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JP6980231B2 - Communication status prediction device, communication status prediction method, and program - Google Patents
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JP6980231B2 - Communication status prediction device, communication status prediction method, and program - Google Patents

Communication status prediction device, communication status prediction method, and program Download PDF

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Description

本発明は、無線通信の通信状況、通信状態の予測処理の技術に関する。 The present invention relates to a technique for predicting a communication status and a communication status of wireless communication.

工場等の狭空間では工作機械・製品・作業員等の移動に伴う伝搬環境の変化や、複数の無線アプリケーション間の干渉等により想定外の通信品質(QoS:Quality of Service)低下が発生し、生産性が低下してしまう。 In a narrow space such as a factory, unexpected deterioration of communication quality (QoS: Quality of Service) occurs due to changes in the propagation environment due to the movement of machine tools, products, workers, etc., and interference between multiple wireless applications. Productivity is reduced.

そのため、QoSの極端な劣化(通信障害)が発生する前に回避行動をとることが必要となり、その実現には通信障害発生の予測が必要となる。通信障害の予測により,例えば以下のような対策を講じることで、生産性の低下を未然に防止できる。
(1)ある無線端末の通信リンクにおいて通信障害の予兆が検知された場合に、同じ無線チャネルを利用している他無線端末の停止や利用帯域の変更を行うことにより伝送スループットの低下を未然に防止する。
(2)ある通信リンクで通信障害の予兆が検知された場合に、干渉の原因となっている端末の帯域制限を自動的に行い、伝送スループットの低下や大きなレイテンシの発生等を未然に防止する。
Therefore, it is necessary to take evasive action before the extreme deterioration of QoS (communication failure) occurs, and it is necessary to predict the occurrence of communication failure in order to realize it. By predicting communication failures, for example, the following measures can be taken to prevent productivity decline.
(1) When a sign of communication failure is detected in the communication link of a certain wireless terminal, the transmission throughput can be reduced by stopping other wireless terminals using the same wireless channel or changing the bandwidth used. To prevent.
(2) When a sign of a communication failure is detected on a certain communication link, the bandwidth of the terminal causing the interference is automatically limited to prevent a decrease in transmission throughput and a large latency. ..

例えば、特許文献1、2には、過去の情報に基づいて、将来時刻の通信品質の予測を行う技術の開示がある。 For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a technique for predicting communication quality at a future time based on past information.

特開2016−91271号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-91271 特開2017−5473号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-5473

特許文献1、2の技術を通信障害の予兆検知に用いる場合、予測値が所要QoS値を満たすか否かの2択の判定を行う、あるいは、所要QoS値と予測値との類似度合い(例えば、所要QoS値と予測値とのユークリッド距離)により通信障害の危険性を定量化し判定する等の方法が考えられる。このように過去情報に基づいた予測を行う場合、必然的に頻出の入力パターンについては精度良く予測できるが、稀な入力パターン、あるいは、未学習の入力パターンについては予測精度が劣化する。このため、上記のような技術を用いた場合、通信障害の不検出・誤検出を招くことになり問題となる。 When the techniques of Patent Documents 1 and 2 are used for detecting a sign of a communication failure, a two-choice determination is made as to whether or not the predicted value satisfies the required QoS value, or the degree of similarity between the required QoS value and the predicted value (for example). , The Euclidean distance between the required QoS value and the predicted value) can be considered as a method of quantifying and determining the risk of communication failure. When making predictions based on past information in this way, it is inevitable that frequent input patterns can be predicted with high accuracy, but for rare input patterns or unlearned input patterns, the prediction accuracy deteriorates. Therefore, when the above-mentioned technology is used, it causes a problem that communication failure is not detected or erroneously detected.

そこで、本発明は上記課題に鑑み、稀な入力パターン、あるいは、未学習の入力パターンが発生した場合であっても、高精度な通信障害の予測処理を実行する通信状況予測装置、通信状況予測方法、および、プログラムを実現することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention is a communication status prediction device and a communication status prediction device that execute highly accurate communication failure prediction processing even when a rare input pattern or an unlearned input pattern occurs. The purpose is to realize the method and the program.

上記課題を解決するために、第1の発明は、予測値取得部と、予測誤差分布取得部と、リスク値取得部と、を備える通信状況予測装置である。 In order to solve the above problems, the first invention is a communication status prediction device including a prediction value acquisition unit, a prediction error distribution acquisition unit, and a risk value acquisition unit.

予測値取得部は、現時刻において入力されている通信品質データの時系列パターンから、所定の時刻後の通信品質データの予測値を取得する。 The predicted value acquisition unit acquires the predicted value of the communication quality data after a predetermined time from the time series pattern of the communication quality data input at the current time.

予測誤差分布取得部は、予測値取得部により取得された通信品質データの予測値と、当該予測値の真値との差である予測誤差値の分布である予測誤差分布を取得する。 The prediction error distribution acquisition unit acquires a prediction error distribution, which is a distribution of prediction error values, which is the difference between the predicted value of the communication quality data acquired by the predicted value acquisition unit and the true value of the predicted value.

リスク値取得部は、予測誤差分布および予測値に基づいて、将来時刻において通信障害が発生する可能性を示すリスク値を取得する。 The risk value acquisition unit acquires a risk value indicating the possibility of a communication failure at a future time based on the prediction error distribution and the predicted value.

この通信状況予測装置では、予測誤差分布および予測値に基づいて、将来時刻において通信障害が発生する可能性を示すリスク値を取得するので、取得したリスク値に基づいて、将来時刻において通信障害が発生する可能性を適切に把握することができる。また、この通信状況予測装置では、上記のように処理することで、リスク値を連続値、あるいは、多値データとして取得できるため、従来技術のような通信障害の発生の有無を示す2値データによる判定処理に比べて、遙かに精度のよい予測処理を実現できる。 This communication status prediction device acquires a risk value indicating the possibility of a communication failure at a future time based on the prediction error distribution and the predicted value, so that a communication failure occurs at a future time based on the acquired risk value. It is possible to properly grasp the possibility of occurrence. Further, in this communication status prediction device, the risk value can be acquired as continuous value or multi-value data by processing as described above, so that binary data indicating the presence or absence of a communication failure as in the prior art. Compared with the judgment processing by, it is possible to realize a much more accurate prediction processing.

第2の発明は、第1の発明であって、レアリティ取得部をさらに備える。 The second invention is the first invention, further comprising a rarity acquisition unit.

レアリティ取得部は、通信品質を示すデータである通信品質データの時系列パターンの発生頻度の稀少度合いを示すレアリティ値を取得する。 The rarity acquisition unit acquires a rarity value indicating the degree of rarity of the occurrence frequency of the time series pattern of the communication quality data, which is the data indicating the communication quality.

予測誤差分布取得部は、レアリティ値に基づいて複数のクラスを決定し、決定したクラスごとに、予測誤差分布を取得する。 The prediction error distribution acquisition unit determines a plurality of classes based on the rarity value, and acquires a prediction error distribution for each determined class.

リスク値取得部は、予測値とレアリティ値に基づいて決定されたクラスに対応する予測誤差分布とに基づいて、将来時刻において通信障害が発生する可能性を示すリスク値を取得する。 The risk value acquisition unit acquires a risk value indicating the possibility of a communication failure at a future time based on the predicted value and the prediction error distribution corresponding to the class determined based on the rarity value.

この通信状況予測装置では、処理対象の観測データ(例えば、QoS値)の時系列データのレアリティ値に基づいて、分類されるクラスを特定し、当該クラスに対応する予測誤差分布データと将来時刻の予測値に基づいて、当該将来時刻における通信障害の発生確率を示すリスク値を取得する。そして、この通信状況予測装置では、取得したリスク値に基づいて、将来時刻において通信障害が発生する可能性を適切に把握することができる。そして、この通信状況予測装置では、上記のように処理することで、リスク値を連続値、あるいは、多値データとして取得できるため、従来技術のような通信障害の発生の有無を示す2値データによる判定処理に比べて、遙かに精度のよい予測処理を実現できる。 In this communication status prediction device, the class to be classified is specified based on the rarity value of the time series data of the observation data (for example, QoS value) to be processed, and the prediction error distribution data corresponding to the class and the future time are specified. Based on the predicted value, a risk value indicating the probability of occurrence of a communication failure at the future time is acquired. Then, in this communication status prediction device, it is possible to appropriately grasp the possibility that a communication failure will occur at a future time based on the acquired risk value. Then, in this communication status prediction device, the risk value can be acquired as continuous value or multi-value data by processing as described above, so that binary data indicating the presence or absence of a communication failure as in the prior art. Compared with the judgment processing by, it is possible to realize a much more accurate prediction processing.

このように、この通信状況予測装置では、通信障害を検知する際の重要な要因である、入力パターン(観測データ(例えば、QoS値)の時系列データ)のめずらしさ(Rarity)を考慮しつつ、通信障害の発生の可能性を示すリスク値を取得することができるので、高精度な通信障害の発生の予測処理を実現することができる。 In this way, in this communication status prediction device, while considering the rarity of the input pattern (time-series data of observation data (for example, QoS value)), which is an important factor when detecting a communication failure. Since it is possible to acquire a risk value indicating the possibility of a communication failure, it is possible to realize highly accurate prediction processing of the occurrence of a communication failure.

また、この通信状況予測装置では、入力パターン(観測データ(例えば、QoS値)の時系列データ)のめずらしさ(Rarity)を考慮した、通信障害の発生の予測処理を実行するので、稀な入力パターン、あるいは、未学習の入力パターンが発生した場合であっても、通信障害の発生の可能性を示すリスク値を適切に取得でき、その結果、高精度な通信障害の予測処理を実現できる。 Further, since this communication status prediction device executes a prediction process of the occurrence of a communication failure in consideration of the rarity of the input pattern (time-series data of the observation data (for example, QoS value)), it is a rare input. Even when a pattern or an unlearned input pattern occurs, a risk value indicating the possibility of a communication failure can be appropriately acquired, and as a result, highly accurate prediction processing of the communication failure can be realized.

第3の発明は、第2の発明であって、学習部は、通信品質データの時系列パターンの発生パターンと、当該時系列パターンが発生した後の将来時刻の通信品質データとを用いて学習処理を実行する。 The third invention is the second invention, and the learning unit learns using the time-series pattern generation pattern of the communication quality data and the communication quality data of the future time after the time-series pattern is generated. Execute the process.

記憶部は、学習部により取得された通信品質データの時系列パターンの発生パターンを含むレアリティ算出用データセットと、当該時系列パターンが発生した後の所定の時刻後である将来時刻の通信品質データを含むラベルデータセットとを含む学習済みデータを記憶する。 The storage unit is a data set for rarity calculation including a time-series pattern generation pattern of communication quality data acquired by the learning unit, and communication quality data at a future time after a predetermined time after the time-series pattern is generated. Stores trained data including with a label dataset containing.

レアリティ取得部は、現時刻において取得される通信品質データの時系列パターンと、レアリティ算出用データセットに含まれる通信品質データの複数の時系列パターンとのノルムをそれぞれ算出し、算出したノルムのうちの最小値をレアリティ値として取得する。 The rarity acquisition unit calculates the norms of the time-series pattern of the communication quality data acquired at the current time and the plurality of time-series patterns of the communication quality data included in the data set for rarity calculation, and out of the calculated norms. Get the minimum value of as a rarity value.

この通信状況予測装置では、学習時において、観測データ(例えば、QoS値)の時系列データの発生パターンを学習することで、頻出する観測データ(例えば、QoS値)の時系列データの発生パターンを把握する。また、この通信状況予測装置では、学習時に取得した観測データ(例えば、QoS値)の時系列データの発生パターンと、実際の観測データ(例えば、QoS値)の時系列データとの類似性を、例えば、ノルム(例えば、ユークリッド距離)を算出することにより判定し、観測データ(例えば、QoS値)の時系列データの出現の稀少度合いを示すレアリティ値を算出する。この通信状況予測装置では、上記のように取得したレアリティ値を用いて、高精度な通信障害の予測処理を実行することができる。 In this communication status prediction device, by learning the generation pattern of the time-series data of the observation data (for example, QoS value) at the time of learning, the generation pattern of the time-series data of the observation data (for example, QoS value) that frequently appears can be obtained. grasp. Further, in this communication status prediction device, the similarity between the generation pattern of the time-series data of the observation data (for example, QoS value) acquired at the time of learning and the time-series data of the actual observation data (for example, QoS value) is determined. For example, it is determined by calculating the norm (for example, the Euclidean distance), and the rarity value indicating the rarity of the appearance of the time series data of the observation data (for example, the QoS value) is calculated. In this communication status prediction device, highly accurate communication failure prediction processing can be executed using the rarity value acquired as described above.

第4の発明は、第2または第3の発明であって、予測誤差分布取得部は、所定の時間におけるレアリティ値の頻度分布を取得することで、レアリティ分布データを取得し、取得したレアリティ分布に含まれるレアリティ値を所定数のクラスに分類するための閾値群を取得する。 The fourth invention is the second or third invention, in which the prediction error distribution acquisition unit acquires the rarity distribution data by acquiring the frequency distribution of the rarity values at a predetermined time, and the acquired rarity distribution. Acquires a threshold group for classifying the rarity values included in the above into a predetermined number of classes.

これにより、この通信状況予測装置では、レアリティ値の分布であるレアリティ分布を取得し、当該レアリティ分布に基づいて、レアリティ値のデータ群を閾値により所定のクラスに分類することができる。 As a result, this communication status prediction device can acquire a rarity distribution, which is a distribution of rarity values, and classify the data group of rarity values into a predetermined class by a threshold value based on the rarity distribution.

第5の発明は、第1から第4のいずれかの発明であって、減算部をさらに備える。 The fifth invention is any one of the first to fourth inventions, further comprising a subtraction unit.

減算部は、予測値取得部により取得された通信品質データの予測値と、当該予測値の真値との差である予測誤差値を取得する。 The subtraction unit acquires a prediction error value which is the difference between the predicted value of the communication quality data acquired by the predicted value acquisition unit and the true value of the predicted value.

予測誤差分布取得部は、予測誤差値を、当該予測誤差値を取得するときに用いた通信品質データの時系列パターンのレアリティ値および閾値群に基づいて、決定されるクラスに分類し、分類された当該クラスごとに予測誤差値の予測誤差分布データを取得する。 The prediction error distribution acquisition unit classifies and classifies the prediction error values into a class determined based on the rarity value and the threshold group of the time series pattern of the communication quality data used when acquiring the prediction error value. The prediction error distribution data of the prediction error value is acquired for each class.

また、予測誤差分布取得部は、時系列パターンのレアリティ値により決定されたクラスに対応する予測誤差分布データの中心を予測値に設定したときに、通信品質データの要求基準値以下の領域を積分した値をリスク値として取得する。 Further, when the center of the prediction error distribution data corresponding to the class determined by the rarity value of the time series pattern is set as the predicted value, the prediction error distribution acquisition unit integrates the region below the required reference value of the communication quality data. Get the value that was set as the risk value.

これにより、この通信状況予測装置では、通信品質データの要求基準値を下回るリスク(可能性)を上記積分値により適切に把握することができ、その結果、リスク値により、通信障害が発生する可能性(通信品質データの要求基準値を下回る状況が発生する可能性)を適切に把握することができる。したがって、この通信状況予測装置では、リスク値に基づいて、通信障害発生の可能性を把握することで、稀な入力パターン、あるいは、未学習の入力パターンが発生した場合であっても、高精度な通信障害の予測処理を実現できる。 As a result, in this communication status prediction device, the risk (possibility) of falling below the required standard value of communication quality data can be appropriately grasped from the above integrated value, and as a result, a communication failure may occur due to the risk value. It is possible to appropriately grasp the sex (the possibility that a situation below the required standard value of communication quality data may occur). Therefore, this communication status prediction device grasps the possibility of communication failure based on the risk value, and is highly accurate even when a rare input pattern or an unlearned input pattern occurs. It is possible to realize the prediction processing of various communication failures.

第6の発明は、第5の発明であって、予測誤差分布取得部は、分類されたクラスごとの予測誤差分布データを、当該クラスに属する予測誤差値の平均値と分散値により決定される正規分布に設定する。 The sixth invention is the fifth invention, in which the prediction error distribution acquisition unit determines the prediction error distribution data for each classified class based on the average value and the variance value of the prediction error values belonging to the class. Set to normal distribution.

これにより、この通信状況予測装置では、正規分布による近似した予測誤差分布データを用いて、リスク値を取得することができる。 As a result, this communication status prediction device can acquire the risk value by using the prediction error distribution data approximated by the normal distribution.

第7の発明は、第1学習予測部と、第2学習予測部と、を備える通信状況予測装置である。 The seventh invention is a communication situation prediction device including a first learning prediction unit and a second learning prediction unit.

第1学習予測部は、第1学習部と、第1記憶部と、第1予測判定処理部とを備える。 The first learning prediction unit includes a first learning unit, a first storage unit, and a first prediction determination processing unit.

第1学習部は、通信品質データの時系列パターンの発生パターンと、当該時系列パターンが発生した後の将来時刻の通信品質データとを用いて学習処理を実行する。 The first learning unit executes the learning process using the time-series pattern generation pattern of the communication quality data and the communication quality data of the future time after the time-series pattern is generated.

第1記憶部は、第1学習部により取得された通信品質データの時系列パターンの発生パターンを含むレアリティ算出用データセットと、当該時系列パターンが発生した後の所定の時刻後である将来時刻の通信品質データを含むラベルデータセットとを含む学習済みデータを記憶する。 The first storage unit is a data set for calculating rarity including a time-series pattern generation pattern of communication quality data acquired by the first learning unit, and a future time after a predetermined time after the time-series pattern is generated. Stores trained data including with a label dataset containing communication quality data of.

第1予測判定処理部は、通信障害の発生の予測判定処理を行う機能部であって、第1予測値取得部と、第1予測誤差分布取得部と、第1リスク値取得部と、を備える。 The first prediction determination processing unit is a functional unit that performs prediction determination processing for the occurrence of a communication failure, and includes a first prediction value acquisition unit, a first prediction error distribution acquisition unit, and a first risk value acquisition unit. Be prepared.

第1予測値取得部は、現時刻において入力されている通信品質データの時系列パターンから、所定の時刻後の通信品質データの予測値を取得する。 The first predicted value acquisition unit acquires the predicted value of the communication quality data after a predetermined time from the time series pattern of the communication quality data input at the current time.

第1予測誤差分布取得部は、予測値取得部により取得された通信品質データの予測値と、当該予測値の真値との差である予測誤差値の分布である予測誤差分布を取得する。 The first prediction error distribution acquisition unit acquires a prediction error distribution, which is a distribution of prediction error values, which is the difference between the predicted value of the communication quality data acquired by the predicted value acquisition unit and the true value of the predicted value.

第1リスク値取得部は、予測誤差分布および予測値に基づいて、将来時刻において通信障害が発生する可能性を示すリスク値を取得する。 The first risk value acquisition unit acquires a risk value indicating the possibility of a communication failure at a future time based on the prediction error distribution and the predicted value.

第2学習予測部は、第2学習部と、第2記憶部と、第2予測判定処理部とを備える。 The second learning prediction unit includes a second learning unit, a second storage unit, and a second prediction determination processing unit.

第2学習部は、通信品質データの時系列パターンの発生パターンと、当該時系列パターンが発生した後の将来時刻の通信品質データとを用いて学習処理を実行する。 The second learning unit executes the learning process using the time-series pattern generation pattern of the communication quality data and the communication quality data of the future time after the time-series pattern is generated.

第2記憶部は、第2学習部により取得された通信品質データの時系列パターンの発生パターンを含むレアリティ算出用データセットと、当該時系列パターンが発生した後の所定の時刻後である将来時刻の通信品質データを含むラベルデータセットとを含む学習済みデータを記憶する。 The second storage unit is a data set for calculating rarity including a time-series pattern generation pattern of communication quality data acquired by the second learning unit, and a future time after a predetermined time after the time-series pattern is generated. Stores trained data including with a label dataset containing communication quality data of.

第2予測判定処理部は、通信障害の発生の予測判定処理を行う機能部であって、第2予測値取得部と、第2予測誤差分布取得部と、第2リスク値取得部とを備える。 The second prediction determination processing unit is a functional unit that performs prediction determination processing for the occurrence of a communication failure, and includes a second prediction value acquisition unit, a second prediction error distribution acquisition unit, and a second risk value acquisition unit. ..

第2予測値取得部は、現時刻において入力されている通信品質データの時系列パターンから、所定の時刻後の通信品質データの予測値を取得する。 The second predicted value acquisition unit acquires the predicted value of the communication quality data after a predetermined time from the time series pattern of the communication quality data input at the current time.

第2予測誤差分布取得部は、予測値取得部により取得された通信品質データの予測値と、当該予測値の真値との差である予測誤差値の分布である予測誤差分布を取得する。 The second prediction error distribution acquisition unit acquires a prediction error distribution, which is a distribution of prediction error values, which is the difference between the predicted value of the communication quality data acquired by the predicted value acquisition unit and the true value of the predicted value.

第2リスク値取得部は、予測誤差分布および予測値に基づいて、将来時刻において通信障害が発生する可能性を示すリスク値を取得する。 The second risk value acquisition unit acquires a risk value indicating the possibility of a communication failure at a future time based on the prediction error distribution and the predicted value.

そして、第1学習予測部は、
(1)第2学習予測部が予測判定処理を実行しているときに、学習処理を実行し、
(2)第2学習予測部が学習処理を実行しているときに、予測判定処理を実行する。
And the first learning prediction unit
(1) When the second learning prediction unit is executing the prediction judgment process, the learning process is executed and the learning process is executed.
(2) When the second learning prediction unit is executing the learning process, the prediction determination process is executed.

これにより、この通信状況予測装置では、学習処理と予測判定処理とをパイプライン処理により実行することができる。その結果、この通信状況予測装置では、常に、学習処理、および、予測判定処理を実行させることができるため、さらに高精度の通信障害の予測を行うことができる。 As a result, in this communication status prediction device, the learning process and the prediction determination process can be executed by the pipeline process. As a result, since the communication status prediction device can always execute the learning process and the prediction determination process, it is possible to predict the communication failure with higher accuracy.

第8の発明は、予測値取得ステップと、予測誤差分布取得ステップと、リスク値取得ステップと、を備える通信状況予測方法である。 The eighth invention is a communication situation prediction method including a prediction value acquisition step, a prediction error distribution acquisition step, and a risk value acquisition step.

予測値取得ステップは、現時刻において入力されている通信品質データの時系列パターンから、所定の時刻後の通信品質データの予測値を取得する。 The predicted value acquisition step acquires the predicted value of the communication quality data after a predetermined time from the time series pattern of the communication quality data input at the current time.

予測誤差分布取得ステップは、予測値取得ステップにより取得された通信品質データの予測値と、当該予測値の真値との差である予測誤差値の分布である予測誤差分布を取得する。 The prediction error distribution acquisition step acquires a prediction error distribution, which is a distribution of prediction error values, which is the difference between the predicted value of the communication quality data acquired by the predicted value acquisition step and the true value of the predicted value.

リスク値取得ステップは、予測誤差分布および予測値に基づいて、将来時刻において通信障害が発生する可能性を示すリスク値を取得する。 The risk value acquisition step acquires a risk value indicating the possibility of a communication failure at a future time based on the prediction error distribution and the predicted value.

これにより、第1の発明と同様の効果を奏する通信状況予測方法を実現することができる。 As a result, it is possible to realize a communication status prediction method having the same effect as that of the first invention.

第9の発明は、第8の発明である通信状況予測方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。 The ninth invention is a program for causing a computer to execute the communication situation prediction method according to the eighth invention.

これにより、第1の発明と同様の効果を奏する通信状況予測方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを実現することができる。 This makes it possible to realize a program for causing a computer to execute a communication status prediction method having the same effect as that of the first invention.

本発明によれば、稀な入力パターン、あるいは、未学習の入力パターンが発生した場合であっても、高精度な通信障害の予測処理を実行する通信状況予測装置、通信状況予測方法、および、プログラムを実現することができる。 According to the present invention, a communication status prediction device, a communication status prediction method, and a communication status prediction device that execute highly accurate communication failure prediction processing even when a rare input pattern or an unlearned input pattern occurs. The program can be realized.

第1実施形態に係る無線状況予測装置100(通信状況予測装置の一例)の概略構成図。The schematic block diagram of the wireless condition prediction apparatus 100 (an example of a communication condition prediction apparatus) which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る無線状況予測装置100の予測判定処理部2の概略構成図。The schematic block diagram of the prediction determination processing unit 2 of the radio condition prediction apparatus 100 which concerns on 1st Embodiment. 無線状況予測装置100で取得されるQoS値の時系列データ(一例)を示す図。The figure which shows the time-series data (example) of the QoS value acquired by a wireless condition prediction apparatus 100. 無線状況予測装置100において、学習期間に実行される第1ステップの処理を説明するための図。The figure for demonstrating the process of the 1st step executed in the learning period in a wireless condition prediction apparatus 100. 無線状況予測装置100において、学習期間に実行される第2ステップの処理を説明するための図。The figure for demonstrating the process of the 2nd step executed in the learning period in the radio condition prediction apparatus 100. 無線状況予測装置100において、学習期間に実行される第3ステップの処理を説明するための図。The figure for demonstrating the process of the 3rd step executed in the learning period in the wireless condition prediction apparatus 100. 無線状況予測装置100において、予測処理実行期間に実行される予測処理を説明するための図。The figure for demonstrating the prediction processing executed in the prediction processing execution period in a wireless condition prediction apparatus 100. 予測処理(通信障害の予測実行処理)を説明するための図。The figure for demonstrating the prediction processing (the prediction execution processing of a communication failure). 第2実施形態の無線状況予測装置200の概略構成図。The schematic block diagram of the wireless condition prediction apparatus 200 of 2nd Embodiment. 無線状況予測装置200で取得されるQoS値の時系列データ(一例)と、第1学習予測部Dev1の処理モードと、第2学習予測部Dev2の処理モードとを示すタイミングチャート。A timing chart showing time-series data (example) of QoS values acquired by the wireless situation prediction device 200, a processing mode of the first learning prediction unit Dev1, and a processing mode of the second learning prediction unit Dev2. CPUバス構成を示す図。The figure which shows the CPU bus configuration.

[第1実施形態]
第1実施形態について、図面を参照しながら、以下、説明する。
[First Embodiment]
The first embodiment will be described below with reference to the drawings.

<1.1:無線状況予測装置の構成>
図1は、第1実施形態に係る無線状況予測装置100(通信状況予測装置の一例)の概略構成図である。
<1.1: Configuration of wireless status prediction device>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a radio condition prediction device 100 (an example of a communication condition prediction device) according to the first embodiment.

図2は、第1実施形態に係る無線状況予測装置100の予測判定処理部2の概略構成図である。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a prediction determination processing unit 2 of the radio condition prediction device 100 according to the first embodiment.

無線状況予測装置100は、図1に示すように、アンテナAnt1と、復調処理部Dm1と、観測データ取得部FE1と、制御部CPU1と、学習部1と、学習済みデータ記憶部St1と、予測判定処理部2とを備える。 As shown in FIG. 1, the wireless status prediction device 100 predicts the antenna Ant1, the demodulation processing unit Dm1, the observation data acquisition unit FE1, the control unit CPU1, the learning unit 1, the learned data storage unit St1. A determination processing unit 2 is provided.

アンテナAnt1は、外部からのRF信号(例えば、搬送帯域OFDM信号)を受信するためのアンテナである。アンテナAnt1は、受信したRF信号(例えば、搬送帯域OFDM信号)を信号RFinとして、復調処理部Dm1に出力する。なお、アンテナAnt1は、送信用アンテナとしても機能するアンテナ(送受信用アンテナ)であってもよい。 The antenna Ant1 is an antenna for receiving an RF signal (for example, a carrier band OFDM signal) from the outside. The antenna Ant1 outputs the received RF signal (for example, a carrier band OFDM signal) as a signal RFin to the demodulation processing unit Dm1. The antenna Ant1 may be an antenna (transmission / reception antenna) that also functions as a transmission antenna.

復調処理部Dm1は、RF処理部Dm11と、BB処理部Dm12とを備える。 The demodulation processing unit Dm1 includes an RF processing unit Dm11 and a BB processing unit Dm12.

RF処理部Dm11は、信号RFinに対して、RF復調処理を実行し、ベースバンド信号を取得する。 The RF processing unit Dm11 executes RF demodulation processing on the signal RFin and acquires a baseband signal.

BB処理部Dm12は、RF処理部Dm11により復調されたベースバンド信号に対して、ベースバンド復調処理を実行し、ベースバンド復調処理後の信号(データ)をデータD0として取得し、取得したデータD0を観測データ取得部FE1に出力する。 The BB processing unit Dm12 executes baseband demodulation processing on the baseband signal demodulated by the RF processing unit Dm11, acquires the signal (data) after the baseband demodulation processing as data D0, and acquires the acquired data D0. Is output to the observation data acquisition unit FE1.

観測データ取得部FE1は、復調処理部Dm1から出力されるデータD0を入力し、当該データD0から、無線状況予測装置100が置かれている無線通信環境のQoSを示すデータであるQoS値を取得する。そして、観測データ取得部FE1は、取得したQoS値を含むデータをデータDinとして、学習部1および予測判定処理部2に出力する。 The observation data acquisition unit FE1 inputs the data D0 output from the demodulation processing unit Dm1 and acquires the QoS value which is the data indicating the QoS of the wireless communication environment in which the wireless condition prediction device 100 is placed from the data D0. do. Then, the observation data acquisition unit FE1 outputs the acquired data including the QoS value as data Din to the learning unit 1 and the prediction determination processing unit 2.

なお、QoS値は、スループット、(連続)パケットロス数、遅延量等の通信品質を示す指標値である。 The QoS value is an index value indicating communication quality such as throughput, number of (continuous) packet losses, and delay amount.

制御部CPU1は、無線状況予測装置100の各機能部を制御するための機能部である。制御部CPU1は、無線状況予測装置100の処理モード(例えば、(1)学習モード、(2)予測処理実行モード)を示すデータを含むモード信号Modeを学習部1および予測判定処理部2に出力する。また、制御部CPU1は、制御信号ctl1を予測判定処理部2に出力する。 The control unit CPU 1 is a functional unit for controlling each functional unit of the wireless status prediction device 100. The control unit CPU 1 outputs a mode signal Mode including data indicating the processing mode (for example, (1) learning mode, (2) prediction processing execution mode) of the wireless status prediction device 100 to the learning unit 1 and the prediction determination processing unit 2. do. Further, the control unit CPU 1 outputs the control signal ctl1 to the prediction determination processing unit 2.

学習部1は、観測データ取得部FE1から出力されるデータDinを入力する。学習部1は、データDin、すなわち、QoS値の時系列データに対して、PNN(Probabilistic Neural Network)等によるパターンマッチング系予測処理を実行するための学習処理を実行し、学習済みデータを取得する。学習済みデータとして、例えば、(1)Rarity計算用データセット、(2)将来値予測用データセットを取得する(詳細については後述)。学習部1は、取得した学習済みデータをデータD_trainedとして、学習済みデータ記憶部St1に記憶する。 The learning unit 1 inputs the data Din output from the observation data acquisition unit FE1. The learning unit 1 executes a learning process for executing a pattern matching system prediction process by PNN (Probabilistic Nuclear Network) or the like on the data Din, that is, the time series data of the QoS value, and acquires the learned data. .. As the trained data, for example, (1) a data set for Rarity calculation and (2) a data set for future value prediction are acquired (details will be described later). The learning unit 1 stores the acquired learned data as data D_trained in the learned data storage unit St1.

学習済みデータ記憶部St1は、学習部1から出力される学習済みデータを記憶する。また、学習済みデータ記憶部St1は、予測判定処理部2からの要求に従い、データを読み出し、読み出したデータ(例えば、データD_trained)を予測判定処理部2に出力する。 The learned data storage unit St1 stores the learned data output from the learning unit 1. Further, the learned data storage unit St1 reads data according to a request from the prediction determination processing unit 2, and outputs the read data (for example, data D_trained) to the prediction determination processing unit 2.

予測判定処理部2は、図2に示すように、データ保持部21と、レアリティ取得部22と、予測値取得部23と、減算器24と、予測誤差分布取得部25と、リスク値取得部26とを備える。 As shown in FIG. 2, the prediction determination processing unit 2 includes a data holding unit 21, a rarity acquisition unit 22, a prediction value acquisition unit 23, a subtractor 24, a prediction error distribution acquisition unit 25, and a risk value acquisition unit. 26 and.

データ保持部21は、観測データ取得部FE1からのデータDinを入力する。データ保持部21は、入力されたデータDinを所定の期間、記憶保持する。データ保持部21は、データDinの時系列データをデータD1sとして、レアリティ取得部22および予測値取得部23に出力する。時刻iのデータDinをDと表記するとすると、データD1sは、例えば、3つの連続する時系列データD1s={D,Di+1,Di+2}として設定される。なお、時系列データD1sのデータ数は、3以外の任意の数であってもよい(k1個(k1:自然数)の連続する時系列データ(D1s={D,Di+1,・・・,Di+k1−1})であってもよい)。 The data holding unit 21 inputs the data Din from the observation data acquisition unit FE1. The data holding unit 21 stores and holds the input data Din for a predetermined period. The data holding unit 21 outputs the time-series data of the data Din as the data D1s to the rarity acquisition unit 22 and the predicted value acquisition unit 23. When data Din at time i and is denoted as D i, the data D1s, for example, time-series data D1s = {D i, D i + 1, D i + 2} three consecutive set as. The number of data in the time-series data D1s may be any number other than 3 (k1 (k1: natural number) continuous time-series data (D1s = {D i , Di + 1 , ...,). Di + k1-1 })).

また、データ保持部21は、予測時刻を時刻i+k(k:自然数)とすると、時刻i+kの実際のデータDin(=Di+k)(真値)をデータD1_trueとして減算器24に出力する。 Further, assuming that the predicted time is time i + k (k: natural number), the data holding unit 21 outputs the actual data Din (= Di + k ) (true value) at time i + k to the subtractor 24 as data D1_true.

レアリティ取得部22は、図2に示すように、ノルム取得部221と、Rarity算出部222とを備える。 As shown in FIG. 2, the rarity acquisition unit 22 includes a norm acquisition unit 221 and a Rarity calculation unit 222.

ノルム取得部221は、学習済みデータ記憶部St1から出力される学習済みデータD_trainedと、データ保持部21から出力されるデータD1sとを入力する。ノルム取得部221は、学習済みデータD_trainedとデータD1sとを用いて、ノルム(例えば、ユークリッド距離)の算出を行い、算出したノルムを含むデータをデータD_normとして、Rarity算出部222に出力する。なお、算出したノルムがn1個(n1:自然数)ある場合、データD_normは、n1個のノルム(d,d,・・・,dn1−1)を含む集合のデータとなる。このとき、データD_normを、
D_norm={d,d,・・・,dn1−1
と表記する。
The norm acquisition unit 221 inputs the trained data D_trained output from the trained data storage unit St1 and the data D1s output from the data holding unit 21. The norm acquisition unit 221 calculates the norm (for example, the Euclidean distance) using the trained data D_trained and the data D1s, and outputs the data including the calculated norm as the data D_norm to the Rarity calculation unit 222. When there are n1 (n1: natural numbers) calculated norms, the data D_norm is the data of a set including n1 norms (d 0 , d 1 , ..., d n1-1). At this time, the data D_norm is
D_norm = {d 0 , d 1 , ..., d n1-1 }
Notated as.

Rarity算出部222は、ノルム取得部221から出力されるデータD_normを入力し、データD_normから、時系列データD1sの出現の稀少度合いを示すレアリティ(Rarity)を算出する。そして、Rarity算出部222は、算出したレアリティを含むデータをデータD2として、予測誤差分布取得部25に出力する。 The Rarity calculation unit 222 inputs the data D_norm output from the norm acquisition unit 221 and calculates the rarity indicating the rarity of the appearance of the time series data D1s from the data D_norm. Then, the Rarity calculation unit 222 outputs the data including the calculated rarity as the data D2 to the prediction error distribution acquisition unit 25.

予測値取得部23は、学習済みデータ記憶部St1から出力される学習済みデータD_trainedと、データ保持部21から出力されるデータD1sとを入力する。予測値取得部23は、学習済みデータD_trainedとデータD1sとを用いて予測処理(例えば、PNNを用いた予測処理)を行い、将来の時刻の予測データの値をデータD_predictとして取得する。そして、予測値取得部23は、取得したデータD_predictを減算器24およびリスク値取得部26に出力する。 The predicted value acquisition unit 23 inputs the trained data D_trained output from the trained data storage unit St1 and the data D1s output from the data holding unit 21. The predicted value acquisition unit 23 performs prediction processing (for example, prediction processing using PNN) using the trained data D_trained and data D1s, and acquires the value of the prediction data at a future time as data D_predict. Then, the predicted value acquisition unit 23 outputs the acquired data D_predict to the subtractor 24 and the risk value acquisition unit 26.

減算器24は、データ保持部21から出力されるデータD1_trueと、予測値取得部23から出力されるデータD_predictとを入力する。減算器24は、
D_prediction_error=D1_true―D_predict
に相当する処理(減算処理)を実行して、予測誤差データD_prediction_errorを取得する。そして、減算器24は、取得した予測誤差データD_prediction_errorを予測誤差分布取得部25に出力する。
The subtractor 24 inputs the data D1_true output from the data holding unit 21 and the data D_predict output from the predicted value acquisition unit 23. The subtractor 24
D_prediction_error = D1_tree-D_predict
The prediction error data D_prescription_error is acquired by executing the process (subtraction process) corresponding to. Then, the subtractor 24 outputs the acquired prediction error data D_prescription_error to the prediction error distribution acquisition unit 25.

予測誤差分布取得部25は、図2に示すように、セレクタSEL1と、Rarity分布取得部251と、クラス分類処理部252と、第1記憶部St2と、Rarityクラス分類部253と、予測誤差分布データ取得部254と、第2記憶部St3と、クラス判定部255とを備える。 As shown in FIG. 2, the prediction error distribution acquisition unit 25 includes a selector SEL1, a Rality distribution acquisition unit 251, a classification processing unit 252, a first storage unit St2, a Rarity class classification unit 253, and a prediction error distribution. It includes a data acquisition unit 254, a second storage unit St3, and a class determination unit 255.

セレクタSEL1は、1入力3出力のセレクタであり、レアリティ取得部22のRarity算出部222から出力されるデータD2と、制御部CPU1から出力される制御信号ctl1とを入力とする。セレクタSEL1は、制御信号ctl1に従い、入力されたデータD2を、(1)Rarity分布取得部251、(2)Rarityクラス分類部253、および、(3)クラス判定部255のいずれかに出力する。 The selector SEL1 is a selector with 1 input and 3 outputs, and inputs the data D2 output from the Rarity calculation unit 222 of the rarity acquisition unit 22 and the control signal ctl1 output from the control unit CPU1. The selector SEL1 outputs the input data D2 to any one of (1) Rarity distribution acquisition unit 251, (2) Rarity class classification unit 253, and (3) class determination unit 255 according to the control signal ctl1.

Rarity分布取得部251は、セレクタSEL1から出力されるデータD2を入力する。Rarity分布取得部251は、データD2から、Rarity分布を取得し、取得したRarity分布のデータをデータDist_Rarityとして、クラス分類処理部252に出力する。 The Rarity distribution acquisition unit 251 inputs the data D2 output from the selector SEL1. The Rarity distribution acquisition unit 251 acquires the Rarity distribution from the data D2, and outputs the acquired Rarity distribution data as data Dist_Rarity to the classification processing unit 252.

クラス分類処理部252は、Rarity分布取得部251から出力されるデータDist_Rarityを入力する。クラス分類処理部252は、データDist_Rarityに基づいて、クラス分類処理を実行し、クラス分類するための閾値の集合データThを取得し、取得した閾値の集合データThを第1記憶部St2に記憶する。 The class classification processing unit 252 inputs the data Dist_Rarity output from the Rarity distribution acquisition unit 251. The class classification processing unit 252 executes the class classification process based on the data Dist_Rarity, acquires the threshold set data Th for class classification, and stores the acquired threshold set data Th in the first storage unit St2. ..

なお、クラス分類するために必要な閾値がn2個(n2:自然数)である場合、閾値の集合データThは、n2個の閾値(th,th,・・・,thn2−1)を含む集合のデータとなる。このとき、閾値の集合データThを、
Th={th,th,・・・,thn2−1
と表記する。
When the thresholds required for classifying are n2 (n2: natural numbers), the set data Th of the thresholds has n2 thresholds (th 0 , th 1 , ..., Th n2-1 ). It is the data of the set including. At this time, the set data Th of the threshold value is
Th = {th 0 , th 1 , ..., th n2-1 }
Notated as.

第1記憶部St2は、クラス分類処理部252から出力される閾値の集合データThを記憶する。また、第1記憶部St2は、Rarityクラス分類部253からのデータ読み出し要求に従い、データを読み出し、当該データをRarityクラス分類部253に出力する。また、第1記憶部St2は、クラス判定部255からのデータ読み出し要求に従い、データを読み出し、当該データをクラス判定部255に出力する。 The first storage unit St2 stores the set data Th of the threshold values output from the class classification processing unit 252. Further, the first storage unit St2 reads the data according to the data read request from the Rarity class classification unit 253, and outputs the data to the Rarity class classification unit 253. Further, the first storage unit St2 reads data according to the data read request from the class determination unit 255, and outputs the data to the class determination unit 255.

Rarityクラス分類部253は、セレクタSEL1から出力されるデータD2と、第1記憶部St2から出力される閾値の集合データThとを入力する。Rarityクラス分類部253は、閾値の集合データThに基づいて、データD2をクラス分類し、データD2が振り分けられたクラスの番号jを含むデータをデータD3として、予測誤差分布データ取得部254に出力する。 The Rarity class classification unit 253 inputs the data D2 output from the selector SEL1 and the set data Th of the threshold values output from the first storage unit St2. The Rarity class classification unit 253 classifies the data D2 based on the set data Th of the threshold value, and outputs the data including the class number j to which the data D2 is distributed as the data D3 to the prediction error distribution data acquisition unit 254. do.

予測誤差分布データ取得部254は、減算器24から出力されるデータD_prediction_errorと、Rarityクラス分類部253から出力されるデータD3とを入力する。予測誤差分布データ取得部254は、データD3に基づいて、データD_prediction_errorをクラスに振り分け、振り分けられたクラスごとに、データD_prediction_errorの発生頻度分布を取得することで、予測誤差分布データを取得する。そして、予測誤差分布データ取得部254は、取得した予測誤差分布データErr_distを含むデータをデータD4として、第2記憶部St3に記憶する。なお、クラス番号jのクラスに分類される予測誤差の予測誤差分布データをErr_distと表記する。 The prediction error distribution data acquisition unit 254 inputs the data D_output_error output from the subtractor 24 and the data D3 output from the Rarity class classification unit 253. The prediction error distribution data acquisition unit 254 distributes the data D_prescription_error to classes based on the data D3, and acquires the prediction error distribution data by acquiring the occurrence frequency distribution of the data D_prescription_error for each distributed class. Then, the prediction error distribution data acquisition unit 254 stores the acquired data including the prediction error distribution data Err_dist j as data D4 in the second storage unit St3. The prediction error distribution data of the prediction error classified into the class of the class number j is referred to as Err_dist j.

第2記憶部St3は、予測誤差分布データ取得部254から出力されるデータD4(=Err_dist)を記憶する。また、第2記憶部St3は、リスク値取得部26からのデータ読み出し要求に従い、データを読み出し、当該データをリスク値取得部26に出力する。 The second storage unit St3 stores the data D4 (= Err_dist j ) output from the prediction error distribution data acquisition unit 254. Further, the second storage unit St3 reads data in accordance with the data read request from the risk value acquisition unit 26, and outputs the data to the risk value acquisition unit 26.

クラス判定部255は、セレクタSEL1から出力されるデータD2と、第1記憶部St2から出力される閾値の集合データThとを入力する。クラス判定部255は、閾値の集合データThに基づいてデータD2をクラス分類し、データD2が振り分けられたクラス(例えば、クラス番号がjのクラス)を特定する情報であるクラス番号j(=class(r)、class(x)は、xのクラス番号を取得する関数)を含むデータをリスク値取得部26に出力する。 The class determination unit 255 inputs the data D2 output from the selector SEL1 and the set data Th of the threshold values output from the first storage unit St2. The class determination unit 255 classifies the data D2 based on the set data Th of the thresholds, and class number j (= class) which is information for specifying the class to which the data D2 is distributed (for example, the class whose class number is j). (R i ), class (x) is a function for acquiring the class number of x), and outputs the data including the data to the risk value acquisition unit 26.

リスク値取得部26は、予測値取得部23から出力されるデータD_predictedと、クラス判定部255から出力されるクラス番号jと、第2記憶部St3から出力されるデータD4(=Err_dist)と、通信品質データの要求基準値を示すデータQoS_reqと、制御部CPU1から出力されるモード信号Modeとを入力する。リスク値取得部26は、モード信号Modeが「予測処理実行モード」を示す信号である場合、予測誤差分布データD4(=Err_dist)に基づいて、データD_predictedの真値が取得される時刻(将来時刻)において、通信障害が発生する可能性を示すリスク値を取得する。そして、リスク値取得部26は、取得したリスク値を含むデータをデータDoutとして出力する。 The risk value acquisition unit 26 includes data D_predicted output from the predicted value acquisition unit 23, class number j output from the class determination unit 255, and data D4 (= Err_dist j ) output from the second storage unit St3. , The data QoS_req indicating the required reference value of the communication quality data and the mode signal Mode output from the control unit CPU 1 are input. When the mode signal Mode is a signal indicating the "prediction processing execution mode", the risk value acquisition unit 26 is the time when the true value of the data D_predicted is acquired based on the prediction error distribution data D4 (= Err_dist j) (future). At time), acquire the risk value indicating the possibility of communication failure. Then, the risk value acquisition unit 26 outputs the data including the acquired risk value as data Dout.

なお、通信品質データの要求基準値を示すデータQoS_reqは、無線状況予測装置100内において予め設定されているデータ(例えば、無線状況予測装置100内の記憶部(不図示)に予め設定され記憶保持されるデータ)であってもよいし、無線状況予測装置100外部から設定されるデータであってもよい。 The data QoS_req indicating the required reference value of the communication quality data is preset in the data set in the wireless status prediction device 100 (for example, stored in a storage unit (not shown) in the wireless status prediction device 100). It may be data) or data set from the outside of the wireless condition prediction device 100.

<1.2:無線状況予測装置の動作>
以上のように構成された無線状況予測装置100の動作について、以下、説明する。
<1.2: Operation of wireless status prediction device>
The operation of the radio condition prediction device 100 configured as described above will be described below.

図3は、無線状況予測装置100で取得されるQoS値の時系列データ(一例)を示す図である。図3のグラフにおいて、横軸は時間であり、縦軸はQoS値である。 FIG. 3 is a diagram showing time-series data (example) of QoS values acquired by the radio condition prediction device 100. In the graph of FIG. 3, the horizontal axis is time and the vertical axis is a QoS value.

図4は、無線状況予測装置100において、学習期間に実行される第1ステップの処理を説明するための図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining the processing of the first step executed in the learning period in the radio condition prediction device 100.

図5は、無線状況予測装置100において、学習期間に実行される第2ステップの処理を説明するための図である。 FIG. 5 is a diagram for explaining the process of the second step executed in the learning period in the radio condition prediction device 100.

図6は、無線状況予測装置100において、学習期間に実行される第3ステップの処理を説明するための図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining the processing of the third step executed in the learning period in the radio condition prediction device 100.

図7は、無線状況予測装置100において、予測処理実行期間に実行される予測処理を説明するための図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining the prediction process executed in the prediction process execution period in the wireless condition prediction device 100.

(1.2.1:学習処理)
まず、学習処理について説明する。学習処理は、(1)第1ステップの処理、(2)第2ステップ処理、および、(3)第3ステップの処理に分割されて実行される。
(1)第1ステップの処理では、QoS値の時系列データ(観測値系列)から、学習ベクトルとラベルの取得処理が実行される。
(2)第2ステップの処理では、Rarity分布に基づいて、クラス判定用の閾値を算出する。
(3)第3ステップの処理では、QoS値の予測誤差分布を算出するためのデータを取得する。
(1.2.1: Learning process)
First, the learning process will be described. The learning process is divided into (1) a process of the first step, (2) a process of the second step, and (3) a process of the third step, and is executed.
(1) In the processing of the first step, the learning vector and label acquisition processing is executed from the time series data (observed value series) of the QoS value.
(2) In the process of the second step, the threshold value for class determination is calculated based on the Rarity distribution.
(3) In the process of the third step, data for calculating the prediction error distribution of the QoS value is acquired.

以下、(1)第1ステップの処理、(2)第2ステップ処理、および、(3)第3ステップの処理に分けて説明する。 Hereinafter, the following will be described separately for (1) first step processing, (2) second step processing, and (3) third step processing.

(1.2.1.1:第1ステップの処理)
第1ステップの処理において、無線状況予測装置100は、QoS値の時系列データ(観測値系列)から、学習ベクトルとラベルの取得処理を実行する。
(1.2.1.1: Processing of the first step)
In the process of the first step, the radio condition prediction device 100 executes the acquisition process of the learning vector and the label from the time series data (observed value series) of the QoS value.

無線状況予測装置100の復調処理部Dm1は、アンテナAnt1を介して受信した無線信号に対して復調処理を実行し、RF復調信号、BB復調信号を取得する。観測データ取得部FE1は、復調処理部Dm1により取得された、RF復調信号、および/または、BB復調信号から、QoS値(スループット、(連続)パケットロス数、遅延量等の通信品質を示す指標値)を取得する。そして、観測データ取得部FE1は、取得したQoS値を含むデータをデータDinとして、学習部1に出力する。 The demodulation processing unit Dm1 of the radio condition prediction device 100 executes demodulation processing on the radio signal received via the antenna Ant1 and acquires an RF demodulation signal and a BB demodulation signal. The observation data acquisition unit FE1 is an index indicating communication quality such as a QoS value (throughput, (continuous) packet loss number, delay amount, etc.) from the RF demodulation signal and / or the BB demodulation signal acquired by the demodulation processing unit Dm1. Value). Then, the observation data acquisition unit FE1 outputs the acquired data including the QoS value as data Din to the learning unit 1.

制御部CPU1は、モード信号Modeを「学習モード」を示す信号値に設定し、学習部1に出力する。 The control unit CPU 1 sets the mode signal Mode to a signal value indicating the "learning mode" and outputs the mode signal to the learning unit 1.

学習部1は、データDin、すなわち、QoS値の時系列データに対して、PNN(Probabilistic Neural Network)等によるパターンマッチング系予測処理を実行するための学習処理を実行し、学習済みデータを取得する。具体的には、学習部1は、以下の(1)〜(3)のように処理する。
(1)時系列の観測値系列(QoS値の時系列データ)を、時刻i(図4の場合の時刻t0に相当)からk1個取得し、学習用ベクトルを取得する。また、当該学習用ベクトルに対応する将来値データ(正解データ)を時刻i+k2の観測値(QoS値)として、当該学習用ベクトルと対応付けるラベルに設定する。例えば、図4の場合、i=0、k1=3であり、QoS値の時系列データD1sは、
D1s={D,Di+1,Di+2
={a,ai+1,ai+2}={a,a,a
であり、上記のデータD1sを学習ベクトルとする。そして、図4の場合、k2=4であるので、当該学習ベクトルに対応付けるラベルを、時刻i+k2(=i+4)の観測値(QoS値)ai+4とする。なお、図4の場合の上記処理の対象データは、図4のウィンドウWin1の区間(時刻t0〜twの区間)に含まれるデータである。
(2)次に、時刻(時間ステップ)を1つ進める。つまり、図4のウィンドウWin1の区間を1時間ステップ(1回のデータサンプリングに対応する時間)だけ、時間軸方向Dir1へずらし、ずらしたウィンドウWin1の区間を処理の対象データとする。
The learning unit 1 executes a learning process for executing a pattern matching system prediction process by PNN (Probabilistic Nuclear Network) or the like on the data Din, that is, the time series data of the QoS value, and acquires the learned data. .. Specifically, the learning unit 1 processes as follows (1) to (3).
(1) Acquire k1 time-series observation value series (QoS value time-series data) from time i (corresponding to time t0 in the case of FIG. 4), and acquire a learning vector. Further, the future value data (correct answer data) corresponding to the learning vector is set as the observed value (QoS value) at time i + k2 on the label associated with the learning vector. For example, in the case of FIG. 4, i = 0, k1 = 3, and the time series data D1s of the QoS value is
D1s = {D i , Di + 1 , Di + 2 }
= {A i , a i + 1 , a i + 2 } = {a 0 , a 1 , a 2 }
The above data D1s is used as a learning vector. Then, in the case of FIG. 4, since k2 = 4, the label associated with the learning vector is the observed value (QoS value) ai + 4 at the time i + k2 (= i + 4). The target data of the above processing in the case of FIG. 4 is the data included in the section of the window Win1 of FIG. 4 (the section of the time t0 to tw).
(2) Next, advance the time (time step) by one. That is, the section of the window Win1 in FIG. 4 is shifted to Dir1 in the time axis direction by one hour step (time corresponding to one data sampling), and the shifted section of the window Win1 is used as the target data for processing.

処理(1)と同様に、時系列の観測値系列(QoS値の時系列データ)を、時刻i+1からk1個取得し、学習用ベクトルを取得する。また、当該学習用ベクトルに対応する将来値データ(正解データ)を時刻i+k2+1の観測値(QoS値)として、当該学習用ベクトルと対応付けるラベルに設定する。例えば、図4の場合、i=0、k1=3であり、QoS値の時系列データD1sは、
D1s={Di+1,Di+2,Di+3
={ai+1,ai+2,ai+3}={a,a,a
であり、上記のデータD1sを学習ベクトルとする。そして、図4の場合、k2=4であるので、当該学習ベクトルに対応付けるラベルを、時刻i+k2(=i+4)の観測値(QoS値)ai+4とする。
(3)学習部1は、上記(1)、(2)の処理を繰り返し実行する。
Similar to the process (1), k1 time-series observed value series (time-series data of QoS values) are acquired from time i + 1, and a learning vector is acquired. Further, the future value data (correct answer data) corresponding to the learning vector is set as the observed value (QoS value) at time i + k2 + 1 on the label associated with the learning vector. For example, in the case of FIG. 4, i = 0, k1 = 3, and the time series data D1s of the QoS value is
D1s = {Di + 1 , Di + 2 , Di + 3 }
= {A i + 1 , a i + 2 , a i + 3 } = {a 1 , a 2 , a 3 }
The above data D1s is used as a learning vector. Then, in the case of FIG. 4, since k2 = 4, the label associated with the learning vector is the observed value (QoS value) ai + 4 at the time i + k2 (= i + 4).
(3) The learning unit 1 repeatedly executes the processes (1) and (2) above.

時刻i+n1−1(n1:自然数)において、処理(1)と同様に、時系列の観測値系列(QoS値の時系列データ)を、時刻i+n1−1からk1個取得し、学習用ベクトルを取得する。また、当該学習用ベクトルに対応する将来値データ(正解データ)を時刻i+n1−1+k2の観測値(QoS値)として、当該学習用ベクトルと対応付けるラベルに設定する。例えば、図4の場合、i=0、k1=3であり、QoS値の時系列データD1sは、
D1s={Di+n1−1,Di+n1,Di+n1+1
={ai+n1−1,ai+n1,ai+n1+1}={an1−1,an1,an1+1
であり、上記のデータD1sを学習ベクトルとする。そして、図4の場合、k2=4であるので、当該学習ベクトルに対応付けるラベルを、時刻i+n1−1+k2(=i+n1+3)の観測値(QoS値)an1+3とする。
At time i + n1-1 (n1: natural number), as in processing (1), k1 time-series observed value series (time-series data of QoS values) are acquired from time i + n1-1, and a learning vector is acquired. do. Further, the future value data (correct answer data) corresponding to the learning vector is set as the observed value (QoS value) at time i + n1-1 + k2 on the label associated with the learning vector. For example, in the case of FIG. 4, i = 0, k1 = 3, and the time series data D1s of the QoS value is
D1s = {D i + n1-1 , Di + n1 , Di + n1 + 1 }
= {A i + n1-1, a i + n1, a i + n1 + 1} = {a n1-1, a n1, a n1 + 1}
The above data D1s is used as a learning vector. In the case of FIG. 4, since it is k2 = 4, the label to be associated with the learning vector, observed value at time i + n1-1 + k2 (= i + n1 + 3) (QoS values) and a n1 + 3.

学習部1は、上記により取得したデータから、将来値予測用データセットDset1、Rarity計算用データセットDset2、および、ラベル(正解データ)のデータセットDset_Labelを取得する。 From the data acquired as described above, the learning unit 1 acquires the future value prediction data set Dset1, the Rarity calculation data set Dset2, and the label (correct answer data) data set Dset_Label.

なお、説明便宜のため、k1=3、k2=2、1つの学習ベクトルに対応するラベルデータの個数を1個として(図4に示した場合に相当)、以下説明する。また、k1、k2、1つの学習ベクトルに対応するラベルデータの個数は、上記の数に限定されない。 For convenience of explanation, the number of label data corresponding to k1 = 3, k2 = 2, and one learning vector is set to one (corresponding to the case shown in FIG. 4), and the following description will be made. Further, the number of label data corresponding to one learning vector of k1, k2 is not limited to the above number.

上記の場合(図4に示した場合に相当)における、将来値予測用データセットDset1、Rarity計算用データセットDset2、および、ラベル(正解データ)のデータセットDset_Labelは、行列により、以下のように表現できる。

Figure 0006980231
Figure 0006980231
Figure 0006980231
なお、上記のRarity計算用データセットDset2の行列において、各行ベクトルが、時刻iの学習ベクトルに対応する。 In the above case (corresponding to the case shown in FIG. 4), the future value prediction data set Dset1, the Rarity calculation data set Dset2, and the label (correct answer data) data set Dset_Label are as follows by a matrix. Can be expressed.
Figure 0006980231
Figure 0006980231
Figure 0006980231
In the matrix of the Rarity calculation data set Dset2, each row vector corresponds to the learning vector at time i.

学習部1は、上記のデータセットを用いて、例えば、PNNによる学習処理を実行し、学習済みモデル(例えば、PNNによる学習モデル)を取得する。なお、PNNによる処理としては、例えば、特願2017−232442号、特願2018−042747号に開示されている技術を用いてもよい。 Using the above data set, the learning unit 1 executes, for example, a learning process by PNN, and acquires a trained model (for example, a learning model by PNN). As the processing by PNN, for example, the techniques disclosed in Japanese Patent Application No. 2017-232442 and Japanese Patent Application No. 2018-042747 may be used.

そして、学習部1は、上記のようにして取得したデータ((1)将来値予測用データセットDset1、(2)Rarity計算用データセットDset2、および、(3)ラベル(正解データ)のデータセットDset_Label)を、学習済みデータD_trainedとして、学習済みデータ記憶部St1に記憶する。 Then, the learning unit 1 is a data set of the data acquired as described above ((1) future value prediction data set Dset1, (2) Rarity calculation data set Dset2, and (3) label (correct answer data) data set. Dset_Label) is stored in the trained data storage unit St1 as the trained data D_trained.

(1.2.1.2:第2ステップの処理)
第2ステップの処理において、無線状況予測装置100は、QoS値の時系列データ(観測値系列)から、Rarity分布を取得し、当該Rarity分布に基づいて、クラス判定用の閾値を算出する処理を実行する。
(1.2.1.2: Processing of the second step)
In the process of the second step, the radio condition prediction device 100 acquires a Rarity distribution from the time series data (observed value series) of the QoS value, and calculates a threshold value for class determination based on the Rarity distribution. Run.

無線状況予測装置100の復調処理部Dm1は、アンテナAnt1を介して受信した無線信号に対して復調処理を実行し、RF復調信号、BB復調信号を取得する。観測データ取得部FE1は、復調処理部Dm1により取得された、RF復調信号、および/または、BB復調信号から、QoS値を取得する。そして、観測データ取得部FE1は、取得したQoS値を含むデータをデータDinとして、予測判定処理部2のデータ保持部21に出力する。 The demodulation processing unit Dm1 of the radio condition prediction device 100 executes demodulation processing on the radio signal received via the antenna Ant1 and acquires an RF demodulation signal and a BB demodulation signal. The observation data acquisition unit FE1 acquires a QoS value from the RF demodulation signal and / or the BB demodulation signal acquired by the demodulation processing unit Dm1. Then, the observation data acquisition unit FE1 outputs the data including the acquired QoS value as the data Din to the data holding unit 21 of the prediction determination processing unit 2.

制御部CPU1は、モード信号Modeを「学習モード」を示す信号値に設定し、予測判定処理部2に出力する。また、制御部CPU1は、制御信号ctl1を「第2ステップの処理」を実行させるための信号値(セレクタSEL1の端子0が選択される信号値)に設定し、予測判定処理部2に出力する。 The control unit CPU 1 sets the mode signal Mode to a signal value indicating the “learning mode” and outputs the mode signal to the prediction determination processing unit 2. Further, the control unit CPU1 sets the control signal ctl1 to a signal value (a signal value at which the terminal 0 of the selector SEL1 is selected) for executing the "processing of the second step", and outputs the control signal ctl1 to the prediction determination processing unit 2. ..

データ保持部21は、観測データ取得部FE1からのデータDinを所定の期間、記憶保持する。データ保持部21は、データDinの時系列データをデータD1sとして、レアリティ取得部22および予測値取得部23に出力する。時刻iのデータDinをDと表記するとすると、データD1sは、例えば、3つの連続する時系列データD1s={D,Di+1,Di+2}として設定される。なお、説明便宜のため、図5に示すように、時刻t1以降のQoS値の観測値系列(時系列データ)を、b,b,b,・・・とする。この場合、データ保持部21は、データD1s={b,b,b}をレアリティ取得部22に出力する。 The data holding unit 21 stores and holds the data Din from the observation data acquisition unit FE1 for a predetermined period. The data holding unit 21 outputs the time-series data of the data Din as the data D1s to the rarity acquisition unit 22 and the predicted value acquisition unit 23. When data Din at time i and is denoted as D i, the data D1s, for example, time-series data D1s = {D i, D i + 1, D i + 2} three consecutive set as. For convenience of explanation, as shown in FIG. 5, the observed value series (time series data) of the QoS values after the time t1 is b 0 , b 1 , b 2 , .... In this case, the data holding unit 21 outputs the data D1s = {b 0 , b 1 , b 2 } to the rarity acquisition unit 22.

レアリティ取得部22のノルム取得部221は、学習済みデータ記憶部St1から学習済みデータD_trainedのRarity計算用データセットDset2を読み出すとともに、データ保持部21から出力されるデータD1sとを入力する。なお、ここでは、ノルム取得部221が、データD1s={b,b,b}を処理する場合について説明する。 The norm acquisition unit 221 of the rarity acquisition unit 22 reads the learned data D_trained Rarity calculation data set Dset2 from the learned data storage unit St1 and inputs the data D1s output from the data holding unit 21. Here, a case where the norm acquisition unit 221 processes the data D1s = {b 0 , b 1 , b 2 } will be described.

ノルム取得部221は、Rarity計算用データセットDset2の各行ベクトルとデータD1s(={b,b,b})とを用いて、ノルム(例えば、ユークリッド距離)の算出を行う。つまり、ノルム取得部221は、Rarity計算用データセットDset2のm行目の行ベクトルをDset2_rとすると、
=Norm(Dset2_r,D1s)
=Norm(Dset2_r,D1s)
=Norm(Dset2_r,D1s)
・・・
n1−1=Norm(Dset2_rn1−1,D1s)
Norm(v1,v2):ベクトルv1とベクトルv2のノルム(例えば、ユークリッド距離)を取得する関数。
に相当する処理により、ノルムの集合データ{d,d,・・・,dn1−1}を取得する。そして、ノルム取得部221は、取得したノルムの集合データ{d,d,・・・,dn1−1}を含むデータをデータD_normとして、Rarity算出部222に出力する。
The norm acquisition unit 221 calculates the norm (for example, Euclidean distance) by using each row vector of the data set Dset2 for Rarity calculation and the data D1s (= {b 0 , b 1 , b 2}). In other words, the norm acquiring unit 221, when the m-th row of the row vectors of Rarity calculation data set Dset2 and Dset2_r m,
d 0 = Norm (Dset2_r 0 , D1s)
d 1 = Norm (Dset2_r 1 , D1s)
d 2 = Norm (Dset2_r 2 , D1s)
・ ・ ・
d n1-1 = Norm (Dset2_r n1-1 , D1s)
Norm (v1, v2): A function to acquire the norms (for example, Euclidean distance) of the vectors v1 and v2.
The set data of the norm {d 0 , d 1 , ..., d n1-1 } is acquired by the process corresponding to. Then, the norm acquisition unit 221 outputs the data including the acquired set data of the norms {d 0 , d 1 , ..., d n1-1 } as the data D_norm to the Rarity calculation unit 222.

Rarity算出部222は、ノルム取得部221から出力されるデータD_normから、時系列データD1sの出現の稀少度合いを示すレアリティ(Rarity)を算出する。具体的には、Rarity算出部222は、
=min(d,di+1,・・・,di+n1−1
min():要素の最小値を取得する関数
に相当する処理を実行することで、QoS値の時系列データ{D,Di+1,Di+2}に対応するレアリティ値rを取得する。なお、ここでは、QoS値の時系列データ{D,Di+1,Di+2}={b,b,b}であるので、Rarity算出部222は、
=min(d,d,・・・,dn1−1
を取得する。
The Rarity calculation unit 222 calculates the rarity indicating the rarity of the appearance of the time series data D1s from the data D_norm output from the norm acquisition unit 221. Specifically, the Rarity calculation unit 222
r i = min (d i, d i + 1, ···, d i + n1-1)
min (): By performing the process corresponding to the function to obtain the minimum value of the element, and acquires the time series data {D i, D i + 1 , D i + 2} rarity value r i corresponding to the QoS value. Here, since the time series data of the QoS value {D i , Di + 1 , Di + 2 } = {b 0 , b 1 , b 2 }, the Rarity calculation unit 222 is used.
r 0 = min (d 0 , d 1 , ..., d n1-1 )
To get.

そして、Rarity算出部222は、算出したレアリティrを含むデータをデータD2として、予測誤差分布取得部25のセレクタSEL1に出力する。 Then, Rarity calculating unit 222, the data including the calculated rarity r i as data D2, and outputs to the selector SEL1 of the prediction error distribution obtaining unit 25.

セレクタSEL1は、「第2ステップの処理」を実行させるための信号値(セレクタSEL1の端子0が選択される信号値)に設定されている制御信号ctl1に従い、端子0を選択し、入力されたデータD2をRarity分布取得部251に出力する。 The selector SEL1 selects and inputs the terminal 0 according to the control signal ctl1 set in the signal value for executing the "processing of the second step" (the signal value at which the terminal 0 of the selector SEL1 is selected). The data D2 is output to the Signal distribution acquisition unit 251.

Rarity分布取得部251は、セレクタSEL1から出力されるデータD2から、Rarity分布を取得する。具体的には、Rarity分布取得部251は、図5に示すように、各時刻(各サンプリング時刻)において取得されたレアリティ値rを所定の期間分取得し、レアリティ値riの頻度分布図(ヒストグラム)(図5の右下図に相当)を取得する。Rarity分布取得部251は、上記のようにして取得したレアリティ値riの頻度分布図(ヒストグラム)を特定するデータをRarity分布データDist_Rarityとして、クラス分類処理部252に出力する。 The Rarity distribution acquisition unit 251 acquires the Rarity distribution from the data D2 output from the selector SEL1. Specifically, Rarity distribution obtaining unit 251, as shown in FIG. 5, each time the obtained rarity value r i acquired predetermined period in (each sampling time), the frequency distribution diagram of rarity value ri ( Histogram) (corresponding to the lower right figure of FIG. 5) is acquired. The Rarity distribution acquisition unit 251 outputs the data for specifying the frequency distribution map (histogram) of the rarity value ri acquired as described above to the classification processing unit 252 as the Rarity distribution data Dist_Rarity.

クラス分類処理部252は、Rarity分布取得部251から出力されるデータDist_Rarityに基づいて、クラス分類処理を実行する。具体的には、K−means法などのクラスタリング手法やSOM(Self−organizing map)による手法を適用し、Rarityを所定数のクラスに分類し、当該クラスを分類するための閾値Th(={th,th,・・・,thn2−1})を取得する。 The class classification processing unit 252 executes the class classification processing based on the data Dist_Rarity output from the Rarity distribution acquisition unit 251. Specifically, a clustering method such as the K-means method or a method by SOM (Self-organizing map) is applied to classify Rality into a predetermined number of classes, and the threshold value Th (= {th) for classifying the classes is applied. 0 , th 1 , ..., th n2-1 }) is acquired.

ここでは、K−means法を採用する場合について説明する。 Here, a case where the K-means method is adopted will be described.

クラス分類処理部252は、Rarity分布データDist_Rarityに基づいて、各レアリティ値rを予め設定されたクラス数(クラスタ数)kcl(kcl:2以上の自然数)に分類する場合、K−means法により、各レアリティ値rと、クラスタ中心とのノルム(例えば、ユークリッド距離)を計算し、各レアリティ値rを、最も近いクラスタ中心のクラスタに割り当てる。クラス分類処理部252は、この処理を繰り返し実行し、クラスタ割り当ての状況が変化しない、あるいは、変化量が所定の値以下になった場合、収束したと判断し、クラス分類処理を終了させる。そして、クラス分類処理部252は、クラス分類処理が終了した段階で、各クラス(各クラスタ)を分離するための閾値Th(={th,th,・・・,thn2−1})を設定する。なお、クラス数(クラスタ数)kclは、クラス分類処理部252において、予め設定されているものとする。 Classification processing unit 252, based on the Rarity distribution data Dist_Rarity, the rarity value r i a preset number of classes (number of clusters) KCl: when classifying into (KCl 2 or more natural number), by K-means clustering method , each rarity value r i, the norm of the cluster center (e.g., Euclidean distance) is calculated, and the respective rarity value r i, assigned to the nearest cluster center cluster. The class classification processing unit 252 repeatedly executes this processing, and if the status of cluster allocation does not change or the amount of change becomes equal to or less than a predetermined value, it is determined that the class has converged, and the class classification process is terminated. Then, the class classification processing unit 252 sets a threshold value Th (= {th 0 , th 1 , ..., th n2-1 }) for separating each class (each cluster) at the stage when the class classification process is completed. To set. It is assumed that the number of classes (number of clusters) kcl is preset in the class classification processing unit 252.

クラス分類処理部252は、以上のようにして取得したクラス分類するための閾値の集合データTh(={th,th,・・・,thn2−1})を第1記憶部St2に記憶する。 The class classification processing unit 252 transfers the set data Th (= {th 0 , th 1 , ..., th n2-1}) of the threshold values for class classification acquired as described above to the first storage unit St2. Remember.

なお、以下では、説明便宜のため、図5の右下図に示すように、クラス数を「3」とし、各クラスをクラスClass_0、クラスClass_1、および、クラスClass_2とし、閾値Th={th,th}とする場合について説明する。 In the following, for convenience of explanation, as shown in the lower right figure of FIG. 5, the number of classes is set to "3", each class is set to class Class_0, class Class_1, and class Class_1, and the threshold value Th = {th 0 , The case of setting th 1 } will be described.

(1.2.1.3:第3ステップの処理)
第3ステップの処理において、無線状況予測装置100は、QoS値の予測誤差分布を算出するためのデータを取得する。
(1.2.1.3: Processing in the third step)
In the process of the third step, the radio condition prediction device 100 acquires data for calculating the prediction error distribution of the QoS value.

無線状況予測装置100の復調処理部Dm1は、アンテナAnt1を介して受信した無線信号に対して復調処理を実行し、RF復調信号、BB復調信号を取得する。観測データ取得部FE1は、復調処理部Dm1により取得された、RF復調信号、および/または、BB復調信号から、QoS値を取得する。そして、観測データ取得部FE1は、取得したQoS値を含むデータをデータDinとして、予測判定処理部2のデータ保持部21に出力する。 The demodulation processing unit Dm1 of the radio condition prediction device 100 executes demodulation processing on the radio signal received via the antenna Ant1 and acquires an RF demodulation signal and a BB demodulation signal. The observation data acquisition unit FE1 acquires a QoS value from the RF demodulation signal and / or the BB demodulation signal acquired by the demodulation processing unit Dm1. Then, the observation data acquisition unit FE1 outputs the data including the acquired QoS value as the data Din to the data holding unit 21 of the prediction determination processing unit 2.

制御部CPU1は、モード信号Modeを「学習モード」を示す信号値に設定し、予測判定処理部2に出力する。また、制御部CPU1は、制御信号ctl1を「第3ステップの処理」を実行させるための信号値(セレクタSEL1の端子1が選択される信号値)に設定し、予測判定処理部2に出力する。 The control unit CPU 1 sets the mode signal Mode to a signal value indicating the “learning mode” and outputs the mode signal to the prediction determination processing unit 2. Further, the control unit CPU 1 sets the control signal ctl1 to a signal value (a signal value at which the terminal 1 of the selector SEL1 is selected) for executing the "processing of the third step", and outputs the control signal ctl1 to the prediction determination processing unit 2. ..

データ保持部21は、観測データ取得部FE1からのデータDinを所定の期間、記憶保持する。データ保持部21は、データDinの時系列データをデータD1sとして、レアリティ取得部22および予測値取得部23に出力する。時刻iのデータDinをDと表記するとすると、データD1sは、例えば、3つの連続する時系列データD1s={D,Di+1,Di+2}として設定される。なお、説明便宜のため、図6に示すように、時刻t2以降のQoS値の観測値系列(時系列データ)を、c,c,c,・・・とする。この場合、データ保持部21は、データD1s={c,c,c}をレアリティ取得部22および予測値取得部23に出力する。 The data holding unit 21 stores and holds the data Din from the observation data acquisition unit FE1 for a predetermined period. The data holding unit 21 outputs the time-series data of the data Din as the data D1s to the rarity acquisition unit 22 and the predicted value acquisition unit 23. When data Din at time i and is denoted as D i, the data D1s, for example, time-series data D1s = {D i, D i + 1, D i + 2} three consecutive set as. For convenience of explanation, as shown in FIG. 6, the observed value series (time series data) of the QoS values after the time t2 is c 0 , c 1 , c 2 , .... In this case, the data holding unit 21 outputs the data D1s = {c 0 , c 1 , c 2 } to the rarity acquisition unit 22 and the predicted value acquisition unit 23.

また、データ保持部21は、予測値取得部23で予測対象とした時刻の実際のデータ(真値)をデータD1_true(=Di+k(図6の場合、c))を減算器24に出力する。 Further, the data holding unit 21 outputs the data D1_true (= Di + k (c 4 in the case of FIG. 6)) of the actual data (true value) of the time predicted by the predicted value acquisition unit 23 to the subtractor 24. do.

レアリティ取得部22のノルム取得部221は、学習済みデータ記憶部St1から学習済みデータD_trainedのRarity計算用データセットDset2を読み出すとともに、データ保持部21から出力されるデータD1sとを入力する。なお、ここでは、ノルム取得部221が、データD1s={c,c,c}を処理する場合について説明する。 The norm acquisition unit 221 of the rarity acquisition unit 22 reads the learned data D_trained Rarity calculation data set Dset2 from the learned data storage unit St1 and inputs the data D1s output from the data holding unit 21. Here, a case where the norm acquisition unit 221 processes the data D1s = {c 0 , c 1 , c 2 } will be described.

ノルム取得部221は、Rarity計算用データセットDset2の各行ベクトルとデータD1s(={c,c,c})とを用いて、ノルム(例えば、ユークリッド距離)の算出を行う。つまり、ノルム取得部221は、Rarity計算用データセットDset2のm行目の行ベクトルをDset2_rとすると、
=Norm(Dset2_r,D1s)
=Norm(Dset2_r,D1s)
=Norm(Dset2_r,D1s)
・・・
n1−1=Norm(Dset2_rn1−1,D1s)
Norm(v1,v2):ベクトルv1とベクトルv2のノルム(例えば、ユークリッド距離)を取得する関数。
に相当する処理により、ノルムの集合データ{d,d,・・・,dn1−1}を取得する。そして、ノルム取得部221は、取得したノルムの集合データ{d,d,・・・,dn1−1}を含むデータをデータD_normとして、Rarity算出部222に出力する。
The norm acquisition unit 221 calculates the norm (for example, Euclidean distance) by using each row vector of the data set Dset2 for Rarity calculation and the data D1s (= {c 0 , c 1 , c 2}). In other words, the norm acquiring unit 221, when the m-th row of the row vectors of Rarity calculation data set Dset2 and Dset2_r m,
d 0 = Norm (Dset2_r 0 , D1s)
d 1 = Norm (Dset2_r 1 , D1s)
d 2 = Norm (Dset2_r 2 , D1s)
・ ・ ・
d n1-1 = Norm (Dset2_r n1-1 , D1s)
Norm (v1, v2): A function to acquire the norms (for example, Euclidean distance) of the vectors v1 and v2.
The set data of the norm {d 0 , d 1 , ..., d n1-1 } is acquired by the process corresponding to. Then, the norm acquisition unit 221 outputs the data including the acquired set data of the norms {d 0 , d 1 , ..., d n1-1 } as the data D_norm to the Rarity calculation unit 222.

Rarity算出部222は、ノルム取得部221から出力されるデータD_normから、時系列データD1sの出現の稀少度合いを示すレアリティ(Rarity)を算出する。具体的には、Rarity算出部222は、
=min(d,di+1,・・・,di+n1−1
min():要素の最小値を取得する関数
に相当する処理を実行することで、QoS値の時系列データ{D,Di+1,Di+2}に対応するレアリティ値rを取得する。なお、ここでは、QoS値の時系列データ{D,Di+1,Di+2}={c,c,c}であるので、Rarity算出部222は、
=min(d,d,・・・,dn1−1
を取得する。
The Rarity calculation unit 222 calculates the rarity indicating the rarity of the appearance of the time series data D1s from the data D_norm output from the norm acquisition unit 221. Specifically, the Rarity calculation unit 222
r i = min (d i, d i + 1, ···, d i + n1-1)
min (): By performing the process corresponding to the function to obtain the minimum value of the element, and acquires the time series data {D i, D i + 1 , D i + 2} rarity value r i corresponding to the QoS value. Here, since the time series data of the QoS value {D i , Di + 1 , Di + 2 } = {c 0 , c 1 , c 2 }, the Rarity calculation unit 222 is used.
r 0 = min (d 0 , d 1 , ..., d n1-1 )
To get.

そして、Rarity算出部222は、算出したレアリティrを含むデータをデータD2として、予測誤差分布取得部25のセレクタSEL1に出力する。 Then, Rarity calculating unit 222, the data including the calculated rarity r i as data D2, and outputs to the selector SEL1 of the prediction error distribution obtaining unit 25.

セレクタSEL1は、「第3ステップの処理」を実行させるための信号値(セレクタSEL1の端子1が選択される信号値)に設定されている制御信号ctl1に従い、端子1を選択し、入力されたデータD2をRarityクラス分類部253に出力する。 The selector SEL1 selects and inputs the terminal 1 according to the control signal ctl1 set in the signal value (the signal value at which the terminal 1 of the selector SEL1 is selected) for executing the "processing of the third step". The data D2 is output to the Signaly class classification unit 253.

Rarityクラス分類部253は、第1記憶部St2から閾値の集合データTh(={th,th})を読み出し、閾値の集合データTh(={th,th})に基づいて、データD2をクラス分類し、データD2が振り分けられたクラスの番号jを含むデータをデータD3として、予測誤差分布データ取得部254に出力する。 The Rarity class classification unit 253 reads the threshold set data Th (= {th 0 , th 1 }) from the first storage unit St2, and based on the threshold set data Th (= {th 0 , th 1}), The data D2 is classified into classes, and the data including the class number j to which the data D2 is distributed is output as the data D3 to the prediction error distribution data acquisition unit 254.

予測値取得部23は、学習済みデータ記憶部St1から学習済みデータD_trained(Rarity計算用データセットDset2、および、ラベル(正解データ)のデータセットDset_Label)を読み出す。予測値取得部23は、ノルム取得部221で実行される処理と同様にQoS値の時系列データD1s(={c,c,c})と、Rarity計算用データセットDset2の各行ベクトルとのノルム(例えば、ユークリッド距離)を算出し、最小値となる行ベクトルを検出し、検出した行ベクトルに対応するラベル(正解データ)を、データセットDset_Labelを用いて特定する。これにより、予測値取得部23は、ノルムの最小値をとる行ベクトルに対応するラベルを、将来の時刻の予測データ値D_predictとして取得する。例えば、図6に示す場合、QoS値の時系列データD1s(={c,c,c})と、Rarity計算用データセットDset2の第3行目のベクトル({a,a,a})とのノルムが最小値をとるとすると、予測値取得部23は、Rarity計算用データセットDset2の第3行目のベクトル({a,a,a})に対応するラベルの値a(ラベル(正解データ)のデータセットDset_Labelの第3行目のデータ)を将来の時刻(現在時刻iとすると将来時刻i+4)の予測データ値D_predictであると特定する。 The predicted value acquisition unit 23 reads the trained data D_trained (Rarity calculation data set Dset2 and label (correct answer data) data set Dset_Label) from the trained data storage unit St1. The predicted value acquisition unit 23 has the same time-series data D1s (= {c 0 , c 1 , c 2 }) of the QoS value and each row vector of the data set Dset2 for Rarity calculation, as in the process executed by the norm acquisition unit 221. The norm (for example, Euclidean distance) is calculated, the row vector having the minimum value is detected, and the label (correct answer data) corresponding to the detected row vector is specified by using the data set Dset_Label. As a result, the predicted value acquisition unit 23 acquires the label corresponding to the row vector that takes the minimum value of the norm as the predicted data value D_predict of the future time. For example, in the case shown in FIG. 6, the time-series data D1s (= {c 0 , c 1 , c 2 }) of the QoS value and the vector ({a 2 , a 3 ) in the third row of the data set Dset2 for Rarity calculation. , A 4 })), the predicted value acquisition unit 23 corresponds to the vector ({a 2 , a 3 , a 4 }) in the third row of the data set Dset2 for Rarity calculation. specified as being predictive data value D_predict value a 6 of the label (label (data set first in the third row data of Dset_Label correct answer data)) of future time (future time i + 4 When the current time i) to.

そして、予測値取得部23は、上記のようにして取得した将来時刻(現在時刻iとすると将来時刻i+4)の予測データ値D_predict(=D’i+k=a)を減算器24に出力する。 Then, the predicted value acquisition unit 23 outputs the predicted data value D_predict (= D'i + k = a 6 ) of the future time (future time i + 4 when the current time i is assumed) acquired as described above to the subtractor 24.

減算器24は、データ保持部21から出力されるデータD1_true(=Di+k=c)と、予測値取得部23から出力されるデータD_predict(=D’i+k=a)とを入力する。減算器24は、
D_prediction_error=D1_true―D_predict
に相当する処理(減算処理)を実行して、予測誤差データD_prediction_error(=Erri+k)を取得する。そして、減算器24は、取得した予測誤差データD_prediction_error(=Erri+k)を予測誤差分布取得部25の予測誤差分布データ取得部254に出力する。
The subtractor 24 inputs the data D1_true (= Di + k = c 4 ) output from the data holding unit 21 and the data D_predict (= D'i + k = a 6 ) output from the predicted value acquisition unit 23. The subtractor 24
D_prediction_error = D1_tree-D_predict
The prediction error data D_prescription_error (= Err i + k ) is acquired by executing the process (subtraction process) corresponding to. Then, the subtractor 24 outputs the acquired prediction error data D_prescription_error (= Erri + k ) to the prediction error distribution data acquisition unit 254 of the prediction error distribution acquisition unit 25.

予測誤差分布データ取得部254は、減算器24から出力されるデータD_prediction_errorと、Rarityクラス分類部253から出力されるデータD3(=j=class(r)、class(x)は、Rarity値xが属するクラスの番号を取得する関数)とを入力する。予測誤差分布データ取得部254は、データD3に基づいて、データD_prediction_errorをクラスに振り分け、振り分けられたクラスごとに(同一クラスに振り分けられたデータ群について)、データD_prediction_errorの発生頻度分布を取得することで、予測誤差分布データ(Err_dist)を取得する。そして、予測誤差分布データ取得部254は、取得した予測誤差分布データErr_distを含むデータD4を第2記憶部St3に記憶する。 Prediction error distribution data acquisition unit 254, a data D_prediction_error output from the subtractor 24, data D3 output from Rarity classifying unit 253 (= j = class (r i), class (x) is Rarity value x A function to get the number of the class to which it belongs) and. The prediction error distribution data acquisition unit 254 distributes the data D_prescription_error to classes based on the data D3, and acquires the occurrence frequency distribution of the data D_prescription_error for each distributed class (for the data group distributed to the same class). Then, the prediction error distribution data (Err_dist j ) is acquired. Then, the prediction error distribution data acquisition unit 254 stores the data D4 including the acquired prediction error distribution data Err_dist j in the second storage unit St3.

なお、一般に、クラス0(Class_0)に分類される予測誤差は、通常の入力パターン(頻出するQoS値の時系列データ)に対応するので、値が小さく、クラス0(Class_0)に分類される予測誤差のデータ群の分布の分散(あるいは標準偏差)は小さい。 In general, the prediction error classified into class 0 (Class_0) corresponds to a normal input pattern (time-series data of frequently occurring QoS values), so that the value is small and the prediction is classified into class 0 (Class_0). The dispersion (or standard deviation) of the distribution of the error data group is small.

それに対して、クラス1(Class_1)に分類される予測誤差は、出現頻度がクラス0の入力パターンよりも低いので、その値は、クラス0に分類される予測誤差よりも大きく、クラス1(Class_1)に分類される予測誤差のデータ群の分布の分散(あるいは標準偏差)は、クラス0(Class_0)に分類される予測誤差のデータ群の分布の分散(あるいは標準偏差)よりも大きくなる。 On the other hand, the prediction error classified into class 1 (Class_1) has a lower frequency of occurrence than the input pattern of class 0, so its value is larger than the prediction error classified into class 0, and the value is larger than the prediction error classified into class 0 (Classs_1). ), The dispersion (or standard deviation) of the distribution of the forecast error data group classified in class 0 (Class_0) is larger than the dispersion (or standard deviation) of the distribution of the forecast error data group classified in class 0 (Class_0).

また、クラス2(Class_2)に分類される予測誤差は、出現頻度がクラス1の入力パターンよりも低いので、その値は、クラス1に分類される予測誤差よりも大きく、クラス2(Class_2)に分類される予測誤差のデータ群の分布の分散(あるいは標準偏差)は、クラス1(Class_1)に分類される予測誤差のデータ群の分布の分散(あるいは標準偏差)よりも大きくなる。 Further, since the prediction error classified into class 2 (Classs_1) has a lower frequency of appearance than the input pattern of class 1, its value is larger than the prediction error classified into class 1 and is classified into class 2 (Classs_2). The variance (or standard deviation) of the distribution of the forecast error data groups classified is greater than the variance (or standard deviation) of the distribution of the forecast error data groups classified in class 1 (Class_1).

上記のような特性があるので、クラス0(Class_0)に分類される予測誤差の予測誤差分布データErr_dist、クラス1(Class_1)に分類される予測誤差の予測誤差分布データErr_dist、および、クラス2(Class_2)に分類される予測誤差の予測誤差分布データErr_distは、例えば、図6の右端中間に示したような分布になる。 Due to the above characteristics, the prediction error distribution data Err_dist 0 of the prediction error classified into class 0 (Class_0), the prediction error distribution data Err_dist 1 of the prediction error classified into class 1 (Class_1), and the class. The prediction error distribution data Err_dist 2 of the prediction error classified into 2 (Class_2) has, for example, a distribution as shown in the middle of the right end of FIG.

(1.2.2:予測処理)
次に、予測処理(通信障害の予測実行処理)について説明する。
(1.2.2: Prediction processing)
Next, the prediction process (communication failure prediction execution process) will be described.

図7は、予測処理(通信障害の予測実行処理)を説明するための図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining a prediction process (a communication failure prediction execution process).

予測処理(通信障害の予測実行処理)において、無線状況予測装置100は、将来時刻のQoS値の予測値D’i+kと、当該予測値D’i+kに対応するクラスの予測誤差分布データD4(=Err_dist)に基づいて、データD_predictedの真値が取得される時刻(将来時刻)において、通信障害が発生する可能性を示すリスク値を取得する。 In the prediction process (communication failure prediction execution process), the radio condition prediction device 100 has the prediction value D' i + k of the QoS value at the future time and the prediction error distribution data D4 (=) of the class corresponding to the prediction value D' i + k. Based on Err_dist j ), a risk value indicating the possibility of a communication failure is acquired at the time (future time) when the true value of the data D_predicted is acquired.

無線状況予測装置100の復調処理部Dm1は、アンテナAnt1を介して受信した無線信号に対して復調処理を実行し、RF復調信号、BB復調信号を取得する。観測データ取得部FE1は、復調処理部Dm1により取得された、RF復調信号、および/または、BB復調信号から、QoS値を取得する。そして、観測データ取得部FE1は、取得したQoS値を含むデータをデータDinとして、予測判定処理部2のデータ保持部21に出力する。 The demodulation processing unit Dm1 of the radio condition prediction device 100 executes demodulation processing on the radio signal received via the antenna Ant1 and acquires an RF demodulation signal and a BB demodulation signal. The observation data acquisition unit FE1 acquires a QoS value from the RF demodulation signal and / or the BB demodulation signal acquired by the demodulation processing unit Dm1. Then, the observation data acquisition unit FE1 outputs the data including the acquired QoS value as the data Din to the data holding unit 21 of the prediction determination processing unit 2.

制御部CPU1は、モード信号Modeを「予測処理実行モード」を示す信号値に設定し、予測判定処理部2に出力する。また、制御部CPU1は、制御信号ctl1を「予測処理」を実行させるための信号値(セレクタSEL1の端子2が選択される信号値)に設定し、予測判定処理部2に出力する。 The control unit CPU 1 sets the mode signal Mode to a signal value indicating the “prediction processing execution mode” and outputs the mode signal to the prediction determination processing unit 2. Further, the control unit CPU 1 sets the control signal ctl1 to a signal value for executing the "prediction processing" (a signal value at which the terminal 2 of the selector SEL1 is selected), and outputs the control signal ctl1 to the prediction determination processing unit 2.

データ保持部21は、観測データ取得部FE1からのデータDinを所定の期間、記憶保持する。データ保持部21は、データDinの時系列データをデータD1sとして、レアリティ取得部22および予測値取得部23に出力する。時刻iのデータDinをDと表記するとすると、データD1sは、例えば、3つの連続する時系列データD1s={D,Di+1,Di+2}として設定される。なお、説明便宜のため、図8に示すように、時刻t3以降のQoS値の観測値系列(時系列データ)を、q,q,q,・・・とする。この場合、データ保持部21は、データD1s={q,q,q}をレアリティ取得部22および予測値取得部23に出力する。 The data holding unit 21 stores and holds the data Din from the observation data acquisition unit FE1 for a predetermined period. The data holding unit 21 outputs the time-series data of the data Din as the data D1s to the rarity acquisition unit 22 and the predicted value acquisition unit 23. When data Din at time i and is denoted as D i, the data D1s, for example, time-series data D1s = {D i, D i + 1, D i + 2} three consecutive set as. For convenience of explanation, as shown in FIG. 8, the observed value series (time series data) of the QoS values after the time t3 are q 0 , q 1 , q 2 , .... In this case, the data holding unit 21 outputs the data D1s = {q 0 , q 1 , q 2 } to the rarity acquisition unit 22 and the predicted value acquisition unit 23.

レアリティ取得部22のノルム取得部221は、学習済みデータ記憶部St1から学習済みデータD_trainedのRarity計算用データセットDset2を読み出すとともに、データ保持部21から出力されるデータD1sとを入力する。なお、ここでは、ノルム取得部221が、データD1s={q,q,q}を処理する場合について説明する。 The norm acquisition unit 221 of the rarity acquisition unit 22 reads the learned data D_trained Rarity calculation data set Dset2 from the learned data storage unit St1 and inputs the data D1s output from the data holding unit 21. Here, a case where the norm acquisition unit 221 processes the data D1s = {q 0 , q 1 , q 2 } will be described.

ノルム取得部221は、Rarity計算用データセットDset2の各行ベクトルとデータD1s(={q,q,q})とを用いて、ノルム(例えば、ユークリッド距離)の算出を行う。つまり、ノルム取得部221は、Rarity計算用データセットDset2のm行目の行ベクトルをDset2_rとすると、
=Norm(Dset2_r,D1s)
=Norm(Dset2_r,D1s)
=Norm(Dset2_r,D1s)
・・・
n1−1=Norm(Dset2_rn1−1,D1s)
Norm(v1,v2):ベクトルv1とベクトルv2のノルム(例えば、ユークリッド距離)を取得する関数。
に相当する処理により、ノルムの集合データ{d,d,・・・,dn1−1}を取得する。そして、ノルム取得部221は、取得したノルムの集合データ{d,d,・・・,dn1−1}を含むデータをデータD_normとして、Rarity算出部222に出力する。
The norm acquisition unit 221 calculates the norm (for example, Euclidean distance) by using each row vector of the data set Dset2 for Rarity calculation and the data D1s (= {q 0 , q 1 , q 2}). In other words, the norm acquiring unit 221, when the m-th row of the row vectors of Rarity calculation data set Dset2 and Dset2_r m,
d 0 = Norm (Dset2_r 0 , D1s)
d 1 = Norm (Dset2_r 1 , D1s)
d 2 = Norm (Dset2_r 2 , D1s)
・ ・ ・
d n1-1 = Norm (Dset2_r n1-1 , D1s)
Norm (v1, v2): A function to acquire the norms (for example, Euclidean distance) of the vectors v1 and v2.
The set data of the norm {d 0 , d 1 , ..., d n1-1 } is acquired by the process corresponding to. Then, the norm acquisition unit 221 outputs the data including the acquired set data of the norms {d 0 , d 1 , ..., d n1-1 } as the data D_norm to the Rarity calculation unit 222.

Rarity算出部222は、ノルム取得部221から出力されるデータD_normから、時系列データD1sの出現の稀少度合いを示すレアリティ(Rarity)を算出する。具体的には、Rarity算出部222は、
=min(d,di+1,・・・,di+n1−1
min():要素の最小値を取得する関数
に相当する処理を実行することで、QoS値の時系列データ{D,Di+1,Di+2}に対応するレアリティ値rを取得する。なお、ここでは、QoS値の時系列データ{D,Di+1,Di+2}={c,c,c}であるので、Rarity算出部222は、
=min(d,d,・・・,dn1−1
を取得する。
The Rarity calculation unit 222 calculates the rarity indicating the rarity of the appearance of the time series data D1s from the data D_norm output from the norm acquisition unit 221. Specifically, the Rarity calculation unit 222
r i = min (d i, d i + 1, ···, d i + n1-1)
min (): By performing the process corresponding to the function to obtain the minimum value of the element, and acquires the time series data {D i, D i + 1 , D i + 2} rarity value r i corresponding to the QoS value. Here, since the time series data of the QoS value {D i , Di + 1 , Di + 2 } = {c 0 , c 1 , c 2 }, the Rarity calculation unit 222 is used.
r 0 = min (d 0 , d 1 , ..., d n1-1 )
To get.

そして、Rarity算出部222は、算出したレアリティrを含むデータをデータD2として、予測誤差分布取得部25のセレクタSEL1に出力する。 Then, Rarity calculating unit 222, the data including the calculated rarity r i as data D2, and outputs to the selector SEL1 of the prediction error distribution obtaining unit 25.

セレクタSEL1は、「予測処理」を実行させるための信号値(セレクタSEL1の端子2が選択される信号値)に設定されている制御信号ctl1に従い、端子2を選択し、入力されたデータD2(=r)をクラス判定部255に出力する。 The selector SEL1 selects the terminal 2 according to the control signal ctl1 set in the signal value for executing the "prediction processing" (the signal value at which the terminal 2 of the selector SEL1 is selected), and the input data D2 ( = outputs the r i) in the class determination unit 255.

クラス判定部255は、セレクタSEL1から出力されるデータD2(=r)と、第1記憶部St2から出力される閾値の集合データThとを入力する。クラス判定部255は、閾値の集合データThに基づいてデータD2(=r)をクラス分類し、データD2(=r)が振り分けられたクラス(例えば、クラス番号j=class(r))を特定する。そして、クラス判定部255は、特定したクラス番号j(=class(r))をリスク値取得部26に出力する。 Class determination unit 255 inputs the data D2 and (= r i) output from the selector SEL1, the aggregate data Th threshold output from the first storage unit St2. Class determination unit 255, the class data D2 to (= r i) and classification based on the aggregate data Th threshold, the data D2 (= r i) is sorted (e.g., the class number j = class (r i) ). The class determination section 255 outputs the identified class number j (= class (r i) ) to the risk value acquisition unit 26.

予測値取得部23は、学習済みデータ記憶部St1から学習済みデータD_trained(Rarity計算用データセットDset2、および、ラベル(正解データ)のデータセットDset_Label)を読み出す。予測値取得部23は、ノルム取得部221で実行される処理と同様にQoS値の時系列データD1s(={q,q,q})と、Rarity計算用データセットDset2の各行ベクトルとのノルム(例えば、ユークリッド距離)を算出し、最小値となる行ベクトルを検出し、検出した行ベクトルに対応するラベル(正解データ)を、データセットDset_Labelを用いて特定する。これにより、予測値取得部23は、ノルムの最小値をとる行ベクトルに対応するラベルを、将来の時刻の予測データ値D_predictとして取得する。例えば、図7に示す場合、QoS値の時系列データD1s(={q,q,q})と、Rarity計算用データセットDset2の第3行目のベクトル({a,a,a})とのノルムが最小値をとるとすると、予測値取得部23は、Rarity計算用データセットDset2の第3行目のベクトル({a,a,a})に対応するラベルの値a(ラベル(正解データ)のデータセットDset_Labelの第3行目のデータ)を将来の時刻(現在時刻iとすると将来時刻i+4)の予測データ値D_predictとして取得する。 The predicted value acquisition unit 23 reads the trained data D_trained (Rarity calculation data set Dset2 and label (correct answer data) data set Dset_Label) from the trained data storage unit St1. The predicted value acquisition unit 23 has the same time-series data D1s (= {q 0 , q 1 , q 2 }) of the QoS value and each row vector of the data set Dset2 for Rarity calculation, as in the process executed by the norm acquisition unit 221. The norm (for example, Euclidean distance) is calculated, the row vector having the minimum value is detected, and the label (correct answer data) corresponding to the detected row vector is specified by using the data set Dset_Label. As a result, the predicted value acquisition unit 23 acquires the label corresponding to the row vector that takes the minimum value of the norm as the predicted data value D_predict of the future time. For example, in the case shown in FIG. 7, the time-series data D1s (= {q 0 , q 1 , q 2 }) of the QoS value and the vector ({a 2 , a 3 ) in the third row of the data set Dset2 for Rarity calculation. , A 4 })), the predicted value acquisition unit 23 corresponds to the vector ({a 2 , a 3 , a 4 }) in the third row of the data set Dset2 for Rarity calculation. acquired as the predicted data value D_predict value a 6 of the label (label (data set first in the third row data of Dset_Label correct answer data)) of future time (future time i + 4 When the current time i) to.

そして、予測値取得部23は、上記のようにして取得した将来時刻(現在時刻iとすると将来時刻i+4)の予測データ値D_predict(=D’i+k=a)をリスク値取得部26に出力する。 Then, the predicted value acquisition unit 23 outputs the predicted data value D_predict (= D'i + k = a 6 ) of the future time (future time i + 4 when the current time i is assumed) acquired as described above to the risk value acquisition unit 26. do.

リスク値取得部26は、予測値取得部23から出力されるデータD_predicted(=D’i+k=a)と、クラス判定部255から出力されるクラス番号jと、第2記憶部St3から出力されるデータD4(=Err_dist)と、通信品質データの要求基準値を示すデータQoS_reqと、制御部CPU1から出力されるモード信号Modeとを入力する。リスク値取得部26は、モード信号Modeが「予測処理実行モード」を示す信号である場合、予測誤差分布データD4(=Err_dist)に基づいて、データD_predicted(=D’i+k=a)の真値(q)が取得される時刻(将来時刻)において、通信障害が発生する可能性を示すリスク値を取得する。具体的には、リスク値取得部26は、予測値D_predicted(=D’i+k)を取得するときに決定されたクラスjの予測誤差分布データErr_distを、第2記憶部St3から読み出し、予測値D_predicted(=D’i+k)を中心とする予測誤差分布を取得する。そして、予測値D_predicted(=D’i+k)を中心とする予測誤差分布において、通信品質データの要求基準値QoS_req以下の領域における予測誤差値を積分(あるいは積算)し、当該積分値(積算値)をリスク値として取得する。例えば、図7の中央付近に示した図のグレーの領域(通信品質データの要求基準値QoS_req以下の領域)の面積がリスク値となる。 The risk value acquisition unit 26 is output from the data D_predicted (= D' i + k = a 6 ) output from the predicted value acquisition unit 23, the class number j output from the class determination unit 255, and the second storage unit St3. Data D4 (= Err_dist j ), data QoS_req indicating a required reference value of communication quality data, and a mode signal Mode output from the control unit CPU 1 are input. When the mode signal Mode is a signal indicating the "prediction processing execution mode", the risk value acquisition unit 26 of the data D_predicted (= D' i + k = a 6 ) based on the prediction error distribution data D4 (= Err_dist j ). At the time (future time) when the true value (q 4 ) is acquired, the risk value indicating the possibility of communication failure is acquired. Specifically, the risk value acquisition unit 26 reads the prediction error distribution data Err_dist j of the class j determined when acquiring the predicted value D_predicted (= D'i + k ) from the second storage unit St3, and reads the predicted value. The prediction error distribution centered on D_predicted (= D' i + k) is acquired. Then, in the prediction error distribution centered on the predicted value D_predicted (= D' i + k ), the predicted error value in the region below the required reference value QoS_req of the communication quality data is integrated (or integrated), and the integrated value (integrated value) is used. As a risk value. For example, the area of the gray area (the area below the required reference value QoS_req of the communication quality data) in the figure shown near the center of FIG. 7 is the risk value.

そして、リスク値取得部26は、上記のようにして取得したリスク値をデータDoutとして出力する。リスク値取得部26により取得されたリスク値を考慮することで、将来時刻における通信障害の発生の可能性を把握することができ、その結果、高精度な通信障害の発生の予測処理を実現できる。 Then, the risk value acquisition unit 26 outputs the risk value acquired as described above as data Dout. By considering the risk value acquired by the risk value acquisition unit 26, it is possible to grasp the possibility of a communication failure occurring at a future time, and as a result, it is possible to realize highly accurate prediction processing of the occurrence of a communication failure. ..

以上のようにして、無線状況予測装置100では、予測処理が実行される。 As described above, the radio condition prediction device 100 executes the prediction process.

ここで、図8を用いて、観測データ(QoS値)の時系列データの発生パターンが頻出する入力パターン(Rarity値が低い入力パターン)が無線状況予測装置100に入力された場合(図9(a))と、観測データ(QoS値)の時系列データの発生パターンが稀少な入力パターン(Rarity値が高い入力パターン)が無線状況予測装置100に入力された場合(図9(b))のリスク値の取得について、説明する。 Here, using FIG. 8, when an input pattern (input pattern having a low Rarity value) in which the generation pattern of time-series data of observation data (QoS value) frequently appears is input to the radio condition prediction device 100 (FIG. 9 (FIG. 9). a)) and an input pattern (input pattern having a high Rarity value) in which the generation pattern of time-series data of observation data (QoS value) is rare is input to the radio condition prediction device 100 (FIG. 9 (b)). The acquisition of risk values will be explained.

図9(a)の場合、観測データ(QoS値)の時系列データの発生パターンが頻出する入力パターン(Rarity値が低い入力パターン)であり、Rarity値が低く、入力パターンの発生頻度が高いため、当該入力パターンから算出されるRarity値により決定されるクラスの予測誤差分布データErr_distのばらつき(標準偏差、分散)が小さい。この場合、例えば、クラス番号j=0のクラス(Class_0)が選択され、予測誤差分布データErr_distが選択される。そして、リスク値取得部26は、予測誤差分布データErr_distの中心を、予測値D’i+k(D’i+k:時刻ti+kのQoS値の予測値)とする予測誤差分布を取得し、取得した当該予測誤差分布において、QoS値が値QoS_req以下の領域(図9(a)の場合の領域AR1)の積分値(積算値)をリスク値として取得する。図9(a)の場合、領域AR1の面積がかなり小さいので、リスク値も小さい値となる。すなわち、図9(a)の場合、時刻ti+kにおいて、通信障害が発生する可能性はかなり小さいと適切に判定される。 In the case of FIG. 9A, it is an input pattern (input pattern having a low Rarity value) in which the occurrence pattern of time-series data of the observation data (QoS value) frequently appears, because the Rarity value is low and the frequency of occurrence of the input pattern is high. , The variation (standard deviation, dispersion) of the prediction error distribution data Err_dist j of the class determined by the Rarity value calculated from the input pattern is small. In this case, for example, the class (Class_0) with the class number j = 0 is selected, and the prediction error distribution data Err_dist 0 is selected. Then, the risk value acquisition unit 26 acquires and acquires a prediction error distribution in which the center of the prediction error distribution data Err_dist 0 is the predicted value D' i + k (D' i + k : predicted value of the QoS value at time ti + k). In the prediction error distribution, the integrated value (integrated value) of the region where the QoS value is equal to or less than the value QoS_req (region AR1 in the case of FIG. 9A) is acquired as a risk value. In the case of FIG. 9A, since the area of the region AR1 is considerably small, the risk value is also small. That is, in the case of FIG. 9A, it is appropriately determined that the possibility of a communication failure occurring at time ti + k is considerably small.

一方、図9(b)の場合、観測データ(QoS値)の時系列データの発生パターンが稀少な入力パターン(Rarity値が高い入力パターン)であり、Rarity値が高く、入力パターンの発生頻度が低いため、当該入力パターンから算出されるRarity値により決定されるクラスの予測誤差分布データErr_distのばらつき(標準偏差、分散)が大きい。この場合、例えば、クラス番号j=2のクラス(Class_2)が選択され、予測誤差分布データErr_distが選択される。そして、リスク値取得部26は、予測誤差分布データErr_distの中心を、予測値D’i+k(D’i+k:時刻ti+kのQoS値の予測値)とする予測誤差分布を取得し、取得した当該予測誤差分布において、QoS値が値QoS_req以下の領域(図9(b)の場合の領域AR2)の積分値(積算値)をリスク値として取得する。図9(b)の場合、領域AR1の面積が大きいので、リスク値も大きな値となる。すなわち、図9(a)の場合、時刻ti+kにおいて、通信障害が発生する可能性は大きいと適切に判定される。 On the other hand, in the case of FIG. 9B, the generation pattern of the time-series data of the observation data (QoS value) is a rare input pattern (input pattern having a high Rarity value), the Rarity value is high, and the frequency of occurrence of the input pattern is high. Since it is low, the variation (standard deviation, dispersion) of the prediction error distribution data Err_dist j of the class determined by the Rarity value calculated from the input pattern is large. In this case, for example, the class (Class_2) with the class number j = 2 is selected, and the prediction error distribution data Err_dist 2 is selected. Then, the risk value acquisition unit 26 acquires and acquires a prediction error distribution in which the center of the prediction error distribution data Err_dist 2 is the predicted value D' i + k (D' i + k : the predicted value of the QoS value at time ti + k). In the prediction error distribution, the integrated value (integrated value) of the region where the QoS value is equal to or less than the value QoS_req (region AR2 in the case of FIG. 9B) is acquired as a risk value. In the case of FIG. 9B, since the area of the region AR1 is large, the risk value is also large. That is, in the case of FIG. 9A, it is appropriately determined that there is a high possibility that a communication failure will occur at time ti + k.

無線状況予測装置100では、このように処理することで、観測データ(QoS値)の時系列データの発生パターンが稀少な入力パターンが入力された場合であっても、適切に通信障害の発生の有無の可能性を把握し、高精度な通信障害の発生の予測処理を行うことができる。 By processing in this way, the wireless condition prediction device 100 appropriately causes a communication failure even when an input pattern in which the time-series data generation pattern of the observation data (QoS value) is rare is input. It is possible to grasp the possibility of presence or absence and perform highly accurate prediction processing of the occurrence of communication failure.

以上のように、無線状況予測装置100では、学習時において、観測データ(QoS値)の時系列データの発生パターンを学習することで、頻出する観測データ(QoS値)の時系列データの発生パターンを把握する。また、無線状況予測装置100では、学習時に取得した観測データ(QoS値)の時系列データの発生パターンと、実際の観測データ(QoS値)の時系列データとの類似性を、例えば、ノルム(例えば、ユークリッド距離)を算出することにより判定し、観測データ(QoS値)の時系列データの出現の稀少度合いを示すレアリティ値(Rarity値)を算出する。そして、無線状況予測装置100では、レアリティ値の分布であるレアリティ分布を取得し、当該レアリティ分布に基づいて、レアリティ値のデータ群を閾値により所定のクラスに分類する。 As described above, in the radio condition prediction device 100, by learning the generation pattern of the time-series data of the observation data (QoS value) at the time of learning, the generation pattern of the time-series data of the observation data (QoS value) that frequently appears. To grasp. Further, in the radio condition prediction device 100, the similarity between the generation pattern of the time-series data of the observation data (QoS value) acquired at the time of learning and the time-series data of the actual observation data (QoS value) is, for example, norm ( For example, it is determined by calculating (Euclidean distance), and a rarity value (Rarity value) indicating the degree of rarity of appearance of time-series data of observation data (QoS value) is calculated. Then, the radio condition prediction device 100 acquires the rarity distribution, which is the distribution of the rarity values, and classifies the data group of the rarity values into a predetermined class according to the threshold value based on the rarity distribution.

そして、無線状況予測装置100は、予測時において、処理対象の観測データ(QoS値)の時系列データのレアリティ値rに基づいて、分類されるクラスを特定し、当該クラスに対応する予測誤差分布データErr_distと将来時刻の予測値に基づいて、当該将来時刻における通信障害の発生確率を示すリスク値を取得する。そして、無線状況予測装置100では、取得したリスク値に基づいて、将来時刻において通信障害が発生する可能性を適切に把握することができる。無線状況予測装置100では、上記のように処理することで、リスク値を連続値、あるいは、多値データとして取得できるため、従来技術のような通信障害の発生の有無を示す2値データによる判定処理に比べて、遙かに精度のよい予測処理を実現できる。 Then, the radio situation prediction apparatus 100, at the time of the prediction, the prediction error based on the rarity value r i of the time-series data of observation data to be processed (QoS values), to identify the class to be classified, corresponding to the class Based on the distribution data Err_dist j and the predicted value of the future time, the risk value indicating the occurrence probability of the communication failure at the future time is acquired. Then, the radio condition prediction device 100 can appropriately grasp the possibility that a communication failure will occur at a future time based on the acquired risk value. In the wireless condition prediction device 100, the risk value can be acquired as continuous value or multi-value data by processing as described above, so that the determination is based on binary data indicating the presence or absence of a communication failure as in the prior art. Compared to processing, it is possible to realize much more accurate prediction processing.

このように、無線状況予測装置100では、通信障害を検知する際の重要な要因である、入力パターン(観測データ(QoS値)の時系列データ)のめずらしさ(Rarity)を考慮しつつ、通信障害の発生の可能性を示すリスク値を取得することができるので、高精度な通信障害の発生の予測処理を実現することができる。 As described above, in the wireless condition prediction device 100, communication is performed while considering the rarity of the input pattern (time-series data of observation data (QoS value)), which is an important factor when detecting a communication failure. Since it is possible to acquire a risk value indicating the possibility of a failure, it is possible to realize highly accurate prediction processing of the occurrence of a communication failure.

また、無線状況予測装置100では、入力パターン(観測データ(QoS値)の時系列データ)のめずらしさ(Rarity)を考慮した、通信障害の発生の予測処理を実行するので、稀な入力パターン、あるいは、未学習の入力パターンが発生した場合であっても、通信障害の発生の可能性を示すリスク値を適切に取得でき、その結果、高精度な通信障害の予測処理を実現することができる。 Further, since the wireless condition prediction device 100 executes a prediction process for the occurrence of a communication failure in consideration of the rarity of the input pattern (time-series data of the observation data (QoS value)), a rare input pattern, Alternatively, even when an unlearned input pattern occurs, a risk value indicating the possibility of a communication failure can be appropriately acquired, and as a result, highly accurate prediction processing of the communication failure can be realized. ..

[第2実施形態]
次に、第2実施形態について、説明する。なお、上記実施形態と同様の部分については、同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, the second embodiment will be described. The same parts as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図9は、第2実施形態の無線状況予測装置200の概略構成図である。 FIG. 9 is a schematic configuration diagram of the radio condition prediction device 200 of the second embodiment.

第2実施形態の無線状況予測装置200は、図9に示すように、第1実施形態の無線状況予測装置100の学習部1、学習済みデータ記憶部St1、予測判定処理部2、および、制御部CPU1を2組設けた構成を有している。つまり、第2実施形態の無線状況予測装置200は、図9に示すように、アンテナAnt1と、復調処理部Dm1と、観測データ取得部FE1と、第1学習予測部Dev1と、第2学習予測部Dev2とを備える。 As shown in FIG. 9, the radio condition prediction device 200 of the second embodiment has a learning unit 1, a learned data storage unit St1, a prediction determination processing unit 2, and a control of the radio condition prediction device 100 of the first embodiment. It has a configuration in which two sets of CPU1 units are provided. That is, as shown in FIG. 9, the radio condition prediction device 200 of the second embodiment has an antenna Ant1, a demodulation processing unit Dm1, an observation data acquisition unit FE1, a first learning prediction unit Dev1, and a second learning prediction. It is provided with a unit Dev2.

第1学習予測部Dev1は、第1学習部1Aと、第1学習済みデータ記憶部St1Aと、第1予測判定処理部2Aと、第1制御部CPU1Aとを備える。第1学習部1A、第1学習済みデータ記憶部St1A、第1予測判定処理部2A、および、第1制御部CPU1Aは、それぞれ、第1実施形態の無線状況予測装置100の学習部1、学習済みデータ記憶部St1、予測判定処理部2、および、制御部CPU1と同じ機能部である。 The first learning prediction unit Dev1 includes a first learning unit 1A, a first learned data storage unit St1A, a first prediction determination processing unit 2A, and a first control unit CPU1A. The first learning unit 1A, the first learned data storage unit St1A, the first prediction determination processing unit 2A, and the first control unit CPU 1A are the learning unit 1 and the learning unit 1 of the wireless situation prediction device 100 of the first embodiment, respectively. It is the same functional unit as the completed data storage unit St1, the prediction determination processing unit 2, and the control unit CPU1.

第2学習予測部Dev2は、第2学習部1Bと、第2学習済みデータ記憶部St1Bと、第2予測判定処理部2Bと、第2制御部CPU1Bとを備える。第2学習部1B、第2学習済みデータ記憶部St1B、第2予測判定処理部2B、および、第2制御部CPU1Bは、それぞれ、第1実施形態の無線状況予測装置100の学習部1、学習済みデータ記憶部St1、予測判定処理部2、および、制御部CPU1と同じ機能部である。 The second learning prediction unit Dev2 includes a second learning unit 1B, a second learned data storage unit St1B, a second prediction determination processing unit 2B, and a second control unit CPU1B. The second learning unit 1B, the second learned data storage unit St1B, the second prediction determination processing unit 2B, and the second control unit CPU1B are the learning unit 1 and the learning unit 1 of the wireless situation prediction device 100 of the first embodiment, respectively. It is the same functional unit as the completed data storage unit St1, the prediction determination processing unit 2, and the control unit CPU1.

図10は、無線状況予測装置200で取得されるQoS値の時系列データ(一例)と、第1学習予測部Dev1の処理モードと、第2学習予測部Dev2の処理モードとを示すタイミングチャートである。図10のタイミングチャートにおいて、横軸は時間である。 FIG. 10 is a timing chart showing time-series data (example) of QoS values acquired by the radio condition prediction device 200, a processing mode of the first learning prediction unit Dev1, and a processing mode of the second learning prediction unit Dev2. be. In the timing chart of FIG. 10, the horizontal axis is time.

無線状況予測装置200では、図10に示すように、第1学習予測部Dev1の処理モードと、第2学習予測部Dev2の処理モードとを互いに異なる処理モードとすることで、学習処理と予測処理とをパイプライン処理により実行する。つまり、無線状況予測装置200において、第1学習予測部Dev1、および、第2学習予測部Dev2は、以下のように処理を実行し、さらに、以下の処理を繰り返し実行する。
(1)時刻t00〜t10の期間において、第1学習予測部Dev1は、学習処理(第1実施形態の学習処理と同じ処理)を実行する。そして、第1制御部CPU1Aは、この期間において、「学習モード」を示す信号値のモード信号ModeAを出力する。
(1−1)時刻t00〜t01の期間において、第1学習予測部Dev1は、第1ステップの処理A11(第1実施形態の第1ステップの処理A1と同じ処理)を実行する。そして、第1制御部CPU1Aは、この期間において、制御信号ctl1A(第1実施形態の制御信号ctl1に対応する信号)を「第1ステップの処理」を実行させるための信号値に設定し、第1予測判定処理部2Aに出力する。
(1−2)時刻t01〜t02の期間において、第1学習予測部Dev1は、第2ステップの処理A12(第1実施形態の第2ステップの処理A2と同じ処理)を実行する。そして、第1制御部CPU1Aは、この期間において、制御信号ctl1Aを「第2ステップの処理」を実行させるための信号値に設定し、第1予測判定処理部2Aに出力する。
(1−3)時刻t02〜t10の期間において、第1学習予測部Dev1は、第3ステップの処理A13(第1実施形態の第3ステップの処理A3と同じ処理)を実行する。そして、第1制御部CPU1Aは、この期間において、制御信号ctl1Aを「第3ステップの処理」を実行させるための信号値に設定し、第1予測判定処理部2Aに出力する。
(2)時刻t10〜t20の期間において、第1学習予測部Dev1は、予測処理(第1実施形態の予測処理と同じ処理)を実行し、判定結果DoutAを出力する。そして、第1制御部CPU1Aは、この期間において、「予測処理実行モード」を示す信号値のモード信号ModeAを出力する。
(2−1)時刻t10〜t11の期間において、第2学習予測部Dev2は、第1ステップの処理B11(第1実施形態の第1ステップの処理A1と同じ処理)を実行する。そして、第2制御部CPU1Bは、この期間において、制御信号ctl1B(第1実施形態の制御信号ctl1に対応する信号)を「第1ステップの処理」を実行させるための信号値に設定し、第2予測判定処理部2Bに出力する。
(2−2)時刻t11〜t12の期間において、第2学習予測部Dev2は、第2ステップの処理B12(第1実施形態の第2ステップの処理A2と同じ処理)を実行する。そして、第2制御部CPU1Bは、この期間において、制御信号ctl1Bを「第2ステップの処理」を実行させるための信号値に設定し、第2予測判定処理部2Bに出力する。
(2−3)時刻t12〜t20の期間において、第2学習予測部Dev2は、第3ステップの処理B13(第1実施形態の第3ステップの処理A3と同じ処理)を実行する。そして、第2制御部CPU1Bは、この期間において、制御信号ctl1Bを「第3ステップの処理」を実行させるための信号値に設定し、第2予測判定処理部2Bに出力する。
(3)時刻t20〜t30の期間において、第2学習予測部Dev2は、予測処理(第1実施形態の予測処理と同じ処理)を実行し、判定結果DoutBを出力する。そして、第2制御部CPU1Bは、この期間において、「予測処理実行モード」を示す信号値のモード信号ModeBを出力する。
(3−1)時刻t20〜t21の期間において、第1学習予測部Dev1は、第1ステップの処理A21(第1実施形態の第1ステップの処理A1と同じ処理)を実行する。そして、第1制御部CPU1Aは、この期間において、制御信号ctl1A(第1実施形態の制御信号ctl1に対応する信号)を「第1ステップの処理」を実行させるための信号値に設定し、第1予測判定処理部2Aに出力する。
(3−2)時刻t21〜t22の期間において、第1学習予測部Dev1は、第2ステップの処理A22(第1実施形態の第2ステップの処理A2と同じ処理)を実行する。そして、第1制御部CPU1Aは、この期間において、制御信号ctl1Aを「第2ステップの処理」を実行させるための信号値に設定し、第1予測判定処理部2Aに出力する。
(3−3)時刻t22〜t30の期間において、第1学習予測部Dev1は、第3ステップの処理A23(第1実施形態の第3ステップの処理A3と同じ処理)を実行する。そして、第1制御部CPU1Aは、この期間において、制御信号ctl1Aを「第3ステップの処理」を実行させるための信号値に設定し、第1予測判定処理部2Aに出力する。
In the wireless situation prediction device 200, as shown in FIG. 10, the learning process and the prediction process are performed by setting the processing mode of the first learning prediction unit Dev1 and the processing mode of the second learning prediction unit Dev2 to different processing modes. And are executed by pipeline processing. That is, in the wireless situation prediction device 200, the first learning prediction unit Dev1 and the second learning prediction unit Dev2 execute the following processes, and further execute the following processes repeatedly.
(1) During the period from time t00 to t10, the first learning prediction unit Dev1 executes the learning process (the same process as the learning process of the first embodiment). Then, the first control unit CPU1A outputs a mode signal ModeA having a signal value indicating the "learning mode" during this period.
(1-1) During the period from time t00 to t01, the first learning prediction unit Dev1 executes the process A11 of the first step (the same process as the process A1 of the first step of the first embodiment). Then, in this period, the first control unit CPU1A sets the control signal ctl1A (the signal corresponding to the control signal ctl1 of the first embodiment) to the signal value for executing the "processing of the first step", and the first 1 Output to the prediction determination processing unit 2A.
(1-2) During the period from time t01 to t02, the first learning prediction unit Dev1 executes the second step process A12 (the same process as the second step process A2 of the first embodiment). Then, the first control unit CPU1A sets the control signal ctl1A to a signal value for executing the "processing of the second step" in this period, and outputs the control signal ctl1A to the first prediction determination processing unit 2A.
(1-3) During the period from time t02 to t10, the first learning prediction unit Dev1 executes the process A13 of the third step (the same process as the process A3 of the third step of the first embodiment). Then, the first control unit CPU1A sets the control signal ctl1A to a signal value for executing the "processing of the third step" in this period, and outputs the control signal ctl1A to the first prediction determination processing unit 2A.
(2) During the period of time t10 to t20, the first learning prediction unit Dev1 executes the prediction process (the same process as the prediction process of the first embodiment) and outputs the determination result DoutA. Then, the first control unit CPU1A outputs a mode signal ModeA having a signal value indicating the "prediction processing execution mode" during this period.
(2-1) During the period from time t10 to t11, the second learning prediction unit Dev2 executes the process B11 of the first step (the same process as the process A1 of the first step of the first embodiment). Then, the second control unit CPU1B sets the control signal ctl1B (the signal corresponding to the control signal ctl1 of the first embodiment) to the signal value for executing the "processing of the first step" in this period, and the second control unit CPU1B 2 Output to the prediction determination processing unit 2B.
(2-2) During the period from time t11 to t12, the second learning prediction unit Dev2 executes the second step process B12 (the same process as the second step process A2 of the first embodiment). Then, the second control unit CPU1B sets the control signal ctl1B to a signal value for executing the "processing of the second step" in this period, and outputs the control signal ctl1B to the second prediction determination processing unit 2B.
(2-3) During the period from time t12 to t20, the second learning prediction unit Dev2 executes the process B13 of the third step (the same process as the process A3 of the third step of the first embodiment). Then, the second control unit CPU1B sets the control signal ctl1B to a signal value for executing the "processing of the third step" in this period, and outputs the control signal ctl1B to the second prediction determination processing unit 2B.
(3) During the period from time t20 to t30, the second learning prediction unit Dev2 executes the prediction process (the same process as the prediction process of the first embodiment) and outputs the determination result DoutB. Then, the second control unit CPU1B outputs a mode signal ModeB having a signal value indicating the “prediction processing execution mode” during this period.
(3-1) During the period from time t20 to t21, the first learning prediction unit Dev1 executes the process A21 of the first step (the same process as the process A1 of the first step of the first embodiment). Then, in this period, the first control unit CPU1A sets the control signal ctl1A (the signal corresponding to the control signal ctl1 of the first embodiment) to the signal value for executing the "processing of the first step", and the first 1 Output to the prediction determination processing unit 2A.
(3-2) During the period from time t21 to t22, the first learning prediction unit Dev1 executes the second step process A22 (the same process as the second step process A2 of the first embodiment). Then, the first control unit CPU1A sets the control signal ctl1A to a signal value for executing the "processing of the second step" in this period, and outputs the control signal ctl1A to the first prediction determination processing unit 2A.
(3-3) During the period from time t22 to t30, the first learning prediction unit Dev1 executes the process A23 of the third step (the same process as the process A3 of the third step of the first embodiment). Then, the first control unit CPU1A sets the control signal ctl1A to a signal value for executing the "processing of the third step" in this period, and outputs the control signal ctl1A to the first prediction determination processing unit 2A.

無線状況予測装置200では、上記のように処理することで、学習処理と予測処理とをパイプライン処理により実行することができる。その結果、無線状況予測装置200では、常に、学習処理、および、予測処理を実行させることができるため、さらに高精度の通信障害の予測を行うことができる。 In the wireless situation prediction device 200, the learning process and the prediction process can be executed by the pipeline process by performing the process as described above. As a result, since the wireless condition prediction device 200 can always execute the learning process and the prediction process, it is possible to predict the communication failure with higher accuracy.

[他の実施形態]
上記実施形態では、観測値がQoS値である場合について説明したが、これに限定されることはなく、観測値は、例えば、無線環境の状況を把握することができるデータであれば、他のデータを用いてもよい。
[Other embodiments]
In the above embodiment, the case where the observed value is a QoS value has been described, but the observed value is not limited to this, and the observed value is, for example, other data as long as it can grasp the situation of the wireless environment. Data may be used.

また、学習済みデータ記憶部St1、第1記憶部St2、第2記憶部St3、第1学習済みデータ記憶部St1A、および、第2学習済みデータ記憶部St1Bは、無線状況予測装置100、200の外部に設けられるものであってもよい。 Further, the learned data storage unit St1, the first storage unit St2, the second storage unit St3, the first learned data storage unit St1A, and the second learned data storage unit St1B are the wireless status prediction devices 100 and 200. It may be provided externally.

また、上記実施形態では、データD_prediction_errorの発生頻度分布を取得することで、予測誤差分布データを取得し、取得した予測誤差分布データを用いて、リスク値を取得する場合について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、以下のように処理してもよい。無線状況予測装置100、200において、分類されたクラスごとに、データD_prediction_errorの発生頻度分布から、データD_prediction_errorの平均値μ(μ:クラス番号jのクラスに分類される予測誤差値の平均値)、標準偏差σ(σ:クラス番号jのクラスに分類される予測誤差値の標準偏差)とを算出し、予測誤差分布データErr_distが正規分布N(μ,σ )に従う分布であるとみなし(近似し)、リスク値を取得する処理を実行してもよい。 Further, in the above embodiment, the case where the prediction error distribution data is acquired by acquiring the occurrence frequency distribution of the data D_prescription_error and the risk value is acquired by using the acquired prediction error distribution data has been described. It is not limited, and may be processed as follows, for example. In the radio condition prediction devices 100 and 200, the average value of the data D_prescription_error is μ jj : the average value of the prediction error values classified into the class of the class number j) from the occurrence frequency distribution of the data D_prescription_error for each classified class. ), Standard deviation σ jj : standard deviation of the prediction error values classified in the class of class number j), and the prediction error distribution data Err_dist j follows the normal distribution N (μ j , σ j 2). It may be regarded as a distribution (approximate) and a process of acquiring a risk value may be executed.

また、上記実施形態では、無線環境の通信障害を予測する場合について、説明したが、これに限定されることはなく、無線状況予測装置において、例えば、有線の通信環境、あるいは、無線、有線が混在するネットワークのバックボーンにあるハブからQoS情報を取得し、通信環境の通信障害を予測するようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the case of predicting a communication failure in a wireless environment has been described, but the present invention is not limited to this, and in the wireless status prediction device, for example, a wired communication environment, or wireless or wired can be used. QoS information may be acquired from a hub in the backbone of a mixed network to predict a communication failure in the communication environment.

また、上記実施形態で説明した無線状況予測装置100、200において、各ブロックは、LSIなどの半導体装置により個別に1チップ化されても良いし、一部又は全部を含むように1チップ化されても良い。 Further, in the radio condition prediction devices 100 and 200 described in the above embodiment, each block may be individually integrated into one chip by a semiconductor device such as an LSI, or may be integrated into one chip so as to include a part or all of the blocks. May be.

なお、ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。 Although it is referred to as LSI here, it may be referred to as IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.

また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。 Further, the method of making an integrated circuit is not limited to the LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after the LSI is manufactured, or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and settings of the circuit cells inside the LSI may be used.

また、上記各実施形態の各機能ブロックの処理の一部または全部は、プログラムにより実現されるものであってもよい。そして、上記各実施形態の各機能ブロックの処理の一部または全部は、コンピュータにおいて、中央演算装置(CPU)により行われる。また、それぞれの処理を行うためのプログラムは、ハードディスク、ROMなどの記憶装置に格納されており、ROMにおいて、あるいはRAMに読み出されて実行される。 Further, a part or all of the processing of each functional block of each of the above embodiments may be realized by a program. Then, a part or all of the processing of each functional block of each of the above embodiments is performed by the central processing unit (CPU) in the computer. Further, the program for performing each process is stored in a storage device such as a hard disk or a ROM, and is read and executed in the ROM or in the RAM.

また、上記実施形態の各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア(OS(オペレーティングシステム)、ミドルウェア、あるいは、所定のライブラリとともに実現される場合を含む。)により実現してもよい。さらに、ソフトウェアおよびハードウェアの混在処理により実現しても良い。 Further, each process of the above embodiment may be realized by hardware, or may be realized by software (including the case where it is realized together with an OS (operating system), middleware, or a predetermined library). Further, it may be realized by mixed processing of software and hardware.

例えば、上記実施形態の各機能部を、ソフトウェアにより実現する場合、図11に示したハードウェア構成(例えば、CPU、ROM、RAM、入力部、出力部等をバスBusにより接続したハードウェア構成)を用いて、各機能部をソフトウェア処理により実現するようにしてもよい。 For example, when each functional unit of the above embodiment is realized by software, the hardware configuration shown in FIG. 11 (for example, a hardware configuration in which a CPU, ROM, RAM, input unit, output unit, etc. are connected by a bus Bus). May be used to realize each functional unit by software processing.

また、上記実施形態における処理方法の実行順序は、必ずしも、上記実施形態の記載に制限されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、実行順序を入れ替えることができるものである。 Further, the execution order of the processing methods in the above-described embodiment is not necessarily limited to the description of the above-mentioned embodiment, and the execution order can be replaced without departing from the gist of the invention.

前述した方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明の範囲に含まれる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM、MO、DVD、DVD−ROM、DVD−RAM、大容量DVD、次世代DVD、半導体メモリを挙げることができる。 A computer program that causes a computer to perform the above-mentioned method and a computer-readable recording medium that records the program are included in the scope of the present invention. Here, examples of computer-readable recording media include flexible disks, hard disks, CD-ROMs, MOs, DVDs, DVD-ROMs, DVD-RAMs, large-capacity DVDs, next-generation DVDs, and semiconductor memories. ..

上記コンピュータプログラムは、上記記録媒体に記録されたものに限られず、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク等を経由して伝送されるものであってもよい。 The computer program is not limited to the one recorded on the recording medium, and may be transmitted via a telecommunication line, a wireless or wired communication line, a network represented by the Internet, or the like.

なお、本発明の具体的な構成は、前述の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および修正が可能である。 The specific configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and modifications can be made without departing from the gist of the invention.

100、200 無線状況予測装置
1 学習部
2 予測判定処理部
22 レアリティ取得部
23 予測値取得部
24 減算器(減算部)
25 予測誤差分布取得部
26 リスク値取得部
St1 学習済みデータ記憶部
Dev1 第1学習予測部
Dev2 第2学習予測部
100, 200 Wireless situation prediction device 1 Learning unit 2 Prediction judgment processing unit 22 Rarity acquisition unit 23 Prediction value acquisition unit 24 Subtractor (subtraction unit)
25 Prediction error distribution acquisition unit 26 Risk value acquisition unit St1 Learned data storage unit Dev1 First learning prediction unit Dev2 Second learning prediction unit

Claims (8)

(1)学習期間において、通信状況の予測処理を実行可能な状態とするために、通信品質データおよび前記通信品質データの時系列パターンを取得するとともに、前記通信品質データから予測誤差分布を取得し、(2)予測処理実行期間において、前記学習期間で取得した前記予測誤差分布を用いて、通信状況の予測処理を行う通信状況予測装置であって、
前記学習期間および前記予測処理実行期間において、現時刻において入力されている通信品質データの時系列パターンから、所定の時刻後の前記通信品質データの予測値を取得する予測値取得部と、
前記学習期間において、前記予測値取得部により取得された前記通信品質データの予測値と、現時刻から前記所定の時刻後に実際に観測された前記通信品質データの値である前記予測値の真値との差である予測誤差値の分布である予測誤差分布を取得する予測誤差分布取得部と、
通信品質を示すデータである通信品質データの時系列パターンの発生頻度の稀少度合いを示すレアリティ値を取得するレアリティ取得部であって、前記学習期間において取得された前記通信品質データの時系列パターンの発生パターンを含むレアリティ算出用データセットを取得し、取得した前記レアリティ算出用データセットのうち、前記通信品質データの観測値の時系列パターンとの差異がもっとも小さい時系列パターンを最小値時系列パターンとして抽出し、抽出した前記最小値時系列パターンと前記通信品質データの観測値の時系列パターンとのノルムに基づく値を前記レアリティ値として取得する前記レアリティ取得部と、
前記予測処理実行期間において、(1)前記学習期間に前記予測誤差分布取得部により取得された前記予測誤差分布と、(2)前記予測処理実行期間に前記予測値取得部により取得された前記予測値と、(3)前記通信品質データの要求基準値とに基づいて、前記予測値の予測対象時刻に相当する将来時刻において、前記予測値が通信品質データの前記要求基準値を満たさない確率の推定値を前記予測誤差分布を用いて取得し、取得した当該推定値を、前記将来時刻に通信障害が発生する可能性を示すリスク値として取得するリスク値取得部と、
を備え
前記予測誤差分布取得部は、
前記学習期間において、前記レアリティ値のとり得る値の範囲を複数に分類し、分類した前記レアリティ値のとり得る値の範囲にそれぞれ対応する複数のクラスを決定し、決定したクラスごとに、前記予測誤差分布を取得し、
前記予測処理実行期間において、前記通信品質データの観測値の時系列パターンについて前記レアリティ取得部により取得された前記レアリティ値が含まれる範囲により決定されるクラスを特定し、
前記リスク値取得部は、
前記予測処理実行期間において、前記予測値と、前記通信品質データの観測値の時系列パターンについて前記レアリティ取得部により取得された前記レアリティ値に基づいて決定されたクラスに対応する前記予測誤差分布とに基づいて、前記予測値の予測対象時刻に相当する将来時刻において通信障害が発生する可能性を示す前記リスク値を取得する、
通信状況予測装置。
(1) In order to make the communication status prediction process feasible during the learning period, the communication quality data and the time-series pattern of the communication quality data are acquired, and the prediction error distribution is acquired from the communication quality data. , (2) A communication status prediction device that performs communication status prediction processing using the prediction error distribution acquired in the learning period during the prediction processing execution period.
In the learning period and the prediction processing execution period, a prediction value acquisition unit that acquires the prediction value of the communication quality data after a predetermined time from the time series pattern of the communication quality data input at the current time, and the prediction value acquisition unit.
The true value of the predicted value of the communication quality data acquired by the predicted value acquisition unit in the learning period and the value of the communication quality data actually observed after the predetermined time from the current time. The prediction error distribution acquisition unit that acquires the prediction error distribution, which is the distribution of the prediction error values that is the difference between
It is a rarity acquisition unit that acquires a rarity value indicating the degree of rarity of the occurrence frequency of the time-series pattern of the communication quality data, which is data indicating the communication quality, and is the time-series pattern of the communication quality data acquired in the learning period. A data set for calculating rarity including an occurrence pattern is acquired, and among the acquired data sets for calculating rarity, the time-series pattern having the smallest difference from the observed value of the communication quality data is the minimum value time-series pattern. The rarity acquisition unit that acquires a value based on the norm of the extracted minimum value time-series pattern and the time-series pattern of the observed value of the communication quality data as the rarity value.
In the prediction processing execution period, (1) the prediction error distribution acquired by the prediction error distribution acquisition unit during the learning period, and (2) the prediction acquired by the prediction value acquisition unit during the prediction processing execution period. Based on the value and (3) the required reference value of the communication quality data, the probability that the predicted value does not satisfy the required reference value of the communication quality data at the future time corresponding to the predicted target time of the predicted value. estimates obtained using the prediction error distribution, the risk value acquiring unit that the estimated value obtained, the future time the communication failure to obtain a risk value indicating the possibility of occurrence,
Equipped with
The prediction error distribution acquisition unit
In the learning period, the range of possible values of the rarity value is classified into a plurality of categories, a plurality of classes corresponding to the range of possible values of the classified rarity values are determined, and the prediction is made for each determined class. Get the error distribution,
In the prediction processing execution period, the class determined by the range including the rarity value acquired by the rarity acquisition unit for the time series pattern of the observed value of the communication quality data is specified.
The risk value acquisition unit
In the prediction processing execution period, the prediction error distribution corresponding to the predicted value and the class determined based on the rarity value acquired by the rarity acquisition unit for the time series pattern of the observed value of the communication quality data. Based on the above, the risk value indicating the possibility of a communication failure at a future time corresponding to the predicted target time of the predicted value is acquired.
Communication status predictor.
前記通信品質データの前記時系列パターンの発生パターンと、当該時系列パターンが発生した後の将来時刻の前記通信品質データとを用いて学習処理を実行する学習部と、
前記学習部により取得された前記通信品質データの前記時系列パターンの発生パターンを含むレアリティ算出用データセットと、当該時系列パターンが発生した後の所定の時刻後である将来時刻の前記通信品質データを含むラベルデータセットとを含む学習済みデータを記憶する記憶部と、
をさらに備え、
前記レアリティ取得部は、現時刻において取得される前記通信品質データの前記時系列パターンと、前記レアリティ算出用データセットに含まれる前記通信品質データの複数の前記時系列パターンとのノルムをそれぞれ算出し、算出したノルムのうちの最小値を前記レアリティ値として取得する、
請求項に記載の通信状況予測装置。
A learning unit that executes a learning process using the time-series pattern generation pattern of the communication quality data and the communication quality data of the future time after the time-series pattern is generated.
Rarity calculation data set including the generation pattern of the time series pattern of the communication quality data acquired by the learning unit, and the communication quality data of the future time after a predetermined time after the time series pattern is generated. A storage unit that stores trained data, including a label dataset containing
Further prepare
The rarity acquisition unit calculates the norms of the time-series pattern of the communication quality data acquired at the current time and the plurality of time-series patterns of the communication quality data included in the rarity calculation data set. , Acquire the minimum value of the calculated norms as the rarity value,
The communication status prediction device according to claim 1.
前記予測誤差分布取得部は、
所定の時間における前記レアリティ値の頻度分布を取得することで、レアリティ分布データを取得し、
取得した前記レアリティ分布に含まれるレアリティ値を所定数のクラスに分類するための閾値群を取得する、
請求項2に記載の通信状況予測装置。
The prediction error distribution acquisition unit
By acquiring the frequency distribution of the rarity value at a predetermined time, the rarity distribution data is acquired, and the rarity distribution data is acquired.
Acquire a threshold group for classifying the acquired rarity values included in the rarity distribution into a predetermined number of classes.
The communication status prediction device according to claim 2.
前記予測値取得部により取得された前記通信品質データの予測値と、当該予測値の真値との差である予測誤差値を取得する減算部をさらに備え、
前記予測誤差分布取得部は、
前記学習期間において、前記予測誤差値を、当該予測誤差値を取得するときに用いた前記通信品質データの前記時系列パターンの前記レアリティ値および前記閾値群に基づいて、決定されるクラスに分類し、分類された当該クラスごとに予測誤差値の予測誤差分布データを取得し、
前記リスク値取得部は、
前記予測処理実行期間において、前記時系列パターンの前記レアリティ値により決定されたクラスに対応する前記予測誤差分布データの中心を前記予測値に設定したときに、前記通信品質データの要求基準値以下の領域を積分した値を前記リスク値として取得する、
請求項に記載の通信状況予測装置。
Further, a subtraction unit for acquiring a prediction error value which is a difference between the predicted value of the communication quality data acquired by the predicted value acquisition unit and the true value of the predicted value is provided.
The prediction error distribution acquisition unit
In the learning period, the prediction error value is classified into a class determined based on the rarity value and the threshold group of the time series pattern of the communication quality data used when acquiring the prediction error value. , Acquire the prediction error distribution data of the prediction error value for each classified class,
The risk value acquisition unit
In the prediction processing execution period, when the center of the prediction error distribution data corresponding to the class determined by the rarity value of the time series pattern is set to the prediction value, it is equal to or less than the required reference value of the communication quality data. The value obtained by integrating the regions is acquired as the risk value.
The communication status prediction device according to claim 3.
前記予測誤差分布取得部は、
分類されたクラスごとの予測誤差分布データを、当該クラスに属する予測誤差値の平均値と分散値により決定される正規分布に設定する、
請求項に記載の通信状況予測装置。
The prediction error distribution acquisition unit
Set the prediction error distribution data for each classified class to a normal distribution determined by the mean and variance of the prediction error values belonging to the class.
The communication status prediction device according to claim 4.
第1学習予測部と、
第2学習予測部と、
を備える通信状況予測装置であって、
前記第1学習予測部は、
(1)第1学習期間において、通信状況の予測処理を実行可能な状態とするために、通信品質データおよび前記通信品質データの時系列パターンを取得するとともに、前記通信品質データから予測誤差分布を取得し、(2)第1予測処理実行期間において、前記第1学習期間で取得した前記予測誤差分布を用いて、通信状況の予測処理を行う機能部であって、
通信品質データの時系列パターンの発生パターンと、当該時系列パターンが発生した後の将来時刻の前記通信品質データとを用いて学習処理を実行する第1学習部と、
前記第1学習部により取得された前記通信品質データの前記時系列パターンの発生パターンを含むレアリティ算出用データセットと、当該時系列パターンが発生した後の所定の時刻後である将来時刻の前記通信品質データを含むラベルデータセットとを含む学習済みデータを記憶する第1学習済みデータ記憶部と、
通信障害の発生の予測判定処理を行う第1予測判定処理部であって、
前記第1学習期間および前記第1予測処理実行期間において、現時刻において入力されている前記通信品質データの時系列パターンから、所定の時刻後の前記通信品質データの予測値を取得する第1予測値取得部と、
前記第1学習期間において、前記予測値取得部により取得された前記通信品質データの予測値と、現時刻から前記所定の時刻後に実際に観測された前記通信品質データの値である前記予測値の真値との差である予測誤差値の分布である予測誤差分布を取得する第1予測誤差分布取得部と、
前記第1予測処理実行期間において、(1)前記第1学習期間に前記予測誤差分布取得部により取得された前記予測誤差分布と、(2)前記予測処理実行期間に前記予測値取得部により取得された前記予測値と、(3)前記通信品質データの要求基準値とに基づいて、前記予測値の予測対象時刻に相当する将来時刻において、前記予測値が通信品質データの前記要求基準値を満たさない確率の推定値を前記予測誤差分布を用いて取得し、取得した当該推定値を、前記将来時刻に通信障害が発生する可能性を示すリスク値として取得する第1リスク値取得部と、
を含む前記第1予測判定処理部と、
を備え、
前記第2学習予測部は、
(1)第2学習期間において、通信状況の予測処理を実行可能な状態とするために、通信品質データおよび前記通信品質データの時系列パターンを取得するとともに、前記通信品質データから予測誤差分布を取得し、(2)第2予測処理実行期間において、前記第2学習期間で取得した前記予測誤差分布を用いて、通信状況の予測処理を行う機能部であって、
通信品質データの前記時系列パターンの発生パターンと、当該時系列パターンが発生した後の将来時刻の前記通信品質データとを用いて学習処理を実行する第2学習部と、
前記第2学習部により取得された前記通信品質データの前記時系列パターンの発生パターンを含むレアリティ算出用データセットと、当該時系列パターンが発生した後の所定の時刻後である将来時刻の前記通信品質データを含むラベルデータセットとを含む学習済みデータを記憶する第2学習済みデータ記憶部と、
通信障害の発生の予測判定処理を行う第2予測判定処理部であって、
前記第2学習期間および前記第2予測処理実行期間において、現時刻において入力されている前記通信品質データの時系列パターンから、所定の時刻後の前記通信品質データの予測値を取得する第2予測値取得部と、
前記第2学習期間において、前記予測値取得部により取得された前記通信品質データの予測値と、現時刻から前記所定の時刻後に実際に観測された前記通信品質データの値である前記予測値の真値との差である予測誤差値の分布である予測誤差分布を取得する第2予測誤差分布取得部と、
前記第1予測処理実行期間において、(1)前記第1学習期間に前記予測誤差分布取得部により取得された前記予測誤差分布と、(2)前記予測処理実行期間に前記予測値取得部により取得された前記予測値と、(3)前記通信品質データの要求基準値とに基づいて、前記予測値の予測対象時刻に相当する将来時刻において、前記予測値が通信品質データの前記要求基準値を満たさない確率の推定値を前記予測誤差分布を用いて取得し、取得した当該推定値を、前記将来時刻に通信障害が発生する可能性を示すリスク値として取得する第2リスク値取得部と、
を含む前記第2予測判定処理部と、
を備え、
前記第1学習予測部は、
(1)第2学習予測部が前記予測判定処理を実行しているときに、前記学習処理を実行し、
(2)第2学習予測部が前記学習処理を実行しているときに、前記予測判定処理を実行する、
通信状況予測装置。
The first learning prediction unit and
The second learning prediction unit and
It is a communication status prediction device equipped with
The first learning prediction unit is
(1) In the first learning period, in order to make the communication status prediction process executable, the communication quality data and the time-series pattern of the communication quality data are acquired, and the prediction error distribution is obtained from the communication quality data. It is a functional unit that performs prediction processing of communication status by using the prediction error distribution acquired in (2) the first prediction processing execution period and the prediction error distribution acquired in the first learning period.
A first learning unit that executes learning processing using the time-series pattern generation pattern of communication quality data and the communication quality data at a future time after the time-series pattern is generated.
Rarity calculation data set including the generation pattern of the time series pattern of the communication quality data acquired by the first learning unit, and the communication at a future time after a predetermined time after the time series pattern is generated. A first trained data storage unit that stores trained data including a label data set containing quality data, and a first trained data storage unit.
It is the first prediction judgment processing unit that performs the prediction judgment processing of the occurrence of communication failure.
In the first learning period and the first prediction processing execution period, the first prediction that acquires the predicted value of the communication quality data after a predetermined time from the time series pattern of the communication quality data input at the current time. Value acquisition part and
In the first learning period, the predicted value of the communication quality data acquired by the predicted value acquisition unit and the predicted value which is the value of the communication quality data actually observed after the predetermined time from the current time. The first prediction error distribution acquisition unit that acquires the prediction error distribution, which is the distribution of the prediction error values that is the difference from the true value,
In the first prediction processing execution period, (1) the prediction error distribution acquired by the prediction error distribution acquisition unit during the first learning period, and (2) acquisition by the prediction value acquisition unit during the prediction processing execution period. Based on the predicted value and (3) the required reference value of the communication quality data, the predicted value sets the required reference value of the communication quality data at a future time corresponding to the predicted target time of the predicted value. an estimate of the probability that do not satisfy obtained using the prediction error distribution, and acquired the estimated value, the first risk value acquiring unit that future time the communication failure to obtain a risk value indicating the possibility of occurrence,
The first prediction determination processing unit including
Equipped with
The second learning prediction unit is
(1) In the second learning period, in order to make the communication status prediction process executable, the communication quality data and the time-series pattern of the communication quality data are acquired, and the prediction error distribution is obtained from the communication quality data. It is a functional unit that performs prediction processing of communication status by using the prediction error distribution acquired in (2) the second learning period in the second learning period.
A second learning unit that executes a learning process using the time-series pattern generation pattern of the communication quality data and the communication quality data of the future time after the time-series pattern is generated.
The data set for rarity calculation including the generation pattern of the time series pattern of the communication quality data acquired by the second learning unit, and the communication at a future time after a predetermined time after the time series pattern is generated. A second trained data storage unit that stores trained data including a label data set containing quality data, and a second trained data storage unit.
It is the second prediction judgment processing unit that performs the prediction judgment processing of the occurrence of communication failure.
In the second learning period and the second prediction processing execution period, the second prediction that acquires the predicted value of the communication quality data after a predetermined time from the time series pattern of the communication quality data input at the current time. Value acquisition part and
In the second learning period, the predicted value of the communication quality data acquired by the predicted value acquisition unit and the predicted value which is the value of the communication quality data actually observed after the predetermined time from the current time. The second prediction error distribution acquisition unit that acquires the prediction error distribution, which is the distribution of the prediction error values that is the difference from the true value,
In the first prediction processing execution period, (1) the prediction error distribution acquired by the prediction error distribution acquisition unit during the first learning period, and (2) acquisition by the prediction value acquisition unit during the prediction processing execution period. Based on the predicted value and (3) the required reference value of the communication quality data, the predicted value sets the required reference value of the communication quality data at a future time corresponding to the predicted target time of the predicted value. an estimate of the probability that do not satisfy obtained using the prediction error distribution, and acquired the estimated value, the second risk value acquiring unit that future time the communication failure to obtain a risk value indicating the possibility of occurrence,
The second prediction determination processing unit including
Equipped with
The first learning prediction unit is
(1) When the second learning prediction unit is executing the prediction determination process, the learning process is executed and the learning process is executed.
(2) When the second learning prediction unit is executing the learning process, the prediction determination process is executed.
Communication status predictor.
(1)学習期間において、通信状況の予測処理を実行可能な状態とするために、通信品質データおよび前記通信品質データの時系列パターンを取得するとともに、前記通信品質データから予測誤差分布を取得し、(2)予測処理実行期間において、前記学習期間で取得した前記予測誤差分布を用いて、通信状況の予測処理を行う通信状況予測方法であって、
前記学習期間および前記予測処理実行期間において、現時刻において入力されている通信品質データの時系列パターンから、所定の時刻後の前記通信品質データの予測値を取得する予測値取得ステップと、
前記学習期間において、前記予測値取得ステップにより取得された前記通信品質データの予測値と、現時刻から前記所定の時刻後に実際に観測された前記通信品質データの値である前記予測値の真値との差である予測誤差値の分布である予測誤差分布を取得する予測誤差分布取得ステップと、
通信品質を示すデータである通信品質データの時系列パターンの発生頻度の稀少度合いを示すレアリティ値を取得するレアリティ取得ステップであって、前記学習期間において取得された前記通信品質データの時系列パターンの発生パターンを含むレアリティ算出用データセットを取得し、取得した前記レアリティ算出用データセットのうち、前記通信品質データの観測値の時系列パターンとの差異がもっとも小さい時系列パターンを最小値時系列パターンとして抽出し、抽出した前記最小値時系列パターンと前記通信品質データの観測値の時系列パターンとのノルムに基づく値を前記レアリティ値として取得する前記レアリティ取得ステップと、
前記予測処理実行期間において、(1)前記学習期間に前記予測誤差分布取得ステップにより取得された前記予測誤差分布と、(2)前記予測処理実行期間に前記予測値取得ステップにより取得された前記予測値と、(3)前記通信品質データの要求基準値とに基づいて、前記予測値の予測対象時刻に相当する将来時刻において、前記予測値が通信品質データの前記要求基準値を満たさない確率の推定値を前記予測誤差分布を用いて取得し、取得した当該推定値を、前記将来時刻に通信障害が発生する可能性を示すリスク値として取得するリスク値取得ステップと、
を備え
前記予測誤差分布取得ステップでは、
前記学習期間において、前記レアリティ値のとり得る値の範囲を複数に分類し、分類した前記レアリティ値のとり得る値の範囲にそれぞれ対応する複数のクラスを決定し、決定したクラスごとに、前記予測誤差分布を取得し、
前記予測処理実行期間において、前記通信品質データの観測値の時系列パターンについて前記レアリティ取得ステップにより取得された前記レアリティ値が含まれる範囲により決定されるクラスを特定し、
前記リスク値取得ステップでは、
前記予測処理実行期間において、前記予測値と、前記通信品質データの観測値の時系列パターンについて前記レアリティ取得ステップにより取得された前記レアリティ値に基づいて決定されたクラスに対応する前記予測誤差分布とに基づいて、前記予測値の予測対象時刻に相当する将来時刻において通信障害が発生する可能性を示す前記リスク値を取得する、
通信状況予測方法。
(1) In order to make the communication status prediction process feasible during the learning period, the communication quality data and the time-series pattern of the communication quality data are acquired, and the prediction error distribution is acquired from the communication quality data. , (2) A communication status prediction method for predicting a communication status using the prediction error distribution acquired in the learning period during the prediction processing execution period.
In the learning period and the prediction processing execution period, a prediction value acquisition step of acquiring the prediction value of the communication quality data after a predetermined time from the time series pattern of the communication quality data input at the current time, and the prediction value acquisition step.
In the learning period, the predicted value of the communication quality data acquired by the predicted value acquisition step and the true value of the predicted value which is the value of the communication quality data actually observed after the predetermined time from the current time. The prediction error distribution acquisition step to acquire the prediction error distribution, which is the distribution of the prediction error values, which is the difference between
It is a rarity acquisition step for acquiring a rarity value indicating the degree of rarity of the occurrence frequency of the time-series pattern of the communication quality data, which is data indicating the communication quality, and is a step of acquiring the time-series pattern of the communication quality data acquired in the learning period. A data set for calculating rarity including an occurrence pattern is acquired, and among the acquired data sets for calculating rarity, the time-series pattern having the smallest difference from the observed value of the communication quality data is the minimum value time-series pattern. The rarity acquisition step of acquiring the value based on the norm of the extracted minimum value time-series pattern and the time-series pattern of the observed value of the communication quality data as the rarity value.
In the prediction processing execution period, (1) the prediction error distribution acquired by the prediction error distribution acquisition step during the learning period, and (2) the prediction acquired by the prediction value acquisition step during the prediction processing execution period. Based on the value and (3) the required reference value of the communication quality data, the probability that the predicted value does not satisfy the required reference value of the communication quality data at the future time corresponding to the predicted target time of the predicted value. estimates obtained using the prediction error distribution, the estimated value obtained, the risk value obtaining step in which the future time the communication failure to obtain a risk value indicating the possibility of occurrence,
Equipped with
In the prediction error distribution acquisition step,
In the learning period, the range of possible values of the rarity value is classified into a plurality of categories, a plurality of classes corresponding to the range of possible values of the classified rarity values are determined, and the prediction is made for each determined class. Get the error distribution,
In the prediction processing execution period, the class determined by the range including the rarity value acquired by the rarity acquisition step for the time series pattern of the observed value of the communication quality data is specified.
In the risk value acquisition step,
In the prediction processing execution period, the prediction error distribution corresponding to the predicted value and the class determined based on the rarity value acquired by the rarity acquisition step for the time series pattern of the observed value of the communication quality data. Based on the above, the risk value indicating the possibility of a communication failure at a future time corresponding to the predicted target time of the predicted value is acquired.
Communication status prediction method.
請求項に記載の通信状況予測方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
A program for causing a computer to execute the communication status prediction method according to claim 7.
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