用途)iごとに、通信資源の量を割当てられた所定量の範囲(xi)内で変化させる場合の変動和情報に対する有効性変動情報の局所弾性を示す局所弾性情報をEi(xi)=Ui’(xi)/ΣUi’(xi)により算出する。
図3は、「局所弾性」と、「局所弾性のエントロピー」とを説明する図である。なお、「局所弾性」は局所弾性情報を指し、「局所弾性のエントロピー」は局所弾性のエントロピー情報を指すものとする。
「局所弾性」は有効性情報の変動を正規化したものであり、前述の、Ei(xi)=Ui’(xi)/ΣUi’(xi)により算出する。例えば有効性情報が図6の(1)−(a)のグラフで示される情報である場合、この有効性情報に対応する局所弾性情報は図6の(1)−(c)のグラフで示されるような情報となる。また、「局所弾性」は、各サービス(用途)iの通信資源xiを変化させて行う通信資源の努力が、全体の有効性情報の変化にどのくらいの意義があるかを示す指標である。「局所弾性」は、あるサービス(用途)iの通信資源xiの変化が、全体の有効性情報に大きな影響力を持つ場合ほど大きい。
「局所弾性のエントロピー」は、前述のHE(x)=−ΣEi×log(Ei)で算出する。例えば、組み合わせる複数のサービスの有効性情報が図6の(1)−(a)、(2)−(a)、(3)−(a)である場合、これらの3つのサービスを組み合わせた場合の局所弾性のエントロピー情報は、図6の(5)−(c)のグラフで示されるような情報となる。
「局所弾性のエントロピー」は、ある通信資源x(xは複数のサービスを組み合わせた場合の、サービス全体の通信資源の量である)における局所弾性の分散の尺度を示すものである。あるxにおいて、通信資源割当ての有効性、すなわち組み合わせた複数のサービス全体として資源割当ての努力がどのくらい意義があるかを示すものである。あるxにおいて、サービス(用途)による局所弾性の分散が大きく、資源割当ての工夫が意義を持つ場合ほど、「局所弾性のエントロピー」は小さい値をとる。全サービス(用途)の局所弾性情報が同じ場合には、意味がなくなる。
図4は、図2の通信資源割当装置を含むシステム構成を示す図である。
図5は、図2の通信資源割当装置を含むシステムのハードウェア資源の一例を示す図である。
通信資源割当装置300は、例えば図4のような機器構成をしているものとする。図4において、通信資源割当装置300は、システムユニット910、CRT(Cathode Ray Tube)やLCD(液晶)の表示画面を有する表示装置901、キーボード902(K/B)、マウス903、FDD904(Flexible Disk Drive)、コンパクトディスク装置905(CDD)などのハードウェア資源を備え、これらはケーブルや信号線で接続されている。
システムユニット910は、コンピュータであり、データベース908をケーブルや信号線で接続する。例えばデータベース908に有効性関数情報Ui(xi)が記憶されている場合は、システムユニット910は、データベース908をアクセスして有効性関数情報Ui(xi)を取得する。また、システムユニット910は、ローカルエリアネットワーク942(LAN)、ゲートウェイ941を介してインターネット940に接続されている。インターネット940の右側には、別のコンピュータシステムが接続されている。システムユニット910は、LAN942、ゲートウェイ941、インターネット940を介して、インターネット940の右側にある別のコンピュータシステムの記憶装置に記憶された有効性関数情報Ui(xi)をアクセスして取得してもかまわない。
RAM914は、揮発性メモリの一例である。例えばRAM914に有効性関数情報Ui(xi)が記憶されている場合は、システムユニット910は、RAM914をアクセスして有効性関数情報Ui(xi)を取得する。
ROM913、FDD904、CDD905、磁気ディスク装置920の記憶媒体は、不揮発性メモリの一例である。ROM913、FDD904、CDD905、磁気ディスク装置920の記憶媒体は、記憶装置、格納部、あるいは記憶部の一例であって、CPU911が算出した結果や、入力装置が入力した情報を記憶したり、判定した結果の情報を記憶するデータ記憶領域を備える。例えばROM913、FDD904、CDD905、磁気ディスク装置920は、情報記憶部360の一例である。
通信ボード915、キーボード902、FDD904などは、入力部、入力装置の一例である。
また、通信ボード915、表示装置901などは、出力部、出力装置の一例である。
磁気ディスク装置920には、オペレーティングシステム(OS)921、ウィンドウシステム922、プログラム群923、ファイル群924が記憶されている。プログラム群923のプログラムは、CPU911、オペレーティングシステム(OS)921、ウィンドウシステム922により実行される。例えばファイル群924に有効性関数情報Ui(xi)が記憶されている場合は、システムユニット910は、ファイル群924をアクセスして有効性関数情報Ui(xi)を取得する。
ファイル群924には、実施の形態の説明において、算出した情報、判定した結果の情報、として説明するデータや信号値や変数値やパラメータが、「〜ファイル」や「〜データベース」の各項目として記憶されている。
また、実施の形態の説明において説明するフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示し、データや信号値は、RAM914のメモリ、FDD904のフレキシブルディスク、CDD905のコンパクトディスク、磁気ディスク装置920の磁気ディスク、その他光ディスク、ミニディスク、DVD(Digital Versatile Disc)等の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス912や信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。
上記プログラムは、コンピュータにロードされ、プロセッサの制御に基づいて実行される。
図6において、列(a)は有効性関数(Utility function)情報Ui(xi)に基づいて算出した有効性情報である。図6の例では、有効性情報は、横軸にサービスiに割当てられる通信資源の量xiを有し、縦軸に有効性の大きさを示す値Uiを有するグラフを示す情報であるものとする。
列(b)は有効性情報の変動(微分)を示す有効性変動情報である。有効性変動情報は、有効性情報を微分するUi’(xi)=dUi/dxiにより算出するものである。有効性変動情報は、横軸にサービスiに割当てられる通信資源の量xiを有し、縦軸に有効性の変動の大きさを示す値Ui’を有するグラフを示す情報であるものとする。
列(c)は局所弾性(Local elasticity)情報である。局所弾性情報は、横軸にサービスiに割当てられる通信資源の量xiを有し、縦軸に局所弾性の大きさを示す値Eiを有するグラフであるものとする。
行(1)はサービス(用途)1、行(2)はサービス(用途)2、行(3)はサービス(用途)3、行(4)はサービス(用途)1、2、3の和、行(5)は、局所弾性のエントロピー情報を示す。サービス(用途)とは、例えば通信資源を利用するサービスを利用者に提供するアプリケーションプログラムである。
表中の各グラフの、横軸xは通信帯域や通信速度などの通信資源を示し、添字のあるx1、x2、x3はそれぞれサービス(用途)1、2、3の通信資源を示し、添字のないxは全通信資源の量を示す。
一般に、各パラメータの添字iはサービス(用途)1、2、3のいずれかを指し、添字tは全体を指し、例えばサービス1,2,3を組み合わせる場合は、サービス1,2,3にそれぞれ割当てられる通信資源の量を合わせた場合を指す。
列(a)のグラフの縦軸は有効性の大きさUi、列(b)のグラフの縦軸は有効性の変動の大きさ、すなわち微分Ui’、列(c)の行(1)(2)(3)のグラフの縦軸は局所弾性の大きさEi、列(c)の行(5)のグラフの縦軸は局所弾性のエントロピーの大きさHEを示す。
図6の列(a)−行(1)(2)(3)のグラフは、それぞれサービス(用途)1、2、3の有効性情報を、通信資源xiの関数として表わしたものである。図6の列(a)−行(1)のサービス(用途)1は弾性があり、U1のグラフの形状は、図1(a)と同様である。図6の列(a)−行(2)のサービス(用途)2および行(3)のサービス(用途)3は、弾性がなく、U2およびU3のグラフの形状は、図1(c)と同様である。但し、U2の場合は横軸のx2の値が小さい箇所でU2が大きく増加し、U3の場合は横軸のx3の値が大きい箇所でU3が大きく増加している。
図6列(a)−行(4)のグラフは、サービス(用途)1、2、3の有効性の大きさ(値)の和Ut=U1+U2+U3を示したものである。ここで横軸は、x=x1+x2+x3である。この実施の形態では、x1、x2、x3を同じ、すなわち、サービス1、2、3にそれぞれ割当てられる通信資源の量は、等しい割合であるものとする。通信資源が等しい割合で割当てられるということは、サービス(用途)1、2、3の横軸のスケールがそれぞれ等しくなることを示す。また、図6の行(4)の和のグラフの横軸xと、行(1)(2)(3)の各サービス(用途)のグラフの横軸xiのスケールも、同じである。スケールとは、割当てられた通信資源の量を1つ増加させたり減少させたりして変化させる場合の、xiの移動する単位量(大きさ)であり、横軸の1目盛りの大きさを指す。
図6列(a)のグラフでは、横軸の通信資源xiが小さい範囲Δで変化する際のUiの変動が示されている。小さい範囲Δ内で、U1は僅かに増加、U2は大きく増加、U3は不変である。これらの変化の様子を詳しく調べるために、図6列(a)のグラフの変動(微分)Ui’を表したものが、図6列(b)のグラフである。図6列(a)−行(1)のU1はx1が小さい範囲では大きく増加するが、その増加率は徐々に小さくなる。故に、図6列(b)−行(1)のU1’はx1が小さい範囲では大きく減少し、その減少率が徐々に小さくなる。図6列(a)−行(2)のU2はx2の範囲Δ内で大きく増加する。故に、図6列(b)−行(2)のU2’は範囲Δ内でのみ大きい。
図6列(b)−行(1)(2)(3)のグラフは有効性変動情報を示しており、各サービス(用途)iにおいて、資源xiの変化が有効性情報Uiの変動にどのくらい影響を与えるかがわかる。しかし、各サービス(用途)iの資源のxiの変化が組み合わせサービス全体の有効性情報の和である有効性和情報(有効性和情報はUt=U1+U2+U3により算出する)の変動にどのくらい影響を与えるかはわからない。これを調べるために、各サービス(用途)の有効性情報の変動(微分)である有効性変動情報(図6列(b)−行(1)(2)(3))を変動和情報(図6列(b)−行(4))で割って正規化したものが、局所弾性(Local elasticity)情報であり、そのグラフが図6列(c)−行(1)(2)(3)に示されている。例えば、図6列(b)−行(1)のU1’は徐々に減少しているが、範囲Δでは、図6列(b)−行(2)のU2’が大きくなる。このため、図6列(b)−行(4)のUt’が大きくなり、x1が有効性和情報に与える影響は小さくなる。従って、図6列(c)−行(1)のE1は範囲Δで小さくなっている。
上述の局所弾性情報Eiが、個々のサービス(用途)iの資源xiの変化が、全体の有効性情報である有効性和情報の変化にどのぐらいの影響があるかを示していたのに対し、局所弾性のエントロピー情報(局所弾性のエントロピー情報はHE(x)=−ΣEi×log(Ei)により算出する)は、組み合わせサービス全体としての資源割当の努力が、どのくらい意義があるかを示す。局所弾性のエントロピー情報は次式で表わすように、個々の局所弾性情報Eiの対数に局所弾性情報Eiをかけたものの和に−1をかけたものである。すなわち、HE(x)=−ΣEi×logEiにより算出する。
前述した図3は、局所弾性、および局所弾性のエントロピーに関する以上の説明をまとめたものである。
図7は、実施の形態1の資源割当を判定する手順を示すフローチャートである。なお、図7のS401を行う前に、組み合わせる複数のサービス(サービス1,2,3)と、複数のサービスにそれぞれ割当てる通信資源の量が、通信資源割当装置に与えられて通信資源割当装置の記憶部に記憶されているものとする。この実施の形態では、前述したように、各サービス1,2,3には同じ量の通信資源を割当てるものとする。すなわち、通信資源を1つ変化させる場合の単位量は、各サービスともに等しくなる。
続いて、有効性関数変動算出部320は、有効性変動情報をUi’(xi)=dUi/dxiの式によりCPU911により算出する、すなわち有効性情報の微分を算出する。算出した有効性変動情報は記憶部に記憶する。例えば、図6の例では、サービス1に対する有効性変動情報は、図6列(a)−行(1)のグラフを示す情報である。また、サービス2に対する有効性変動情報は、図6列(a)−行(2)のグラフを示す情報である。また、サービス3に対する有効性変動情報は、図6列(a)−行(3)のグラフを示す情報である。
まず、局所弾性算出部330は、有効性関数変動算出部320が算出したサービス(用途)i毎の有効性変動情報をCPU911により記憶部より取り出し、取り出したサービス(用途)i毎の有効性変動情報を加算して、変動和情報を算出して、記憶部に記憶する。変動和情報はUt’(x)=ΣUt’(xi)の式により算出する。例えば、図6の例では、変動和情報は、図6列(b)−行(4)のグラフに示した情報である。
続いて、局所弾性算出部330は、記憶部より変動和情報を取り出して、サービス(用途)i毎の有効性変動情報と変動和情報とを用いて、CPU911により、サービス(用途)i毎の局所弾性情報を算出して、記憶部に記憶する。局所弾性情報はEi(xi)=Ut’(xi)/ΣUi’(xi)の式により算出する。例えば、図6の例では、サービス1に対する局所弾性情報は、図6列(c)−行(1)のグラフを示す情報である。また、サービス2に対する局所弾性情報は、図6列(c)−行(2)のグラフを示す情報である。また、サービス3に対する局所弾性情報は、図6列(c)−行(3)のグラフを示す情報である。
利用者は、判定部350により図6(c)−行(5)と図6(c)−行(5)のグラフを表示されることにより、図6(c)−行(5)のaで示した部分と、aの部分に対応する図6(c)−行(1)(2)(3)の部分とを検証して、サービス2,3は、Eiの値が小さいことがわかり、サービス2に割当てる通信資源x2や、サービス3に割当てる通信資源x3を変化させても、その変化の努力は意義が小さいということを判断でき、サービス1に割当てる通信資源x1を変化させる努力は意義が大きいということを判断できる。利用者はこの判断した結果を参考にして、通信資源割当を行なう。例えば図6の例では、利用者はサービス1,2,3にそれぞれ同じ割合で通信資源を割当てる場合であって、サービス1について他のサービスよりの優先して意義を大きくしたい場合には、x1の値がaの部分に含まれる値になるように割当てる通信資源の量を調整する。
局所弾性情報(Ei)を使用する例を図14を用いて説明する。図14は、この実施の形態の局所弾性情報および局所弾性のエントロピー情報の利用例を説明する図である。図14に示したそれぞれのグラフは、図6と同様である。
図6や図14の場合とは異なり、例えば、局所弾性のエントロピー情報(HE)が大きな値で変化無く一定の範囲があったとすると、その部分でのXの増減は意味が小さいことがわかる。
通信資源割当装置、通信資源割当方法、プログラムの利用者は、このようにして出力された局所弾性情報(Ei)とエントロピー情報(HE)とを使用して、サービスiに割当てる通信資源の量を調整する。
また、この発明の実施の形態1で提案する通信資源割当装置は、局所弾性のエントロピーHEを用いることにより、全体としての資源割当の努力がどのくらい意義があるかを定量的に示すことができる。
通信資源割当装置を利用する利用者は、これらの定量的指標を用いて、通信資源の割当を効率的に行える効果がある。
各サービス(用途)iに付き、通信資源xiに対応する有効性情報を算出する有効性関数情報Ui(xi)を入力する(有効性関数入力部310、有効性関数入力ステップ)。
そして、各サービス(用途)iに付き、有効性情報の変動Ui’すなわち微分を求める(有効性関数変動算出部320、有効性関数変動算出ステップ)。
そして、各サービス(用途)iに付き、有効性情報の変動(微分)Ui’を正規化して局所弾性情報Eiを算出する(局所弾性算出部330、局所弾性算出ステップ)。
そして、全サービス(用途)iに付き、局所弾性情報Eiの対数にEiをかけて和をとり、さらに−1をかけて、局所弾性情報Eiのエントロピー情報をHE=−ΣEi×log(Ei)の式により求める(エントロピー算出部340、エントロピー算出ステップ)。
そして、局所弾性のエントロピー情報HEにより、通信資源割当が意味を持つか否かを判定する。エントロピー情報HEが小さい場合には、サービス(用途)iによる局所弾性のばらつきが大きく、通信資源割当の努力が意義を持つ。利用者は、各サービス(用途)iの局所弾性情報Eiを参考にして、通信資源割当を行なう。
実施の形態1では、複数のサービスに対して、等しい割合で通信資源を割当てた。この実施の形態では、複数のサービスに対して異なる割合で通信資源を割当てる場合を説明する。
図8は、この実施の形態の通信資源割当装置を構成する要素の一例を示すブロック図である。図8の通信資源割当装置300は、通信資源割合入力部370を備える点で、図2の通信資源割当装置300と異なり、他の符号の要素については図2と同じ機能を有するものとする。通信資源割合入力部370は、組み合わせるサービス毎の、各サービスに割当てる通信資源の割合を示す割合情報を入力する。割合情報はキーボード902等の入力装置から入力する。また、割合情報が予めファイルに記憶されている場合には、このファイルを記憶するファイル群924やRAM914、ROM913、FDD904、CDD905等の記憶装置をCPU911によりアクセスして取り出す。また、通信資源割当装置がネットワークを介して接続する外部の装置により、割合情報が管理・記憶されている場合には、LAN942、インターネット940等のネットワーク経由で通信装置により入力する。
図9は、この実施の形態の資源割当を判定する手順を示すフローチャートである。
図10は、この実施の形態の有効性情報および有効性情報の変動から、局所弾性情報および局所弾性のエントロピー情報を導出する概念を説明するための図である。
この実施の形態2では、サービス1とサービス2とサービス3とに対してそれぞれ、1対1/2対1/4の比で信資源を割当てるものとする。図9の手順のうち、S701、S702,S703は、図7に示した手順に追加したステップである。
図9において、S401は図7のS401と同じである。
S701は、通信資源割合入力部370の通信資源割合入力ステップである。このステップでは、通信資源割合入力部370は、前述したサービス1とサービス2とサービス3とに対応する割合情報を1、1/2、1/4と入力する。入力した割合情報は、CPU911により記憶部に記憶する。
次は、S702とS402の有効関数変動算出ステップにより有効性関数変動算出部320が、有効性変動情報をCPU911により算出する。有効性変動情報は有効性情報を元にして生成することは実施の形態1で説明した。有効性情報は、有効性関数情報Ui(xi)に基づいて算出するが、サービス1とサービス2とサービス3とに対応する割合情報がそれぞれ異なるため、xiを1目盛り変化させるときの単位量(大きさ)がサービス1とサービス2とサービス3とでは異なるため、サービス1,2,3それぞれの有効性情報の横軸x1、x2、x3はスケール(1目盛りの大きさ)が異なる。すなわち、x2のスケールはx1のスケールの1/2となり、x3のスケールはx1のスケールの1/4となる。次に、サービス1,2,3それぞれの有効性情報から有効性変動情報を図7のS402と同様に算出する。しかし、サービス毎に有効性情報の横軸のスケールが異なるため、算出した有効性変動情報は、図10列(a)−(1)(2)(3)のようにスケールが異なる。例えば、サービス1のX1aに対して、サービス2はX2aのスケールを有し、サービス3はX3aのスケールを有する。これらのスケールは、1対1/2対1/4の比である。このため、サービス1,2,3の有効性変動情報のスケールを統一するように変換して、図10列(b)−(1)(2)(3)のようにスケールを合わせる。このスケールを合わせる処理をS402の前に、S702の有効性関数変動算出ステップにより、有効性関数変動算出部320が行う。ここで、各サービスのスケールを一致させる例を説明する。
判定部350は、サービス毎に判定した結果を表示装置等の出力装置に出力して、利用者に通信資源割当の意義を通知する。例えば判定部350は、図10(c)−(1)(2)(3)のグラフを表示し、さらに、意義が大きいと判定した部分の線を他の部分の線と区別できるように、色を付けて表示する、或いは、点滅させる。
実施の形態2では、複数のサービスに対して、異なる割合で通信資源を割当て、サービス毎の割合を通信資源割合入力部370により入力していた。この実施の形態では、複数のサービスに対して異なる割合で通信資源を割当てるが、通信資源割合入力部370により入力するのは、組み合わせるサービスの数と、サービス全体に割当てる通信資源の量とを入力する場合を説明する。
図12は、この実施の形態の資源割当を判定する手順を示すフローチャートである。
図13は、この実施の形態のグループ情報の一例を示す図である。
この実施の形態3では、サービス1とサービス2とサービス3とを組み合わせるものとし、数情報は「3」とする。また、これら3つのサービス全体に割当てる通信資源の量である全資源量情報は「10」であるものとする。
図12の手順のうち、S1001、S1002,S1003は、図9に示した手順に追加したステップである。S1001は、図9のS701に対応するため、図12にはS701の処理がない。
S1001は、通信資源割合入力部370による通信資源割合入力ステップである。このステップでは、通信資源割合入力部370は、前述した数情報「3」と、全資源量情報「10」とを入力する。通信資源割合入力部370は、入力した数情報と全資源量情報とを、CPU911により記憶部に記憶する。
また、判定部350は、判定結果を出力する際に、グループ情報を一緒に出力して、どのグループ情報に対する判定結果であるのかを、利用者に知らせる。
通信帯域や通信速度を使用する複数のサービスはよくあるサービスであり、エントロピー情報や局所弾性情報は、このような複数のサービスでどのように通信資源の分け合えば効率よく通信資源を使用しようできるかを判断する際の判断元情報とすることができ、1つの計算機システムで実行させるサービスをどのように組み合わせればいいか、判断が容易になる。
Claims (10)
- 所定量の通信資源を割当てられたサービスを複数組み合わせる組み合わせサービス全体の通信資源の有効性を判定する通信資源割当装置において、
上記通信資源割当装置は、
処理を実行するセントラル・プロセッシング・ユニット(Centoral Processing Unit:CPU)と、
上記CPUが処理を行った結果を記憶する記憶部と、
上記複数のサービス毎の有効性情報を算出するための有効性関数情報を、入力装置により複数入力して、記憶部に記憶する有効性関数入力部と、
上記有効性関数入力部が記憶部に記憶した複数の有効性関数情報を入力して、入力した複数の有効性関数情報に基づいて、通信資源の量を割当てられた所定量の範囲内で変化させて有効性情報をCPUにより算出し、算出した有効性情報の変動を示す有効性変動情報を、複数のサービス毎に、CPUにより算出して、記憶部に記憶する有効性関数変動算出部と、
上記有効性関数変動算出部が記憶部に記憶した複数のサービス毎の有効性変動情報を入力して、入力した複数の有効性変動情報を用いて、組み合わせサービスの全通信資源の有効性変動情報を示す変動和情報をCPUにより算出し、算出した変動和情報と複数の有効性変動情報とを用いて、通信資源の量を割当てられた所定量の範囲内で変化させる場合の変動和情報に対する有効性変動情報の局所弾性を示す局所弾性情報を、複数のサービス毎に、CPUにより算出して、記憶部に記憶する局所弾性算出部と、
上記局所弾性算出部が記憶部に記憶した複数のサービス毎の局所弾性情報を入力して、入力した複数の局所弾性情報を用いて、組み合わせサービスの全通信資源の範囲内で通信資源の量を変化させる場合の、通信資源の量に対応する局所弾性のエントロピーを示すエントロピー情報をCPUにより算出して、記憶部に記憶するエントロピー算出部と、
上記エントロピー算出部が記憶部に記憶した複数のエントロピー情報を検索して、エントロピー情報の中でエントロピー情報の値が小さいエントロピー情報に対応する通信資源の量を、組み合わせサービスにおいて有効性のある通信資源の量として判定して、判定した通信資源の量を出力装置により出力する判定部と
を備えたことを特徴とする通信資源割当装置。 - 上記組み合わせる複数のサービスはそれぞれ、同じ割合で通信資源を割当てられることを特徴とする請求項1記載の通信資源割当装置。
- 上記組み合わせる複数のサービスはそれぞれ、異なる割合で通信資源を割当てられ、
上記通信資源割当装置は、さらに、
複数のサービス毎に、割当てられた通信資源の割合を示す割合情報を、入力装置により複数入力して、記憶部に記憶する通信資源割合入力部を備え、
上記有効性関数変動算出部は、上記通信資源割合入力部が記憶部に記憶した複数の割合情報を入力し、通信資源の量を1つ変化させる場合の単位量を複数の割合情報に比例させて、比例させた通信資源の単位量に基づいて上記複数のサービス毎の有効性情報をCPUにより算出し、算出した有効性情報の変動を示す有効性変動情報を複数のサービス毎に、CPUにより算出して、記憶部に記憶し、
上記局所弾性算出部は、上記通信資源割合入力部が記憶部に記憶した複数の割合情報を入力し、入力した複数の割合情報のうち最大の割合値を示す割合情報以外の割合情報のサービスに対応する有効性変動情報を、最大の割合値を示す割合情報に合わせて変換し、変換した有効性変動情報を用いて上記変動和情報をCPUにより算出し、算出した変動和情報と変換した有効性変動情報とを用いて、上記局所弾性情報を複数のサービス毎にCPUにより算出して、記憶部に記憶し、
上記判定部は、上記局所弾性算出部が記憶部に記憶した複数のサービス毎の局所弾性情報を複数のサービス毎に検索して、複数のサービス毎に、局所弾性情報の値が大きい局所弾性情報に対応する通信資源の量を取得して、取得した複数のサービス毎の通信資源の量を、各サービスの有効性のある通信資源の量として判定して、判定した通信資源の量を各サービスに対応させて出力装置により出力する
ことを特徴とする請求項1記載の通信資源割当装置。 - 上記通信資源割合入力部は、通信資源の全体量を示す全資源量情報と、組み合わせるサービスの数を示す数情報とを入力して、入力した全資源量情報と数情報とから、複数のサービスにそれぞれ割当てる通信資源の量を組み合わせてグループ情報としてCPUにより複数算出して、算出した複数のグループ情報を記憶部に記憶し、
上記通信資源割当装置は、
上記通信資源割合入力部が記憶部に記憶した複数のグループ情報を、CPUにより順次取り出して、取り出したグループ情報を上記複数のサービス毎の通信資源の量として、上記記憶部が記憶した複数のグループ情報がなくなるまで、上記有効性関数変動算出部と局所弾性算出部とエントロピー算出部と判定部とを実行させる制御部を備える
ことを特徴とする請求項1記載の通信資源割当装置。 - 上記判定部は、上記グループ情報を上記判定した通信資源の量とともに出力装置により出力する
ことを特徴とする請求項4記載の通信資源割当装置。 - 上記通信資源は、通信帯域と、通信速度との、いずれかであるものとすることを特徴とする請求項1記載の通信資源割当装置。
- 所定量の通信資源を割当てられたサービスを複数組み合わせる組み合わせサービス全体の通信資源の有効性を判定する通信資源割当装置により実行される通信資源割当方法において、
有効性関数入力部により上記複数のサービス毎の有効性情報を算出するための有効性関数情報を、入力装置を介して複数入力して、記憶部に記憶する有効性関数入力ステップと、
有効性関数変動算出部により、上記有効性関数入力ステップで記憶部に記憶した複数の有効性関数情報を入力して、入力した複数の有効性関数情報に基づいて、通信資源の量を割当てられた所定量の範囲内で変化させて有効性情報をCPUにより算出し、算出した有効性情報の変動を示す有効性変動情報を、複数のサービス毎に、CPUにより算出して、記憶部に記憶する有効性関数変動算出ステップと、
局所弾性算出部により、上記有効性関数変動算出ステップで記憶部に記憶した複数のサービス毎の有効性変動情報を入力して、入力した複数の有効性変動情報を用いて、組み合わせサービスの全通信資源の有効性変動情報を示す変動和情報をCPUにより算出し、算出した変動和情報と複数の有効性変動情報とを用いて、通信資源の量を割当てられた所定量の範囲内で変化させる場合の変動和情報に対する有効性変動情報の局所弾性を示す局所弾性情報を、複数のサービス毎に、CPUにより算出して、記憶部に記憶する局所弾性算出ステップと、
エントロピー算出部により、上記局所弾性算出ステップで記憶部に記憶した複数のサービス毎の局所弾性情報を入力して、入力した複数の局所弾性情報を用いて、組み合わせサービスの全通信資源の範囲内で通信資源の量を変化させる場合の、通信資源の量に対応する局所弾性のエントロピーを示すエントロピー情報をCPUにより算出して、記憶部に記憶するエントロピー算出ステップと、
判定部により、上記エントロピー算出ステップで記憶部に記憶した複数のエントロピー情報を検索して、エントロピー情報の中でエントロピー情報の値が小さいエントロピー情報に対応する通信資源の量を、組み合わせサービスにおいて有効性のある通信資源の量として判定して、判定した通信資源の量を出力装置により出力する通信資源割当意義判定ステップと
を有することを特徴とする通信資源割当方法。 - 上記組み合わせる複数のサービスはそれぞれ、異なる割合で通信資源を割当てられ、
上記通信資源割当方法は、さらに、
通信資源割合入力部により、複数のサービス毎に、割当てられた通信資源の割合を示す割合情報を、入力装置を介して複数入力して、記憶部に記憶する通信資源割合入力ステップを有し、
上記有効性関数変動算出ステップは、上記有効性関数変動算出部により、上記通信資源割合入力ステップで記憶部に記憶した複数の割合情報を入力し、通信資源の量を1つ変化させる場合の単位量を複数の割合情報に比例させて、比例させた通信資源の単位量に基づいて上記複数のサービス毎の有効性情報をCPUにより算出し、算出した有効性情報の変動を示す有効性変動情報を複数のサービス毎に、CPUにより算出して、記憶部に記憶し、
上記局所弾性算出ステップは、上記局所弾性算出部により、上記通信資源割合入力ステップで記憶部に記憶した複数の割合情報を入力し、入力した複数の割合情報のうち最大の割合値を示す割合情報以外の割合情報のサービスに対応する有効性変動情報を、最大の割合値を示す割合情報に合わせて変換し、変換した有効性変動情報を用いて上記変動和情報をCPUにより算出し、算出した変動和情報と変換した有効性変動情報とを用いて、上記局所弾性情報を複数のサービス毎にCPUにより算出して、記憶部に記憶し、
上記通信資源割当意義判定ステップは、上記判定部により、上記局所弾性算出ステップで記憶部に記憶した複数のサービス毎の局所弾性情報を複数のサービス毎に検索して、複数のサービス毎に、局所弾性情報の値が大きい局所弾性情報に対応する通信資源の量を取得して、取得した複数のサービス毎の通信資源の量を、各サービスの有効性のある通信資源の量として判定して、判定した通信資源の量を各サービスに対応させて出力装置を介して出力する
ことを特徴とする請求項7記載の通信資源割当方法。 - 所定量の通信資源を割当てられたサービスを複数組み合わせる組み合わせサービス全体の通信資源の有効性を判定する通信資源割当装置により実行されるプログラムにおいて、
有効性関数入力部により上記複数のサービス毎の有効性情報を算出するための有効性関数情報を、入力装置を介して複数入力して、記憶部に記憶する有効性関数入力処理と、
有効性関数変動算出部により、上記有効性関数入力処理で記憶部に記憶した複数の有効性関数情報を入力して、入力した複数の有効性関数情報に基づいて、通信資源の量を割当てられた所定量の範囲内で変化させて有効性情報をCPUにより算出し、算出した有効性情報の変動を示す有効性変動情報を、複数のサービス毎に、CPUにより算出して、記憶部に記憶する有効性関数変動算出処理と、
局所弾性算出部により、上記有効性関数変動算出処理で記憶部に記憶した複数のサービス毎の有効性変動情報を入力して、入力した複数の有効性変動情報を用いて、組み合わせサービスの全通信資源の有効性変動情報を示す変動和情報をCPUにより算出し、算出した変動和情報と複数の有効性変動情報とを用いて、通信資源の量を割当てられた所定量の範囲内で変化させる場合の変動和情報に対する有効性変動情報の局所弾性を示す局所弾性情報を、複数のサービス毎に、CPUにより算出して、記憶部に記憶する局所弾性算出処理と、
エントロピー算出部により、上記局所弾性算出処理で記憶部に記憶した複数のサービス毎の局所弾性情報を入力して、入力した複数の局所弾性情報を用いて、組み合わせサービスの全通信資源の範囲内で通信資源の量を変化させる場合の、通信資源の量に対応する局所弾性のエントロピーを示すエントロピー情報をCPUにより算出して、記憶部に記憶するエントロピー算出処理と、
判定部により、上記エントロピー算出処理で記憶部に記憶した複数のエントロピー情報を検索して、エントロピー情報の中でエントロピー情報の値が小さいエントロピー情報に対応する通信資源の量を、組み合わせサービスにおいて有効性のある通信資源の量として判定して、判定した通信資源の量を出力装置により出力する判定処理と
を有することを特徴とするプログラム。 - 上記組み合わせる複数のサービスはそれぞれ、異なる割合で通信資源を割当てられ、
上記プログラムは、さらに、
通信資源割合入力部により、複数のサービス毎に、割当てられた通信資源の割合を示す割合情報を、入力装置を介して複数入力して、記憶部に記憶する通信資源割合入力処理を有し、
上記有効性関数変動算出処理は、上記有効性関数変動算出部により、上記通信資源割合入力処理で記憶部に記憶した複数の割合情報を入力し、通信資源の量を1つ変化させる場合の単位量を複数の割合情報に比例させて、比例させた通信資源の単位量に基づいて上記複数のサービス毎の有効性情報をCPUにより算出し、算出した有効性情報の変動を示す有効性変動情報を複数のサービス毎に、CPUにより算出して、記憶部に記憶し、
上記局所弾性算出処理は、上記局所弾性算出部により、上記通信資源割合入力処理で記憶部に記憶した複数の割合情報を入力し、入力した複数の割合情報のうち最大の割合値を示す割合情報以外の割合情報のサービスに対応する有効性変動情報を、最大の割合値を示す割合情報に合わせて変換し、変換した有効性変動情報を用いて上記変動和情報をCPUにより算出し、算出した変動和情報と変換した有効性変動情報とを用いて、上記局所弾性情報を複数のサービス毎にCPUにより算出して、記憶部に記憶し、
上記判定処理は、上記判定部により、上記局所弾性算出処理で記憶部に記憶した複数のサービス毎の局所弾性情報を複数のサービス毎に検索して、複数のサービス毎に、局所弾性情報の値が大きい局所弾性情報に対応する通信資源の量を取得して、取得した複数のサービス毎の通信資源の量を、各サービスの有効性のある通信資源の量として判定して、判定した通信資源の量を各サービスに対応させて出力装置を介して出力する
ことを特徴とする請求項9記載のプログラム。
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