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JP6596794B2 - Quality degradation estimation device, quality degradation estimation method, and program - Google Patents

Quality degradation estimation device, quality degradation estimation method, and program Download PDF

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JP6596794B2 JP2016080620A JP2016080620A JP6596794B2 JP 6596794 B2 JP6596794 B2 JP 6596794B2 JP 2016080620 A JP2016080620 A JP 2016080620A JP 2016080620 A JP2016080620 A JP 2016080620A JP 6596794 B2 JP6596794 B2 JP 6596794B2
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Description

本発明は、通信におけるEnd-to-Endの品質計測値を入力として、その通信におけるノードの接続箇所の中でどこがどれだけ劣化していたかを推定・判定する技術に関連するものである。   The present invention relates to a technique for estimating / determining how much degradation has occurred among connection points of nodes in communication by using an end-to-end quality measurement value in communication as an input.

モバイル通信ではユーザ環境の多様化、利用方法の多岐化により、様々な箇所で品質劣化が発生する状況である。モバイル通信サービス品質向上のためには劣化箇所を把握することが重要である。   In mobile communications, quality degradation occurs in various places due to diversification of user environments and diversification of usage methods. In order to improve the quality of mobile communication services, it is important to understand the degradation location.

しかし、品質計測において、End-to-Endの計測を行なうことは可能であるが、その計測結果から各箇所(サーバ、ISP、アクセスノード、端末等)における劣化度合いを判定することは難しい。この点に関する先行技術として、特許文献1に開示された技術がある。特許文献1には、複数のノードから構成される通信網のEnd-to-Endの計測値から、その複数ノードのうちの劣化ノードを発見する技術が開示されている。   However, although it is possible to perform end-to-end measurement in quality measurement, it is difficult to determine the degree of deterioration at each location (server, ISP, access node, terminal, etc.) from the measurement result. As a prior art regarding this point, there is a technique disclosed in Patent Document 1. Patent Document 1 discloses a technique for finding a degraded node among a plurality of nodes from end-to-end measurement values of a communication network including a plurality of nodes.

特開2015-115672号公報JP2015-115672A

End-to-Endの品質計測値から、通信網を構成するノード毎の劣化量の値を推定することで劣化ノードを特定する場面において、End-to-Endの計測値を使用する場合は、データが常に全てのノードの組み合わせにおいて収集できるとは限らず、データ欠損が存在する。しかし、特許文献1に開示された技術では、データ欠損が存在する場合には推定精度の低下が大きくなってしまう。   When using a measured value of End-to-End in a scene where a degraded node is identified by estimating the value of the degradation amount for each node that constitutes the communication network from the measured value of End-to-End, Data cannot always be collected for all combinations of nodes, and there are data deficiencies. However, in the technique disclosed in Patent Document 1, when there is data loss, the estimation accuracy is greatly reduced.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、通信網におけるEnd-to-Endの計測値を用いてノード毎の劣化量の値を推定する場合に、データ欠損が存在しても、推定精度の低下を抑制することを可能とする技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and when estimating the value of the degradation amount for each node using the measured value of End-to-End in the communication network, even if data loss exists, It aims at providing the technique which makes it possible to suppress the fall of estimation accuracy.

本発明の実施の形態によれば、通信網を構成するノードの品質劣化を推定する品質劣化推定装置であって、
前記通信網は、
グラフ情報を持ち、近接ノード間の劣化の値に類似性のある第1ノード群と、グラフ情報を持たず、劣化箇所が少数であるというスパース性を持つ第2ノード群とから構成され、
2点のノード間の品質計測値と、各計測における経路情報と、前記第1ノード群におけるノード間の劣化の類似性を表すグラフの構造に対応するグラフラプラシアン行列とを入力する入力手段と、
各計測の品質計測値から構成されるベクトルが、各計測の経路情報から構成される行列と各ノードの劣化量の値から構成されるベクトルとの積に等しいという関係と、前記グラフラプラシアン行列の固有ベクトルを並べた行列とに基づいて導出される推定式を解くことにより、前記第1ノード群と前記第2ノード群の各ノードの劣化量の推定値を同時に算出する演算手段と、
前記各ノードの劣化量の推定値、又は、当該推定値に基づいて得られる情報を出力する出力手段と
を備えることを特徴とする品質劣化推定装置が提供される。
According to an embodiment of the present invention, a quality degradation estimation device for estimating quality degradation of nodes constituting a communication network,
The communication network is
It is composed of a first node group having graph information and having a similarity in deterioration values between adjacent nodes, and a second node group having no graph information and having sparseness that there are a small number of degradation points,
Input means for inputting a quality measurement value between two nodes, path information in each measurement, and a graph Laplacian matrix corresponding to the structure of a graph representing the similarity of deterioration between nodes in the first node group ;
The relationship that the vector composed of the quality measurement values of each measurement is equal to the product of the matrix composed of the path information of each measurement and the vector composed of the value of the degradation amount of each node, and the graph Laplacian matrix Computing means for simultaneously calculating an estimated value of the deterioration amount of each node of the first node group and the second node group by solving an estimation formula derived based on a matrix in which eigenvectors are arranged;
An output means for outputting an estimated value of the deterioration amount of each node or information obtained based on the estimated value is provided.

また、本発明の実施の形態によれば、通信網を構成するノードの品質劣化を推定する品質劣化推定装置が実行する品質劣化推定方法であって、
前記通信網は、
グラフ情報を持ち、近接ノード間の劣化の値に類似性のある第1ノード群と、グラフ情報を持たず、劣化箇所が少数であるというスパース性を持つ第2ノード群とから構成され、
2点のノード間の品質計測値と、各計測における経路情報と、前記第1ノード群におけるノード間の劣化の類似性を表すグラフの構造に対応するグラフラプラシアン行列とを入力する入力ステップと、
各計測の品質計測値から構成されるベクトルが、各計測の経路情報から構成される行列と各ノードの劣化量の値から構成されるベクトルとの積に等しいという関係と、前記グラフラプラシアン行列の固有ベクトルを並べた行列とに基づいて導出される推定式を解くことにより、前記第1ノード群と前記第2ノード群の各ノードの劣化量の推定値を同時に算出する演算ステップと、
前記各ノードの劣化量の推定値、又は、当該推定値に基づいて得られる情報を出力する出力ステップと
を備えることを特徴とする品質劣化推定方法が提供される。

Further, according to the embodiment of the present invention, there is provided a quality degradation estimation method executed by a quality degradation estimation apparatus that estimates quality degradation of nodes constituting a communication network,
The communication network is
It is composed of a first node group having graph information and having a similarity in deterioration values between adjacent nodes, and a second node group having no graph information and having sparseness that there are a small number of degradation points,
An input step of inputting a quality measurement value between two nodes, path information in each measurement, and a graph Laplacian matrix corresponding to a structure of a graph representing similarity of deterioration between nodes in the first node group ;
The relationship that the vector composed of the quality measurement values of each measurement is equal to the product of the matrix composed of the path information of each measurement and the vector composed of the value of the degradation amount of each node, and the graph Laplacian matrix A calculation step of simultaneously calculating an estimated value of the deterioration amount of each node of the first node group and the second node group by solving an estimation formula derived based on a matrix in which eigenvectors are arranged;
An output step of outputting an estimated value of the degradation amount of each node or information obtained based on the estimated value is provided.

本発明の実施の形態によれば、通信網におけるEnd-to-Endの計測値を用いてノード毎の劣化量の値を推定する場合に、データ欠損が存在しても、推定精度の低下を抑制することが可能となる。   According to the embodiment of the present invention, when estimating the degradation amount value for each node using the end-to-end measurement value in the communication network, even if there is a data loss, the estimation accuracy is reduced. It becomes possible to suppress.

本発明の実施の形態における品質劣化推定装置100の構成図である。It is a block diagram of the quality degradation estimation apparatus 100 in embodiment of this invention. 入力の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of an input. 入力の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of an input. 実施例におけるノード構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the node structure in an Example. 推定の対象の元信号を示す図である。It is a figure which shows the original signal of the object of estimation. RMSEの試行平均を示す図である。It is a figure which shows the trial average of RMSE.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態(本実施の形態)を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。また、本実施の形態において、品質劣化推定の対象とする通信網(以下、対象通信網と呼ぶ)を構成する「ノード」は、単体のネットワーク機器(例:サーバ、ルータ、スイッチ、基地局、端末等)のみならず、ISP、通信事業者ネットワーク等のネットワーク機器の集合からなる構成も含まれる。また、対象通信網は、特定の種類の網に限られず、例えば、モバイル網であってもよいし、固定網であってもよいし、モバイル網と固定網が混在した網であってもよいし、これら以外の網であってもよい。   Hereinafter, an embodiment (this embodiment) of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is merely an example, and the embodiment to which the present invention is applied is not limited to the following embodiment. In this embodiment, a “node” constituting a communication network (hereinafter referred to as a target communication network) that is a target of quality degradation estimation is a single network device (eg, server, router, switch, base station, Terminal, etc.) as well as a configuration composed of a set of network devices such as an ISP and a carrier network. The target communication network is not limited to a specific type of network, and may be, for example, a mobile network, a fixed network, or a network in which a mobile network and a fixed network are mixed. However, other nets may be used.

本実施の形態では、対象通信網を構成する各ノードに値があり、その値が大きいほど劣化量が大きいことを表す。そして、品質劣化推定装置100が、任意の2点のノード間の品質計測値(End-to-Endの品質計測)から、通信網を構成するノードのうち大きな値を持つ劣化ノードの特定、もしくは各ノードの値の推定を行う。以下、装置構成、及び処理内容を説明する。   In the present embodiment, each node constituting the target communication network has a value, and the larger the value, the larger the deterioration amount. Then, the quality degradation estimation device 100 specifies a degradation node having a large value among the nodes constituting the communication network from the quality measurement value between any two nodes (end-to-end quality measurement), or Estimate the value of each node. Hereinafter, the apparatus configuration and processing contents will be described.

(装置構成)
図1に、本実施の形態における品質劣化推定装置100の構成図を示す。図1に示すように、品質劣化推定装置100は、品質劣化推定の演算に使用するデータを入力する入力部101、品質劣化推定の演算を行う演算部102、演算の結果を出力する出力部103、及び、入力データ、演算途中のデータ、演算結果、プログラム等を記憶するデータ記憶部104を有する。
(Device configuration)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a quality degradation estimation apparatus 100 in the present embodiment. As shown in FIG. 1, the quality degradation estimation apparatus 100 includes an input unit 101 that inputs data used for quality degradation estimation, a computation unit 102 that performs quality degradation estimation, and an output unit 103 that outputs the result of the computation. And a data storage unit 104 that stores input data, mid-calculation data, calculation results, programs, and the like.

本実施の形態における品質劣化推定装置100は、コンピュータに、本実施の形態で説明する処理内容を記述したプログラムを実行させることにより実現可能である。すなわち、品質劣化推定装置100が有する機能は、当該コンピュータに内蔵されるCPUやメモリ等のハードウェア資源を用いて、当該装置で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体(可搬メモリ等)に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メール等、ネットワークを通して提供することも可能である。   The quality degradation estimation apparatus 100 in the present embodiment can be realized by causing a computer to execute a program describing the processing contents described in the present embodiment. That is, the function of the quality degradation estimation apparatus 100 can be realized by executing a program corresponding to processing executed in the apparatus using hardware resources such as a CPU and a memory built in the computer. Is possible. The above-mentioned program can be recorded on a computer-readable recording medium (portable memory or the like), stored, or distributed. It is also possible to provide the program through a network such as the Internet or electronic mail.

(品質劣化推定装置100の動作)
次に、品質劣化推定装置100の動作として、本実施の形態における品質劣化推定方法の手順を詳細に説明する。
(Operation of the quality degradation estimation apparatus 100)
Next, as an operation of the quality degradation estimation apparatus 100, the procedure of the quality degradation estimation method in the present embodiment will be described in detail.

<入力>
品質劣化推定装置100の入力部101には、以下の3つのデータが入力される。入力されたデータはデータ記憶部104に格納され、その後の処理において、演算部102により読み出されて演算がなされる。
<Input>
The following three data are input to the input unit 101 of the quality degradation estimation apparatus 100. The input data is stored in the data storage unit 104, and is read out and calculated by the calculation unit 102 in the subsequent processing.

入力1:対象通信網の任意の2点のノード間の品質計測値;
入力2:入力1の計測が行われた際の経路情報 (2点間の通信を構成するノードID);
入力3:ノード間の劣化の類似性を表すグラフ構造とそのグラフに含まれるノードの構成要素。
Input 1: Quality measurement between any two nodes in the target communication network;
Input 2: Route information when input 1 is measured (node ID composing communication between two points);
Input 3: A graph structure representing the similarity of deterioration between nodes and the components of the nodes included in the graph.

入力3に関して、グラフ自体は複数持つことも可能である。ただし、1つのノードは1つのグラフに属する。一例として、対象通信網におけるノード群1とノード群2のそれぞれで、隣接ノード間に劣化の類似性があり、ノード群1とノード群2との間には劣化の類似性がないような場合、ノード群1のグラフとノード群2のグラフの2つのグラフが存在する。また、入力3に関して、グラフは重み無しグラフでもよいし、重み付きグラフでもよい。なお、グラフが無い場合(下記のI=0の場合)を排除しない。つまり、グラフが無い場合でも、劣化ノード/劣化量の推定を行うことができる。   Regarding the input 3, it is possible to have a plurality of graphs. However, one node belongs to one graph. As an example, in each of the node group 1 and the node group 2 in the target communication network, there is a similarity of degradation between adjacent nodes, and there is no similarity of degradation between the node group 1 and the node group 2 There are two graphs, a graph of node group 1 and a graph of node group 2. Regarding input 3, the graph may be an unweighted graph or a weighted graph. The case where there is no graph (when I = 0 below) is not excluded. That is, even when there is no graph, it is possible to estimate the deterioration node / deterioration amount.

また、本実施の形態では、以下に示す変数等の定義を使用することとする。   In the present embodiment, the definitions of variables and the like shown below are used.

対象通信網のノード数: M
ノードID:a_1,…,a_M
計測数:K
グラフ数:I (1≦I≦M/2を満たす定数)
入力1(任意の2点のノード間の品質計測値):z_k (k=1,…,K)
入力2(計測k(k=1,…,K)における経路情報(通信を構成するノード)を表す行列):A
入力2のAは、(計測数K)×(ノード数M)の行列である。この行列のk行目では計測値z_kにおける通信で経由もしくは端点となるノードの列に1,経由せず端点でもないノードの列に0が立つ (k=1,…,K)。
Number of nodes in the target communication network: M
Node ID: a_1, ..., a_M
Number of measurements: K
Number of graphs: I (constant satisfying 1 ≦ I ≦ M / 2)
Input 1 (quality measurement value between two arbitrary nodes): z_k (k = 1, ..., K)
Input 2 (matrix representing path information (nodes composing communication) in measurement k (k = 1,..., K)): A
A of input 2 is a matrix of (measurement number K) × (node number M). In the k-th row of this matrix, 1 is set in the column of nodes that are routed or end points in communication at the measurement value z_k, and 0 is set in the column of nodes that are not routed and are not end points (k = 1,..., K).

入力3(ノード間の劣化の類似性を表すグラフ構造とそのグラフに含まれるノードの構成要素):ノード数N_iで構成される無向グラフG_i に対するグラフラプラシアンL_iとそのグラフの構成要素となるノードID(ただし、2≦N_i<M、i=1,…,I)。入力3において、グラフが複数存在する場合も、各ノードは2つ以上のグラフの要素にはならない。
<入力3の詳細>
ここで、入力3に関して、ノード数NのグラフGを構成するグラフラプラシアンLを求める方法について説明する。
Input 3 (graph structure representing similarity of degradation between nodes and components of nodes included in the graph): graph Laplacian L_i for undirected graph G_i composed of the number of nodes N_i and nodes that are components of the graph ID (where 2≤N_i <M, i = 1, ..., I). Even when there are a plurality of graphs at input 3, each node does not become an element of two or more graphs.
<Details of input 3>
Here, regarding the input 3, a method for obtaining the graph Laplacian L constituting the graph G of the number N of nodes will be described.

まず、グラフGに含まれるノード間の距離dを定義する。この距離dは、ノード間の劣化の類似度を表す指標である。距離dは例えば地理的な距離とすることができるが、これに限らず、類似度が距離dの減少関数となればどのような値でもよい。また、減衰関数をf(x)と定義する。   First, a distance d between nodes included in the graph G is defined. This distance d is an index representing the similarity of deterioration between nodes. The distance d can be, for example, a geographical distance, but is not limited thereto, and may be any value as long as the similarity is a decreasing function of the distance d. The attenuation function is defined as f (x).

グラフラプラシアンLはL=D-Cで算出される。C、Dは以下のとおりである。   The graph Laplacian L is calculated by L = D-C. C and D are as follows.

C:隣接行列 (N×Nの行列。Cの要素であるc_jkはj=kのときは0であり、c_jk=c_kjを満たす(j,k=1,…,N) )。j=kでない場合のc_jkは、以下のように、重み無しグラフと重み付きグラフとで異なる。   C: Adjacency matrix (N × N matrix. C_jk, which is an element of C, is 0 when j = k and satisfies c_jk = c_kj (j, k = 1,..., N)). The c_jk when j = k is different between the unweighted graph and the weighted graph as follows.

重み無しグラフ:j, k番目のノード間の距離d_jkに対して、f(d_jk)がある閾値e以上であればc_jk=1とし、そうでなければc_jk=0とする。   Unweighted graph: For the distance d_jk between the j and k-th nodes, c_jk = 1 if f (d_jk) is greater than or equal to a certain threshold value e, and c_jk = 0 otherwise.

重み付きグラフ:j, k番目のノード間の距離d_jkのとき、c_jk=f(d_jk)とする。   Weighted graph: c_jk = f (d_jk) when the distance between the jth and kth nodes is d_jk.

D:次数行列 (N×Nの行列。Dの要素であるg_jkはj≠kのときは0の対角行列(j,k=1,…,N) )である。また、g_jj = Σ_{k=1}^{N} c_jkである。つまり、g_jjは、k=1からNまでのc_jkの和である。   D: Degree matrix (N × N matrix. G_jk, which is an element of D, is a diagonal matrix (j, k = 1,..., N) when j ≠ k). Further, g_jj = Σ_ {k = 1} ^ {N} c_jk. That is, g_jj is the sum of c_jk from k = 1 to N.

<入力1〜入力3の具体例>
入力1〜入力3の具体例を図2、図3を参照して説明する。図2は当該具体例の説明に使用するノード構成の例であり、図示のとおりに、ノードID:1,…,5のノードが接続されている。
<Specific examples of input 1 to input 3>
A specific example of inputs 1 to 3 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an example of a node configuration used for explaining the specific example, and nodes having node IDs: 1,..., 5 are connected as illustrated.

図3に示すとおり、本例での入力1(任意の2点のノード間の品質計測値)は、3回(K=3)の計測値である。図3には、計測1、計測2、計測3のそれぞれについて、ノードの経路も示されている。   As shown in FIG. 3, input 1 (quality measurement value between two arbitrary nodes) in this example is a measurement value of three times (K = 3). FIG. 3 also shows node paths for each of measurement 1, measurement 2, and measurement 3.

入力2(計測k(k=1,…,K)における経路情報を表す行列)は、図示のとおりの行列Aとなる。各行が各計測に対応し、経由するノードに対応する列の位置に1が設定されている。   Input 2 (matrix representing path information at measurement k (k = 1,..., K)) is matrix A as shown. Each row corresponds to each measurement, and 1 is set in the position of the column corresponding to the passing node.

図3の入力3(ノード間の劣化の類似性を表すグラフ構造とそのグラフに含まれるノードの構成要素)は、重み無しの例を示している。隣接行列Cにおいて、本例では、図2の線で接続されたノード間は、f(d_jk)が閾値e以上であると想定して1を設定している。次数行列Dには、上記の隣接行列Cに設定された値に基づき算出された値が設定されている。グラフラプラシアンLは、D-Cにより算出される。   Input 3 in FIG. 3 (a graph structure representing the similarity of deterioration between nodes and the components of the nodes included in the graph) shows an example without weight. In the adjacency matrix C, in this example, 1 is set between nodes connected by the line in FIG. 2 on the assumption that f (d_jk) is equal to or greater than the threshold value e. In the order matrix D, values calculated based on the values set in the adjacency matrix C are set. The graph Laplacian L is calculated by DC.

なお、本実施の形態において、入力3(グラフラプラシアンL)は、品質劣化推定装置100の外部で予め算出して品質劣化推定装置100に入力することとしてもよいし、品質劣化推定装置100の入力部101に、グラフGの情報と距離dを与えることにより、演算部102がグラフラプラシアンLを算出し、データ記憶部104に格納しておくこととしてもよい。   In the present embodiment, the input 3 (graph Laplacian L) may be calculated in advance outside the quality degradation estimation device 100 and input to the quality degradation estimation device 100, or may be input to the quality degradation estimation device 100. By giving the information of the graph G and the distance d to the unit 101, the calculation unit 102 may calculate the graph Laplacian L and store it in the data storage unit 104.

<品質劣化を推定するための処理手順>
次に、入力1〜入力3に基づいて、演算部102が実行する品質劣化を推定するための処理について説明する。基本的に、演算部102が実行する処理の結果はデータ記憶部104に格納され、次の処理において演算部102により読み出され、使用される。
<Processing procedure for estimating quality degradation>
Next, a process for estimating quality degradation performed by the calculation unit 102 based on the inputs 1 to 3 will be described. Basically, the result of the process executed by the calculation unit 102 is stored in the data storage unit 104, and is read and used by the calculation unit 102 in the next process.

まず、演算部102は、ノード数N_iからなる無向グラフG_iのグラフラプラシアンL_iについて、L_iの固有値λ_i,lを算出し(l=1,…,N_i,0=λ_i,1≦λ_i,2≦…≦λ_i,N_i )、固有値に対応する固有ベクトルu_i,l (l=1,…,N_i)を求め、固有ベクトルを並べた行列Uを作成する。ここで、Uは正規直交行列である。また、i=1,…Iである。
U_i = (u_i,1, … , u_i,l, … , u_i,N_i) (N_i×N_i行列) … 式(1)
次に、グラフG_iにおける各ノードをノードIDの小さい順に並べ、新しいIDをa'_{i_1},…,a'_{i_N_i} とする。各ノードの値がx_i,1,…,x_i,N_iであるとする(i=1,…I)。また、グラフに属さないノード(P個, P = M -Σ_{i=1}^{I} N_i)もノードIDの小さい順に並べ、新しいIDをa"_1,…,a"_Pとし、それぞれのノードの値がy_1,…,y_Pとする。なお、各ノードの値は推定する対象であり、x_i,1,…,x_i,N_i(i=1,…I)、y_1,…,y_Pは変数である。
First, the computing unit 102 calculates eigenvalues λ_i, l of L_i for the graph Laplacian L_i of the undirected graph G_i composed of the number of nodes N_i (l = 1,..., N_i, 0 = λ_i, 1 ≦ λ_i, 2 ≦ ... ≦ λ_i, N_i), eigenvectors u_i, l (l = 1,..., N_i) corresponding to eigenvalues are obtained, and a matrix U in which eigenvectors are arranged is created. Here, U is an orthonormal matrix. I = 1,...
U_i = (u_i, 1,…, u_i, l,…, u_i, N_i) (N_i × N_i matrix)… Equation (1)
Next, the nodes in the graph G_i are arranged in ascending order of node IDs, and new IDs are a ′ _ {i_1},..., A ′ _ {i_N_i}. Assume that the value of each node is x_i, 1,..., X_i, N_i (i = 1,... I). Also, nodes that do not belong to the graph (P, P = M -Σ_ {i = 1} ^ {I} N_i) are also arranged in ascending order of node IDs, and the new IDs are a "_1, ..., a" _P, respectively The node values of y_1,. Note that the value of each node is an object to be estimated, and x_i, 1, ..., x_i, N_i (i = 1, ... I), y_1, ..., y_P are variables.

さらに、計測k(k=1,…,K)における経路情報(接続ノード)を表す行列A ( (観測数K)×(ノード数M)の行列)から、グラフG_iに含まれるノードの列のみを抽出した行列A_i ( (観測数K)×(ノード数N_i)の行列)を作成する(i=1,…,I)。グラフに属さないノードに関しても、A ( (観測数K)×(ノード数M)の行列)から、グラフに属さないノードの列のみを抽出した行列A"((観測数K)×(ノード数P)の行列)を作成する。   Furthermore, from the matrix A (the matrix of (number of observations K) x (number of nodes M)) representing the path information (connection nodes) in the measurement k (k = 1, ..., K), only the columns of nodes included in the graph G_i Is created (i = 1,..., I) (a number of observations K) × (number of nodes N_i)). Even for nodes that do not belong to the graph, a matrix A "((number of observations K) x (number of nodes) that extracts only columns of nodes that do not belong to the graph from A (matrix of number of observations K) x (number of nodes M)) P) matrix).

ここで、各ノードa_1,…,a_Mの値がx_1,…,x_Mのとき、
(z_1,…,z_K)^T = A (x_1,…,x_M)^T (ただしTは転置)…式(2)
を満たす。この式は、計測における経路上(端点含む)のノードの値の和が品質計測値であることを示している。
Here, when the value of each node a_1, ..., a_M is x_1, ..., x_M,
(z_1, ..., z_K) ^ T = A (x_1, ..., x_M) ^ T (where T is transposed) ... Equation (2)
Meet. This expression indicates that the sum of the values of the nodes on the path (including the end points) in the measurement is the quality measurement value.

式(2)は、行列A_i(i=1,…,I)、行列A"を用いて以下のように書き換えられる。   Equation (2) can be rewritten as follows using the matrix A_i (i = 1,..., I) and the matrix A ″.

(z_1,…,z_K)^T = A_1(x_1,1,…,x_1,N_1)^T + … + A_i (x_i,1,…,x_i,N_i)^T
+…+ A_I (x_I,1,…,x_I,N_I)^T + A" (y_1,…,y_P)^T (ただしTは転置) … 式(3)
さらに、グラフG_iの値x_i,1,…,x_i,N_i (i=1,…,I)は、以下の(4)式のように、準備したU_iとスペクトルベクトルs_iの積で分解できるとする。
(z_1,…, z_K) ^ T = A_1 (x_1,1,…, x_1, N_1) ^ T +… + A_i (x_i, 1,…, x_i, N_i) ^ T
+ ... + A_I (x_I, 1, ..., x_I, N_I) ^ T + A "(y_1, ..., y_P) ^ T (where T is transposed) ... Equation (3)
Furthermore, it is assumed that the values x_i, 1, ..., x_i, N_i (i = 1, ..., I) of the graph G_i can be decomposed by the product of the prepared U_i and the spectrum vector s_i as shown in the following equation (4). .

(x_i,1,…,x_i,N_i)^T=U_i s_i (i=1,…,I) …式 (4)
ベクトルs_i、ベクトルy = (y_1,…,y_P)^T と置く。なお、ベクトルs_iは、N_i個の要素を持つベクトルである。
(x_i, 1,…, x_i, N_i) ^ T = U_i s_i (i = 1,…, I)… Equation (4)
Let vector s_i, vector y = (y_1, ..., y_P) ^ T. The vector s_i is a vector having N_i elements.

式(3)に式(4)を代入することで、(z_1,…,z_K)^T = A_1 U_1 s_1 - … - A_i U_i s_i - … - A_I U_I s_I - … - A" yという式が得られる。   Substituting equation (4) into equation (3) yields the equation (z_1,…, z_K) ^ T = A_1 U_1 s_1-…-A_i U_i s_i-…-A_I U_I s_I-…-A "y It is done.

上記のように、観測(計測値)ベクトルと未知量ベクトルとの関係が線形で表された関係が得られるので、演算部102は、上記の関係に基づく線形逆問題を解くことで、ベクトルs_1 ,…, s_I, yを推定し、さらに変換を行うことで、各ノードの元の値であるベクトル(x_1,…,x_M)^Tを推定する。具体的には以下のとおりである。以下では、推定方法としてLasso(Least absolute shrinkage and selection operator)を使用するが、Lasso以外の方法で推定を行うこととしてもよい。なお、Lassoは、回帰係数の絶対値(L1ノルム)の和を正規化項とした正規化推定法である。下記の推定方法に関する参考文献として例えば「Seung-Jean Kim ; Stanford Univ., Stanford ; Koh, K. ; Lustig, M. ; Boyd, S. et al. "An Interior-Point Method for Large-Scale l1-Regularized Least Squares"」がある。 As described above, since a relationship in which the relationship between the observation (measurement value) vector and the unknown vector is expressed linearly is obtained, the calculation unit 102 solves the linear inverse problem based on the above relationship, thereby obtaining the vector s_1 ,..., S_I, y are estimated and further transformed to estimate a vector (x_1,..., X_M) ^ T that is the original value of each node. Specifically, it is as follows. Hereinafter, Lasso (Least absolute shrinkage and selection operator) is used as an estimation method, but estimation may be performed by a method other than Lasso. Lasso is a normalized estimation method using the sum of absolute values of regression coefficients (L 1 norm) as a normalization term. For example, “Seung-Jean Kim; Stanford Univ., Stanford; Koh, K.; Lustig, M.; Boyd, S. et al.“ An Interior-Point Method for Large-Scale l1- Regularized Least Squares "".

具体的には、演算部102は、スパース近似を用い、下記の式(5)で表されるLassoの推定式を解くことによって、ベクトルs_1, …, s_I, yを推定する。   Specifically, the arithmetic unit 102 estimates vectors s_1,..., S_I, y by solving a Lasso estimation expression expressed by the following equation (5) using sparse approximation.

(s_1, …, s_I, y)(推定値) = argmin_{ s_1, …, s_I, y }1/2||(z_1,…,z_K)^T - A_1U_1s_1 - … - A_iU_is_i - … - A_IU_Is_I - … - A"y||^2 + μ_1|s_1| + … + μ_i|s_i|+ … +μ_I|s_I|+μ"|y| …式(5)
式(5)は、「1/2||(z_1,…,z_K)^T - A_1U_1s_1 - … - A_iU_is_i - … - A_IU_Is_I - … - A"y||^2 + μ_1|s_1| + … + μ_i|s_i|+ … +μ_I|s_I|+μ"|y|」を最小にするベクトルs_1, …, s_I, yを推定することを表す。式(5)におけるμ_1, …, μ_I, μ"はLassoのパラメータである。
(s_1,…, s_I, y) (estimated) = argmin_ {s_1,…, s_I, y} 1/2 || (z_1,…, z_K) ^ T-A_1U_1s_1-…-A_iU_is_i-…-A_IU_Is_I-… -A "y || ^ 2 + μ_1 | s_1 | +… + μ_i | s_i | +… + μ_I | s_I | + μ" | y |… (5)
Equation (5) is: 1/2 || (z_1,…, z_K) ^ T-A_1U_1s_1-…-A_iU_is_i-…-A_IU_Is_I-…-A "y || ^ 2 + μ_1 | s_1 | +… + μ_i | s_i | +... + μ_I | s_I | + μ "| y |” represents the estimation of vectors s_1,. Μ_1,..., Μ_I, μ ″ in Equation (5) are Lasso parameters.

(5)式より推定されたベクトルs_1, …, s_I をU_1, …, U_I を用いて、x_i,1,…,x_i,N_i(i = 1,…,I)を復元する((4)式を右から左に解く) ことにより、x_i,1, …, x_i,N_i,(i=1,…I)、及びy_1,…,y_Pを得る。得られた結果はデータ記憶部104に格納される。   Reconstruct x_i, 1, ..., x_i, N_i (i = 1, ..., I) by using vectors s_1, ..., s_I estimated from Eq. (5) as U_1, ..., U_I (Equation (4) X_i, 1,..., X_i, N_i, (i = 1,... I), and y_1,..., Y_P are obtained. The obtained result is stored in the data storage unit 104.

<出力>
続いて、出力部103が、得られた結果の出力を行う。本実施の形態では、出力部103は、下記の5種類の出力のうちのいずれか1つ又はいずれか複数又は全部の出力を行うことができる。
<Output>
Subsequently, the output unit 103 outputs the obtained result. In the present embodiment, the output unit 103 can perform any one, any plurality, or all of the following five types of outputs.

出力1:ノード毎の値
出力2:ノード毎の相対的な値
出力3:値の大きな上位n個
出力4:大きな値を持つノードの有無
出力5:大きな値を持つノード数
以下、より具体的に説明する。
Output 1: Value for each node Output 2: Relative value for each node Output 3: Top n items with large values Output 4: Presence or absence of nodes with large values Output 5: Number of nodes with large values Below, more concrete Explained.

出力1では、出力部103は、x_i,1, …, x_i,N_i,(i=1,…I),及びy_1,…,y_Pを出力する。   In the output 1, the output unit 103 outputs x_i, 1,..., X_i, N_i, (i = 1,... I), and y_1,.

出力2では、出力部103は、品質計測値z_k (k=1,…,K)の最小値をデータ記憶部104から取り出し、x_i,1, …, x_i,N_i,(i=1,…I)の各々から品質計測値z_k (k=1,…,K)の最小値( min( z_1, …, z_K))を引いた値を求め、求められた値と、y_1,…,y_Pを出力する。   In the output 2, the output unit 103 extracts the minimum value of the quality measurement values z_k (k = 1,..., K) from the data storage unit 104, and x_i, 1,..., X_i, N_i, (i = 1,. ) Is subtracted from each of the quality measurement values z_k (k = 1, ..., K) (min (z_1, ..., z_K)), and the obtained values and y_1, ..., y_P are output. To do.

出力3では、出力部103は、出力2の結果(x_i,1, …, x_i,N_i,(i=1,…I)の全てから品質計測値z_k (k=1,…,K)の最小値(min( z_1, …, z_K))を引いた値,およびy_1,…,y_P)のM個のうち、値の大きい順にn個抜き出して出力する。   In the output 3, the output unit 103 determines the minimum quality measurement value z_k (k = 1,..., K) from all the results (x_i, 1,..., X_i, N_i, (i = 1,... I) of the output 2 Of M values obtained by subtracting the values (min (z_1,..., Z_K)) and y values of y_1,..., Y_P), n are extracted and output in descending order.

出力4では、閾値を設定し、出力部103は、出力2の結果M個のうち、閾値以上となる値を持つか持たないかで劣化の有/無の2変数でラベルを付け、その情報を出力する。   In output 4, a threshold value is set, and output section 103 labels two variables with and without deterioration depending on whether or not there is a value equal to or greater than the threshold value among M results of output 2. Is output.

出力5:閾値を設定し、出力部103は、出力2の結果M個のうち、閾値以上となる値を持つノード数をカウントし、カウントした結果を出力する。   Output 5: A threshold is set, and the output unit 103 counts the number of nodes having a value equal to or greater than the threshold among the M results of output 2, and outputs the counted result.

なお、出力1〜出力5は例であり、これら以外の出力を行うこととしてもよい。   Outputs 1 to 5 are examples, and outputs other than these may be performed.

<グラフ作成手法の応用>
既に何度か出力結果を得ている場合に、各ノードの推定値の類似度から距離dを更新し、再び既に説明した手法でグラフラプラシアンを計算し直し、そのグラフラプラシアンを入力として用い、再度推定を行うこととしてしてもよい。
<Application of graph creation method>
If the output result has already been obtained several times, the distance d is updated from the similarity of the estimated value of each node, the graph Laplacian is recalculated by the method already explained, and the graph Laplacian is used as an input again. The estimation may be performed.

(実施例)
品質劣化推定装置100が、上述した方法で品質劣化推定を行う場合のより具体的な例としての実施例を説明する。
(Example)
An embodiment as a more specific example in the case where the quality degradation estimation apparatus 100 performs quality degradation estimation by the method described above will be described.

本実施例では、図4に示すように、ノードとして、アクセスノードとサーバの2種類が存在しており、アクセスノードが25か所、サーバが10か所ある(全ノード数M=35)。また、図4に示すとおり、アクセスノード25か所は地理的制約からグラフ情報を持っているとする。なお、図4には、サーバ1、5、アクセスノード1〜3、6〜8、11〜13に劣化があることが示されている。   In this embodiment, as shown in FIG. 4, there are two types of nodes, an access node and a server. There are 25 access nodes and 10 servers (total number of nodes M = 35). Further, as shown in FIG. 4, it is assumed that 25 access nodes have graph information due to geographical restrictions. FIG. 4 shows that the servers 1 and 5 and the access nodes 1 to 3, 6 to 8, and 11 to 13 are deteriorated.

本実施例では、品質計測値として、任意のアクセスノードi( i = 1,…,25)と任意のサーバj( j = 1,…,10 )が接続されたときの遅延時間が計測される。また、本実施例での計測回数はK回で各遅延時間をz_k (k=1,…,K)とする。これが入力1となる。なお、計測項目に関しては遅延時間以外にも、スループットやパケットロス率などを使用することも可能であるが、値が小さいほど劣化を表す指標を使用する場合には、値が大きいほど劣化を表すような指標にするために変換する関数を用いる。   In this embodiment, a delay time when an arbitrary access node i (i = 1,..., 25) and an arbitrary server j (j = 1,..., 10) are connected is measured as a quality measurement value. . In this embodiment, the number of measurements is K and each delay time is z_k (k = 1,..., K). This is input 1. As for measurement items, it is possible to use throughput, packet loss rate, etc. in addition to the delay time. However, when an index indicating deterioration is used as the value is small, deterioration is indicated as the value is large. A function to convert to use such an index is used.

計測k(k=1,…,K)における接続情報をAの行列で表す。これが入力2となる。Aの行は計測回数を表し、列はアクセスノード1〜25、サーバ1〜10の順に並んでおり、計測された通信における経路のノードに1が立つ。例えば、k回目の計測でアクセスノード1とサーバ3が接続した場合で、かつ、アクセスノード1とサーバ3との間に他のノードを経由しない場合、行列Aのk行目は(1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0)となる。   The connection information in the measurement k (k = 1,..., K) is represented by an A matrix. This is input 2. The row A represents the number of times of measurement, and the columns are arranged in the order of the access nodes 1 to 25 and the servers 1 to 10, and 1 is set in the node of the route in the measured communication. For example, if access node 1 and server 3 are connected in the k-th measurement and no other node is passed between access node 1 and server 3, the k-th row of matrix A is (1,0 , 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 , 1,0,0,0,0,0,0,0).

前述したとおり、アクセスノード25か所は地理的制約からグラフ情報を持っているとし、本実施例では、接続の有無を0,1で表現する重み無グラフでグラフラプラシアンLを算出し、入力3とする。また、サーバ1〜10はグラフ情報を持たないものとする。   As described above, it is assumed that the 25 access nodes have graph information due to geographical restrictions. In this embodiment, the graph Laplacian L is calculated using a weightless graph expressing the presence / absence of connection as 0, 1, and the input 3 And The servers 1 to 10 do not have graph information.

上記の前提で、品質劣化推定装置100は、各アクセスノード、各サーバの劣化を示す値 (x_1,…,x_25,y_1,…,y_10) を推定する。   Based on the above assumption, the quality degradation estimation apparatus 100 estimates values (x_1,..., X_25, y_1,..., Y_10) indicating degradation of each access node and each server.

ステップ1)入力1〜入力3が品質劣化推定装置100に入力されると、演算部102が、アクセスノードのグラフのグラフラプラシアン行列Lの固有値・固有ベクトルを求め、固有値の小さい順に固有ベクトルを並べた下記の行列Uを作成する。   Step 1) When input 1 to input 3 are input to quality degradation estimation apparatus 100, operation unit 102 obtains eigenvalues / eigenvectors of graph Laplacian matrix L of the graph of the access node, and arranges eigenvectors in ascending order of eigenvalues. Create a matrix U.

U=(u_1, … , u_25) (25×25行列)
ステップ2)演算部102は、行列Aをアクセスノードの列を有する行列A_a (K×25行列)と、サーバの列を有する行列A_s (K×10行列)に分割する。
U = (u_1,…, u_25) (25 × 25 matrix)
Step 2) The computing unit 102 divides the matrix A into a matrix A_a (K × 25 matrix) having access node columns and a matrix A_s (K × 10 matrix) having server columns.

各アクセスノード、各サーバの値x_1,…,x_25, y_1,…,y_10は以下の式を満たす。   The values x_1,..., X_25, y_1,..., Y_10 of each access node and each server satisfy the following expressions.

(z_1,…,z_K)^T = A_a (x_1,…,x_25)^T + A_s (y_1,…,y_10)^T (Tは転置) …式(6)
また、グラフ構造より、各アクセスノードの値x_1,…,x_25は、スペクトルベクトルs=(s_1,…,s_25)^Tを用いて以下のように表せる。
(z_1, ..., z_K) ^ T = A_a (x_1, ..., x_25) ^ T + A_s (y_1, ..., y_10) ^ T (T is transposed) ... Equation (6)
From the graph structure, the values x_1,..., X_25 of each access node can be expressed as follows using the spectrum vector s = (s_1,..., S_25) ^ T.

(x_1,…,x_25)^T=Us…式(7)
式(7)を用いて式(6)を書き換えると、以下のとおりとなる。
(x_1, ..., x_25) ^ T = Us ... Equation (7)
When equation (6) is rewritten using equation (7), the result is as follows.

(z_1,…,z_K)^T = A_a U s + A_s (y_1,…,y_10)^T…式(8)
ステップ3)ベクトルs=(s_1,…,s_25)^T, y=( y_1,…,y_10)^Tと置く。演算部102は、ベクトルs,yのスパース近似を用い、以下の式を解くことで、ベクトルs,yを推定する。
(z_1,…, z_K) ^ T = A_a U s + A_s (y_1,…, y_10) ^ T… Equation (8)
Step 3) Set the vector s = (s_1, ..., s_25) ^ T, y = (y_1, ..., y_10) ^ T. The computing unit 102 estimates the vector s, y by solving the following equation using the sparse approximation of the vector s, y.

( s', y')(推定値) = argmin_{s, y}1/2||(z_1,…,z_K)^T - A_a U s - A_sy||^2 + μ_1 |s| + μ_2|y|…式(9)
式(9)におけるμ_1,μ_2 はLassoのパラメータである。
(s ', y') (estimate) = argmin_ {s, y} 1/2 || (z_1,…, z_K) ^ T-A_a U s-A_sy || ^ 2 + μ_1 | s | + μ_2 | y | ... Formula (9)
Μ_1 and μ_2 in Eq. (9) are Lasso parameters.

例えば、データ記憶部104は、式(9)を解くプログラムを有している。演算部102は、行列Uの作成、及び行列Aの分割を行った後、当該プログラムを実行して、式(9)に既知情報を入力し、ベクトルs,yを推定する演算を行う。   For example, the data storage unit 104 has a program for solving equation (9). The calculation unit 102 creates the matrix U and divides the matrix A, and then executes the program to input known information to Equation (9) and perform an operation for estimating the vectors s and y.

ステップ4)演算部102は、推定されたベクトルs'=(s'_1,…,s'_25)^Tを以下の式より各アクセスノードの推定値x'_1,…,x'_25に変換する。   Step 4) The computing unit 102 converts the estimated vector s ′ = (s′_1,..., S′_25) ^ T into estimated values x′_1,. To do.

Us'=(x'_1,…,x'_25)^T
ステップ5)以上より、各アクセスノード及び各サーバの推定値x'_1,…,x'_25, y'_1,…,y'_10が得られたので、出力部103はこれらの値を出力する。これは出力1を行う場合の例である。
Us' = (x'_1,…, x'_25) ^ T
Step 5) From the above, estimated values x′_1,..., X′_25, y′_1,..., Y′_10 of each access node and each server are obtained, and the output unit 103 outputs these values. . This is an example when output 1 is performed.

(実施の形態の効果)
本実施の形態では、ノードの中に特性の違うものが混在する場合において、ノード間の値の類似性と、値を持つノードのスパース性の2つの特徴を使い、ノードの値を推定する。ノード間の値の類似性に関しては、グラフ構造の情報として組み込んでいる。例えば、実施例で説明したように、サーバとアクセスノードの2種類の属性を持つノードが存在するときに、サーバに関しては劣化箇所が少数であるというスパース性を利用し、アクセスノードに関しては地理的な依存性から、近接ノード間の劣化の類似性をグラフとして表現し、本発明に係る手法を利用することで、ノードの特性を考慮しない場合に対して推定精度が向上する。
(Effect of embodiment)
In the present embodiment, when nodes having different characteristics are mixed in a node, the value of the node is estimated by using two characteristics of the value similarity between the nodes and the sparsity of the node having the value. The similarity of values between nodes is incorporated as graph structure information. For example, as described in the embodiment, when there is a node having two types of attributes, that is, a server and an access node, the server uses the sparsity that the number of degradation points is small, and the access node is geographically By expressing the similarity of degradation between adjacent nodes as a graph from the above dependency and using the method according to the present invention, the estimation accuracy is improved compared to the case where the node characteristics are not considered.

また、本実施の形態では、入力である品質計測値に関して、グラフの構成要素である任意のノードを通過するような計測値が含まれない (入力データに欠損がある) 場合でも、グラフ構造による近接データからの補完によって精度の低下を抑える効果がある。   Also, in this embodiment, the quality measurement value that is input does not include a measurement value that passes through any node that is a component of the graph (the input data is missing). There is an effect of suppressing the decrease in accuracy by complementing from the proximity data.

問題設定を実施例の通りにした場合の評価結果を示す。ここでは、図4に示したとおり、サーバ10か所のうち2か所、アクセス25か所のうち9か所の劣化が発生している状況を想定する。また、推定したいノードの値が図5に示すとおりに与えられるものとする。なお、図5において、劣化のあるサーバ1、5、アクセスノード1〜3、6〜8、11〜13の値が100であり、それ以外の値が0であることが示されている。   The evaluation result at the time of making a problem setting as an Example is shown. Here, as shown in FIG. 4, a situation is assumed in which deterioration occurs in two of the ten servers and nine of the 25 access locations. Further, it is assumed that the value of the node to be estimated is given as shown in FIG. In FIG. 5, it is shown that the values of the degraded servers 1 and 5, the access nodes 1 to 3, 6 to 8, and 11 to 13 are 100, and the other values are 0.

各サーバ、各アクセスノードのすべての組み合わせの計測値が存在するとき(250データ)から、ランダムにデータ欠損をさせ入力となる計測値を減らした場合(25,50,75,100,125,150,175,200データ)の推定精度を図6に示す。図6における縦軸は1000回試行を行った際のRMSE(Root Mean Squared Error)の平均を表す。本発明手法(GF+CS)と既存手法(NNCS)(参考:特許文献1)を比較すると、本発明手法の方がデータ欠損した場合の精度の悪くなり方が緩やかである。   When there are measurement values for all combinations of each server and each access node (250 data), when data loss is randomized and the measurement values to be input are reduced (25, 50, 75, 100, 125, 150) , 175, 200 data) is shown in FIG. The vertical axis in FIG. 6 represents the average of RMSE (Root Mean Squared Error) when 1000 trials are performed. Comparing the method of the present invention (GF + CS) and the existing method (NNCS) (reference: Patent Document 1), the method of the present invention is less apt to be less accurate when data is lost.

すなわち、本発明の技術では、事前知識等による各ノードの関係性をグラフ構造として利用することによって、グラフ構造からのデータ欠損の補完が可能になり、より少ない計測点での劣化ノードの判定および、各ノードの劣化量の推定が可能となる。また、データ欠損を許容できることより、入力データが減ることによってより少ない計算量で、劣化ノードの判定および、各ノードの劣化量の推定が実現可能となる。   That is, in the technique of the present invention, by using the relationship between nodes based on prior knowledge or the like as a graph structure, it is possible to compensate for data loss from the graph structure, and to determine degraded nodes at fewer measurement points and The amount of deterioration of each node can be estimated. Further, since data loss can be tolerated, it is possible to determine a degraded node and estimate the degradation amount of each node with a smaller amount of calculation due to a reduction in input data.

(実施の形態のまとめ)
以上、説明したように、本実施の形態により、通信網を構成するノードの品質劣化を推定する品質劣化推定装置であって、2点のノード間の品質計測値と、各計測における経路情報と、ノード間の劣化の類似性を表すグラフの構造に対応するグラフラプラシアン行列とを入力する入力手段と、各計測の品質計測値から構成されるベクトルが、各計測の経路情報から構成される行列と各ノードの劣化量の値から構成されるベクトルとの積に等しいという関係と、前記グラフラプラシアン行列の固有ベクトルを並べた行列とに基づいて導出される推定式を解くことにより、各ノードの劣化量の推定値を算出する演算手段と、前記各ノードの劣化量の推定値、又は、当該推定値に基づいて得られる情報を出力する出力手段とを備えることを特徴とする品質劣化推定装置が提供される。
(Summary of embodiment)
As described above, according to the present embodiment, a quality degradation estimation apparatus that estimates quality degradation of nodes constituting a communication network, including quality measurement values between two nodes, path information in each measurement, and , An input means for inputting a graph Laplacian matrix corresponding to a graph structure representing the similarity of deterioration between nodes, and a vector composed of quality measurement values of each measurement, a matrix composed of path information of each measurement By solving an estimation equation derived based on the relationship that is equal to the product of the degradation value of each node and a vector composed of the degradation amount values of each node and a matrix in which the eigenvectors of the graph Laplacian matrix are arranged, Computational means for calculating an estimated value of the amount, and an output means for outputting the estimated value of the deterioration amount of each node or information obtained based on the estimated value Quality degradation estimation device is provided.

実施の形態で説明した入力部101、演算部102、出力部103は、それぞれ入力手段、演算手段、出力手段の例である。   The input unit 101, the calculation unit 102, and the output unit 103 described in the embodiment are examples of an input unit, a calculation unit, and an output unit, respectively.

前記グラフラプラシアン行列は、前記グラフの次数行列から前記グラフの隣接行列を引くことにより得られた行列である。また、前記推定式は、例えば、前記関係と、各ノードの劣化量の値から構成されるベクトルが、前記固有ベクトルを並べた行列とスペクトルベクトルとの積に等しいという関係とに基づいて導出される、Lassoの推定式である。   The graph Laplacian matrix is a matrix obtained by subtracting the adjacency matrix of the graph from the degree matrix of the graph. In addition, the estimation formula is derived based on, for example, the relationship and a relationship in which a vector composed of the deterioration amount value of each node is equal to a product of a matrix in which the eigenvectors are arranged and a spectrum vector. , Lasso's estimation formula.

以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Is possible.

100 品質劣化推定装置
101 入力部
102 演算部
103 出力部
104 データ記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Quality degradation estimation apparatus 101 Input part 102 Calculation part 103 Output part 104 Data storage part

Claims (7)

通信網を構成するノードの品質劣化を推定する品質劣化推定装置であって、
前記通信網は、
グラフ情報を持ち、近接ノード間の劣化の値に類似性のある第1ノード群と、グラフ情報を持たず、劣化箇所が少数であるというスパース性を持つ第2ノード群とから構成され、
2点のノード間の品質計測値と、各計測における経路情報と、前記第1ノード群におけるノード間の劣化の類似性を表すグラフの構造に対応するグラフラプラシアン行列とを入力する入力手段と、
各計測の品質計測値から構成されるベクトルが、各計測の経路情報から構成される行列と各ノードの劣化量の値から構成されるベクトルとの積に等しいという関係と、前記グラフラプラシアン行列の固有ベクトルを並べた行列とに基づいて導出される推定式を解くことにより、前記第1ノード群と前記第2ノード群の各ノードの劣化量の推定値を同時に算出する演算手段と、
前記各ノードの劣化量の推定値、又は、当該推定値に基づいて得られる情報を出力する出力手段と
を備えることを特徴とする品質劣化推定装置。
A quality degradation estimation device for estimating quality degradation of nodes constituting a communication network,
The communication network is
It is composed of a first node group having graph information and having a similarity in deterioration values between adjacent nodes, and a second node group having no graph information and having sparseness that there are a small number of degradation points,
Input means for inputting a quality measurement value between two nodes, path information in each measurement, and a graph Laplacian matrix corresponding to the structure of a graph representing the similarity of deterioration between nodes in the first node group ;
The relationship that the vector composed of the quality measurement values of each measurement is equal to the product of the matrix composed of the path information of each measurement and the vector composed of the value of the degradation amount of each node, and the graph Laplacian matrix Computing means for simultaneously calculating an estimated value of the deterioration amount of each node of the first node group and the second node group by solving an estimation formula derived based on a matrix in which eigenvectors are arranged;
An output means for outputting an estimated value of the deterioration amount of each node or information obtained based on the estimated value.
前記グラフラプラシアン行列は、前記グラフの次数行列から前記グラフの隣接行列を引くことにより得られた行列である
ことを特徴とする請求項1に記載の品質劣化推定装置。
The quality degradation estimation apparatus according to claim 1, wherein the graph Laplacian matrix is a matrix obtained by subtracting an adjacency matrix of the graph from an order matrix of the graph.
前記推定式は、前記関係と、各ノードの劣化量の値から構成されるベクトルが、前記固有ベクトルを並べた行列とスペクトルベクトルとの積に等しいという関係とに基づいて導出される、Lassoの推定式である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の品質劣化推定装置。
The estimation formula is derived based on the relationship and a relationship in which a vector composed of deterioration values of each node is equal to a product of a matrix in which the eigenvectors are arranged and a spectrum vector. The quality deterioration estimation device according to claim 1, wherein the quality deterioration estimation device is an equation.
通信網を構成するノードの品質劣化を推定する品質劣化推定装置が実行する品質劣化推定方法であって、
前記通信網は、
グラフ情報を持ち、近接ノード間の劣化の値に類似性のある第1ノード群と、グラフ情報を持たず、劣化箇所が少数であるというスパース性を持つ第2ノード群とから構成され、
2点のノード間の品質計測値と、各計測における経路情報と、前記第1ノード群におけるノード間の劣化の類似性を表すグラフの構造に対応するグラフラプラシアン行列とを入力する入力ステップと、
各計測の品質計測値から構成されるベクトルが、各計測の経路情報から構成される行列と各ノードの劣化量の値から構成されるベクトルとの積に等しいという関係と、前記グラフラプラシアン行列の固有ベクトルを並べた行列とに基づいて導出される推定式を解くことにより、前記第1ノード群と前記第2ノード群の各ノードの劣化量の推定値を同時に算出する演算ステップと、
前記各ノードの劣化量の推定値、又は、当該推定値に基づいて得られる情報を出力する出力ステップと
を備えることを特徴とする品質劣化推定方法。
A quality degradation estimation method executed by a quality degradation estimation device that estimates quality degradation of nodes constituting a communication network,
The communication network is
It is composed of a first node group having graph information and having a similarity in deterioration values between adjacent nodes, and a second node group having no graph information and having sparseness that there are a small number of degradation points,
An input step of inputting a quality measurement value between two nodes, path information in each measurement, and a graph Laplacian matrix corresponding to a structure of a graph representing similarity of deterioration between nodes in the first node group ;
The relationship that the vector composed of the quality measurement values of each measurement is equal to the product of the matrix composed of the path information of each measurement and the vector composed of the value of the degradation amount of each node, and the graph Laplacian matrix A calculation step of simultaneously calculating an estimated value of the deterioration amount of each node of the first node group and the second node group by solving an estimation formula derived based on a matrix in which eigenvectors are arranged;
An output step of outputting an estimated value of the degradation amount of each node or information obtained based on the estimated value. A quality degradation estimation method comprising:
前記グラフラプラシアン行列は、前記グラフの次数行列から前記グラフの隣接行列を引くことにより得られた行列である
ことを特徴とする請求項4に記載の品質劣化推定方法。
The quality degradation estimation method according to claim 4, wherein the graph Laplacian matrix is a matrix obtained by subtracting an adjacency matrix of the graph from an order matrix of the graph.
前記推定式は、前記関係と、各ノードの劣化量の値から構成されるベクトルが、前記固有ベクトルを並べた行列とスペクトルベクトルとの積に等しいという関係とに基づいて導出される、Lassoの推定式である
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の品質劣化推定方法。
The estimation formula is derived based on the relationship and a relationship in which a vector composed of deterioration values of each node is equal to a product of a matrix in which the eigenvectors are arranged and a spectrum vector. The quality deterioration estimation method according to claim 4, wherein the quality deterioration estimation method is an equation.
コンピュータを、請求項1ないし3のうちいずれか1項に記載の品質劣化推定装置における各手段として機能させるためのプログラム。   The program for functioning a computer as each means in the quality degradation estimation apparatus of any one of Claims 1 thru | or 3.
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