JP7127599B2 - 無線性能評価方法および無線性能評価システム - Google Patents

Description

本発明は、無線ネットワークの無線性能評価を行う無線性能評価方法および無線性能評価システムに関する。

近年、スマートフォンやタブレットをはじめとする無線端末の急速な普及に伴い、無線端末による大容量コンテンツの利用者が増加しており、無線ネットワーク上のトラヒック量が急激に増大している。無線トラヒックを低コストかつ手軽に収容するため、無線システム免許不要帯の電波を用いた高速無線アクセスシステムとして広く普及している、非特許文献１に示すＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ規格が利用されることが多い。家庭、オフィスをはじめとしたプライベートエリアや、店舗、駅、空港をはじめとした公衆エリアなど、様々なエリアにおいて、無線ＬＡＮネットワークが提供されている。

無線ＬＡＮネットワークにおいて、無線ＬＡＮ基地局１台あたりに収容可能なユーザ数が限られることから、多くのユーザが密集するようなエリアでは、ユーザを分散して収容するため、複数の無線ＬＡＮ基地局が設置されることがある。しかし、無線ＬＡＮ基地局の設置数が増加すると機器および設置コストが増加するため、エリアに無線ＬＡＮ基地局を設置した場合に、ユーザあたりどの程度の通信速度を確保できるか事前評価が行われる。たとえば、想定される無線ＬＡＮ基地局の設置場所および設置数を仮設した上で、無線ＬＡＮ端末局を接続し、スループットを測定することが考えられる。

しかしながら、実測による評価は、仮設、測定、撤去の手間と稼働がかかるため、簡単に行えるわけではない。そのため、より少ない手間で評価を行う方法として、計算機シミュレータを用いることが考えられる。実測と計算機シミュレータによる評価結果との差分については考慮する必要があるものの、様々な無線ＬＡＮ基地局の設置パタンや設置数について、評価を行うことができる。

IEEE Std 802.11-2016, Dec. 2016.

無線ネットワークの性能評価を行う計算機シミュレータでは、評価パタンや評価地点の数に応じて演算量が増加し、評価結果を得るまでに時間を要する。例えば、３つの評価パタンにおいて、８箇所のスループットを評価する場合には、３×８＝24通りの評価を行う必要がある。計算機シミュレータを用いることで、様々な評価パタンや評価地点での評価を行うことが容易になるものの、そのための計算時間が増加することが課題となる。

本発明は、無線ネットワークの無線性能評価を効率よく行うことができる無線性能評価方法および無線性能評価システムを提供することを目的とする。

第１の発明は、無線基地局および無線端末局を含む無線ネットワークの無線性能評価を行う無線性能評価方法において、無線性能評価条件から生成される無線性能評価情報に基づいて無線性能評価演算を実施する前に、実施済みの既存の無線性能評価結果で代替可能か否かを判定するステップ１と、既存の無線性能評価結果で代替可能であれば、無線性能評価情報に対応する演算処理をスキップし、既存の無線性能評価結果で代替するステップ２とを有する。

第１の発明の無線性能評価方法において、ステップ１は、無線性能評価情報に含まれる各種情報が既存の無線性能評価結果に対応するものと一致する場合、もしくは既存の無線性能評価結果と同等の結果が得られる程度の差である場合に、既存の無線性能評価結果で代替可能と判定してもよい。また、ステップ１は、無線性能評価情報に含まれる各種情報として、干渉信号レベルが所定の閾値以上の場合、もしくは受信電力値が所定の閾値以上の場合、もしくは誤り率が所定の閾値以下の場合に、既存の無線性能評価結果と同等の結果が得られるものと判定してもよい。

第２の発明は、無線基地局および無線端末局を含む無線ネットワークの無線性能評価を行う無線性能評価システムにおいて、無線性能評価条件から生成される無線性能評価情報に基づいて無線性能評価演算を実施する前に、実施済みの既存の無線性能評価結果で代替可能か否かを判定する代替可否判定手段と、既存の無線性能評価結果で代替可能であれば、無線性能評価情報に対応する演算処理をスキップし、既存の無線性能評価結果で代替する代替手段とを備える。

第２の発明の無線性能評価システムにおいて、代替可否判定手段は、無線性能評価情報に含まれる各種情報が既存の無線性能評価結果に対応するものと一致する場合、もしくは既存の無線性能評価結果と同等の結果が得られる程度の差である場合に、既存の無線性能評価結果で代替可能と判定してもよい。また、代替可否判定手段は、無線性能評価情報に含まれる各種情報として、干渉信号レベルが所定の閾値以上の場合、もしくは受信電力値が所定の閾値以上の場合、もしくは誤り率が所定の閾値以下の場合に、既存の無線性能評価結果と同等の結果が得られるものと判定してもよい。

本発明によれば、計算機シミュレータを用いた無線ネットワークの無線性能評価を行う際、実施済みの既存の無線性能評価結果で代替可能か否かを逐次的に判定し、既存の無線性能評価結果で代替可能であれば、その条件における演算処理をスキップし、既存の無線性能評価結果で代替することにより、無線ネットワークの無線性能評価に要する計算時間を削減し、効率よく無線性能評価結果を得ることができる。

本発明における無線性能評価システムの構成例を示す図である。 無線性能評価条件の例を示す図である。 無線性能評価情報の例を示す図である。 無線性能評価制御装置１０の処理手順例を示すフローチャートである。 ステップＳ３の無線性能評価の処理手順例を示すフローチャートである。 ステップＳ13の既存の無線性能評価結果との代替判定の処理手順例を示すフローチャートである。

図１は、本発明における無線性能評価システムの構成例を示す。
図１において、無線性能評価システムは、無線性能評価制御装置１０と無線性能評価演算部２０により構成される。それらはソフトウェアで構成されてもよい。無線性能評価制御装置１０は、ユーザインタフェース部１１、情報処理部１２、情報記憶部１３、共通インタフェース部１４を備える。

ユーザインタフェース部１１は、ユーザが設定する無線性能評価条件を入力して情報処理部１２へ出力し、情報処理部１２が処理した無線性能評価結果をユーザへ出力する。

情報処理部１２は、情報生成機能、情報入出力機能、情報記憶読出機能、無線性能評価機能の４つの機能を持つ。情報生成機能では、ユーザが設定した無線性能評価条件から無線性能評価演算部２０における無線性能評価に用いる無線性能評価情報を生成する。情報入出力機能では、ユーザインタフェース部１１を介してユーザから無線性能評価条件を取得し、無線性能評価情報を共通インタフェース部１４を介して無線性能評価演算部２０へ出力し、無線性能評価演算部２０から無線性能評価結果を取得し、ユーザインタフェース部１１を介して無線性能評価結果をユーザへ出力する。情報記憶読出機能では、情報を情報記憶部１３へ出力して記録し、情報記憶部１３から情報を読み出す。

本発明の特徴とする無線性能評価機能では、無線性能評価情報と合致する無線性能評価結果が情報記憶部１３に記録済みか否か判定し、合致する情報がない場合は無線性能評価情報を無線性能評価演算部２０へ出力し、合致する情報が存在する場合は、情報記憶部１３から合致する無線性能評価結果を取得して代替する。

情報記憶部１３は、情報処理部１２から入力された情報を記録し、情報処理部１２からの指示に基づいて記録した情報を出力する。

共通インタフェース部１４は、情報処理部１２と無線性能評価演算部２０との間で情報を互いにやり取りするための情報フォーマット相互変換などを行う。

無線性能評価演算部２０は、共通インタフェース部１４から無線性能評価情報を入力して無線性能評価の演算を行い、得られた無線性能評価結果を共通インタフェース部１４へ出力する。

ここで、無線性能評価条件の例を図２に示す。図２に示すように、無線性能評価条件は無線性能評価を行う際の条件を示し、条件番号、無線基地局情報、無線端末局情報、および無線トラヒック情報が含まれる。無線基地局情報には、無線基地局に関する情報が含まれ、無線基地局番号、無線基地局配置（座標）、無線基地局パラメータなどが含まれる。無線端末局情報には、無線端末局に関する情報が含まれ、無線端末局番号、無線端末局配置（座標）、無線端末局パラメータなどが含まれる。無線トラヒック情報には無線トラヒックに関する情報が含まれ、トラヒック種類・速度などが含まれる。

無線性能評価情報の例を図３に示す。図３に示すように、無線性能評価情報は、無線性能評価を行う際の評価内容を示し、条件番号、評価番号、評価無線基地局情報、評価無線端末局情報、評価無線トラヒック情報、干渉無線基地局情報、干渉無線端末局情報、干渉無線トラヒック情報が含まれる。条件番号は、図２の無線性能評価条件における条件番号と共通である。評価番号は評価処理毎の番号であり、１つの条件番号の中に１以上の評価番号が含まれる。評価無線基地局情報、評価無線端末局情報、および評価無線トラヒック情報は、それぞれ評価対象の無線基地局、無線端末局、および無線トラヒックに関する情報であり、情報項目はそれぞれ図２の無線性能評価条件に含まれる無線基地局情報、無線端末局情報、および無線トラヒック情報と同様である。また、干渉無線基地局情報、干渉無線端末局情報、および干渉無線トラヒック情報はそれぞれ評価対象以外の無線基地局、無線端末局、および無線トラヒックに関する情報であり、情報項目はそれぞれ図２の無線性能評価条件に含まれる無線基地局情報、無線端末局情報、および無線トラヒック情報と同様である。

図４は、無線性能評価制御装置１０の処理手順例を示す。
図４において、まずユーザより無線性能評価条件を取得する（ステップＳ１）。

次に、取得した無線性能評価条件より、無線性能評価演算部２０における無線性能評価に用いる無線性能評価情報を生成する（ステップＳ２）。なお、無線性能評価情報の生成方法としては、無線性能評価条件から無線性能評価を行う対象の無線基地局を１台選択して評価無線基地局とし、さらに評価無線基地局に無線接続する無線端末局を評価無線端末局とし、評価無線基地局と同じエリアに存在し、かつ同じ無線周波数チャネルを利用する無線基地局および無線端末局を、それぞれ干渉無線基地局および干渉無線端末局として設定する。これを評価対象である全ての無線基地局に対して繰り返すことで、無線性能評価情報を生成する。

次に、無線性能評価情報に基づいて無線性能評価を行い、無線性能評価結果を取得する（ステップＳ３）。ここで、本発明の特徴とする既存の無線性能評価結果との代替判定が行われる。その詳細については図５および図６を参照して別途説明する。
最後に、取得した無線性能評価結果をユーザへ出力する（ステップＳ４）。

図５は、ステップＳ３の無線性能評価の処理手順例を示す。
図５において、無線性能評価情報における全ての評価番号に対する無線性能評価処理が実施済みか否かを判定し（ステップＳ11）、実施済みの場合（ステップＳ11のＹｅｓ）は処理を終了し、実施済みでない場合（ステップＳ11のＮｏ）には、未実施の評価番号を１つ選択し、実施済みに設定する（ステップＳ12）。

次に、選択した評価番号の評価内容を既存の無線性能評価結果で代替可能か否かを判定し（ステップＳ13、判定手順は図６）、代替可能な場合（ステップＳ13のＹｅｓ）には、選択した評価番号の無線性能評価処理を行わず、代替可能な無線性能評価結果を情報記憶部１３より読み出して記録する（ステップＳ14）。一方、代替不可の場合（ステップＳ13のＮｏ）は、選択した評価番号の無線性能評価処理を行い、無線性能評価結果として記録する（ステップＳ15）。以上の処理を、全ての評価番号が実施済みになるまで繰り返す。

図６は、ステップＳ13の既存の無線性能評価結果との代替判定の処理手順例を示す。
図６において、ステップＳ12で選択した評価番号の無線基地局に対する既存の無線性能評価結果が存在するか否かを判定し（ステップＳ131 ）、存在する場合（ステップＳ131 のＹｅｓ）は、該当する既存の無線性能評価結果を全て読み出してそれらを未判定とする（ステップＳ132 ）。

次に、以下の判定ループ処理において、まず未判定の既存の無線性能評価結果が存在するか否かを判定し（ステップＳ133 ）、存在する場合（ステップＳ133 のＹｅｓ）には未判定の既存の無線性能評価結果の中から１つを選択して判定済みとする（ステップＳ134 ）。

次に、評価番号と既存の無線性能評価結果との間で、無線性能評価結果に含まれる各種情報がいずれも同等か否かを判定する（ステップＳ135 ）。ここで、各種情報とは、図３に示す例では、無線基地局情報、無線端末局情報、無線トラヒック情報、干渉無線基地局情報、干渉無線端末局情報、および干渉無線トラヒック情報である。評価番号と既存の無線性能評価結果との間で各種情報のいずれも同等であれば（ステップＳ135 のＹｅｓ）、選択した既存の無線性能評価結果が、選択した評価番号の無線性能評価結果として代替可能であると判定し（ステップＳ136 ）、処理を終了する。一方、各種情報の中で同等でない情報があれば（ステップＳ135 のＮｏ）、ステップＳ133 へ戻る。

なお、ここでの同等とは、情報が一致する場合だけに限らず、無線性能評価を行う上で条件が同一と見なせる場合も含む。すなわち、受信電力値や干渉電力値が異なっても、無線性能評価において同一の結果が得られる程度の差である場合や、異なる無線チャネルを利用する場合であってもその他の情報が同じであり、結果的に同等と見なせる場合などが含まれる。

例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス制御を行う場合、閾値（例えば－82dBｍ）以上のレベルで干渉信号を検出すれば通信を止めることで干渉を回避する。よって、干渉信号レベルが閾値以上であれば同等の無線性能評価結果とする。また、伝送レート（ＭＣＳ）ごとに所要受信電力が段階的に定められているため、閾値以上の受信電力があればそれ以上伝送速度が上がることはない。よって、受信電力値が閾値以上であれば同等の無線性能評価結果とする。また、パケット誤り率（再送率）が閾値以下で、例えば誤り率 0.1％と0.01％では、スループットの違いは0.09％であってスループットにほとんど影響しない。よって、誤り率が閾値以下であれば同等の無線性能評価結果とする。

一方、ステップＳ131 で既存の無線性能評価結果が存在しない場合、ステップＳ133 で未判定の既存の無線性能評価結果が存在しない場合には、ステップＳ137 へ進む。ステップＳ137 では、選択した評価番号の評価結果を既存の無線性能評価結果で代替不可と判定し、処理を終了する。

以上の処理フローにより、既存の無線性能評価結果により代替可能であれば、無線性能評価演算部２０における無線性能評価演算を省略することが可能となる。従来技術ではこのような処理がなく、全ての無線性能評価情報に対して網羅的に無線性能評価演算を実施する必要があったが、本処理フローにより無線性能評価演算の実施回数を必要最小限に留めることができ、演算処理時間の大幅な削減が可能となる。

（他の実施例）
以上示した実施例では、同じ無線基地局で以前に評価した無線性能評価結果について代替可否を判定し、代替可能であれば再利用する手順を示した。一方、同じ無線基地局で別の無線端末局に対して評価した無線性能評価結果について代替可否を判定し、代替可能であれば再利用することも可能でありる。例えば図６のステップＳ131 で、無線端末局単位での無線性能評価結果の代替可否を判定する。また、ステップＳ135 では、評価番号と既存の無線性能評価結果との間で、各種情報がいずれも同一で、かつ無線端末局の通信状態情報が同等であるか否かを判定すればよい。このように、無線性能評価情報の構成（無線基地局単位と無線端末局単位）や、既存の無線性能評価結果の代替判定フローが一部異なるが、システム構成などは同様に対応することができる。

１０ 無線性能評価制御装置
１１ ユーザインタフェース部
１２ 情報処理部
１３ 情報記憶部
１４ 共通インタフェース部
２０ 無線性能評価演算部

Claims (6)

1. 無線基地局および無線端末局を含む無線ネットワークの無線性能評価を行う無線性能評価方法において、
   無線性能評価条件から生成される無線性能評価情報に基づいて無線性能評価演算を実施する前に、実施済みの既存の無線性能評価結果で代替可能か否かを判定するステップ１と、
   前記既存の無線性能評価結果で代替可能であれば、前記無線性能評価情報に対応する演算処理をスキップし、前記既存の無線性能評価結果で代替するステップ２と、を有し、
   前記ステップ１は、前記無線性能評価情報に含まれる各種情報と前記既存の無線性能評価結果に対応するものとの差が、前記既存の無線性能評価結果と同等の結果が得られる差である場合に、前記既存の無線性能評価結果で代替可能と判定するステップ１－１を含み、
   前記ステップ１－１は、前記無線性能評価情報に含まれる各種情報と、前記既存の無線性能評価結果の基礎として用いられた対応の情報とが、当該情報について設定されている閾値に対して同じ側に位置する場合に、前記既存の無線性能評価結果と同等の結果が得られるものと判定する
   ことを特徴とする無線性能評価方法。
2. 請求項１に記載の無線性能評価方法において、
   前記ステップ１は、前記無線性能評価情報に含まれる各種情報が前記既存の無線性能評価結果に対応するものと一致する場合に、前記既存の無線性能評価結果で代替可能と判定する
   ことを特徴とする無線性能評価方法。
3. 請求項１または２に記載の無線性能評価方法において、
   前記無線性能評価情報に含まれる各種情報は、干渉信号レベルと、受信電力値と、パケット誤り率のうち少なくとも一つを含み、
   前記ステップ１－１は、前記干渉信号レベルがＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス制御に関する閾値以上の場合、前記受信電力値が伝送レートごとに定められた所要受信電力に関する閾値以上の場合、もしくは前記パケット誤り率が、スループットに与える影響に関して設定された閾値以下の場合に、前記既存の無線性能評価結果と同等の結果が得られるものと判定する
   ことを特徴とする無線性能評価方法。
4. 無線基地局および無線端末局を含む無線ネットワークの無線性能評価を行う無線性能評価システムにおいて、
   無線性能評価条件から生成される無線性能評価情報に基づいて無線性能評価演算を実施する前に、実施済みの既存の無線性能評価結果で代替可能か否かを判定する代替可否判定手段と、
   前記既存の無線性能評価結果で代替可能であれば、前記無線性能評価情報に対応する演算処理をスキップし、前記既存の無線性能評価結果で代替する代替手段と、を有し、
   前記代替可否判定手段は、前記無線性能評価情報に含まれる各種情報と前記既存の無線性能評価結果に対応するものとの差が、前記既存の無線性能評価結果と同等の結果が得られる差である場合に、前記既存の無線性能評価結果で代替可能と判定する同等判定手段を含み、
   前記同等判定手段は、前記無線性能評価情報に含まれる各種情報と、前記既存の無線性能評価結果の基礎として用いられた対応の情報とが、当該情報について設定されている閾値に対して同じ側に位置する場合に、前記既存の無線性能評価結果と同等の結果が得られるものと判定する
   ことを特徴とする無線性能評価システム。
5. 請求項４に記載の無線性能評価システムにおいて、
   前記代替可否判定手段は、前記無線性能評価情報に含まれる各種情報が前記既存の無線性能評価結果に対応するものと一致する場合に、前記既存の無線性能評価結果で代替可能と判定する
   ことを特徴とする無線性能評価システム。
6. 請求項４または５に記載の無線性能評価システムにおいて、
   前記無線性能評価情報に含まれる各種情報は、干渉信号レベルと、受信電力値と、パケット誤り率のうち少なくとも一つを含み、
   前記同等判定手段は、前記干渉信号レベルがＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス制御に関する閾値以上の場合、前記受信電力値が伝送レートごとに定められた所要受信電力に関する閾値以上の場合、もしくは前記パケット誤り率が、スループットに与える影響に関して設定された閾値以下の場合に、前記既存の無線性能評価結果と同等の結果が得られるものと判定する
   ことを特徴とする無線性能評価システム。

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