JP7084890B2 - Evaluation system and evaluation method - Google Patents
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Description
本発明は無線通信を利用するシステムの評価システム及び方法に関する。 The present invention relates to an evaluation system and method for a system using wireless communication.
マルチホップ式無線通信ネットワークシステムにおいて、送受信機器間の通信の信頼性を評価するため、特開2015-12427号公報 (特許文献1)に記載の技術がある。この公報には、「対象とする無線機器からの電波を受信する受信部と、無線機器からの電波の電界強度が所定の電界強度より強いか否かを判定する電界強度判定部と、無線機器からの電界強度が所定の電界強度より強い場合に、受信部までの通信区間内に設置された複数の無線機器の位置情報及び環境情報に基づいて、対象とする無線機器から受信部まで独立した冗長経路が何本あるかを計算する冗長経路数計算部と、独立した冗長経路の本数によって通信信頼性を評価する信頼性評価部とを備える」通信信頼性評価装置が記載されている。また、この公報に記載されている評価方法では、通信が行われる領域を格子状に分割した場合の一つの格子内に存在する建物の密集度を環境情報として用いている。 In a multi-hop wireless communication network system, there is a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-12427 (Patent Document 1) for evaluating the reliability of communication between transmission / reception devices. In this publication, "a receiving unit that receives radio waves from a target wireless device, an electric field strength determining unit that determines whether or not the electric field strength of the radio wave from the wireless device is stronger than a predetermined electric field strength, and a wireless device. When the electric field strength from is stronger than the predetermined electric field strength, the target wireless device to the receiver are independent based on the position information and environmental information of multiple wireless devices installed in the communication section to the receiver. A communication reliability evaluation device including a redundant route number calculation unit for calculating the number of redundant routes and a reliability evaluation unit for evaluating communication reliability based on the number of independent redundant routes is described. Further, in the evaluation method described in this publication, the density of buildings existing in one grid when the area where communication is performed is divided into a grid is used as environmental information.
特許文献1では、無線通信が行われる領域内において、時間経過に伴って動的に出現し消滅する車輌などの遮蔽物や、移動する人が保持しているスマートフォンなどの干渉波源による無線通信品質及び無線通信信頼性への影響を考慮した評価がなされていない。そのため、建物の密集度などの無線通信品質、及び無線通信信頼性に影響を与える静的な要因のみ考慮した評価に留まるため、無線通信品質、及び無線通信信頼性の正確評価が困難であった。
In
そこで、本発明では、無線通信品質、及び無線通信信頼性に影響を与える静的な環境要因、及び動的な環境要因も考慮した評価を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to evaluate in consideration of static environmental factors and dynamic environmental factors that affect wireless communication quality and wireless communication reliability.
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、無線通信を行う無線システムを評価する評価システムであって、評価対象の無線システムの情報と当該無線システムで無線通信が行われる無線通信環境の環境情報とが入力され、無線通信品質の評価結果と無線システムの信頼性の評価結果とを出力する入出力部と、無線通信が行われる空間の形状を含む静的な環境情報に関する静的環境評価モデルと、当該静的環境評価モデルにおける評価パラメータと、移動する遮蔽物及び移動する干渉波源の情報を含む時間的に変化する動的な環境情報に関する動的環境評価モデルと、当該動的環境評価モデルにおける評価パラメータとを前記無線通信環境ごとに格納する無線通信品質評価モデルデータベースと、前記無線通信を行う無線機の位置に応じて無線通信品質評価に必要な評価モデルと評価パラメータとを前記無線通信品質評価モデルデータベースから取得して、前記無線システムの無線通信品質を評価する無線通信品質評価部と、前記無線通信品質評価部による評価の結果に基づいて、前記無線システムの信頼性を評価するシステム信頼性評価部とを備えることを特徴とする。 A typical example of the invention disclosed in the present application is as follows. That is, it is an evaluation system that evaluates a wireless system that performs wireless communication, and information on the wireless system to be evaluated and environmental information on the wireless communication environment in which wireless communication is performed in the wireless system are input to evaluate the wireless communication quality. An input / output unit that outputs the result and the evaluation result of the reliability of the wireless system, a static environment evaluation model for static environment information including the shape of the space where wireless communication is performed, and an evaluation in the static environment evaluation model. The parameters, the dynamic environment evaluation model for the time-varying dynamic environmental information including the information of the moving obstacle and the moving interference wave source, and the evaluation parameters in the dynamic environment evaluation model are set for each wireless communication environment. The wireless communication quality evaluation model database stored in the wireless communication quality evaluation model database, and the evaluation model and evaluation parameters required for the wireless communication quality evaluation according to the position of the wireless communication device are acquired from the wireless communication quality evaluation model database. It is characterized by including a wireless communication quality evaluation unit that evaluates the wireless communication quality of the wireless system and a system reliability evaluation unit that evaluates the reliability of the wireless system based on the evaluation result by the wireless communication quality evaluation unit. And.
本発明の一態様によれば、動的な環境情報を考慮して無線通信品質及び無線通信システム信頼性を評価できる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。 According to one aspect of the present invention, the wireless communication quality and the reliability of the wireless communication system can be evaluated in consideration of dynamic environmental information. Issues, configurations and effects other than those mentioned above will be clarified by the description of the following examples.
以下、実施例を図面を用いて説明する。 Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.
[実施例1]
図1は、本実施例の無線式列車制御システムの信頼性評価のためのシミュレータの入出力の関係を示す図である。
[Example 1]
FIG. 1 is a diagram showing an input / output relationship of a simulator for reliability evaluation of the wireless train control system of this embodiment.
無線式列車制御システムシミュレータ104は、無線式列車制御システムにおいて、列車に搭載される車上無線局と線路に沿って設置される地上無線局との間の無線通信品質、及び無線通信信頼性を評価する。無線式列車制御システムシミュレータ104には、シミュレーション評価シナリオ107が入力される。シミュレーション評価シナリオ107は、無線式列車制御システム仕様情報101、評価対象の列車の走行を模擬するための情報(例えば、列車ダイヤ)である列車運行情報102、及び評価対象となる鉄道路線の環境を示す鉄道路線情報103を含む。また、無線式列車制御システムシミュレータ104の出力であるシミュレーション評価結果108は、無線通信品質評価結果105、及びシステム信頼性評価結果106を含む。
The wireless train
図2は、本実施例の無線式列車制御システムの信頼性評価のためのシミュレータの構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a simulator for reliability evaluation of the wireless train control system of this embodiment.
最初に無線式列車制御システムシミュレータ104の入力の構成について説明する。図1における無線式列車制御システム仕様情報101は、路線において地上無線局が設置された位置を示す地上無線局置局位置情報201と、車上無線局及び地上無線局の無線機仕様(例えば、電波伝搬を計算するために必要な使用周波数、出力、アンテナの指向性やゲインなど)202と、列車の進行に伴い車上無線局が接続する地上無線局を切り替える制御(ハンドオーバー制御と称する)の仕様について定めるハンドオーバ制御情報(例えば、ハンドオーバの条件(RSSIの閾値)、ハンドオーバが実行される位置)203を含む。列車運行情報102は、列車ダイヤグラムとして時間と列車位置の関係の情報を含む。図1における鉄道路線情報103は、無線列車制御システムの無線通信が行われる環境内での遮蔽物の動的な出現、消滅を示す遮蔽物情報204と、評価対象の鉄道路線が構成される線路環境(線路形状、地下か明かりか、複線か単線か、など)を示す路線環境情報205を含む。
First, the input configuration of the wireless train
次に、無線式列車制御システムシミュレータ104の機能ブロック単位での内部構成について説明する。無線式列車制御システム自体の動作は、地上無線局置局位置情報201、無線機仕様202、及びハンドオーバ制御情報203の情報に基づいてシステム動作模擬部206にて模擬される。同様に、評価対象の無線式列車制御システムが設置された路線内の列車走行は、列車運行情報102に基づいて列車運行模擬部207で模擬される。列車運行模擬部207により、シミュレーションの進行に従って列車の位置、つまり車上無線局の位置、及び車上無線局が接続する地上無線局が時間的に変化する。
Next, the internal configuration of the wireless train
無線式列車制御システム内における車上無線局と地上無線局との間、及びそれらシステム内の無線局と無線式列車制御システム外の干渉波源となる無線局との間の無線通信環境は、車上無線局及び地上無線局の評価対象路線の始点からの距離によって定まる位置の線路環境を指定する路線環境情報205と、指定した時間に出現、消滅する遮蔽物としての他列車の情報を指定する遮蔽物情報204とに基づいて、路線環境模擬部208において模擬される。
The wireless communication environment between the on-board radio station and the terrestrial radio station in the wireless train control system, and between the radio station in those systems and the radio station that is the source of interference outside the wireless train control system is a vehicle.
無線通信品質評価部210において、評価対象の鉄道路線を列車が走行した場合の各列車位置での無線列車制御のための無線通信の品質が、システム動作模擬部206、列車運行模擬部207、及び路線環境模擬部208によって模擬された通信環境の情報、及び車上無線局と地上無線局の存在位置における無線通信品質評価に必要な評価モデルを格納した無線通信品質評価モデルデータベース209の情報に基づいて評価される。システム信頼性評価部211において、無線通信品質の評価結果に基づいて、無線式列車制御システム内における無線通信システム部の信頼性が評価される。
In the wireless communication
最後に、無線式列車制御システムシミュレータ104の出力の構成について説明する。無線式列車制御システムシミュレータ104の出力として、評価対象の鉄道路線内で走行する列車の各位置における、無線式列車制御システムに関する無線通信品質評価結果105、及び無線式列車制御システム内の無線通信システム部のシステム信頼性評価結果106が得られる。
Finally, the output configuration of the wireless train
図17は、本実施例の無線式列車制御システムシミュレータ104の物理的な構成を示すブロック図である。
FIG. 17 is a block diagram showing a physical configuration of the wireless train
本実施例の無線式列車制御システムシミュレータ104は、プロセッサ(CPU)11、メモリ12、補助記憶装置13及び通信インターフェース14を有する計算機によって構成される。無線式列車制御システムシミュレータ104は、入力インターフェース15及び出力インターフェース18を有してもよい。
The wireless train
プロセッサ11は、メモリ12に格納されたプログラムを実行する演算装置である。プロセッサ11が、各種プログラムを実行することによって、無線式列車制御システムシミュレータ104の各部(例えば、システム動作模擬部206、列車運行模擬部207、路線環境模擬部208、無線通信品質評価部210、システム信頼性評価部211など)による機能が実現される。なお、プロセッサ11がプログラムを実行して行う処理の一部を、他の演算装置(例えば、ASIC、FPGA等のハードウエアウェア)で実行してもよい。
The processor 11 is an arithmetic unit that executes a program stored in the
メモリ12は、不揮発性の記憶素子であるROM及び揮発性の記憶素子であるRAMを含む。ROMは、不変のプログラム(例えば、BIOS)などを格納する。RAMは、DRAM(Dynamic Random Access Memory)のような高速かつ揮発性の記憶素子であり、プロセッサ11が実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを一時的に格納する。
The
補助記憶装置13は、例えば、磁気記憶装置(HDD)、フラッシュメモリ(SSD)等の大容量かつ不揮発性の記憶装置である。また、補助記憶装置13は、プロセッサ11がプログラムの実行時に使用するデータ(例えば、無線通信品質評価モデルデータベース209など)、及びプロセッサ11が実行するプログラムを格納する。すなわち、プログラムは、補助記憶装置13から読み出されて、メモリ12にロードされて、プロセッサ11によって実行されることによって、無線式列車制御システムシミュレータ104の各機能を実現する。
The
通信インターフェース14は、所定のプロトコルに従って、他の装置との通信を制御するネットワークインターフェース装置である。
The
入力インターフェース15は、キーボード16やマウス17などの入力装置が接続され、オペレータからの入力を受けるインターフェースである。出力インターフェース18は、ディスプレイ装置19やプリンタ(図示省略)などの出力装置が接続され、プログラムの実行結果をオペレータが視認可能な形式で出力するインターフェースである。なお、無線式列車制御システムシミュレータ104にネットワークを介して接続されたユーザ端末が入力装置及び出力装置を提供してもよい。この場合、無線式列車制御システムシミュレータ104がウェブサーバの機能を有し、ユーザ端末が無線式列車制御システムシミュレータ104に所定のプロトコルでアクセスしてもよい。
The
プロセッサ11が実行するプログラムは、リムーバブルメディア(CD-ROM、フラッシュメモリなど)又はネットワークを介して無線式列車制御システムシミュレータ104に提供され、非一時的記憶媒体である不揮発性の補助記憶装置13に格納される。このため、無線式列車制御システムシミュレータ104は、リムーバブルメディアからデータを読み込むインターフェースを有するとよい。
The program executed by the processor 11 is provided to the wireless train
無線式列車制御システムシミュレータ104は、物理的に一つの計算機上で、又は、論理的又は物理的に構成された複数の計算機上で構成される計算機システムであり、複数の物理的計算機資源上に構築された仮想計算機上で動作してもよい。例えば、システム動作模擬部206、列車運行模擬部207、路線環境模擬部208、無線通信品質評価部210及びシステム信頼性評価部211は、各々別個の物理的又は論理的計算機上で動作するものでも、複数が組み合わされて一つの物理的又は論理的計算機上で動作するものでもよい。
The wireless train
図3は、本実施例の無線式列車制御システムシミュレータ104による処理手順の例を示すフローチャートである。図3に示すフローチャートに基づく動作は以下のとおりである。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of a processing procedure by the wireless train
ステップ301:無線式列車制御システムシミュレータ104を起動すると、シミュレーションによる評価の処理を開始する。
Step 301: When the wireless train
ステップ302:列車運行模擬部207は、シミュレーションによる評価に必要な情報を、シミュレーション評価シナリオ107の各ファイルから読み込む。具体的には、無線式列車制御システムシミュレータ104が、無線式列車制御システム仕様情報101、列車運行情報102及び鉄道路線情報103を読み込む。
Step 302: The train
ステップ303:列車運行模擬部207は、入力された列車運行情報102に基づいて、評価対象の鉄道路線内における時刻と列車位置との関係(列車運転曲線と称する)を計算する。なお、路線及び列車種別毎に予め用意されている列車運転曲線を使用してもよい。
Step 303: The train
ステップ304:列車運行模擬部207は、無線式列車制御システムシミュレータ104では、評価対象となる無線式列車制御システム状態の変化、無線通信環境の変化、遮蔽物としての他列車の出現や消滅、システム内の無線通信機器の故障や復帰の管理、各列車位置毎の無線通信品質評価要求などをイベント駆動型シミュレーションにおけるイベントとして扱っており、これらのイベントを管理するためのキューを、シミュレーション開始前に初期化する。
Step 304: In the wireless train
ステップ305:列車運行模擬部207は、所定時間毎に無線式列車制御にかかる無線通信品質を評価する無線通信品質評価イベントをイベントキューに追加する。イベントキューに追加される無線通信品質評価イベントは、図5に示す表で管理するとよい。ステップ303で求めた列車運転曲線の情報に基づいて、各無線品質評価イベントの発生時刻における列車(車上無線局)の位置を得る。
Step 305: The train
ステップ306:路線環境模擬部208は、図2における遮蔽物情報204に基づいて、シミュレータのユーザが指定した時刻に遮蔽物としての他列車を自列車の周囲に出現又は消滅させる遮蔽イベントをイベントキューに追加する。遮蔽物情報204で指定する遮蔽物の情報は、図10に示す表で管理するとよい。なお、遮蔽イベントは、遮蔽の発生タイミング及び終了タイミングの二つの時刻でエンキューされる。
Step 306: Based on the
ステップ307:路線環境模擬部208は、無線式列車制御システムを構成する無線機器に関して、指定した時間にそれらの無線機器の故障、及び故障復帰の状態変化を模擬する故障・故障復帰イベントをイベントキューに追加する。例えば、冗長化されている無線機器が、電波環境が悪い場所において故障した場合を評価する。
Step 307: The route
ステップ308:無線通信品質評価部210は、イベントキューが空か否かを判定する。イベントキューが空であれば、ステップ316に移る。イベントキューが空でなければ、イベントキュー内のエントリを時刻を基準として昇順、すなわち時刻が若い順序でソートし、ステップ309に移る。
Step 308: The wireless communication
ステップ309:無線通信品質評価部210は、イベントキューの先頭にあるイベント、すなわち時刻が最も若いイベントをイベントキューから取り出す(デキューする)。無線式列車制御システムシミュレータ104のシミュレーション管理用の時間を取り出したイベントの時間に進める。
Step 309: The wireless communication
ステップ310:ステップ309で取り出したイベントが無線通信品質評価イベントであれば、ステップ313へ移る。そうでなければステップ311へ移る。
Step 310: If the event extracted in
ステップ311:ステップ309で取り出したイベントが遮蔽イベントであれば、ステップ314へ移る。そうでなければステップ312へ移る。
Step 311: If the event fetched in
ステップ312:ステップ309で取り出したイベントが故障・故障復帰イベントであれば、ステップ315へ移る。そうでなければステップ308へ移る。
Step 312: If the event taken out in
ステップ313:無線通信品質評価部210は、ステップ309で取り出したイベントの属性として指定されている列車(車上無線局)位置の情報に基づいて、無線式列車制御に関する無線通信の品質を評価する。無線通信品質評価の処理手順は、図6を参照して後述する。無線通信品質評価終了後、ステップ308に移り、イベントキューの次のイベントを処理する。
Step 313: The wireless communication
ステップ314:無線通信品質評価部210は、ステップ309で取り出したイベントの属性として指定されている、遮蔽物としての他列車の種類(先行列車、後続列車、対向列車のいずれか)と評価対象の列車からの距離に基づいて、評価対象の列車の周囲の遮蔽物の存在・消滅状態を設定する。遮蔽情報設定の処理手順は、図9を参照して後述する。遮蔽情報の設定終了後、ステップ308に移り、イベントキューの次のイベントを処理する。
Step 314: The wireless communication
ステップ315:無線通信品質評価部210は、無線式列車制御システムを構成する無線機器の機器状態(故障中か否か)を設定する。設定後、ステップ308に移り、イベントキューの次のイベントを処理する。
Step 315: The wireless communication
ステップ316:システム信頼性評価部211は、各列車(車上無線局)の位置に対応する無線通信品質評価結果105に基づいて、シミュレーション評価シナリオ107が想定する無線通信状況下における、無線式列車制御システム内の無線通信システム部の信頼性を評価し、無線通信品質評価結果105、及びシステム信頼性評価結果106を画面に出力する。
Step 316: The system
ステップ317:無線式列車制御システムシミュレータ104における、シミュレーション評価の処理を終了する。
Step 317: The process of simulation evaluation in the wireless train
図4は、本実施例の無線式列車制御システムシミュレータ104による無線通信品質評価結果105、及びシステム信頼性評価結果106を表示する画面の例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a screen displaying the wireless communication
無線通信品質評価結果105、及びシステム信頼性評価結果106は、グラフィカルインタフェース401に表示される。無線通信品質評価結果105は、キロ程方向(列車が走行する方向)における列車(車上無線局)位置とフレームエラー率(FER)との関係を示すグラフ402、列車(車上無線局)位置と希望波電力対干渉波電力比(SIR)との関係を示すグラフ403、列車(車上無線局)位置と希望波及び干渉波の受信信号強度(RSSI)との関係を示すグラフ404、及び列車(車上無線局)位置と列車走行速度との関係を示すグラフ405で表示される。これらのグラフの表示に必要な評価結果は、シミュレータの出力としてCSVファイル等のテキストファイルでも出力可能である。無線システム信頼性の評価結果は、評価指標名、値、評価区間、及び評価期間の各項目を列に持つ表406に表示される。表406に表示される非常ブレーキの発生確率は、評価期間の全列車における確率や、1つの列車の区間毎の確率などが評価の目的に応じて表示される。また、確率の値は、区間中の最高確率や、統計的に処理された全体としての確率などが評価の目的に応じて表示されるとよい。さらに、表406に表示されるデータも、シミュレータの出力としてCSVファイル等のテキストファイルでも出力可能である。
The wireless communication
図5は、本実施例の無線式列車制御システムシミュレータ104における、時間経過に伴う列車の移動を考慮した無線通信品質評価イベントリストの例を示す図である。無線通信品質評価イベントリストでは、一行が一つの無線通信品質評価イベントを表し、イベント発生時刻における列車位置の情報が保持される。無線通信品質評価イベントリストには、無線式列車制御システムシミュレータ104において評価すべき全てのイベントが時間順に記録される。無線通信品質評価イベントリストの時刻は、当該列車の所定地点(例えば、始発駅)からの経過時間を使用するとよい。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a wireless communication quality evaluation event list in consideration of train movement with the passage of time in the wireless train
図示した無線通信品質評価イベントリストでは、所定時間間隔でイベントを作成しているが、列車が所定距離進行する毎にイベントを作成してもよい。 In the illustrated wireless communication quality evaluation event list, events are created at predetermined time intervals, but events may be created each time the train travels a predetermined distance.
図6は、本実施例のイベント駆動型シミュレータにおける無線通信品質評価イベント処理(S313)の手順の例を示すフローチャートである。図6に示すフローチャートに基づく動作は以下のとおりである。 FIG. 6 is a flowchart showing an example of the procedure of wireless communication quality evaluation event processing (S313) in the event-driven simulator of this embodiment. The operation based on the flowchart shown in FIG. 6 is as follows.
ステップ601:無線通信品質評価部210は、図3における無線通信品質評価イベント処理(ステップ313)が開始すると、無線通信品質評価イベントの属性の一つである列車位置の情報から車上無線局の位置を得る。無線式列車制御システムシミュレータ104の内部で管理される車上無線局の位置情報をイベント属性から得た位置に更新する。車上無線局は通常は先頭車両に配置されているので、車上無線局の位置は先頭車両のアンテナ位置となる、なお、先頭車両と最後尾車両とに車上無線局を設置し、二つのアンテナ(車上無線局)ダイバーシティを構成する場合には、二つのアンテナ位置を取得する。
Step 601: When the wireless communication quality evaluation event processing (step 313) in FIG. 3 starts, the wireless communication
ステップ602:無線通信品質評価部210は、車上無線局及び地上無線局の位置に基づいて、無線式列車制御システムが通信に用いる周波数と同一周波数帯を用いる他の無線通信システムの無線機(干渉波源)の情報を路線環境情報205から取得する。干渉波源は、例えば、ホーム上の乗客が保有するスマートフォンなどの無線機や、沿線に設置されているWiFiアクセスポイントなどである。
Step 602: The radio communication
ステップ603:無線通信品質評価部210は、車上無線局の接続先の地上無線局を決定する。固定された一つの地上無線局が通信可能な距離には限界があるため、列車(車上無線局)の移動に応じて車上無線局の接続先の地上無線局を切り替える必要がある。この接続先切り替え処理をハンドオーバと称する。無線式列車制御システムシミュレータ104で使用するハンドオーバ方式は、ハンドオーバ制御情報203において指定される。例えば、無線式列車制御システムシミュレータ104に規定されているハンドオーバ方式の一つに、位置を基準としたハンドオーバ方式がある。位置を基準としたハンドオーバ方式では、地上無線局の周辺にハンドオーバ点が設定されており、列車(車上無線局)がハンドオーバ点を通過した時点で指定された地上無線局に接続が移される。ハンドオーバ点の情報はハンドオーバ制御情報203において指定される。また、他のハンドオーバ方式として、車上無線局の位置において最も受信電力強度が大きい地上無線局を接続先に選択する方式でもよい。
Step 603: The wireless communication
ステップ604:無線通信品質評価部210は、車上無線局及び地上無線局の位置における線路環境を、評価対象の路線内の各地点の線路環境を含む路線環境情報205から取得する。取得される線路環境情報は、図7を参照して後述する。
Step 604: The wireless communication
ステップ605:無線通信品質評価部210は、ステップ604で得られた車上無線局及び地上無線局の位置における線路環境での無線通信品質評価に用いる評価モデル及び評価パラメータを、無線通信品質評価モデルデータベース209から取得する。無線通信品質評価に用いる評価モデル及び評価パラメータは、図8を参照して後述する。
Step 605: The wireless communication
ステップ606:無線通信品質評価部210は、無線式列車制御システムシミュレータ104の内部で管理される車上無線局に関する情報を参照し、周囲に遮蔽物となる他列車(先行列車、後続列車、対向列車)が存在してるか否かを判定する。遮蔽物となる他列車が自列車の周囲に存在している場合は、ステップ607に移る。遮蔽物となる他列車が自列車の周囲に存在していない場合は、ステップ608に移る。
Step 606: The wireless communication
ステップ607:無線通信品質評価部210は、評価対象の自列車の周囲に他列車が存在している場合に、遮蔽物としての他列車の存在が車上無線局とその接続先地上無線局との間の無線通信品質に与える影響を評価する。遮蔽物の存在による通信品質への影響を評価する処理の手順の例は、図12を参照して後述する。遮蔽物の存在による通信品質への影響評価の終了後、ステップ608に移る。
Step 607: When the wireless communication
ステップ608:無線通信品質評価部210は、評価対象の自列車の周囲に他列車が存在していない場合に、ステップ605で得られた無線通信品質評価に用いる評価モデルと評価パラメータ、評価対象列車の周囲に他列車が存在する場合にステップ606で得られた遮蔽物の存在による無線通信品質への影響の評価結果、及び無線機仕様202により与えられる空中線電力やアンテナ利得などの無線式列車制御システムで使用する無線機の仕様に関する情報に基づいて、車上無線局とその接続先の地上無線局との間の無線通信品質を評価する。例えば、無線通信品質評価指標として、車上無線局及び地上無線局位置における希望波及び干渉波の受信信号強度(RSSI)及び希望波受信電力対干渉波電力比(SIR)を用いる。無線通信指標の評価結果は、図4に示すグラフ形式での画面出力とCSV等のテキスト形式でのファイル出力のために、無線式列車制御システムシミュレータ104内の全ての無線通信品質評価イベントの処理が終了するまで保持される。
Step 608: The wireless communication
ステップ609:無線通信品質評価部210は、ステップ608で得られた車上無線局とその接続先地上無線局間の無線通信品質指標の計算結果を用いて通信エラー発生率を計算する。通信エラー発生率の計算処理の例は、図14を参照して後述する。
Step 609: The wireless communication
ステップ610:無線通信品質評価イベント処理(ステップ313)を終了する。 Step 610: The wireless communication quality evaluation event processing (step 313) is completed.
このように、無線通信品質評価イベント処理(ステップ313)では、ステップ606において、評価対象列車(車上無線局)の周辺に無線通信品質に影響を与える可能性がある遮蔽物としての他列車が存在すると判定された場合には、ステップ607において、遮蔽物としての他列車の存在による無線通信品質への影響の大きさを評価する。これによって、公知例でも取り扱われている静的な環境情報を用いた無線通信品質評価に加えて、動的な環境情報の一つである位置が変化する遮蔽物の影響を考慮して無線通信品質を評価している。なお、無線式列車制御システムシミュレータ104においては、遮蔽物の存在が無線通信品質に与える影響の大きさを、遮蔽損失量として定量的に評価している。
As described above, in the wireless communication quality evaluation event processing (step 313), in
図7は、本実施例の無線式列車制御システムシミュレータ104が用いる路線構成情報リスト701の構成例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the route
図7に示す路線構成情報リスト701は、路線環境情報205の少なくとも一部を構成しており、直線、曲線、駅などの線路形状、地下区間か否か、複線か単線か、などの基準で分類した線路環境ごとに評価対象の鉄道路線を分割し、各区間の線路環境が表現されている。図6に示す無線通信品質評価イベント処理のステップ604において、イベントが発生した時刻での車上無線局の位置と接続先の地上無線局の位置における線路環境名は、図7に示す表の始点、終点の項目を参照することで取得できる。
The line
さらに、路線環境情報205は、無線機の故障に関する情報や、干渉波源の情報を含んでもよい。無線機の故障に関する情報は、例えば、故障発生場所と、故障の態様又は故障によって生じる無線通信品質の劣化の程度を含む。特に、無線環境が悪い場所で故障を生じさせて無線通信品質の劣化を評価するとよい。また、故障の態様としては、冗長化されている無線機器の一つが故障した場合である。干渉波源の情報は、例えば、ホームで待つ乗客が保有する無線機、付近のWiFiアクセスポイントなどの情報である。
Further, the
図8は、本実施例の無線式列車制御システムシミュレータ104の無線通信品質評価モデルデータベース209に含まれる無線通信品質評価パラメータリスト801の構成例を示す図ある。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the wireless communication quality
無線通信品質評価パラメータリスト801は、図2における無線通信品質評価モデルデータベース209に保持されている。図6に示す無線通信品質評価イベントの処理のステップ604において、イベントが発生した時刻での車上無線局の位置と接続先の地上無線局の位置における線路環境名を取得した後、ステップ605において、無線通信品質評価パラメータリスト801を参照し、最左列の線路環境名を用いて、車上無線局の位置と接続先の地上無線局の位置における無線通信品質評価に必要な評価モデル及び評価パラメータを取得できる。
The wireless communication quality
このように、図6のステップ604において、評価対象列車の車上無線局の位置及び接続先の地上無線局の位置における線路環境名を路線環境情報205から作成した図7の路線構成情報リスト701から取得し、図6のステップ605において、得られた線路環境名を用いて図8の表から評価対象列車の車上無線局の位置及び接続先の地上無線局の位置における無線通信品質評価に必要な評価モデル及び評価パラメータを一括して取得することで、高速に必要な評価モデル及びパラメータを取得できる。特に、評価対象の鉄道路線が複数の線路環境から構成され、かつ一つの線路環境に対して無線通信品質評価のための評価パラメータ及び評価モデルが複数存在する場合に高い効果を奏する。
As described above, in
図9は、本実施例の無線式列車制御システムシミュレータ104における遮蔽情報設定イベント処理(314)の手順を示すフローチャートである。図9に示すフローチャートに基づく動作は以下のとおりである。
FIG. 9 is a flowchart showing the procedure of the shielding information setting event processing (314) in the wireless train
ステップ901:図3における遮蔽情報設定処理(ステップ314)が開始すると、遮蔽情報設定処理314で取り扱うイベントが遮蔽開始イベントであるか否かを判定する。遮蔽開始イベントであれば、ステップ902に移り、遮蔽開始イベントでなければ、ステップ904に移る。
Step 901: When the shielding information setting process (step 314) in FIG. 3 starts, it is determined whether or not the event handled by the shielding
ステップ902:取り扱うイベントが遮蔽開始イベントであれば、無線式列車制御システムシミュレータ104の内部で保持している列車(車上無線局)の情報の一つである、周囲に遮蔽物となる他列車が存在しているか否かのフラグを立て、周辺に遮蔽物としての列車が存在する状況を設定する。自列車周辺の他列車の存在を示すフラグは、他列車の種類(先行列車、後続列車、対向列車)ごとに持つとよい。
Step 902: If the event to be handled is a shield start event, another train that acts as a shield in the surroundings, which is one of the information of the train (on-board radio station) held inside the wireless train
ステップ903:ステップ902と同様に、無線式列車制御システムシミュレータ104の内部で保持している列車(車上無線局)の情報の一つである、周囲に存在する遮蔽物となる他列車と評価対象の列車との距離を設定する。
Step 903: Similar to step 902, it is evaluated as another train that is a shield existing in the surroundings, which is one of the information of the train (on-board radio station) held inside the wireless train
ステップ904:遮蔽情報設定処理314で取り扱うイベントが遮蔽終了イベントであるか否かを判定する。遮蔽開始イベントであれば、ステップ905に移る。遮蔽開始イベントでなければ、ステップ907に移る。
Step 904: It is determined whether or not the event handled by the shielding
ステップ905:無線式列車制御システムシミュレータ104の内部で保持している列車(車上無線局)の情報の一つである、周囲に遮蔽物となる他列車が存在しているか否かのフラグを降ろして、周辺に遮蔽物としての列車が存在しない状況を設定する。
Step 905: A flag indicating whether or not there is another train that acts as a shield in the vicinity, which is one of the information of the train (on-board radio station) held inside the wireless train
ステップ906:無線式列車制御システムシミュレータ104の内部で保持している列車(車上無線局)の情報の一つである、周囲に存在する遮蔽物となる他列車と評価対象の列車との距離を0に初期化する。
Step 906: Distance between another train that is a shield existing in the vicinity and the train to be evaluated, which is one of the information of the train (on-board radio station) held inside the wireless train
ステップ907:遮蔽情報設定処理314を終了する。
Step 907: The shielding
図10は、本実施例の無線式列車制御システムシミュレータ104における他列車による遮蔽イベントリストの構成例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a shielding event list by another train in the wireless train
図10に示す遮蔽イベントリストは、遮蔽物情報204の少なくとも一部を構成しており、無線式列車制御システムシミュレータ104の入力の一つである遮蔽物情報204として与えられる。図10のリストの一行に記録されるデータは、一件の他列車による遮蔽イベントである。遮蔽イベントは、遮蔽の発生時刻、遮蔽の終了時刻、遮蔽の種類(先行列車、後続列車、対向列車)、遮蔽の影響を被る車上無線局を搭載した評価対象列車の列車番号、及び遮蔽の種類が先行列車又は後続列車の場合の評価対象列車から遮蔽物までの距離のデータを含む。1行に記載される遮蔽イベントは、遮蔽の発生時刻及び終了時刻の2回、遮蔽情報設定イベント処理(314)で処理される。
でもよい。
The shielding event list shown in FIG. 10 constitutes at least a part of the shielding
But it may be.
前述した遮蔽イベントリストは、遮蔽の種類として、同じ路線を走行する先行列車、後続列車、対向列車を記録するものであるが、側方に存在する軌道上を同一方向に進行する列車(並走列車)を記録してもよい。また、列車以外に、当該路線に設けられている踏切を通過する車両を記録してもよい。車両は定められた時刻に踏切を通過するものではないので、評価対象の列車が踏切の周辺を走行する前後に、当該踏切を通過する車両による遮蔽イベントを定めるとよい。 The above-mentioned shield event list records the preceding train, the following train, and the oncoming train traveling on the same line as the type of shielding, but the trains traveling in the same direction on the tracks existing on the sides (parallel running). The train) may be recorded. In addition to trains, vehicles passing through railroad crossings provided on the line may be recorded. Since vehicles do not pass the railroad crossing at a set time, it is advisable to set a shielding event by the vehicle passing through the railroad crossing before and after the train to be evaluated travels around the railroad crossing.
図11は、本実施例の無線式列車制御システムシミュレータ104における、先行列車、後続列車及び対向列車による遮蔽の概念を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing the concept of shielding by a preceding train, a following train, and an oncoming train in the wireless train
図11(A)は、後続列車による遮蔽の概念を示す。評価対象列車である自列車と同一軌道上の前方に存在する列車を先行列車と呼ぶ。自列車の先頭側の車上無線局と接続先の地上無線局との間に先行列車が存在し、かつ自列車の先頭位置から遮蔽物までの距離d_0より自列車の先頭位置から接続先の地上無線局までの距離d_BSが大きい場合に、先行列車が自列車の先頭側の車上無線局と接続先の地上無線局との間の無線通信の伝搬路上に存在する遮蔽物となる。 FIG. 11A shows the concept of shielding by a following train. A train that exists in front of the train on the same track as the own train, which is the train to be evaluated, is called a preceding train. There is a preceding train between the on-board radio station on the head side of the own train and the ground radio station to be connected, and the distance from the head position of the own train to the shield is d_0. When the distance d_BS to the terrestrial radio station is large, the preceding train becomes a shield existing on the propagation path of radio communication between the on-board radio station on the leading side of the own train and the terrestrial radio station to be connected.
図11(B)は、後続列車による遮蔽の概念を示す。評価対象列車である自列車と同一軌道上の後方に存在する列車を後続列車と呼ぶ。図11(A)に示す先行列車による遮蔽の場合と同様に、自列車の後部側の車上無線局と接続先の地上無線局との間に後続列車が存在し、かつ自列車の後部位置から遮蔽物までの距離d_0より自列車の後部位置から車上無線局の接続先の地上無線局までの距離d_BSが大きい場合に、後続列車が自列車の後部側の車上無線局と接続先の地上無線局との間の無線通信の伝搬路上に存在する遮蔽物となる。 FIG. 11B shows the concept of shielding by a following train. A train that exists behind the same track as the own train, which is the train to be evaluated, is called a succeeding train. Similar to the case of shielding by the preceding train shown in FIG. 11A, the following train exists between the on-board radio station on the rear side of the own train and the ground radio station to be connected, and the rear position of the own train. When the distance d_BS from the rear position of the own train to the ground radio station to which the on-board radio station is connected is larger than the distance d_0 from to the shield, the following train connects to the on-board radio station on the rear side of the own train. It is an obstacle existing on the propagation path of radio communication with the terrestrial radio station.
図11(C)は、対向列車による遮蔽の概念を示す。対向列車による遮蔽は、複線以上の区間でのみ発生する。評価対象列車である自列車が走行する軌道の側方に存在する軌道上を逆方向に進行する列車を対向列車と呼ぶ。対向列車が存在し、かつ自列車の車上無線局の接続先の地上無線局が対向列車を挟んだ対向軌道側に存在する場合に、対向列車が自列車の車上無線局と接続先の地上無線局間の無線通信の伝搬路上に存在する遮蔽物となる。 FIG. 11C shows the concept of shielding by an oncoming train. Obstruction by oncoming trains occurs only in sections of multiple tracks or more. A train that travels in the opposite direction on the track that exists on the side of the track on which the own train, which is the evaluation target train, is traveling is called an oncoming train. When an oncoming train exists and the ground radio station to which the on-board radio station of the own train is connected is on the opposite track side of the oncoming train, the oncoming train is connected to the on-board radio station of the own train. It is a shield that exists on the propagation path of radio communication between terrestrial radio stations.
図12は、本実施例の無線式列車制御システムシミュレータ104における遮蔽物の存在による無線通信品質への影響評価処理(607)の手順を示すフローチャートである。図12のフローチャートに基づく動作は以下のとおりである。
FIG. 12 is a flowchart showing the procedure of the influence evaluation process (607) on the wireless communication quality due to the presence of the shield in the wireless train
ステップ1201:図6における遮蔽物としての他列車の存在による無線通信品質への影響の評価処理(ステップ607)が開始すると、無線式列車制御システムシミュレータ104の内部で管理される車上無線局に関する情報を参照し、先行列車又は後続列車による遮蔽の場合は自列車と他列車との距離を、対向列車による遮蔽の場合は自列車の車上無線局と接続先地上無線局との距離を取得する。
Step 1201: When the evaluation process (step 607) of the influence of the presence of another train as a shield in FIG. 6 on the radio communication quality is started, the on-board radio station managed inside the wireless train
ステップ1202:自列車の車上無線局の接続先の地上無線局が他列車より近い位置に存在しているか否かを判定する。自列車の車上無線局の接続先の地上無線局が他列車より近い位置に存在している場合は、自列車の車上無線局と接続先の地上無線局との間に遮蔽物としての他列車が存在しない状況なので、遮蔽による影響はないと判断し、ステップ1205に移る。一方、自列車の車上無線局の接続先の地上無線局が他列車より遠い位置に存在している場合は、遮蔽による影響があると判断し、ステップ1203に移る。 Step 1202: It is determined whether or not the terrestrial radio station to which the on-board radio station of the own train is connected exists at a position closer to that of the other train. If the terrestrial radio station to which the on-board radio station of the own train is connected is located closer to the other trains, it will be used as a shield between the on-board radio station of the own train and the terrestrial radio station to be connected. Since there are no other trains, it is judged that there is no influence due to the shielding, and the process proceeds to step 1205. On the other hand, if the ground radio station to which the on-board radio station of the own train is connected exists at a position farther than the other trains, it is determined that there is an influence due to the shielding, and the process proceeds to step 1203.
ステップ1203:車上無線局の位置における線路環境を図7の路線構成情報リスト701から取得する。
Step 1203: The track environment at the position of the on-board radio station is acquired from the track
ステップ1204:先行列車又は後続列車による遮蔽の場合は、ステップ1203で取得した車上無線局の位置における線路環境に基づいて、図2の無線通信品質評価モデルデータベース209から、自列車の存在する線路環境における先行列車及び後続列車による遮蔽の影響の評価モデルを取得し、ステップ1201で計算した自列車と他列車との距離に応じた遮蔽による影響の大きさとして遮蔽減衰量を取得する。また、対向列車による遮蔽の場合は、ステップ1203で取得した車上無線局の位置における線路環境に基づいて、図2の無線通信品質評価モデルデータベース209から、自列車が存在する線路環境における対向列車による遮蔽の影響の評価モデルを取得し、ステップ1201で計算した自列車の車上無線局と接続先の地上無線局との距離に応じた遮蔽減衰量を取得する。
Step 1204: In the case of shielding by the preceding train or the following train, the track on which the own train exists is obtained from the wireless communication quality
ステップ1205:遮蔽物の存在による無線通信品質への影響評価処理607を終了する。
Step 1205: The
図13は、本実施例の無線式列車制御システムシミュレータ104における線路環境別の先行列車、後続列車、及び対向列車それぞれの存在による遮蔽減衰特性のモデルを示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a model of shielding damping characteristics due to the presence of each of the preceding train, the following train, and the oncoming train for each track environment in the wireless train
無線式列車制御システムシミュレータ104の内部で参照される無線通信品質評価モデルデータベース209(図8において表形式で保持される内容を含む)は、線路環境ごとに他列車(先行列車、後続列車、対向列車)による遮蔽の影響の大きさをモデル化した(受信電力強度における)遮蔽減衰特性を保持している。具体的には、図12で示した、遮蔽物の存在による無線通信品質への影響評価を実施する処理のために、自列車と先行列車との距離と遮蔽減衰量との関係、自列車と後続列車との距離と遮蔽減衰量との関係、及び自列車と対向列車を挟んだ対向線路側に存在する自列車の車上無線局の接続先の地上無線局との距離と遮蔽減衰量との関係を遮蔽減衰特性として保持している。一般に、同じ自列車と他列車間距離の遮蔽の存在を想定した場合でも、線路環境によって影響の大きさは異なるため、本発明を適用したイベント駆動型シミュレータでも、図2の無線通信品質評価モデルデータベース209において線路環境ごとに遮蔽減衰特性のモデルを持っているとよい。なお、遮蔽減衰特性は、車体形状、車体断面、編成長によって変えてもよい。
The wireless communication quality evaluation model database 209 (including the contents held in tabular form in FIG. 8) referred to inside the wireless train
図14は、本実施例の無線式列車制御システムシミュレータ104における通信エラー発生率計算処理(609)の手順を示すフローチャートである。図14のフローチャートに基づく動作は以下のとおりである。
FIG. 14 is a flowchart showing the procedure of the communication error occurrence rate calculation process (609) in the wireless train
ステップ1401:図6における通信エラー発生率の計算処理(ステップ609)が開始すると、図6のステップ608において計算された無線通信品質指標のうち、車上無線局とその接続先地上無線局での希望波(列車制御のための無線通信)と干渉波の受信電力強度(RSSI)の値から、希望波受信電力対干渉波電力比(SIR)を計算する。本実施例における無線式列車制御システムシミュレータ104では、SIR値を車上無線局と接続先の地上無線局との間の上りと下りのそれぞれの方向で計算したうえで、小さい方の値を当該無線通信品質イベントが評価する制御周期のSIR値とする。
Step 1401: When the calculation process of the communication error occurrence rate in FIG. 6 (step 609) is started, among the wireless communication quality indexes calculated in
ステップ1402:ステップ1401で求めたSIR値を用いて、図15に示す無線式列車制御装置で用いる無線機のSIR-FER特性から、当該無線通信品質イベントが評価する制御周期のフレームエラー率(FER値)を求める。
Step 1402: Using the SIR value obtained in
ステップ1403:通信エラー発生率計算処理609を終了する。
Step 1403: The communication error occurrence
図15は、本実施例の無線式列車制御システムシミュレータ104における無線式列車制御システムで使用される車上、及び地上無線機の希望波電力対干渉波電力比(SIR)とフレームエラー率(FER)との関係を示す図である。
FIG. 15 shows the desired wave power to interference wave power ratio (SIR) and frame error rate (FER) of the on-board and terrestrial radios used in the wireless train control system in the wireless train
このSIR-FER特性は、本発明を適用したイベント駆動型シミュレータにおいて評価対象とするシステムが使用する無線機ごとに異なるため、図2の無線機仕様202の情報の一つとして設定する。図14に示す、通信エラー発生率計算処理609において、ステップ1402においてSIR値からFER値を取得する際に本特性が参照される。
Since this SIR-FER characteristic differs depending on the radio used by the system to be evaluated in the event-driven simulator to which the present invention is applied, it is set as one of the information of the
図16は、本実施例の無線式列車制御システムシミュレータ104におけるシステム信頼性評価処理(316)の手順を示すフローチャートである。図16のフローチャートに基づく動作は以下のとおりである。
FIG. 16 is a flowchart showing the procedure of the system reliability evaluation process (316) in the wireless train
ステップ1601:図3におけるシステム信頼性評価処理(ステップ316)が開始すると、図3のステップ313において計算された、評価対象の鉄道路線を走行する列車に搭載された車上無線局の各位置における無線通信品質指標(図14に計算処理の流れを示したフレームエラー率(FER)を含む)を用いて、車上無線局の各位置における無線式列車制御システムの制御対象となる列車の非常ブレーキ発生確率を計算する。例えば、本実施例の無線式列車制御システムシミュレータ104で確率として評価される非常ブレーキの発生は、例えば、無線通信が所定条件まで悪化した(例えば、無線通信が所定時間断絶して、フレームエラー率が所定値以上に悪化した)場合に途絶した場合に非常ブレーキが動作して列車を停止するものである。
Step 1601: When the system reliability evaluation process (step 316) in FIG. 3 starts, at each position of the on-board radio station mounted on the train traveling on the railway line to be evaluated, which is calculated in
より具体的には、所定回数の再送が実行される時間を評価時間において通信品質が連続して悪い場合、当該失敗した再送が行われた各タイミングのフレームエラーレートを乗じた値が非常ブレーキ発生確率とする。 More specifically, if the communication quality is continuously poor at the evaluation time, which is the time when the predetermined number of retransmissions are executed, the value obtained by multiplying the frame error rate of each timing at which the failed retransmission is performed causes an emergency brake. Let it be a probability.
ステップ1602:ステップ1601で求めた非常ブレーキ発生確率に基づいて、指定された期間、指定された区間、及び指定された列車本数での無線式列車制御システムの信頼性評価指標を計算する。計算された信頼性評価結果は、図4下部の無線通信システム信頼性評価結果の表に出力される。さらに、CSV等のファイルにも出力可能でもよい。本実施例においては、信頼性評価指標に非常ブレーキ発生確率を採用している。
Step 1602: Based on the emergency brake occurrence probability obtained in
ステップ1603:システム信頼性評価処理316を終了する。
Step 1603: The system
なお、無線通信システム信頼性の評価指標については、評価対象のシステムや評価者からの要求に応じて、使用する信頼性評価指標を変更した構成とすることも無線式列車制御システムシミュレータ104のソフトウェアを変更することにより容易に可能である。
As for the evaluation index of the reliability of the wireless communication system, the reliability evaluation index to be used may be changed according to the request from the system to be evaluated or the evaluator. The software of the wireless train
以上の説明では、無線通信品質評価、及び無線通信システムの信頼性評価の対象として、無線式列車制御システムを例示したが、無線通信を用いた各種制御システムへ応用できる。それらの中でも、本発明は、列車制御のように高い安全性とシステム可用性が要求される制御システムへの適用が好適である。例えば、地上無線局及び自動車との情報伝送に無線通信を利用する遠隔操作型の自動運転車の制御システムにおける、無線通信品質評価や無線通信の信頼性評価に適用できる。また、建設機械の遠隔制御システムやテールコードレスエレベータなどの制御システムにも適用できる。 In the above description, the wireless train control system has been exemplified as the target of the wireless communication quality evaluation and the reliability evaluation of the wireless communication system, but it can be applied to various control systems using wireless communication. Among them, the present invention is preferably applied to a control system that requires high safety and system availability such as train control. For example, it can be applied to a wireless communication quality evaluation and a wireless communication reliability evaluation in a control system of a remote-operated automatic driving vehicle that uses wireless communication for information transmission with a terrestrial radio station and an automobile. It can also be applied to control systems such as remote control systems for construction machinery and tail cordless elevators.
以上に説明したように、本発明の実施例によると、無線通信を行う無線システムを評価する評価システム(無線式列車制御システムシミュレータ104)であって、 評価対象の無線システムの情報と当該無線システムで無線通信が行われる無線通信環境の環境情報とが入力され、無線通信品質の評価結果と無線システムの信頼性の評価結果とを出力する入出力部(通信インターフェース14、入力インターフェース15、出力インターフェース18)と、無線通信が行われる空間の形状を含む静的な環境情報に関する静的環境評価モデル(路線環境情報205、路線構成情報リスト701)と、当該静的環境評価モデルにおける評価パラメータ(無線通信品質評価パラメータリスト801)と、移動する遮蔽物及び移動する干渉波源の情報を含む時間的に変化する動的な環境情報に関する動的環境評価モデル(遮蔽物情報204、遮蔽イベントリスト)と、当該動的環境評価モデルにおける評価パラメータ(無線通信品質評価パラメータリスト801)とを無線通信環境ごとに格納する無線通信品質評価モデルデータベース209と、無線通信を行う無線機の位置に応じて無線通信品質評価に必要な評価モデルと評価パラメータとを無線通信品質評価モデルデータベース209から取得して、無線システムの無線通信品質を評価する無線通信品質評価部210と、無線通信品質評価部210による評価の結果に基づいて、無線システムの信頼性を評価するシステム信頼性評価部211とを備えるので、無線通信が行われる領域において、時間の経過に伴い一時的に出現する遮蔽物や干渉波源による無線通信品質への影響を評価できる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, it is an evaluation system (wireless train control system simulator 104) that evaluates a wireless system that performs wireless communication, and information on the wireless system to be evaluated and the wireless system. The input / output unit (
また、無線通信品質評価モデルデータベース209は、無線通信環境と、各無線通信環境における電波伝搬特性と、遮蔽物及び干渉波源による無線システムの無線通信品質への影響特性とを関連付けて格納するので、様々な環境を走行する鉄道アプリケーションにおいて、環境毎にエントリを用いて、環境の種類に応じた適切な評価ができる。
Further, since the wireless communication quality
また、動的環境評価モデルが表す動的な環境情報は、同じ路線を走行する列車による影響特性を含むので、鉄道アプリケーションにおいて使用される無線システムを適切に評価できる。 In addition, the dynamic environmental information represented by the dynamic environmental evaluation model includes the influence characteristics of trains traveling on the same route, so that the wireless system used in the railway application can be appropriately evaluated.
また、無線通信品質評価モデルデータベース209は、無線機と遮蔽物との間の距離と、無線通信における受信電力の減衰量との関係を示す遮蔽減衰特性に関する伝搬環境評価モデルと、当該伝搬環境評価モデルにおける評価パラメータとを無線通信環境ごとに格納するので、遮蔽物や環境の特性をシミュレーション結果に適切に反映できる。
Further, the wireless communication quality
また、無線通信品質評価部210は、無線機の周囲に遮蔽物が存在し、かつ、当該無線機に接続される接続先無線機より遮蔽物が近い場合、伝搬環境評価モデルを用いて遮蔽減衰特性を評価するので、遮蔽物の位置が線路上に限定されている鉄道アプリケーションの特性を生かして、距離のパラメータのみを用いて影響が少ない遮蔽物を除外してできる無線システムを適切に評価できる。
Further, when the wireless communication
また、無線通信品質評価部210は、無線機の位置に応じた無線通信環境の名称を用いて、無線通信品質の評価に必要な一以上の評価モデルと、当該評価モデルにおける評価パラメータとを、無線通信品質評価モデルデータベース209から一括して取得するので、環境毎に容易に無線システムを評価できる。
Further, the wireless communication
なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned examples, but includes various modifications and equivalent configurations within the scope of the attached claims. For example, the above-mentioned examples have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to those having all the described configurations. Further, a part of the configuration of one embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment. Further, the configuration of another embodiment may be added to the configuration of one embodiment. In addition, other configurations may be added / deleted / replaced with respect to a part of the configurations of each embodiment.
また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。 Further, each configuration, function, processing unit, processing means, etc. described above may be realized by hardware by designing a part or all of them by, for example, an integrated circuit, and the processor realizes each function. It may be realized by software by interpreting and executing the program to be executed.
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置、又は、ICカード、SDカード、DVD、BD等の記録媒体に格納することができる。 Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in a storage device such as a memory, a hard disk, SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, SD card, DVD, or BD. can.
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。 In addition, the control lines and information lines show what is considered necessary for explanation, and do not necessarily show all the control lines and information lines necessary for mounting. In practice, it can be considered that almost all configurations are interconnected.
101…無線式列車制御システム仕様情報、102…列車運行情報、103…鉄道路線情報、104…無線式列車制御システムシミュレータ、105…無線通信品質評価結果、106…システム信頼性評価結果、107…シミュレーション評価シナリオ、108…シミュレーション評価シナリオ、201…地上無線局置局位置情報、202…無線局仕様、203…ハンドオーバ制御情報、204…遮蔽物情報、205…路線環境情報、206…システム動作模擬部、207…列車運行模擬部、208…路線環境模擬部、209…無線通信品質評価モデルデータベース、210…無線通信品質評価部、211…システム信頼性評価部、401…グラフィカルインタフェース 101 ... wireless train control system specification information, 102 ... train operation information, 103 ... railway route information, 104 ... wireless train control system simulator, 105 ... wireless communication quality evaluation result, 106 ... system reliability evaluation result, 107 ... simulation Evaluation scenario, 108 ... Simulation evaluation scenario, 201 ... Ground radio station location information, 202 ... Radio station specifications, 203 ... handover control information, 204 ... shield information, 205 ... route environment information, 206 ... system operation simulation unit, 207 ... Train operation simulation unit, 208 ... Route environment simulation unit, 209 ... Wireless communication quality evaluation model database, 210 ... Wireless communication quality evaluation department, 211 ... System reliability evaluation department, 401 ... Graphical interface
Claims (9)
評価対象の無線システムの情報と当該無線システムで無線通信が行われる無線通信環境の環境情報とが入力され、無線通信品質の評価結果と無線システムの信頼性の評価結果とを出力する入出力部と、
無線通信が行われる空間の形状を含む静的な環境情報に関する静的環境評価モデルと、当該静的環境評価モデルにおける評価パラメータと、移動する遮蔽物及び移動する干渉波源の情報を含む時間的に変化する動的な環境情報に関する動的環境評価モデルと、当該動的環境評価モデルにおける評価パラメータとを前記無線通信環境ごとに格納する無線通信品質評価モデルデータベースと、
前記無線通信を行う無線機の位置に応じて無線通信品質評価に必要な評価モデルと評価パラメータとを前記無線通信品質評価モデルデータベースから取得して、前記無線システムの無線通信品質を評価する無線通信品質評価部と、
前記無線通信品質評価部による評価の結果に基づいて、前記無線システムの信頼性を評価するシステム信頼性評価部とを備えることを特徴とする評価システム。 An evaluation system that evaluates wireless systems that perform wireless communication.
An input / output unit that inputs information on the wireless system to be evaluated and environmental information on the wireless communication environment in which wireless communication is performed in the wireless system, and outputs the evaluation result of wireless communication quality and the evaluation result of reliability of the wireless system. When,
A static environment evaluation model for static environment information including the shape of the space where wireless communication is performed, evaluation parameters in the static environment evaluation model, and temporally including information on moving obstacles and moving interference wave sources. A wireless communication quality evaluation model database that stores a dynamic environment evaluation model for changing dynamic environmental information and evaluation parameters in the dynamic environment evaluation model for each wireless communication environment.
Wireless communication that evaluates the wireless communication quality of the wireless system by acquiring the evaluation model and evaluation parameters required for wireless communication quality evaluation from the wireless communication quality evaluation model database according to the position of the wireless device that performs wireless communication. With the Quality Evaluation Department,
An evaluation system including a system reliability evaluation unit that evaluates the reliability of the wireless system based on the result of evaluation by the wireless communication quality evaluation unit.
前記無線通信品質評価モデルデータベースは、前記無線通信環境と、各無線通信環境における電波伝搬特性と、前記遮蔽物及び前記干渉波源による前記無線システムの無線通信品質への影響特性とを関連付けて格納することを特徴とする評価システム。 The evaluation system according to claim 1.
The wireless communication quality evaluation model database stores the wireless communication environment, radio propagation characteristics in each wireless communication environment, and the influence characteristics of the shield and the interference wave source on the wireless communication quality of the wireless system in association with each other. An evaluation system characterized by that.
前記動的環境評価モデルが表す動的な環境情報は、同じ路線を走行する列車による影響特性を含むことを特徴とする評価システム。 The evaluation system according to claim 1.
The evaluation system characterized in that the dynamic environmental information represented by the dynamic environmental evaluation model includes the influence characteristics of trains traveling on the same route.
前記無線通信品質評価モデルデータベースは、前記無線機と遮蔽物との間の距離と、前記無線通信における受信電力の減衰量との関係を示す遮蔽減衰特性に関する伝搬環境評価モデルと、当該伝搬環境評価モデルにおける評価パラメータとを無線通信環境ごとに格納することを特徴とする評価システム。 The evaluation system according to claim 1.
The wireless communication quality evaluation model database includes a propagation environment evaluation model relating to shielding attenuation characteristics showing the relationship between the distance between the radio and an obstruction and the attenuation of received power in the wireless communication, and the propagation environment evaluation. An evaluation system characterized by storing the evaluation parameters in the model for each wireless communication environment.
前記無線通信品質評価部は、前記無線機の周囲に遮蔽物が存在し、かつ、当該無線機に接続される接続先無線機より前記遮蔽物が近い場合、前記伝搬環境評価モデルを用いて遮蔽減衰特性を評価することを特徴とする評価システム。 The evaluation system according to claim 4.
When the shield exists around the radio and the shield is closer to the connected radio connected to the radio, the wireless communication quality evaluation unit shields the radio using the propagation environment evaluation model. An evaluation system characterized by evaluating damping characteristics.
前記無線通信品質評価部は、前記無線機の位置に応じた無線通信環境の名称を用いて、前記無線通信品質の評価に必要な一以上の評価モデルと、当該評価モデルにおける評価パラメータとを、前記無線通信品質評価モデルデータベースから一括して取得することを特徴とする評価システム。 The evaluation system according to claim 1.
The wireless communication quality evaluation unit uses the name of the wireless communication environment according to the position of the wireless device to obtain one or more evaluation models necessary for evaluating the wireless communication quality and evaluation parameters in the evaluation model. An evaluation system characterized by collectively acquiring from the wireless communication quality evaluation model database.
前記計算機は、所定の演算処理を実行する演算装置と、前記演算装置がアクセス可能な記憶装置とを有し、
前記記憶装置は、無線通信が行われる空間の形状を含む静的な環境情報に関する静的環境評価モデルと、当該静的環境評価モデルにおける評価パラメータと、移動する遮蔽物及び移動する干渉波源の情報を含む時間的に変化する動的な環境情報に関する動的環境評価モデルと、当該動的環境評価モデルにおける評価パラメータとを前記無線通信環境ごとに格納する無線通信品質評価モデルデータベースを記憶し、
前記方法は、
前記演算装置が、評価対象の無線システムの情報と当該無線システムで無線通信が行われる無線通信環境の環境情報との入力を受ける入力手順と、
前記演算装置が、前記無線通信を行う無線機の位置に応じて無線通信品質評価に必要な評価モデルと評価パラメータとを前記無線通信品質評価モデルデータベースから取得して、前記無線システムの無線通信品質を評価する無線通信品質評価手順と、
前記演算装置が、前記無線通信品質評価手順による評価の結果に基づいて、前記無線システムの信頼性を評価するシステム信頼性評価手順と、
前記演算装置が、前記無線通信品質の評価結果と前記無線システムの信頼性の評価結果とを出力する出力手順とを含むことを特徴とする評価方法。 It is an evaluation method in which a computer evaluates a wireless system that performs wireless communication.
The calculator has an arithmetic unit that executes a predetermined arithmetic processing and a storage device that the arithmetic unit can access.
The storage device has a static environment evaluation model relating to static environment information including the shape of the space where wireless communication is performed, evaluation parameters in the static environment evaluation model, and information on a moving shield and a moving interference wave source. Stores a wireless communication quality evaluation model database that stores a dynamic environment evaluation model related to dynamically changing dynamic environment information including time and evaluation parameters in the dynamic environment evaluation model for each wireless communication environment.
The method is
An input procedure in which the arithmetic unit receives input of information on the wireless system to be evaluated and environmental information on the wireless communication environment in which wireless communication is performed in the wireless system.
The arithmetic unit acquires the evaluation model and evaluation parameters required for the wireless communication quality evaluation according to the position of the wireless device performing the wireless communication from the wireless communication quality evaluation model database, and obtains the wireless communication quality of the wireless system. Wireless communication quality evaluation procedure to evaluate and
A system reliability evaluation procedure in which the arithmetic unit evaluates the reliability of the wireless system based on the evaluation result of the wireless communication quality evaluation procedure.
An evaluation method, wherein the arithmetic unit includes an output procedure for outputting the evaluation result of the wireless communication quality and the evaluation result of the reliability of the wireless system.
前記無線通信品質評価モデルデータベースは、前記無線機と遮蔽物との間の距離と、前記無線通信における受信電力の減衰量との関係を示す遮蔽減衰特性に関する伝搬環境評価モデルと、当該伝搬環境評価モデルにおける評価パラメータとを無線通信環境ごとに格納し、
前記無線通信品質評価手順では、前記演算装置が、前記無線機の周囲に遮蔽物が存在し、かつ、当該無線機に接続される接続先無線機より前記遮蔽物が近い場合、前記伝搬環境評価モデルを用いて遮蔽減衰特性を評価することを特徴とする評価方法。 The evaluation method according to claim 7.
The wireless communication quality evaluation model database includes a propagation environment evaluation model relating to shielding attenuation characteristics showing the relationship between the distance between the radio and an obstruction and the attenuation of received power in the wireless communication, and the propagation environment evaluation. The evaluation parameters in the model are stored for each wireless communication environment,
In the wireless communication quality evaluation procedure, when the arithmetic unit has a shield around the radio and the shield is closer to the connected radio connected to the radio, the propagation environment evaluation is performed. An evaluation method characterized by evaluating the shielding attenuation characteristics using a model.
前記無線通信品質評価手順では、前記演算装置が、前記無線機の位置に応じた無線通信環境の名称を用いて、前記無線通信品質の評価に必要な一以上の評価モデルと、当該評価モデルにおける評価パラメータとを、前記無線通信品質評価モデルデータベースから一括して取得することを特徴とする評価方法。 The evaluation method according to claim 7.
In the wireless communication quality evaluation procedure, the arithmetic unit uses the name of the wireless communication environment according to the position of the wireless device to obtain one or more evaluation models necessary for evaluating the wireless communication quality and the evaluation model in the evaluation model. An evaluation method characterized in that evaluation parameters are collectively acquired from the wireless communication quality evaluation model database.
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