初めに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。また、各図におけるブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号(データ)の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。さらに、本願開示に示す回路図、ブロック図、内部構成図、接続図などにおいて、明示は省略するが、入力ポート及び出力ポートが各接続線の入力端及び出力端のそれぞれに存在する。入出力インターフェイスも同様である。
一実施形態に係る管理装置100は、データ抽出部111と、通信状態変化検知部112と、条件変更部113と、を備える(図1参照)。データ抽出部111は、観測装置が観測したデータから所定の条件を満足するデータを選択する。通信状態変化検知部112は、通信装置による通信状態の変化を検出する。条件変更部113は、データ抽出部111の選択したデータの時刻と通信状態の変化を検知した時刻の差の分布に基づき所定の条件を変更する。データ抽出部111は、条件変更部が変更した条件を用いて通信状態の変化と相関を有するデータを同期データとしてさらに抽出する。
上記管理装置100は、観測機器が観測したデータの中から、通信装置の変化と相関のあるデータを特定する。具体的には、管理装置100は、観測装置が観測したデータから通信装置の通信品質と相関を有するデータを抽出し、通信品質に影響のある観測データを特定することで、予防的な通信制御や通信品質変動の要因分析を実現する。即ち、管理装置100は、突発的に発生する通信品質の変化を予測するために観測機器が観測するデータの中から通信品質に影響があるデータを抽出する。
以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。なお、各実施形態において同一構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
[第1の実施形態]
第1の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
<構成の説明>
図2は第1の実施形態に係るシステムの構成例を示す図である。図2を参照すると、第1の実施形態におけるシステムは観測装置10と、通信装置20と、管理装置30と、ネットワーク40から構成されている。なお、図2の構成例においては、観測装置10と通信装置20は1台ずつで構成されているが、1台以上の任意の台数がシステムに含まれていてもよい。また、管理装置30の機能が観測装置10や通信装置20に組み込まれた形であってもよい。
観測装置10は、通信装置20の近辺に配置され、観測したデータ(以後、観測データと表記する)を管理装置30に送信する。観測装置10は、例えば、カメラであり、撮影した画像をデータとして送信する。また、観測装置10は、車両の位置を観測する装置であり、車両の位置をデータとして送信する。なお、これらは、観測装置10の一例であって、何らかの観測を行い、データを収集する装置であれば任意の装置であってよい。
通信装置20は、他の通信装置(図示せず)と通信を行うとともに、ネットワーク品質の観測を行い、そのデータ(以後、品質データと表記する)を管理装置30に送信する。ネットワーク品質は、例えば、通信装置20で観測される電波強度やSINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)であってもよいし、スループットや通信遅延であってもよい。
管理装置30は、通信装置20を含むネットワークシステムを管理する装置である。第1の実施形態に係る管理装置30は、観測装置10が観測した観測データの中から、通信装置20が収集した品質データと相関を有する観測データを抽出する。
次に、管理装置30の構成について説明する。
図3は、第1の実施形態に係る管理装置30の構成例を示したブロック図である。図3に示した様に管理装置30は、観測データ受信部101と、観測データ記録部102と、観測データ抽出部103と、品質データ記録部104と、通信状態変化検知部105と、抽出条件変更部106とから構成される。
観測データ受信部101は、観測装置10から観測データを受信する。受信した観測データは、観測データ記録部102に通知され、記録される。
観測データ記録部102は、観測装置10が観測した観測データを記録する。観測データ記録部102は、観測データが観測された時刻と観測データを対にし、観測情報として記録する。観測データが観測された時刻は、観測データ受信部101が観測データを受信した時刻としてもよいし、観測装置10から明示的に時刻を通知される形式でもよい。
観測データ抽出部103は、通信装置20のネットワーク品質と相関が強いと推測される観測データ(上述の同期データ)を抽出する。例えば、観測データ抽出部103は、以下のようにして観測データを抽出する。
まず、観測データxを入力とする関数F(x、w)を定義する。F(x、w)は0から1の間の値を出力として与える関数であり、wを調整することによって、同一のxに対して異なる値を算出するように調整することができる。
観測データ抽出部103は、F(x、w)が所定の値、例えば0.5以上を与える観測データxを抽出する。ここで、wは、抽出するデータを調整するための抽出条件として働く。換言すれば、抽出条件wを調整することで、観測データ抽出部103が抽出するデータを調整することができる。観測データxや抽出条件wはスカラー値である必要は無く、ベクトルや行列であってもよい。
例えば、観測装置10がカメラである場合の例について、図4を用いて説明する。図4は観測装置10が観測したデータ(画像)を時刻毎に表記している。例えば、図4(a)に示す一番左の画像は時刻「13:20:00」に観測された画像である。
観測データxは、各画像を構成する複数画素のピクセル値を要素とする行列であり、観測データ抽出部103は、各画像に関してF(x、w)を算出する。図4の例においては、時刻「13:21:00」に観測された図4(c)に示す画像のF(x、w)が0.5以上であるため、時刻「13:21:00」に観測された図4(c)に示す画像が抽出される。F(x、w)は例えばニューラルネットワークであってもよいし、その他の任意の関数を用いてよい。
上記関数F(x、w)についてより具体的に説明すると、関数F(x、w)は入力データとして観測データxと抽出条件wを入力する。関数F(x、w)は、これらの入力データにより、入力データと通信品質の変化との相関の強度を示す値を出力する。例えば、入力データと「通信遅延が増加」の相関を示す関数としてFを定義した場合を考える。この場合、関数Fの出力値が「1」に近い入力データが得られた時(例えば図4(c))は、当該入力データ(図4(c)に示す画像)は「通信遅延の増加」との相関が強いことを示す。つまり、図4(c)に示す状況は、近い将来に遅延の増加が生じる可能性が高いことを示す。一方、関数Fの出力値が「0」に近い場合には、入力データと通信品質の変換(通信遅延の増加)が無相関であることを示す。つまり、入力データが得られた後に通信遅延の増加が発生することはあるが、当該事象は偶然に発生したことを示す。
このように、関数Fは観測データと通信品質の変化に関する相関の強度を示すものなので、関数Fの定義によっては観測データと通信品質の良否との関係は逆転する場合がある。例えば、観測データと「スループットの増加」の相関を示す関数としてFを定義した場合、Fが「1」に近い値を取ると通信品質が良くなることを示す。しかし、「スループットの悪化」の相関を示す関数として関数Fを定義した場合では、Fが「1」に近い値を取る場合には通信品質が悪化することを意味する。
なお、関数Fは、上述のように、ニューラルネットワークにより実現されてもよい。具体的には、図4に示すような観測データ(画像データ)と通信品質の変化に関する多数の教師データを用意し、観測データと通信品質の変化の相関を学習させることで上記関数Fを実現してもよい。
また、関数Fに入力する抽出条件wは、関数Fの出力値を調整するパラメータとして機能する。上述のように、抽出条件wを調整することで、ある入力データ(観測データx)に対する関数F(x、w)の出力値を「0」から「1」の範囲で調整することができる。例えば、図4に示すような画像データが観測データであって、相関の強度が画像の領域により定まる場合には、抽出条件wは画像のどの領域の出力値を計算するかを指定するパラメータとなる。
例えば、図4(c)において、パトライト(登録商標;積層信号灯)が通信品質の変化を与える場合、当該パトライトを含む画像領域が抽出条件wにより指定されれば、関数Fの出力値は「1」に近くなる。一方、図4(c)において、例えば、右下の領域のようにパトライトからのノイズが少ない領域が抽出条件wにより指定されれば、関数Fの出力値は「0」に近くなる。
なお、観測データ抽出部103が抽出した観測データは、抽出条件変更部106が抽出条件を変更することによって、通信装置20で観測される通信品質の変化と相関を有するようになる。
品質データ記録部104は、通信装置20が観測し、管理装置30に送信したネットワーク品質データを受信し、ネットワーク品質情報として記録する。品質データ記録部104が記録するネットワーク品質情報は、品質データの取得された時刻と当該時刻における品質データを少なくとも含む。
品質データは、例えば、通信装置20で観測される電波の品質を示す電波強度やSINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)であってもよいし、スループットや通信遅延であってもよい。また、品質データは、通信装置と通信装置が接続する無線LAN(Local Area Network)アクセスポイント間の通信が途切れたことを示す情報であってもよい。
図5は、品質データ記録部104が記録する品質データの一例を示した図である。図5によれば、品質データが観測された時刻と通信品質を示す電波強度(RSSI)が対で記録される。例えば、図5の最初の行を参照すると、時刻「13:23:10」に電波強度が「-50dBm」であったことが分かる。なお、図5に示した例は一例にすぎず、他の形式であってもよい。例えば、通信品質を示す値が電波強度以外であってもよいし、電波強度値とスループット値のように複数の値から構成されていてもよい。
通信状態変化検知部105は、品質データ記録部104に記録された品質データに基づき、通信装置20が観測する通信品質が変化したことを検知し、その時刻を抽出する。通信状態変化検知部105の動作詳細は後述する。
抽出条件変更部106は、観測データ抽出部103により抽出された観測データと、通信状態変化検知部105が抽出した通信品質の変化時刻に基づき、観測データ抽出部103が観測データを抽出する条件を変更する。例えば、品質データが大きく変化した時刻に近い時刻の観測データがより多く抽出されるように抽出条件を変更する。これにより、通信品質を劣化させる要因となっている事象に関する観測データをより正確に抽出することが可能となる。
<動作の説明>
次に、第1の実施形態に係るシステムの動作について図6と図7を参照して詳細に説明する。
第1の実施形態に係るシステムの動作は二つの動作から構成される。
第1の動作は図6に例示された動作で、管理装置30が観測装置10から観測データを受信する動作である。
第2の動作は図7に例示された動作で、過去の観測データから観測データ抽出部103の抽出条件を定めることにより、通信品質と相関のある観測データを選択的に抽出可能とする動作である。
まず、図6を参照し、第1の動作について説明する。図6は管理装置が新規の観測データを観測データ記録部102に記録する動作例を示すシーケンス図となっている。
最初に観測装置10が観測データを生成する(ステップS1001)。
観測データの生成は、観測装置10が観測を行う契機となるイベント(観測イベント)の発生時に行われる。観測イベントは、例えば、観測装置10がカメラであれば、カメラが撮影している画像に変化が発生することである。また、観測装置10が、定期的な測定を行う温度センサの場合は、定期的に測定を行わせるために観測装置10内で動作するタイマの発火が観測イベントとなる。
次に観測装置10は、観測データを生成した時刻(観測時刻)として、現在時刻を取得する(ステップS1002)。
その後、観測装置10は、観測データと観測時刻を含む観測情報を管理装置30に送信する(ステップS1003)。この時、観測装置10はHTTP(Hypertext Transfer Protocol)やHTTPSのPOSTメソッドを用いて観測情報を送信してもよいし、MQTT(Message Queue Telemetry Transport)を用いて送信してもよい。
また、観測装置10は、観測データと観測時刻を、例えば、観測データをHTTPボディに、観測時刻をHTTPヘッダに付与して送信してもよい。
また、観測データが画像データの場合には、画像ファイルの撮影日時のフィールド(例えば、JPEG(Joint Photographic Experts Group)のEXIF(Exchangeable Image File Format)のDateTimeOriginalタグ)に挿入する形、つまり、観測時刻を観測データに埋め込む形式で観測装置10は観測情報を送信してもよい。
なお、上記例示した送信方法は一例にすぎず、任意の方法によって観測装置10は管理装置30に観測情報を送信してもよい。また、上記説明では、観測装置10が能動的に管理装置30に観測情報を送信する例を記載した。しかし、管理装置30が観測装置10に新規の観測情報の有無を問い合わせて、観測装置10が新規の観測情報を保有する場合には当該問い合わせに応答する形で観測情報を管理装置30に送信してもよい。
観測装置10が観測情報を送信後、管理装置30の観測データ受信部101は観測装置10が送信した観測情報(観測データ、観測時刻)を受信する(ステップS1004)。
その後、管理装置30は、受信した観測情報に記録された観測時刻と観測データを観測データ記録部102に保存する(ステップS1005)。
次に、図7を参照し、第2の動作について説明する。
最初に観測データ抽出部103が観測データ記録部102に記録された観測データの中から所定の条件を満たす観測データを抽出する(ステップS1101)。
本願開示においては、前述の関数F(x、w)を用いて、F(x、w)>0.5を満たす観測データxを抽出するとする。例えば、観測データ記録部102に図4で示される画像が記録されており、各画像に対して関数F(x、w)を適用し、図4に例示された値が算出されていたとする。この場合、例えば、時刻「13:21:00」の画像が観測データとして抽出される。なお、図4の例では、一つの観測データが抽出されているが、通常、記録されたデータ量に応じて条件を満たす複数の画像が抽出される。
次に、通信状態変化検知部105が品質データ記録部104に記録された通信装置20の品質データを参照し、通信品質に変動が発生した時刻を抽出する(ステップS1102)。例えば、品質データ記録部104に図5に示した品質データが記録されている場合について説明する。
抽出条件変更部106は、図5の各行の品質値を参照し、前後する時間(異なる時刻間)の電波強度の差の絶対値を求める。抽出条件変更部106は、例えば、時刻「13:23:10」における電波強度「-50dBm」と他の時刻「13:23:20」における電波強度「-52dBm」の差の絶対値を算出する。
次に、抽出条件変更部106は、算出した品質値の差分の絶対値が所定の閾値を超える時刻を抽出する。ここでは、差分の絶対値に適用する閾値が20dBmの場合の品質値を抽出するとする。
図5を参照すると、時刻「13:23:20」と「13:23:30」の電波強度の差分の絶対値が28dBmであるため、抽出条件変更部106は、時刻「13:23:30」を抽出する。図5の例においては抽出される時刻は1つであるが、通常、品質データ記録部104に記録されたデータと閾値に応じて複数の時刻が抽出される。
なお、上記閾値は一例にすぎず他の値でもよい。また、時刻毎の品質値をそのまま用いるのではなく、移動平均などを用いてもよい。移動平均を用いることによって、通信品質の観測誤差によってノイズデータが抽出されることを防止することが出来る。
その後、抽出条件変更部106が、ステップS1101で抽出された各観測データの時刻oi(iは正の整数。以下同じ)とステップS1102で抽出された各品質データの時刻qj(jは正の整数。以下同じ)の時刻差の分布を算出する(ステップS1103)。
上記分布を算出する際、抽出条件変更部106は、全てのi、jの組み合わせに対して時刻差qj-oiを算出する。時刻差の分布は、例えばヒストグラムによって算出される。図8は算出されたヒストグラムの一例であり、横軸が時刻差、縦軸が頻度となっている。なお、上記算出された時刻差の分布は一例にすぎず、他の方法で算出してもよい。例えば、図8のヒストグラムを特定の形状の関数でフィッティングすることによって算出してもよい。
抽出条件変更部106は、次に、ステップS1103で算出した時刻差の分布を、観測データを抽出する他の条件で算出済みか否かを判定する(ステップS1104)。具体的には、抽出条件変更部106は、図7に示す動作の開始後、ステップS1103の実行が初回であるか否かを判定すればよい。
算出済みでない場合(ステップS1104のNo分岐)は、抽出条件変更部106は、観測データ抽出部103が観測データを抽出する条件をランダムに変更する(ステップS1105)。例えば、抽出条件変更部106は、現在の抽出条件wにランダムに生成した微小な値δwを加算して、新規の抽出条件w+δwを算出する。変更後、管理装置30はステップS1101以降の処理を再度繰り返す。
ステップS1104で算出済みと判定された場合(ステップS1104のYes分岐)は、抽出条件変更部106は、前回抽出した時刻差の分布と、新規に算出した時刻差の分布を比較する(ステップS1106)。より具体的には、抽出条件変更部106は、前回分布のピーク部(カウント値が所定値以上の時刻差)に含まれる時刻差の数と新規分布のピーク部に含まれる時刻差の数を比較する。
図9を用いて、時刻差の分布の比較をより詳細に説明する。図9を参照すると時刻差のヒストグラムにピーク部を観測することが出来る。抽出した観測データに同期して通信品質の変化が発生している場合(観測データと通信品質の変化に強い相関がある場合)は、抽出される観測データが得られた時刻から所定の時間後に高い確率で通信品質の変化が発生するため、図9の様なピーク部が観測される。
一方で、ピーク部以外の部分は、抽出された観測データの時刻と品質データの時刻が偶然に近い時間に存在したためにヒストグラムに計上される部分である。換言すれば、ピーク部に計上される観測データが多いという事は、観測データ抽出部103が通信品質の変化と真に同期する観測データを選択的に抽出できていることを示す。
抽出条件変更部106は、上記事実に基づき、ピーク部に計上される観測データがより多くなるように抽出条件を変更することを目指す。なお、以降の説明では、ピーク部に含まれる時刻差の数をN(Nは正の整数、以下同じ)として、前回算出した分布のピーク部の時刻差数と今回算出したピーク部の時刻差数の差分値をδNとする。
ステップS1106の後、抽出条件変更部106は、時刻差の分布の比較結果に基づき、抽出条件の変更を実施する(ステップS1107)。
本願開示においては、抽出条件変更部106は、前回ステップS1101の実行時に用いた抽出条件wと今回用いた抽出条件w+δwの差δwを用いて、新規の抽出条件wをw+αδN/δwにより設定する。ここで、αは事前に設定する定数である。なお、wはベクトル値であってもよい。
上記図7に示す動作をより具体的に説明する。
例えば、観測装置10から得られる観測データが図10に示す3つのデータであるとする。図10(a)~(c)に示すデータは取得(観測)された時刻と車両の位置が異なる。また、車両の位置は通信装置20の通信品質に影響をあたえるものとする。
観測データ抽出部103は、図10(a)~(c)に示す観測データに適用する抽出条件を、関数F(x、w)の出力値が0.5より大きい(F>0.5)に設定したものとする。
図10では、車両の位置が通信品質に影響を与えるので、抽出条件wに画像の右下の領域を設定すると、3つの画像に対応する関数Fの出力値のそれぞれは所定の条件(F>0.5)をみたす。また、車両の通過と通信品質の間に相関があるので、品質データは、時刻t3以降の時刻t4にて大きく変化する。当該状況を図示したものが、図11(a)である。図11(a)において、品質データの時刻と観測データの時刻の時刻差は、t4-t3、t4-t2、t4-t1となり、これらの時刻差はピークを形成する。
一方、抽出条件として画像の右上を設定した場合、3つの画像に対応する関数Fの出力値のそれぞれは所定の条件(F>0.5)を満たさない。但し、車両が通過し通信品質に影響を与えているという事実は変わらないので、品質データは時刻t3以降の時刻t4にて大きく変化する。当該状況を図示したものが、図11(b)である。図11(b)において、3つの観測データからは所定の条件(F>0.5)を満たす時刻は検出されないので、品質データの変化時刻t4との時刻差の数は「0」となる。この場合、ピークは形成されない。
第1の実施形態では、上記のような抽出条件を適宜変更していき、ピークが最大になる抽出条件を探索している。また、ピークが最大となるということは、その際の観測データと抽出条件の組み合わせが最も通信品質に影響を与えることを示す。
このように抽出条件を変更することで、時刻差のピーク部の時刻差数をより増やす方向に抽出条件を変更することが出来る。そのため、通信装置20の通信品質の変化と相関のある観測データを観測データ抽出部103が選択的に抽出できるようになる。
なお、ここで示した抽出条件の変更方法は一例にすぎず、他の方法でもよい。例えば、時刻差の分布に複数のピークが存在する場合は、それらのピークに含まれる時刻差の合計値を用いてもよい。ピークが複数観測される場合は、通信装置20の通信品質変化と相関を持つ複数種類の観測データを観測装置10が観測していることを意味している。複数のピークの合計値を用いることで、通信品質変化と相関を持つ、複数種類の異なる特徴を有する観測データを一度に抽出できるようになる。
また、抽出条件変更部106は、時刻差の分布の情報エントロピーのような値を最大化するように抽出条件wを変更してもよい。情報エントロピーは偏りの大きな分布に対して大きな値を与えるため、通信品質の変化と相関のある任意の種類の観測データを一度に抽出可能となる。また、情報エントロピーを用いることで、観測データと通信品質データの時刻差の分布が図9に示したような正規分布に近い形状を持たない場合にも通信品質の変化と相関のある観測データを抽出出来る。
また、抽出条件変更部106は、時刻差の分布におけるピーク部ではない部分の時刻差数を減少させるように観測データの抽出条件を変更してもよい。これにより、通信品質の変化と相関を持たない観測データを抽出することを抑止することが出来るようになる。
最後に抽出条件変更部106は、前回のステップS1101で用いた抽出条件wの値と今回用いた抽出条件wの値の差を確認する(ステップS1108)。具体的にはδwの大きさが所定の値(Twとする)以下であるかを確認する。
差が所定の値以下である場合(ステップS1108のYes分岐)は、管理装置30は動作を終了する。一方で、差が所定の値以上である場合(ステップS1108のNo分岐)は、管理装置30は、再度ステップS1101以下の処理を繰り返す。なお、Twは、例えば、10^(-5)のような固定の値を予め与えてもよいし、|w|×10^(-5)のように抽出条件wの大きさに対する割合で設定してもよい。なお、記号「^」は冪乗演算子を意味する。
第1の実施形態によれば、抽出した観測データの観測時刻と通信品質の変化時刻の時間差の分布に基づき、抽出条件を通信品質の変化と相関を有する観測データを選択的に抽出するように変更することが出来る。第1の実施形態に係る管理装置は、変更された抽出条件を用いて観測データを抽出することで、通信品質の変化と相関を有する観測データを選択的に抽出することが可能となる。
また、第1の実施形態によれば、抽出した観測データの観測時刻と通信品質の変化時刻の時間差の分布の中から特定の構造を見出すこと、乃至、分布に偏りが存在することに基づき抽出条件を変更する。このため、観測データと相関を有する通信品質変化の時差に関する事前情報によらず、通信品質の変化と相関を有する観測データを選択的に抽出することが可能となる。より具体的には、観測装置10と通信装置20の位置関係などから推測される、観測データの観測時刻から約10秒後に通信品質変化が発生する可能性が高いなどの事前情報がなくとも、通信品質の変化と相関を有する観測データを抽出できる。また、観測データと通信品質の変化が無関係に近い時間に発生する可能性が高い場合においても、通信品質の変化と相関を有する観測データのみを選択的に抽出することが可能となる。
[第2の実施形態]
第2の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
<構成の説明>
次に、本発明の第2の実施形態について図面を参照して説明する。
図12は、第2の実施形態に係るシステムの一例を示すブロック図である。図12を参照すると第2の実施形態に係るシステムは、観測装置10と、通信装置20と、管理装置31とで構成される。
第2の実施形態に係るシステムは、管理装置30が管理装置31に置き換わっている点で、第1の実施形態に係るシステムと異なる。なお、第1の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
管理装置31は、観測装置10が観測した観測データと通信装置20が収集した品質データに基づき、通信装置20のネットワーク品質の予測と、予測に基づく制御を行う。
図13は管理装置31の構成例を示すブロック図である。管理装置31は、観測データ受信部101と、観測データ記録部102と、観測データ抽出部103と、品質データ記録部104と、通信状態変化検知部105と、抽出条件変更部106と、通信予測部107と、通信制御部108とから構成される。
第2の実施形態に係る管理装置31は、通信予測部107と通信制御部108を備える点で、第1の実施形態における管理装置30と異なる。なお、第1の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
通信予測部107は、観測データ抽出部103が抽出した観測データと、抽出された観測データと通信装置20の通信品質変化の相関関係に基づき、通信装置20における通信品質変化を予測する。通信予測部107が予測する通信品質は電波強度やSINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)であってもよいし、スループットや通信遅延であってもよい。なお、これらは一例にすぎず、通信装置20の通信に関わるものであれば他の量であってもよい。
通信制御部108は、通信予測部107が予測した通信装置20の通信品質の変化に基づき、通信制御を実施する。通信制御は、例えば、通信装置20に対して接続先の無線LANアクセスポイントを変更するよう通知を送信するなどである。なお、これは一例にすぎず、通信装置20の通信品質を改善するものであれば他の制御であってもよい。例えば、無線LANアクセスポイントに通信装置20に対する通信を優先するように通知してもよいし、通信装置20に移動を促す指示を通知してもよい。
次に、図面を参照して、第2の実施形態に係る管理装置31の動作例について説明する。第2の実施形態に係る管理装置31の動作は、図14、図7、および図15に示す動作で構成される。
なお、図14は、観測装置10から観測データを受信する動作例を示すシーケンス図である。図7の動作は、通信装置20の通信品質変化と相関を有する観測データを特定する動作例を示すフローチャートである。図15の動作は、管理装置31が新規に観測データを取得した場合に、通信装置20における通信品質の変動を予測する動作を示す。
なお、第1の実施形態と同様の動作については第1の実施形態における動作と同様の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、図7の動作は第1の実施形態における動作例と同一であるので、詳細な説明を省略する。
まず図14の動作例について説明する。図14において、ステップS1001の動作(観測装置10による観測データの生成)からステップS1005の動作(管理装置31によるデータの保存)は、第1の実施形態で説明した図7の動作と同一であるため説明を省略する。
ステップS1005の後、管理装置31は、受信した観測データに基づき通信装置20の通信品質の予測を実施する(ステップS2006)。
図14におけるステップS2006の詳細な動作を、図15を用いて説明する。
まず、管理装置31は受信した新規観測データを観測データ抽出部103に引き渡す。観測データ抽出部103は、図7の動作によって変更された抽出条件を用いて、新規に受信した観測データが抽出条件を満たすか否かを判定する(ステップS2201)。
観測データが抽出条件を満たさない場合(ステップS2202のNo分岐)、例えば、前述の関数F(x、w)の出力値が閾値0.5より小さい0.1である場合は、そのまま処理を終了する。
一方、観測データが抽出条件を満たす場合(ステップS2202のYes分岐)、例えば、F(x、w)=0.9である場合は、管理装置31はステップS2203に進む。
ステップS2203において、管理装置31の観測データ抽出部103は、観測データ記録部102に記録された観測データを参照し、抽出条件を満たす観測データを抽出する。
その後、通信予測部107は、ステップS2203で抽出された観測データの時刻と品質データ記録部104に記録された通信品質の変化時刻の時刻差の分布を算出する(ステップS2204)。ここでは、図16に示す分布が得られたとして説明する。
次に、通信予測部107は、抽出された観測データと通信品質データの時刻差の分布に基づいて、通信品質の変化が発生する時刻を予測する(ステップS2205)。具体的には、通信予測部107は、図16の時刻差分布のピークを与える時刻差(T)を算出し、現在時刻からT秒後に通信装置20において通信品質の変化が発生すると予測する。
なお、ここで示した予測方法は一例にすぎず、例えば、通信予測部107は、図16のピークの幅(W)を考慮した予測を行ってもよい。つまり、通信予測部107は、現在からT-W/2秒後からT+W/2秒後の間に通信品質の変化が発生すると予測してもよい。これにより、予測の時間的な誤差を考慮した通信制御が可能となる。
また、通信予測部107は、通信品質の変化が発生する確率をさらに算出してもよい。例えば、図16のヒストグラムにおけるピーク幅内の事象数(NP)を、ステップS2204で抽出された観測データの総数(NE)で除算する。通信予測部107は、当該計算により、現在からT-W/2秒後からT+W/2秒後の間にNP/NEの確率で通信装置20において通信品質の変化が発生すると予測する。これにより、通信品質の変化の発生確度に応じた通信制御が可能となる。なお、記号「/」は除算演算子を意味する。
最後に管理装置31の通信制御部108が、ステップS2205で行った予測に基づき、通信制御を行う(ステップS2206)。例えば、予測が現在時刻からT秒後に通信装置20の電波強度が悪化するという予測であったとして説明する。その場合、例えば、通信制御部108は、通信装置20に対して、現在からT秒後までの間に現在接続している無線LANアクセスポイントから別の無線LANアクセスポイントに繋ぎ直す様に通知してもよい。これによって通信装置20における電波強度の悪化を防止することが出来る。
なお、ここで示した例は一例にすぎず、他の手法によってもよい。例えば、通信制御部108は、無線LANアクセスポイントや無線LANアクセスポイントのコントローラーに対して、通信装置20の通信を優先するように指示してもよい。これによって、通信装置20と通信装置20が接続する無線LANアクセスポイント間の電波強度が悪化したとしても、通信スループットの劣化を最小限に抑えることが出来る。
第2の実施形態に係る管理装置31では、大量の観測データの中から通信品質の変化と相関のある観測データを抽出し、通信品質の変化と抽出された観測データの時刻差を用いることで、精度の高い通信品質の予測を可能とする。また、予測に基づき通信制御を実施することで、通信装置における通信品質の劣化によって、機器制御が困難になる状況を回避することが可能となる。
[第3の実施形態]
第3の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
第3の実施形態では、抽出した観測データを通信装置20等の使用者に通知する管理装置を開示する。これによって、使用者は、通信品質の変化(劣化)と相関のある観測データを確認することで、通信品質の劣化の原因を知ることができる。
図17は、第3の実施形態に係るシステムの一例を示すブロック図である。図17を参照すると第3の実施形態に係るシステムは、観測装置10と、通信装置20と、管理装置32とで構成される。第3の実施形態に係るシステムは、管理装置30が管理装置32に置き換わっている点で、第1の実施形態に係るシステムと異なる。なお、第1の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
図18は、管理装置32の構成例を示すブロック図である。管理装置32は、観測データ受信部101と、観測データ記録部102と、観測データ抽出部103と、品質データ記録部104と、通信状態変化検知部105と、抽出条件変更部106と、観測データ要約部109と、表示部110とから構成される。
第3の実施形態に係る管理装置32は、観測データ要約部109と、表示部110を備える点で、第1の実施形態における管理装置30と異なる。なお、第1の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
観測データ要約部109は、観測データ抽出部103が抽出した通信品質の変動と相関のあるデータを要約した要約データを生成する。観測データ要約部109は、抽出した観測データを要約することで、通信装置20の通信品質の変化を引き起こしている事象を分かりやすく使用者に提示することを可能とする。
観測データ要約部109は、例えば、抽出した観測データの内、前述の関数F(x、w)の出力を最大とする観測データを要約データとする。その他に、観測データ要約部109は抽出した観測データの平均値を要約データとしてもよいし、平均値と最も差の少ない観測データを要約データとしてもよい。
平均値以外に、最頻値などの他の統計値を用いてもよい。また、観測データ要約部109が算出する要約データは一つである必要は必ずしもなく、抽出したデータの中からF(x、w)が大きいものから所定の数の観測データを要約データとしてもよい。なお、ここで挙げた要約データの生成方法は一例にすぎず、他の方法によって生成してもよい。
表示部110は、観測データ要約部109が要約した観測データを使用者に提示する。表示部110は、液晶パネル等のディスプレイに要約した観測データを出力する。また、表示部110は、スマートフォンやタブレットに要約データ表示させるための情報をこれらの端末に送信してもよい。
なお、表示部110が表示する上記情報は、一例にすぎず、他の情報を含んでいてもよい。例えば、表示する要約データと相関を有する通信品質の変化の種類(電波強度や通信遅延など)を要約データと同時に表示してもよいし、要約データと相関して通信品質が変化する機器の名称(通信装置20の名称)や識別子を表示してもよい。
また、相関する通信品質の変化の傾向、例えば、観測データと通信品質の変化が同期して発生する確率や、通信品質の変化の発生数の時間帯毎の分布なども同時に表示してもよい。
次に、図を参照して、第3の実施形態に係る管理装置32の動作例について説明する。図6、図7、および図19の動作で構成される。なお、図6は、観測装置10から観測データを受信する動作例を示すシーケンス図である。図7の動作は、通信装置20の通信品質変化と相関を有する観測データを特定する動作例を示すフローチャートである。図19の動作は、管理装置32が図6の動作で特定した通信品質変化と相関を有する観測データを管理装置32の使用者に提示する動作例を示した図である。
なお、第1および第2の実施形態と同様の動作については第1または第2の実施形態における動作と同様の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、図6および図7の動作は第1の実施形態における動作例と同一であるので、詳細な説明を省略する。
図19の動作例について説明する。図19の動作は管理装置32の使用者による操作などを契機に開始する。
まず、管理装置32の観測データ抽出部103が、観測データ記録部102に記録された観測データを参照し、観測データを抽出する(ステップS3301)。なお、ここで観測データの抽出に用いられる抽出条件は、図7の動作によって、通信装置20の通信品質変化と相関を有する観測データを選択的に抽出するように変更された抽出条件である。
次に、観測データ要約部109がステップS3301で抽出された観測データから要約データを生成する(ステップS3302)。最後に、表示部110は、ステップS3302で生成した要約データを表示(出力)する。
第3の実施形態では、通信装置20の通信品質と相関のある観測装置10が観測した観測データを管理装置32の使用者に提示する。これによって、使用者が通信品質の変化と相関を有するデータ、例えば、画像などを確認し、通信品質の劣化原因を特定することで、通信品質の劣化を抑止する対策を講じることが可能となる。
<変形例>
第1乃至第3の実施形態にて説明したネットワークシステムの構成は例示であって、システムの構成を限定する趣旨ではない。例えば、観測データから同期データを抽出するモジュール(観測データ抽出部103、抽出条件変更部106)と通信状態の変化を検知するモジュール(品質データ記録部104、通信状態変化検知部105)が異なる装置により実現されてもよい。
また、上述の説明で用いた複数のフローチャートでは、複数の工程(処理)が順番に記載されているが、各実施形態で実行される工程の実行順序は、その記載の順番に制限されない。各実施形態では、例えば各処理を並行して実行する等、図示される工程の順番を内容的に支障のない範囲で変更することができる。また、上述の各実施形態は、内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。
コンピュータの記憶部にデータ抽出プログラムをインストールすることにより、コンピュータを上記管理装置として機能させることができる。また、データ抽出プログラムをコンピュータに実行させることにより、コンピュータによりデータ抽出方法を実行することができる。
<ハードウェア構成>
次に、管理装置のハードウェア構成について説明する。ここでは、管理装置30のハードウェア構成を例にとり説明を行うが、管理装置31、32のハードウェア構成も管理装置30と同一とすることができる。
図20は、管理装置30のハードウェア構成の一例を示す図である。管理装置30は図20に例示する構成を備える。例えば、管理装置30は、内部バスにより相互に接続される、CPU(Central Processing Unit)41、メモリ42、入出力インターフェイス43及び通信インターフェイスであるNIC(Network Interface Card)44等を備える。
但し、図20に示す構成は、管理装置30のハードウェア構成を限定する趣旨ではない。管理装置30は、図示しないハードウェアを含んでもよい。管理装置30に含まれるCPU等の数も図20の例示に限定する趣旨ではなく、例えば、複数のCPU41が管理装置30に含まれていてもよい。
メモリ42は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、補助記憶装置(ハードディスク等)等である。
入出力インターフェイス43は、図示しない入出力装置のインターフェイスである。入出力装置には、例えば、表示装置、操作デバイス等が含まれる。表示装置は、例えば、液晶ディスプレイ等である。操作デバイスは、例えば、キーボードやマウス等である。
管理装置30の機能は、上述の処理モジュールにより実現される。当該処理モジュールは、例えば、メモリ42に格納されたプログラムをCPU41が実行することで実現される。また、そのプログラムは、ネットワークを介してダウンロードするか、あるいは、プログラムを記憶した記憶媒体を用いて、更新することができる。さらに、上記処理モジュールは、半導体チップにより実現されてもよい。即ち、上記処理モジュールが行う機能は、何らかのハードウェア、或いはハードウェアを利用して実行されるソフトウェアにより実現できればよい。
なお、観測装置10や通信装置20のハードウェア構成も管理装置30と同一とするこことができ、又は、多少の変更を加えることで実現でき、且つ、当業者にとって明らかであるため、その説明を省略する。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
[付記1]
上述の第1の視点に係る管理装置のとおりである。
[付記2]
前記条件変更部は、前記時刻差の分布の偏りを増大させるように前記所定の条件を変更する、付記1に記載の管理装置。
[付記3]
前記通信状態は、前記通信装置が受信する電波の品質、前記通信装置に係る通信のスループット乃至遅延、前記通信装置の無線通信が途切れることの少なくとも一つである、付記1または2に記載の管理装置。
[付記4]
前記データは、画像、映像、音声、装置の稼働記録、前記観測装置の通信状態の少なくとも一つである、付記1から3のいずれか一に記載の管理装置。
[付記5]
前記データ抽出部により抽出された同期データの観測された時刻と、前記時刻差の分布に基づき、前記通信装置の通信状態の変化を予測する通信予測部と、
前記予測された通信状態の変化に基づき前記通信装置の通信方法を変更する、通信制御部と
をさらに備える、付記1から4のいずれか一に記載の管理装置。
[付記6]
前記管理装置は、
前記同期データを要約した要約データを生成するデータ要約部と、
前記要約データを表示する表示部と、
をさらに備える、付記1から4のいずれか一に記載の管理装置。
[付記7]
前記データ要約部は、前記同期データから一部のデータを抽出して前記要約データを生成する、または、前記同期データの統計値を用いて前記要約データを生成する、付記6に記載の管理装置。
[付記8]
前記条件変更部は、前記観測データが観測したデータのうち、前記所定の条件を満たすデータの数が最大となるように、前記所定の条件を変更する、付記1乃至7のいずれか一に記載の管理装置。
[付記9]
前記条件変更部は、前記時刻差の分布の情報エントロピーが最大となるように前記所定の条件を変更する、付記1乃至8のいずれか一に記載の管理装置。
[付記10]
上述の第2の視点に係るデータ抽出方法のとおりである。
[付記11]
上述の第3の視点に係るプログラムのとおりである。
[付記12]
通信装置と、
データを観測する観測装置と、
管理装置と、
を含み、
前記管理装置は、
前記観測装置が観測したデータから所定の条件を満足するデータを選択する、データ抽出部と、
前記通信装置による通信状態の変化を検出する、通信状態変化検知部と、
前記データ抽出部の選択した前記データの時刻と前記通信状態変化を検知した時刻の差の分布に基づき前記所定の条件を変更する条件変更部と、を備え、
前記データ抽出部は、前記条件変更部が変更した条件を用いて前記通信状態の変化と相関を有する前記データを同期データとしてさらに抽出する、ネットワークシステム。
なお、付記10~付記12の形態は、付記1の形態と同様に、付記2の形態~付記9の形態に展開することが可能である。
なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。