JP2016054344A - 輻輳検出方法および無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信の輻輳を検出する方法及び装置を提供する。
【解決手段】通信部１１１は、複数の端末１０１，１０２，…との間で無線通信が可能である。第１取得部１１２は、通信部１１１における無線信号の受信強度が所定強度を超えた時間の単位時間内における割合の測定結果を取得する。第２取得部１１３は、通信部１１１が無線通信により受信したデータのスループットの測定結果を取得する。検出部１１４は、第１取得部１１２により取得された測定結果と、第２取得部１１３により取得された測定結果と、に基づいて通信部１１１における無線通信の輻輳を検出する。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、輻輳検出方法および無線通信装置に関する。

従来、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ：構内通信網）などにおいて、同一のチャネルに複数のユーザがアクセスする際の競合を回避する方式として、たとえばＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ：搬送波感知多重アクセス／衝突回避）が知られている。

また、ＨＡ（Ｈｏｍｅ Ａｇｅｎｔ）などの接続装置が、当該接続装置におけるリソース使用率や空きリソース率を用いて輻輳を判定する技術が知られている（たとえば、下記特許文献１参照。）。また、無線ＬＡＮなどの無線ネットワークの混雑度をパケットの時間占有率を用いて算出する技術が知られている（たとえば、下記特許文献２参照。）。また、無線ＬＡＮ端末のチャネル占有率を測定してＣＳＭＡ／ＣＡの処理を考慮したスループットを推定する技術が知られている（たとえば、下記特許文献３参照。）。

特開２０１０−１０９４３１号公報 特開２０１１−２２９０８６号公報 特開２０１３−７８０８３号公報

しかしながら、上述したＣＳＭＡ／ＣＡなどの従来技術では、端末からの無線信号を受信する無線通信装置が端末からの送信タイミングを管理しないため、端末側からの送信データ量が不明である。このため、無線信号によるデータ到達率も不明であり、輻輳を検出することができないという問題がある。

１つの側面では、本発明は、輻輳を検出することができる輻輳検出方法および無線通信装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、複数の端末との間で無線通信が可能な無線通信装置における無線信号の受信強度が所定強度を超えた時間の単位時間内における割合の測定結果を取得し、前記無線通信装置が前記無線通信により受信したデータのスループットの測定結果を取得し、取得した前記割合の測定結果と、取得した前記スループットの測定結果と、に基づいて前記無線通信の輻輳を検出する輻輳検出方法および無線通信装置が提案される。

本発明の一側面によれば、輻輳を検出することができる。

実施の形態１にかかる無線通信装置の一例を示す図である。 図１Ａに示した無線通信装置における信号の流れの一例を示す図である。 実施の形態２にかかる通信システムの一例を示す図である。 ＧＷの一例を示す図である。 図３Ａに示したＧＷにおける信号の流れの一例を示す図である。 ＧＷのハードウェア構成の一例を示す図である。 監視サーバの一例を示す図である。 図４Ａに示した監視サーバにおける信号の流れの一例を示す図である。 監視サーバのハードウェア構成の一例を示す図である。 実施の形態２にかかる輻輳の判定処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２にかかる輻輳の判定処理の他の例を示すフローチャートである。 エア占有率と受信スループットとの関係の一例を示す図である。 ノード数に対する到達率および検出数のシミュレーション結果の一例を示す図（その１）である。 ノード数に対する到達率および検出数のシミュレーション結果の一例を示す図（その２）である。 実施の形態３にかかる輻輳の判定処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態３にかかる輻輳の判定処理の他の例を示すフローチャートである。 テスト用の送信端末の設置による測定の一例を示す図である。 実施の形態５にかかるＧＷの一例を示す図である。 図１０Ａに示したＧＷにおける信号の流れの一例を示す図である。 実施の形態５にかかる監視サーバの一例を示す図である。 図１１Ａに示した監視サーバにおける信号の流れの一例を示す図である。

以下に図面を参照して、本発明にかかる輻輳検出方法および無線通信装置の実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１Ａは、実施の形態１にかかる無線通信装置の一例を示す図である。図１Ｂは、図１Ａに示した無線通信装置における信号の流れの一例を示す図である。図１Ａ，図１Ｂに示すように、実施の形態１にかかる無線通信装置１１０は、複数の端末１０１，１０２，…との間で無線通信が可能な無線通信装置である。

たとえば、無線通信装置１１０は、通信部１１１と、第１取得部１１２と、第２取得部１１３と、検出部１１４と、を備える。通信部１１１は、端末１０１，１０２，…との間で無線通信が可能な通信部である。

第１取得部１１２は、通信部１１１における無線信号の受信強度が所定強度を超えた時間の単位時間内における割合の測定結果を取得する。以下、この割合をエア（Ａｉｒ）占有率と称する。エア占有率は、端末１０１，１０２，…からの送信データ量と相関のある指標値である。

たとえば、第１取得部１１２は、通信部１１１における無線信号の受信強度を監視し、該受信強度が所定強度を超える時間の単位時間内における割合を測定することでエア占有率の測定結果を取得することができる。第１取得部１１２は、エア占有率の測定結果を検出部１１４へ出力する。

第２取得部１１３は、通信部１１１が無線通信により受信した端末１０１，１０２，…からのデータのスループットの測定結果を取得する。データのスループットは、たとえば時間あたりのデータ量である。以下、このスループットを受信スループットと称する。受信スループットは、端末１０１，１０２，…から無線通信装置１１０へのデータ到達率と相関のある指標値である。

たとえば、第２取得部１１３は、通信部１１１が無線通信により受信した端末１０１，１０２，…からのデータを監視し、該データのスループットを測定することで受信スループットの測定結果を取得することができる。第２取得部１１３は、受信スループットの測定結果を検出部１１４へ出力する。

検出部１１４は、第１取得部１１２から出力されたエア占有率の測定結果と、第２取得部１１３から出力された受信スループットの測定結果と、に基づいて、通信部１１１における無線通信の輻輳を検出する。たとえば、検出部１１４は、直前よりエア占有率が増加し、かつ直前より受信スループットが減少した期間を検出し、検出した該期間に基づいて通信部１１１における輻輳を検出することができる。

このように、実施の形態１によれば、端末側からの送信データ量と相関のあるエア占有率と、データ到達率と相関のある受信スループットと、を利用することで、該送信データ量や該データ到達率が不明であっても輻輳を検出することができる。

＜輻輳発生の判定＞
たとえば、検出部１１４は、直前よりエア占有率が増加し、かつ直前より受信スループットが減少した期間を検出し、所定時間内に該期間を検出した回数が所定回数を超えた場合に該所定時間において輻輳が発生したと判定する。

これにより、輻輳が発生していないにもかかわらず、エア占有率や受信スループットの不規則な変動によってエア占有率が増加し、かつ受信スループットが減少した場合に輻輳が発生したと判定することを回避し、輻輳を精度よく検出することができる。

＜輻輳の検出方法の変形例＞
または、検出部１１４は、直前よりエア占有率が増加し、かつ直前より受信スループットが減少し、かつエア占有率が所定率（所定割合）を超えた期間を検出し、検出した該期間に基づいて輻輳を検出してもよい。たとえば、検出部１１４は、直前よりエア占有率が増加し、かつ直前より受信スループットが減少し、かつエア占有率が所定率を超えた期間を所定時間内に検出した回数が所定回数を超えた場合に該所定時間において輻輳が発生したと判定する。

これにより、たとえば、輻輳が発生していないにもかかわらずパケットの衝突の発生によってエア占有率が増加し、かつスループットが減少した場合に輻輳が発生したと判定することを回避し、輻輳を精度よく検出することができる。輻輳が発生していないにもかかわらずパケットの衝突が発生する状況としては、たとえば端末同士が離れており互いにキャリアセンスが利かない場合などがある。

＜無線通信装置の外部の通信装置への適用＞
また、第１取得部１１２、第２取得部１１３および検出部１１４を、無線通信装置１１０の外部の輻輳判定装置であって、無線通信装置１１０と通信可能な輻輳判定装置に設ける構成としてもよい。この場合は、第１取得部１１２、第２取得部１１３および検出部１１４を無線通信装置１１０から省いた構成としてもよい。

この場合は、第１取得部１１２は、たとえば無線通信装置１１０によるエア占有率の測定結果を無線通信装置１１０から受信することにより取得することができる。または、第１取得部１１２は、通信部１１１が受信した無線信号の強度に基づく情報であってエア占有率を測定可能な情報を無線通信装置１１０から受信し、受信した情報に基づいてエア占有率を測定することによりエア占有率の測定結果を取得してもよい。

また、この場合は、第２取得部１１３は、たとえば無線通信装置１１０による受信スループットの測定結果を無線通信装置１１０から受信することにより取得することができる。または、第２取得部１１３は、無線通信装置１１０が受信したデータに基づく情報であって受信スループットを測定可能な情報を無線通信装置１１０から受信し、受信した情報に基づく測定により受信スループットの測定結果を取得してもよい。

＜輻輳検出方法を適用可能な無線通信システム＞
実施の形態１にかかる輻輳検出方法は、一例としてはＣＳＭＡ／ＣＡを用いる無線ＬＡＮなどの無線通信システムに適用することができる。ただし、実施の形態１にかかる輻輳検出方法は、ＣＳＭＡ／ＣＡに限らず、たとえば、端末からの無線信号の送信タイミングが管理されず、各端末が任意のタイミングで無線信号を送信することにより輻輳が発生し得る無線通信システムに適用することができる。たとえば、実施の形態１にかかる輻輳検出方法は、センサネットワークにおける無線通信システムに適用することもできる。

（実施の形態２）
（実施の形態２にかかる通信システム）
図２は、実施の形態２にかかる通信システムの一例を示す図である。図２に示すように、実施の形態２にかかる通信システム２００は、端末２１１，２１２，…と、端末２２１，２２２，…と、ＧＷ２１０，２２０と、有線ネットワーク２３０と、監視サーバ２４０と、を含む。

端末２１１，２１２，…は、ＧＷ２１０との間で無線通信を行うことで、ＧＷ２１０を介してネットワークとの間で通信を行う。また、端末２１１，２１２，…は、通信路が一定時間以上継続して空いていることをキャリアセンスによって確認してからデータを送信するＣＳＭＡ／ＣＡによりＧＷ２１０へのアクセスを行う。

端末２２１，２２２，…は、ＧＷ２２０との間で無線通信を行うことで、ＧＷ２２０を介してネットワークとの間で通信を行う。また、端末２２１，２２２，…は、通信路が一定時間以上継続して空いていることをキャリアセンスによって確認してからデータを送信するＣＳＭＡ／ＣＡによりＧＷ２２０へのアクセスを行う。

端末２１１，２１２，…および端末２２１，２２２，…の通信先のネットワークは、有線ネットワーク２３０であってもよいし、有線ネットワーク２３０とは異なるネットワークであってもよい。以下、端末２１１，２１２，…および端末２２１，２２２，…の通信先のネットワークが有線ネットワーク２３０である場合について説明する。

ＧＷ２１０は、端末２１１，２１２，…との間で無線ＬＡＮを形成することにより、端末２１１，２１２，…と有線ネットワーク２３０との間の通信を中継するゲートウェイである。ＧＷ２２０は、端末２２１，２２２，…との間で無線ＬＡＮを形成することにより、端末２２１，２２２，…と有線ネットワーク２３０との間の通信を中継するゲートウェイである。また、ＧＷ２１０，２２０は、有線ネットワーク２３０を介して監視サーバ２４０に接続されている。

有線ネットワーク２３０は、ＧＷ２１０，２２０と監視サーバ２４０とを接続するネットワークを含む。有線ネットワーク２３０には、たとえば光ファイバを用いた光通信ネットワークなどの各種の有線ネットワークを用いることができる。なお、ＧＷ２１０，２２０と監視サーバ２４０との間の接続には、有線ネットワーク２３０に限らず、無線ネットワークなどを用いてもよい。

監視サーバ２４０は、有線ネットワーク２３０を介してＧＷ２１０，２２０を監視する。ただし、監視サーバ２４０は、複数のゲートウェイを監視する構成に限らず、１つのゲートウェイ（たとえばＧＷ２１０のみ）を監視する構成としてもよい。

図１Ａ，図１Ｂに示した無線通信装置１１０は、たとえばＧＷ２１０，２２０により実現することができる。以下、図１Ａ，図１Ｂに示した無線通信装置１１０をＧＷ２１０により実現する場合について説明する。ただし、図１Ａ，図１Ｂに示した無線通信装置１１０をＧＷ２２０により実現する場合についても同様である。

（ＧＷ）
図３Ａは、ＧＷの一例を示す図である。図３Ｂは、図３Ａに示したＧＷにおける信号の流れの一例を示す図である。図３Ａ，図３Ｂに示すように、ＧＷ２１０は、アンテナ３０１と、スイッチ３１０と、高周波回路部３２０と、ＤＡＣ３３１と、ＡＤＣ３３２と、ベースバンド信号処理部３４０と、を備える。また、ＧＷ２１０は、上位ネットワーク通信処理部３５１と、スループット算出部３５２と、輻輳判定部３５３と、有線ＬＡＮインタフェース３０２と、を備える。

アンテナ３０１は、スイッチ３１０から出力された信号を他の通信装置（たとえば端末２１１，２１２，…）へ無線送信する。また、アンテナ３０１は、他の通信装置によって無線送信された信号を受信し、受信した信号をスイッチ３１０へ出力する。有線ＬＡＮインタフェース３０２は、上位ネットワーク通信処理部３５１の制御によって、有線ネットワーク２３０との間で通信を行うインタフェースである。

ＧＷ２１０は、たとえば、端末２１１，２１２，…との間で、信号の送信と受信とを時分割で行う。この場合に、スイッチ３１０は、高周波回路部３２０から出力された信号の端末２１１，２１２，…への送信と、端末２１１，２１２，…から受信した信号の高周波回路部３２０への出力と、を時分割で切り替えるスイッチである。

たとえば、スイッチ３１０は、ＧＷ２１０が端末２１１，２１２，…への信号を送信する期間において、高周波回路部３２０から出力された信号をアンテナ３０１へ出力する。また、スイッチ３１０は、ＧＷ２１０が端末２１１，２１２，…からの信号を受信する期間において、アンテナ３０１から出力された信号を高周波回路部３２０へ出力する。

高周波回路部３２０は、無線送信部３２１と、無線受信部３２２と、を備える。無線送信部３２１は、ＤＡＣ３３１から出力された信号の送信処理を行う。無線送信部３２１による送信処理には、たとえば、ベースバンド帯からＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：高周波）帯への周波数変換や増幅などが含まれる。無線送信部３２１は、送信処理を行った信号をスイッチ３１０へ出力する。

無線受信部３２２は、スイッチ３１０から出力された信号の受信処理を行う。無線受信部３２２による受信処理には、たとえば、増幅や、ＲＦ帯からベースバンド帯への周波数変換などが含まれる。無線受信部３２２は、受信処理を行った信号をＡＤＣ３３２へ出力する。

ＤＡＣ３３１（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ディジタル／アナログ変換器）は、ベースバンド信号処理部３４０から出力された信号をディジタル信号からアナログ信号に変換する。そして、ＤＡＣ３３１は、アナログ信号に変換した信号を高周波回路部３２０へ出力する。

ＡＤＣ３３２（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：アナログ／ディジタル変換器）は、高周波回路部３２０から出力された信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。そして、ＡＤＣ３３２は、ディジタル信号に変換した信号をベースバンド信号処理部３４０へ出力する。

ベースバンド信号処理部３４０は、送信データ生成部３４１と、受信データ処理部３４２と、エア占有率算出部３４３と、を備える。送信データ生成部３４１は、上位ネットワーク通信処理部３５１から出力された送信データに基づくベースバンド処理により、送信すべき信号を生成する。送信データ生成部３４１によるベースバンド処理には、たとえば符号化や変調などが含まれる。送信データ生成部３４１は、生成した信号をＤＡＣ３３１へ出力する。

受信データ処理部３４２は、ＡＤＣ３３２から出力された信号に基づくベースバンド処理により受信データを得る。受信データ処理部３４２によるベースバンド処理には、たとえば復調や復号などが含まれる。受信データ処理部３４２は、ベースバンド処理により得られた受信データを上位ネットワーク通信処理部３５１およびスループット算出部３５２へ出力する。

エア占有率算出部３４３は、ＡＤＣ３３２から出力された信号に基づいて、ＧＷ２１０の無線通信におけるエア（Ａｉｒ）占有率を算出する。エア占有率は、たとえば、ＧＷ２１０が受信する無線信号の強度が所定強度を超える時間の割合である。

たとえば、エア占有率算出部３４３は、ＡＤＣ３３２から出力された信号（受信ベースバンド信号）の振幅値（もしくは電力値）が単位時間（たとえば１秒）の間に所定値を超えた時間の割合をエア占有率として算出する。たとえば、エア占有率算出部３４３は、ＡＤＣ３３２から出力された信号（ディジタル信号）を電力値に換算し、換算した値が単位時間の間に所定値を超えた時間の割合をエア占有率として算出する。

ただし、エア占有率の算出方法には、これに限らず各種の算出方法を用いることができる。たとえば、エア占有率算出部３４３は、ＡＤＣ３３２から出力された信号に基づくＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：受信信号強度）をモニタし、モニタしたＲＳＳＩがキャリアセンスレベル以上となる時間割合をエア占有率として算出してもよい。エア占有率算出部３４３は、算出したエア占有率を示す情報を輻輳判定部３５３へ出力する。

上位ネットワーク通信処理部３５１は、ＧＷ２１０における通信の上位層の処理を行う。たとえば、上位ネットワーク通信処理部３５１は、有線ネットワーク２３０から端末２１１，２１２，…への下りデータを受信し、受信した下りデータを端末２１１，２１２，…への送信データとしてベースバンド信号処理部３４０へ出力する。

また、上位ネットワーク通信処理部３５１は、ベースバンド信号処理部３４０から出力された端末２１１，２１２，…からの受信データを、上りデータとして有線ＬＡＮインタフェース３０２を介して有線ネットワーク２３０へ送信する。また、上位ネットワーク通信処理部３５１は、輻輳判定部３５３から出力された輻輳の判定結果を示す情報を、有線ＬＡＮインタフェース３０２を介して監視サーバ２４０へ送信する。

スループット算出部３５２は、ベースバンド信号処理部３４０から出力された受信データに基づいて、ＧＷ２１０における無線通信の受信スループットを算出する。たとえば、スループット算出部３５２は、ベースバンド信号処理部３４０から出力された受信データの単位時間（たとえば１秒）あたりのデータ量を受信スループットとして算出する。そして、スループット算出部３５２は、算出した受信スループットを示す情報を輻輳判定部３５３へ出力する。

輻輳判定部３５３は、エア占有率算出部３４３から出力された情報が示すエア占有率と、スループット算出部３５２から出力された情報が示す受信スループットと、に基づいて、ＧＷ２１０における無線通信の輻輳の有無を判定する。そして、輻輳判定部３５３は、輻輳の判定結果を上位ネットワーク通信処理部３５１へ出力する。

図１Ａ，図１Ｂに示した通信部１１１は、たとえばアンテナ３０１、スイッチ３１０、高周波回路部３２０、ＤＡＣ３３１、ＡＤＣ３３２およびベースバンド信号処理部３４０により実現することができる。図１Ａ，図１Ｂに示した第１取得部１１２は、たとえばエア占有率算出部３４３により実現することができる。図１Ａ，図１Ｂに示した第２取得部１１３は、たとえばスループット算出部３５２により実現することができる。図１Ａ，図１Ｂに示した検出部１１４は、たとえば輻輳判定部３５３により実現することができる。

図３Ｃは、ＧＷのハードウェア構成の一例を示す図である。図３Ｃにおいて、図３Ａ，図３Ｂに示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図３Ａ，図３Ｂに示したＧＷ２１０は、たとえば図３Ｃに示すように、アンテナ３０１と、有線ＬＡＮインタフェース３０２と、ＣＰＵ３８１と、メモリ３８２と、無線チップ３８３と、電源３８４と、を備える。図３Ｃにおいて、ブロック間の実線は信号線を示し、ブロック間の点線は電源線を示す。

ＣＰＵ３８１（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）は、ＧＷ２１０の全体の制御を司る。メモリ３８２には、たとえばメインメモリおよび補助メモリが含まれる。メインメモリは、たとえばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。メインメモリは、ＣＰＵ３８１のワークエリアとして使用される。補助メモリは、たとえば磁気ディスク、フラッシュメモリなどの不揮発メモリである。補助メモリには、ＧＷ２１０を動作させる各種のプログラムが記憶されている。補助メモリに記憶されたプログラムは、メインメモリにロードされてＣＰＵ３８１によって実行される。

無線チップ３８３は、ＣＰＵ３８１からの制御に従って、アンテナ３０１を用いた無線通信を行う通信回路である。電源３８４は、有線ＬＡＮインタフェース３０２、ＣＰＵ３８１、メモリ３８２、無線チップ３８３などのＧＷ２１０の各部へ電源を供給する。無線チップ３８３および有線ＬＡＮインタフェース３０２のそれぞれは、ＣＰＵ３８１によって制御される。

図３Ａ，図３Ｂに示したスイッチ３１０、高周波回路部３２０、ＤＡＣ３３１およびＡＤＣ３３２およびベースバンド信号処理部３４０は、たとえば無線チップ３８３により実現することができる。図３Ａ，図３Ｂに示した上位ネットワーク通信処理部３５１、スループット算出部３５２および輻輳判定部３５３は、たとえばＣＰＵ３８１により実現することができる。

（監視サーバ）
図４Ａは、監視サーバの一例を示す図である。図４Ｂは、図４Ａに示した監視サーバにおける信号の流れの一例を示す図である。図４Ａ，図４Ｂに示すように、監視サーバ２４０は、有線ＬＡＮインタフェース４０１と、ネットワーク通信処理部４１０と、を備える。有線ＬＡＮインタフェース４０１は、ネットワーク通信処理部４１０の制御によって、有線ネットワーク２３０との間で通信を行うインタフェースである。

ネットワーク通信処理部４１０は、有線ＬＡＮインタフェース４０１を介した監視サーバ２４０による通信の処理を行う。たとえば、ネットワーク通信処理部４１０は、ＧＷ２１０から送信された、ＧＷ２１０における輻輳の判定結果を示す情報を、有線ＬＡＮインタフェース４０１を介して受信する。そして、ネットワーク通信処理部４１０は、受信した輻輳の判定結果を示す情報に基づく処理を行う。

図４Ｃは、監視サーバのハードウェア構成の一例を示す図である。図４Ａ，図４Ｂに示した監視サーバ２４０は、たとえば図４Ｃに示すように、有線ＬＡＮインタフェース４０１と、ＣＰＵ４８１と、メモリ４８２と、電源４８３と、を備える。図４Ｃにおいて、ブロック間の実線は信号線を示し、ブロック間の点線は電源線を示す。

ＣＰＵ４８１は、監視サーバ２４０の全体の制御を司る。メモリ４８２には、たとえばメインメモリおよび補助メモリが含まれる。メインメモリは、たとえばＲＡＭである。メインメモリは、ＣＰＵ４８１のワークエリアとして使用される。補助メモリは、たとえば磁気ディスク、フラッシュメモリなどの不揮発メモリである。補助メモリには、監視サーバ２４０を動作させる各種のプログラムが記憶されている。補助メモリに記憶されたプログラムは、メインメモリにロードされてＣＰＵ４８１によって実行される。

有線ＬＡＮインタフェース４０１は、有線によって監視サーバ２４０の外部（たとえばＧＷ２１０，２２０）との間で通信を行う通信インタフェースである。有線ＬＡＮインタフェース４０１は、ＣＰＵ４８１によって制御される。電源４８３は、有線ＬＡＮインタフェース４０１、ＣＰＵ４８１、メモリ４８２などの監視サーバ２４０の各部へ電源を供給する。有線ＬＡＮインタフェース４０１は、ＣＰＵ４８１によって制御される。

図４Ａ，図４Ｂに示したネットワーク通信処理部４１０は、たとえばＣＰＵ４８１により実現することができる。

（輻輳の判定処理）
図５Ａは、実施の形態２にかかる輻輳の判定処理の一例を示すフローチャートである。輻輳判定部３５３は、輻輳の判定処理として、たとえば図５Ａに示す各ステップを実行する。まず、輻輳判定部３５３は、所定の測定期間が開始したか否かを判断し（ステップＳ５１１）、測定期間が開始するまで待つ（ステップＳ５１１：Ｎｏのループ）。

ステップＳ５１１において、測定期間が開始すると（ステップＳ５１１：Ｙｅｓ）、輻輳判定部３５３は、カウント値を初期化（カウント値＝０）する（ステップＳ５１２）。カウント値は、受信スループットおよびエア占有率が所定の条件を満たした回数を示すカウント値である。

つぎに、輻輳判定部３５３は、スループット算出部３５２およびエア占有率算出部３４３から、それぞれ受信スループットおよびエア占有率の最新の測定結果を取得する（ステップＳ５１３）。ステップＳ５１３によって取得される測定結果は、たとえば所定の単位時間（たとえば１秒）における受信スループットおよびエア占有率の測定結果である。

つぎに、輻輳判定部３５３は、受信スループットが減少し、かつエア占有率が増加したか否かを判断する（ステップＳ５１４）。ステップＳ５１４の判断は、たとえば、実行済みのステップＳ５１３のうちの最新の２回分のステップＳ５１３によって取得した各測定結果を比較することにより行うことができる。なお、最初のステップＳ５１４においては、ステップＳ５１３が１回しか実行されていない。この場合は、輻輳判定部３５３は、受信スループットが減少しておらず、またはエア占有率が増加していないと判断する。

ステップＳ５１４において、受信スループットが減少しておらず、またはエア占有率が増加していない場合（ステップＳ５１４：Ｎｏ）は、輻輳判定部３５３は、測定期間が終了したか否かを判断する（ステップＳ５１５）。

ステップＳ５１５において、測定期間が終了していない場合（ステップＳ５１５：Ｎｏ）は、輻輳判定部３５３は、ステップＳ５１３へ戻る。測定期間が終了した場合（ステップＳ５１５：Ｙｅｓ）は、輻輳判定部３５３は、測定期間において輻輳が発生しなかったと判定し（ステップＳ５１６）、一連の判定処理を終了する。

ステップＳ５１４において、受信スループットが減少し、かつエア占有率が増加した場合（ステップＳ５１４：Ｙｅｓ）は、輻輳判定部３５３は、カウント値をインクリメント（カウント値＝カウント値＋１）する（ステップＳ５１７）。

つぎに、輻輳判定部３５３は、カウント値が所定の閾値ＴＨ１を超えたか否かを判断する（ステップＳ５１８）。閾値ＴＨ１の設定方法については後述する。閾値ＴＨ１を超えていない場合（ステップＳ５１８：Ｎｏ）は、輻輳判定部３５３は、ステップＳ５１５へ移行する。

ステップＳ５１８において、閾値ＴＨ１を超えた場合（ステップＳ５１８：Ｙｅｓ）は、輻輳判定部３５３は、測定期間において輻輳が発生したと判定し（ステップＳ５１９）、一連の判定処理を終了する。

図５Ａに示した判定処理により、輻輳判定部３５３は、所定の測定期間において輻輳が発生したか否かを判定することができる。所定の測定期間は、一例としては３０秒程度にすることができる。

また、たとえば、所定の測定期間を周期的な各測定期間とし、図５Ａに示した判定処理を繰り返し実行することで、周期的な各測定期間における輻輳の発生の有無を判定することができる。一例としては、３０秒ごとに図５Ａに示した判定処理を実行することで、３０秒ごとの各測定期間における輻輳の発生の有無を判定することができる。

また、ステップＳ５１４において、輻輳判定部３５３は、受信スループットが所定量以上減少し、かつエア占有率が所定量以上増加したか否かを判断してもよい。これにより、受信スループットの微小な減少やエア占有率の微小な増加を無視し、受信スループットやエア占有率の不規則な変動があっても輻輳を精度よく判定することができる。

図５Ｂは、実施の形態２にかかる輻輳の判定処理の他の例を示すフローチャートである。輻輳判定部３５３は、輻輳の判定処理として、たとえば図５Ｂに示す各ステップを実行してもよい。図５Ｂに示すステップＳ５２１，Ｓ５２２は、図５Ａに示したステップＳ５１３，Ｓ５１４と同様である。ステップＳ５２２において、受信スループットが減少しておらず、またはエア占有率が増加していない場合（ステップＳ５２２：Ｎｏ）は、輻輳判定部３５３は、ステップＳ５２６へ移行する。

ステップＳ５２２において、受信スループットが減少し、かつエア占有率が増加した場合（ステップＳ５２２：Ｙｅｓ）は、輻輳判定部３５３は、ステップＳ５２３へ移行する。すなわち、輻輳判定部３５３は、受信スループットが減少し、かつエア占有率が増加したことを示す検出結果を現在の時刻とともに記憶する（ステップＳ５２３）。ステップＳ５２３による記憶は、たとえば図３Ｃに示したメモリ３８２により行うことができる。

つぎに、輻輳判定部３５３は、ステップＳ５２３によって記憶された検出結果のうちの時刻が現在から遡った所定期間内の検出結果の数が閾値ＴＨ２を超えたか否かを判断する（ステップＳ５２４）。閾値ＴＨ２の設定方法については後述する。

ステップＳ５２４において、所定期間内の検出結果の数が閾値ＴＨ２を超えていない場合（ステップＳ５２４：Ｎｏ）は、輻輳判定部３５３は、ステップＳ５２６へ移行する。所定期間内の検出結果の数が閾値ＴＨ２を超えた場合（ステップＳ５２４：Ｙｅｓ）は、輻輳判定部３５３は、現在から遡った所定期間内に輻輳が発生したと判断する（ステップＳ５２５）。

つぎに、輻輳判定部３５３は、判定処理を終了するか否かを判断する（ステップＳ５２６）。ステップＳ５２６の判断は、たとえば、ＧＷ２１０の管理者からの指示や、あらかじめ設定された測定期間が終了したか否かの判断によって行うことができる。判定処理を終了しないと判断した場合（ステップＳ５２６：Ｎｏ）は、輻輳判定部３５３は、ステップＳ５２１へ戻る。判定処理を終了すると判断した場合（ステップＳ５２６：Ｙｅｓ）は、輻輳判定部３５３は、一連の判定処理を終了する。

図５Ｂに示した判定処理により、輻輳判定部３５３は、不定のタイミングでの輻輳の発生を判定することができる。

（エア占有率と受信スループットとの関係）
図６は、エア占有率と受信スループットとの関係の一例を示す図である。図６において、横軸は、端末２１１，２１２，…からＧＷ２１０へのトラフィックの発生量（発生トラフィック量）を示す。縦軸は、エア占有率および受信スループットを示す。

エア占有率特性６１１は、発生トラフィック量に対するエア占有率の特性を示す。エア占有率特性６１１に示すように、発生トラフィック量が増加するほどエア占有率が増加する。なお、図６に示すエア占有率特性６１１においては、発生トラフィック量の増加に対してエア占有率がほぼ線形に増加しているが、発生トラフィック量をさらに増加させるとエア占有率は１００％付近に収束する。

受信スループット特性６１２は、発生トラフィック量に対する受信スループットの特性を示す。受信スループット特性６１２に示すように、発生トラフィック量があるトラフィック量Ｔ１に達するまでは、発生トラフィック量が増加するほど受信スループットが増加する。そして、発生トラフィック量があるトラフィック量Ｔ１を超えると、発生トラフィック量が増加するほど受信スループットが減少する。これは、発生トラフィック量が多くなるとトラフィックの衝突が増加するためである。また、トラフィックが衝突した場合にトラフィックの再送が行われる場合は、トラフィックの衝突がさらに増加して受信スループットが減少する。

状況６０１は、エア占有率および受信スループットがともに減少している状況を示す。この場合は、ＧＷ２１０において輻輳が発生していないと判断することができる。状況６０２は、エア占有率が増加し、かつ受信スループットが減少している状況を示す。この場合は、ＧＷ２１０において輻輳が発生していると判断することができる。

したがって、ＧＷ２１０は、エア占有率が増加し、かつ受信スループットが減少している状況６０２を検出することで、発生トラフィック量が不明であっても輻輳の発生を判定することができる。

一方、状況６０１のように、たとえば無線信号を送信する端末２１１，２１２，…の数が減少することにより発生トラフィック量が減少する場合も受信スループットは減少するが、この場合はエア占有率も減少するため、このような場合は検出対象から除外される。

（ノード数に対する到達率および検出数のシミュレーション結果）
図７Ａおよび図７Ｂは、ノード数に対する到達率および検出数のシミュレーション結果の一例を示す図である。図７Ａに示すシミュレーション結果７１０は、ノード数ごとに、到達率および検出数を示している。ノード数は、ＧＷ２１０へ信号を送信する端末２１１，２１２，…の数を示し、たとえば図６に示した発生トラフィック量に対応する。

到達率は、端末２１１，２１２，…がＧＷ２１０へ送信した信号の数に対する、ＧＷ２１０が正常に受信した信号の数の割合である。この到達率は、通信システム２００の運用中はＧＷ２１０において不明な情報である。検出数は、ＧＷ２１０において、受信スループットが減少し、かつエア占有率が増加したことが検出された回数である。

図７Ｂに示すグラフ７２０は、図７Ａに示したシミュレーション結果７１０をプロットすることにより得られたグラフである。グラフ７２０の横軸は、ＧＷ２１０へ信号を送信する端末２１１，２１２，…の数（ノード数）を示す。グラフ７２０の左側の縦軸は、端末２１１，２１２，…がＧＷ２１０へ送信した信号の数に対する、ＧＷ２１０が正常に受信した信号の数の割合（到達率）を示す。グラフ７２０の右側の縦軸は、受信スループットが減少し、かつエア占有率が増加したことが検出された回数（検出数）を示す。グラフ７２０の到達率特性７２１は、ノード数に対する到達率の特性を示す。グラフ７２０の検出数特性７２２は、ノード数に対する検出数の特性を示す。

図７Ａ，図７Ｂにおいては、一例として、８０［ｍ］×８０［ｍ］程度のエリア（見通し環境）に１台のＧＷを設置し、複数の送信端末が３０秒間の間にランダムに、１００秒周期でキャリアセンスを行った上で送信を開始した状況を想定している。

この３０秒間にＧＷにおいて、受信スループットが減少し、かつエア占有率が増加したことが検出された回数をカウントし、そのカウント値を上述した検出数とする。また、この３０秒間に再送を含めて送信端末がデータを到達させることができた割合を上述した到達率とする。以上のシミュレーションを、ノード数が５０台、１００台、１５０台、２００台、２５０台、３００台である場合のそれぞれについて行った結果が図７Ａに示したシミュレーション結果７１０および図７Ｂに示したグラフ７２０である。

図７Ａ，図７Ｂに示すように、検出数の増加と、到達率の減少には相関があることが分かる。このため、到達率を直接測定しなくても、検出数の増加に基づいて到達率の減少を検出することが可能である。たとえば、図７Ｂに示す例では、たとえば、検出数の閾値ＴＨ１（たとえば図５Ａ参照）として７を設定すると、検出数が閾値ＴＨ１を超えたことを検出することにより、到達率が約０．９を下回ったことを検出することができる。

到達率の減少は、データの欠落もしくはデータの遅延（３０秒間に到達しなかった）を意味する。このため、受信スループットが減少し、かつエア占有率が増加したことが検出された回数（検出数）を用いることで、ある時間に送信端末数が急激に増大することにより発生する遅延、すなわち輻輳を検出することができる。

このように、実施の形態２によれば、端末側からの送信データ量と相関のあるエア占有率と、データ到達率と相関のある基地局側の受信スループットと、を利用して輻輳を検出することができる。これにより、該送信データ量や該データ到達率が不明なＣＳＭＡ／ＣＡ等の無線通信システムにおいても輻輳を検出することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３について、実施の形態２と異なる部分について説明する。実施の形態３においては、ＧＷ２１０は、受信スループットが減少し、エア占有率が増加し、かつエア占有率が高い状態を検出することにより輻輳の判定を行う。

（実施の形態３にかかる輻輳の判定処理）
図８Ａは、実施の形態３にかかる輻輳の判定処理の一例を示すフローチャートである。実施の形態３にかかる輻輳判定部３５３は、輻輳の判定処理として、たとえば図８Ａに示す各ステップを実行する。図８Ａに示すステップＳ８１１〜Ｓ８１４は、図５Ａに示したステップＳ５１１〜Ｓ５１４と同様である。

ステップＳ８１４において、受信スループットが減少し、かつエア占有率が増加した場合（ステップＳ８１４：Ｙｅｓ）は、輻輳判定部３５３は、直近のステップＳ８１３によって取得した測定結果が示すエア占有率（絶対値）が閾値ＴＨ３を超えたか否かを判断する（ステップＳ８１７）。閾値ＴＨ３の設定方法については後述する。

ステップＳ８１７において、エア占有率が閾値ＴＨ３を超えていない場合（ステップＳ８１７：Ｎｏ）は、輻輳判定部３５３は、ステップＳ８１５へ移行する。ステップＳ８１５，Ｓ８１６は、図５Ａに示したステップＳ５１５，Ｓ５１６と同様である。エア占有率が閾値ＴＨ３を超えた場合（ステップＳ８１７：Ｙｅｓ）は、輻輳判定部３５３は、ステップＳ８１８へ移行する。ステップＳ８１８〜Ｓ８２０は、図５Ａに示したステップＳ５１７〜Ｓ５１９と同様である。

図８Ａに示した判定処理により、受信スループットが減少し、かつエア占有率が増加した場合であっても、エア占有率が閾値ＴＨ３を超えていない場合はカウント対象から除外することができる。なお、ステップＳ８１４とステップＳ８１７の順序を入れ替えた処理としてもよい。

たとえば、端末２１１，２１２，…が、キャリアセンスが利かずに信号を送信し、ＧＷ２１０の周辺で衝突してしまうと、衝突によるスループットが発生する。そして、端末２１１，２１２，…の数が増加し、お互いキャリアセンスが利かない端末が増えると、このような衝突が生じやすくなり、輻輳状態となる。

一方、端末２１１，２１２，…の数が少ない場合でも、端末同士が離れており、キャリアセンスが利かない場合は、ＧＷ２１０の周辺で衝突が発生する場合がある。このため、エア占有率が増加し、かつスループットが減少する状況が発生する。この場合は、エア占有率の絶対値が低く、その後の再送では衝突が発生しないため、輻輳には至らない。

これに対して、エア占有率が閾値ＴＨ３を超えていない場合はカウント対象から除外することで、このように輻輳が発生していない状況において輻輳が発生したと判定することを抑制することができる。このため、輻輳の発生を精度よく判定することができる。

図８Ｂは、実施の形態３にかかる輻輳の判定処理の他の例を示すフローチャートである。実施の形態３にかかる輻輳判定部３５３は、輻輳の判定処理として、たとえば図８Ｂに示す各ステップを実行してもよい。図８Ｂに示すステップＳ８２１，Ｓ８２２は、図５Ｂに示したステップＳ５２１，Ｓ５２２と同様である。

ステップＳ８２２において、受信スループットが減少し、かつエア占有率が増加した場合（ステップＳ８２２：Ｙｅｓ）は、輻輳判定部３５３は、直近のステップＳ８２１によって取得した測定結果が示すエア占有率（絶対値）が閾値ＴＨ４を超えたか否かを判断する（ステップＳ８２３）。閾値ＴＨ４の設定方法については後述する。

ステップＳ８２３において、エア占有率が閾値ＴＨ４を超えていない場合（ステップＳ８２３：Ｎｏ）は、輻輳判定部３５３は、ステップＳ８２７へ移行する。エア占有率が閾値ＴＨ４を超えた場合（ステップＳ８２３：Ｙｅｓ）は、輻輳判定部３５３は、ステップＳ８２４へ移行する。ステップＳ８２４〜Ｓ８２７は、図５Ｂに示したステップＳ５２３〜Ｓ５２６と同様である。

図８Ｂに示した判定処理により、輻輳判定部３５３は、受信スループットが減少し、かつエア占有率が増加した場合であっても、エア占有率が閾値ＴＨ４を超えていない場合は検出結果から除外することができる。これにより、図８Ａに示した処理と同様に、輻輳の発生を精度よく判定することができる。なお、ステップＳ８２２とステップＳ８２３の順序を入れ替えた処理としてもよい。

このように、実施の形態３によれば、実施の形態２と同様の効果を奏するとともに、受信スループットが減少し、かつエア占有率が増加した場合であっても、エア占有率が少ない場合は検出結果から除外し、輻輳の発生を精度よく判定することができる。

（実施の形態４）
実施の形態４においては、上述した実施の形態２，３における各閾値を設定する方法について説明する。

（テスト用の送信端末の設置による測定）
図９は、テスト用の送信端末の設置による測定の一例を示す図である。図９において、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図９に示すように、管理者は、たとえば、ＧＷ２１０を現場に設置した後に、ＧＷ２１０と無線通信が可能な位置に複数のテスト用の端末＃１〜＃４を設置する。

そして、端末＃１〜＃４が、それぞれ所定量のテスト用データをＧＷ２１０へ送信する。端末＃１〜＃４によるテスト用データの送信は、たとえばＧＷ２１０が無線通信によって端末＃１〜＃４を制御することによって行うことができる。

これに対して、ＧＷ２１０は、端末＃１〜＃４が送信するテスト用データに基づく受信スループット、エア占有率およびデータの到達量を測定する。また、ＧＷ２１０は、測定したデータの到達量と、端末＃１〜＃４が送信したテスト用データの所定量と、に基づいてデータの到達率を算出する。

そして、ＧＷ２１０は、得られた受信スループット、エア占有率および到達率に基づいて、たとえば図７Ｂに示したグラフ７２０と同様のグラフを作成し、仕様で定められたデータの到達率の下限に対応する検出数を特定する。検出数は、受信スループットが減少し、かつエア占有率が増加したことが検出された回数である。そして、ＧＷ２１０は、特定した検出数を上述した閾値ＴＨ１や閾値ＴＨ２（所定回数）として設定する。

このように、閾値ＴＨ１，ＴＨ２は、端末＃１〜＃４からＧＷ２１０へ無線信号により所定量のデータを送信させることで得られた、該所定量のデータのうちのＧＷ２１０が受信したデータの割合（到達率）と、所定の検出回数と、に基づき設定することができる。所定の検出回数は、ＧＷ２１０において受信スループットが減少し、かつエア占有率が増加した状態が検出された回数である。これにより、データの到達率が所定の到達率付近まで低下する輻輳を精度よく検出可能な閾値ＴＨ１，ＴＨ２を設定することができる。

また、ＧＷ２１０は、たとえば、検出数が閾値ＴＨ１や閾値ＴＨ２を超えた期間におけるエア占有率の平均値を算出し、算出した平均値を閾値ＴＨ３や閾値ＴＨ４として設定する。または、ＧＷ２１０は、マージンを設けるために、算出した平均値より所定値少ない値を閾値ＴＨ３や閾値ＴＨ４として設定してもよい。

このように、閾値ＴＨ３，ＴＨ４は、端末＃１〜＃４からＧＷ２１０へ無線信号により所定量のデータを送信させることで得られた、該所定量のデータのうちのＧＷ２１０が受信したデータの割合（到達率）と、エア占有率と、に基づき設定することができる。これにより、データの到達率が到達率付近まで低下する輻輳を精度よく検出可能な閾値ＴＨ３，ＴＨ４を設定することができる。

このように、実施の形態４によれば、実施の形態２，３と同様の効果を奏するとともに、端末＃１〜＃４からＧＷ２１０へ無線信号により所定量のデータを送信させることで得られた各情報を用いることで、輻輳を精度よく検出可能な閾値を設定することができる。

（実施の形態５）
上述した実施の形態２〜４においては、エア占有率の測定および輻輳の判定をＧＷ２１０において行う構成について説明したが、実施の形態５においては、エア占有率の測定および輻輳の判定を監視サーバ２４０において行う構成について説明する。

（実施の形態５にかかるＧＷ）
図１０Ａは、実施の形態５にかかるＧＷの一例を示す図である。図１０Ｂは、図１０Ａに示したＧＷにおける信号の流れの一例を示す図である。図１０Ａ，図１０Ｂにおいて、図３Ａ，図３Ｂに示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１０Ａ，図１０Ｂに示すように、実施の形態５にかかるＧＷ２１０は、図３Ａ，図３Ｂに示した構成からスループット算出部３５２および輻輳判定部３５３を省いた構成とすることができる。

エア占有率算出部３４３は、算出したエア占有率を示す情報を上位ネットワーク通信処理部３５１へ出力する。上位ネットワーク通信処理部３５１は、エア占有率算出部３４３から出力されたエア占有率を示す情報を、有線ＬＡＮインタフェース３０２を介して監視サーバ２４０へ送信する。

（実施の形態５にかかる監視サーバ）
図１１Ａは、実施の形態５にかかる監視サーバの一例を示す図である。図１１Ｂは、図１１Ａに示した監視サーバにおける信号の流れの一例を示す図である。図１１Ａ，図１１Ｂにおいて、図４Ａ，図４Ｂに示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図１１Ａ，図１１Ｂに示すように、実施の形態５にかかる監視サーバ２４０は、図４Ａ，図４Ｂに示した構成に加えてスループット算出部３５２および輻輳判定部３５３を備える。スループット算出部３５２および輻輳判定部３５３は、図３Ａ，図３Ｂに示したＧＷ２１０のスループット算出部３５２および輻輳判定部３５３と同様である。

ネットワーク通信処理部４１０は、有線ＬＡＮインタフェース４０１を介して受信したエア占有率を示す情報を輻輳判定部３５３へ出力する。また、ネットワーク通信処理部４１０は、有線ＬＡＮインタフェース４０１を介して受信した受信データをスループット算出部３５２へ出力する。

スループット算出部３５２は、ネットワーク通信処理部４１０から出力された受信データに基づいて、ＧＷ２１０における無線通信の受信スループットを算出する。そして、スループット算出部３５２は、算出した受信スループットを示す情報を輻輳判定部３５３へ出力する。

輻輳判定部３５３は、ネットワーク通信処理部４１０から出力された情報が示すエア占有率と、スループット算出部３５２から出力された情報が示す受信スループットと、に基づいて、ＧＷ２１０における無線通信の輻輳を判定する。そして、輻輳判定部３５３は、輻輳の判定結果を出力する。

監視サーバ２４０は、輻輳判定部３５３から出力された判定結果に基づく処理を行う。たとえば、監視サーバ２４０は、輻輳判定部３５３から出力された判定結果をメモリに蓄積する。また、監視サーバ２４０は、輻輳判定部３５３から出力された判定結果を管理者に提示する。

図１１Ａ，図１１Ｂに示したスループット算出部３５２および輻輳判定部３５３は、たとえば図４Ｃに示したＣＰＵ４８１により実現することができる。

このように、実施の形態５によれば、エア占有率の測定および輻輳の判定を監視サーバ２４０において行う構成においても、実施の形態２〜４と同様に輻輳を検出することができる。

以上説明したように、輻輳検出方法および無線通信装置によれば、輻輳を検出することができる。

たとえば、近年、スマートフォンの利用者の急増により、セルラ回線のトラフィックは急増し、携帯電話会社は公衆無線ＬＡＮなどにユーザトラフィックを分散（トラフィックオフロード）させることで、セルラ回線のトラフィックの発生を抑制している。

また、スマートフォンだけでなく、ノート型ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やタブレット型ＰＣの通信インタフェースとしても無線ＬＡＮが利用されており、上述したオフロード対策と併せて無線ＬＡＮのトラフィック量は増加する傾向にある。

公衆無線ＬＡＮの場合は、公衆無線ＬＡＮのサービス事業者が無線ＬＡＮゲートウェイ（ＧＷ）の保守およびアップデートの責任を負うことが一般的である。また、企業内無線ＬＡＮの場合は、企業の情報システム部などが無線ＬＡＮゲートウェイの保守およびアップデートの責任を負うことが一般的である。

これらの保守者は、たとえば無線ＬＡＮの通信速度が遅いことや、データ受信に遅延が発生するなどが頻発すると、ユーザからのクレームが発生し、無線ＬＡＮのＧＷの増設や高スループットＧＷに増設するなど保守作業を頻繁に行うことになる。このため、保守に要するコストは無線ＬＡＮユーザが増加するにしたがって増大する。

たとえば、無線ＬＡＮにはＣＳＭＡ／ＣＡ方式が採用されており、各端末は通信を行いたい時間にキャリアセンスを実施し、他の端末が同じ周波数でデータ送信を行っていないことを確認した上でＧＷに対して通信を開始する。

ＣＳＭＡ／ＣＡ方式は、たとえばＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：時分割多元接続）方式とは異なり、各端末の通信がＧＷからみてランダムに発生する。このため、たとえば端末間でキャリアセンスによる干渉が検出されず、複数の端末が同時にパケットを送信する場合がある。そして、ＧＷにおいてパケットが衝突すると、一方もしくは両方のパケットが損失される場合がある。これは隠れ端末によるパケット衝突と呼ばれる。

この隠れ端末によるパケット衝突が頻発すると、所望のデータ通信を実現するため、パケット再送が繰り返される。そして、ＧＷを利用する端末が増加するほど、このようなパケット衝突が多発するようになり、データ通信の大幅な遅延（輻輳）の原因となる。

このようなデータ通信における輻輳は、一定時間が経過すると解消される場合があり、ＧＷの管理者側で、いずれのＧＷにおいてどの程度の時間輻輳が発生しているのかを把握することが困難である。

そのため、ＧＷの管理者は、ＧＷに対して輻輳対策を行う場合は、たとえばあるエリアに設置したＧＷの全てに対して増設（周波数チャネルの増設等）や高スループットＧＷへの変更を行うなどの対策を行うことになる。このため、無線通信システムにおけるスループットを効率よく向上させることができない。これは、いずれのＧＷにおいてどの程度の頻度で輻輳が発生するのか分からないために発生する問題である。

これに対して、ＧＷ側で輻輳を検出することが考えられる。しかしながら、ＧＷ側では、端末が発生させているトラフィックの総量を測定することはできないため、発生トラフィック過多による輻輳や、それに伴うスループットの減少が発生しても、それらを検出することができない。

たとえば、リソース使用率や空きリソース率を用いて輻輳を判定する技術では、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式のように各端末が任意のタイミングで無線信号を送信する無線通信システムにおける輻輳を検出することができない。また、無線ＬＡＮなどの無線ネットワークの混雑度をパケットの時間占有率を用いて算出する技術では、トラフィック過多による輻輳を検出することができない。

これに対して、上述した各実施の形態によれば、発生トラフィック量およびデータ到達率と相関のある量として、ＧＷにおけるエア占有率および受信スループットの情報を利用して輻輳を検出することができる。これにより、たとえばパケット衝突が多発することによる輻輳を検出することが可能になる。

輻輳の検出が可能になることにより、たとえば、いずれのＧＷにおいてどの程度の頻度で輻輳が発生しているかが判明し、ＧＷの増設や、周波数チャネルの増設や、高スループットＧＷへの変更などの保守作業を効率よく行うことが可能になる。このため、無線通信システムにおけるスループットの向上を図ることができる。また、たとえば、保守作業にかかるコストを低減することができる。

上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）複数の端末との間で無線通信が可能な無線通信装置における無線信号の受信強度が所定強度を超えた時間の単位時間内における割合の測定結果を取得し、
前記無線通信装置が前記無線通信により受信したデータのスループットの測定結果を取得し、
取得した前記割合の測定結果と、取得した前記スループットの測定結果と、に基づいて前記無線通信の輻輳を検出する、
ことを特徴とする輻輳検出方法。

（付記２）直前より前記割合が増加し、かつ直前より前記スループットが減少した期間を検出し、所定時間内に前記期間を検出した回数が所定回数を超えた場合に前記輻輳が発生したと判定することにより前記輻輳を検出することを特徴とする付記１に記載の輻輳検出方法。

（付記３）直前より前記割合が増加し、かつ直前より前記スループットが減少し、かつ前記割合が所定割合を超えた期間を検出し、所定時間内に前記期間を検出した回数が所定回数を超えた場合に前記輻輳が発生したと判定することにより前記輻輳を検出することを特徴とする付記１に記載の輻輳検出方法。

（付記４）前記所定回数は、前記無線通信装置と異なる通信装置から前記無線通信装置へ無線信号により所定量のデータを送信させることで得られた、前記所定量のデータのうちの前記無線通信装置によって受信されたデータの割合と、前記無線通信装置における前記期間を検出した回数と、に基づいて設定されることを特徴とする付記２または３に記載の輻輳検出方法。

（付記５）前記所定割合は、前記無線通信装置と異なる通信装置から前記無線通信装置へ無線信号により所定量のデータを送信させることで得られた、前記所定量のデータのうちの前記無線通信装置によって受信されたデータの割合と、前記無線通信装置における前記時間の単位時間内における割合と、に基づいて設定されることを特徴とする付記３に記載の輻輳検出方法。

（付記６）複数の端末との間で無線通信が可能な通信部と、
前記通信部における無線信号の受信強度が所定強度を超えた時間の単位時間内における割合の測定結果を取得する第１取得部と、
前記通信部が前記無線通信により受信したデータのスループットの測定結果を取得する第２取得部と、
前記第１取得部によって取得された前記割合の測定結果と、前記第２取得部によって取得された前記スループットの測定結果と、に基づいて前記無線通信の輻輳を検出する検出部と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。

１０１，１０２，…，２１１，２１２，…，２２１，２２２，…，＃１〜＃４ 端末
１１０ 無線通信装置
１１１ 通信部
１１２ 第１取得部
１１３ 第２取得部
１１４ 検出部
２００ 通信システム
２１０，２２０ ＧＷ
２３０ 有線ネットワーク
２４０ 監視サーバ
３０１ アンテナ
３０２，４０１ 有線ＬＡＮインタフェース
３１０ スイッチ
３２０ 高周波回路部
３２１ 無線送信部
３２２ 無線受信部
３３１ ＤＡＣ
３３２ ＡＤＣ
３４０ ベースバンド信号処理部
３４１ 送信データ生成部
３４２ 受信データ処理部
３４３ エア占有率算出部
３５１ 上位ネットワーク通信処理部
３５２ スループット算出部
３５３ 輻輳判定部
３８１，４８１ ＣＰＵ
３８２，４８２ メモリ
３８３ 無線チップ
３８４，４８３ 電源
４１０ ネットワーク通信処理部
６０１，６０２ 状況
６１１ エア占有率特性
６１２ 受信スループット特性
７１０ シミュレーション結果
７２０ グラフ
７２１ 到達率特性
７２２ 検出数特性

Claims (4)

1. 複数の端末との間で無線通信が可能な無線通信装置における無線信号の受信強度が所定強度を超えた時間の単位時間内における割合の測定結果を取得し、
   前記無線通信装置が前記無線通信により受信したデータのスループットの測定結果を取得し、
   取得した前記割合の測定結果と、取得した前記スループットの測定結果と、に基づいて前記無線通信の輻輳を検出する、
   ことを特徴とする輻輳検出方法。
2. 直前より前記割合が増加し、かつ直前より前記スループットが減少した期間を検出し、所定時間内に前記期間を検出した回数が所定回数を超えた場合に前記輻輳が発生したと判定することにより前記輻輳を検出することを特徴とする請求項１に記載の輻輳検出方法。
3. 直前より前記割合が増加し、かつ直前より前記スループットが減少し、かつ前記割合が所定割合を超えた期間を検出し、所定時間内に前記期間を検出した回数が所定回数を超えた場合に前記輻輳が発生したと判定することにより前記輻輳を検出することを特徴とする請求項１に記載の輻輳検出方法。
4. 複数の端末との間で無線通信が可能な通信部と、
   前記通信部における無線信号の受信強度が所定強度を超えた時間の単位時間内における割合の測定結果を取得する第１取得部と、
   前記通信部が前記無線通信により受信したデータのスループットの測定結果を取得する第２取得部と、
   前記第１取得部によって取得された前記割合の測定結果と、前記第２取得部によって取得された前記スループットの測定結果と、に基づいて前記無線通信の輻輳を検出する検出部と、
   を備えることを特徴とする無線通信装置。

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