JP2019102992A - 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】通信システムに新たに追加される通信ノードがその通信システムに接続できる可能性をより精度よく導出する。【解決手段】実施形態の情報処理装置は、電波伝搬モデル取得部と、ノード接続確率算出部と、を持つ。電波伝搬モデル取得部は、複数の通信ノードが階層的な接続関係の下で無線信号を用いて通信する通信システムにおける、距離に依存する前記無線信号の到達性を示す電波伝搬モデルを取得する。ノード接続確率算出部は、前記複数の通信ノードの位置情報を含むノード設計情報と、前記電波伝搬モデル取得部によって前記取得された前記無線信号の到達性を示す電波伝搬モデルと、解析対象の通信ノードに関連する通信ノードのノード接続実績情報とに基づいて、前記解析対象の通信ノードの通信が少なくとも前記解析対象の通信ノードの集約装置を経由して前記通信ノードの通信先であるセンターサーバーに接続される接続確率を算出する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、情報処理装置、情報処理方法およびプログラムに関する。

無線通信機能を持った複数の通信ノード同士が相互に通信することで中継網が形成される「マルチホップ型」の通信システムが知られている。「マルチホップ型」の通信システムは、例えば、階層的に構成された複数の通信ノードを含み、その複数の通信ノードのそれぞれが相互に無線信号を用いて通信する。下位の階層のある通信ノードが送信するデータは、より上位の階層の他の通信ノードによって中継されて伝送される。このような通信システムに新たに通信ノードを追加するにあたり、新たに追加される通信ノードが通信システムに接続できる可能性を、より精度よく導出することが望まれている。

特開２０１５−１０９５９６号公報 特開２０１４−１７４９１０号公報

土屋 弘昌他、電力中央研究所 「スマートメータ用無線通信回線における電波伝搬モデルの検討−住宅・市街・郊外地域における電波伝搬特性の測定・評価−」、電力中央研究所 研究報告書（電力中央研究所報告）、Ｒ１１０３１、２０１２年６月

本発明が解決しようとする課題は、通信システムに新たに追加される通信ノードがその通信システムに接続できる可能性をより精度よく導出する情報処理装置、情報処理方法およびプログラムを提供することである。

実施形態の情報処理装置は、電波伝搬モデル取得部と、ノード接続確率算出部と、を持つ。電波伝搬モデル取得部は、複数の通信ノードが階層的な接続関係の下で無線信号を用いて通信する通信システムにおける、距離に依存する前記無線信号の到達性を示す電波伝搬モデルを取得する。ノード接続確率算出部は、前記複数の通信ノードの位置情報を含むノード設計情報と、前記電波伝搬モデル取得部によって取得された電波伝搬モデルと、解析対象の通信ノードに関連する通信ノードのノード接続実績情報とに基づいて、前記解析対象の通信ノードの通信が少なくとも前記解析対象の通信ノードの集約装置を経由して前記通信ノードの通信先であるセンターサーバーに接続される接続確率を算出する。

実施形態の接続率シミュレーション装置１の構成を示す図。 実施形態の電波伝搬モデルＤＢ１６２について説明するための図。 実施形態のノード設計情報ＤＢ１６１について説明するための図。 実施形態の通信ノードの接続実績と電波受信強度とについて説明するための図。 実施形態の電波伝搬モデルを取得する処理を説明するための図。 実施形態の電波伝搬モデルを取得する処理の流れを示すフローチャート。 実施形態の通信ノードの配置の一例を説明するための図。 実施形態の通信ノード間距離と相互接続確率との関係をグラフで示す図。 実施形態の解析処理の流れを示すフローチャート。 実施形態の解析処理の具体的な一例を示すフローチャート。 第２の実施形態のノード設計情報ＤＢ１６１Ａについて説明するための図である。 第２の実施形態のネットワーク接続確率に関する補正係数について説明するための図。 実施形態の接続率シミュレーション装置１のハードウェア構成例を示す図。 実施形態の接続確率について説明するための図。 実施形態の接続確率について説明するための図。 実施形態のノード密度とノード接続確率の関係について示す図。

以下、実施形態の情報処理装置、情報処理方法およびプログラムを、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それらの構成の重複する説明は省略する場合がある。

実施形態に示す接続率シミュレーション装置１は、情報処理装置の一例である。なお、本願でいう「接続」とは、電気通信が可能な状態になることを含む。また、接続率シミュレーション装置１は、無線通信により直接的に接続される装置同士を跨ぐ通信経路の接続の可能性を解析する。無線通信による接続の可能性について解析される通信経路（任意の二つの集約装置または通信ノードの間の区間）を単に「対象区間」と呼ぶ。

接続率シミュレーション装置１の説明に先だち、実施形態における通信の「接続確率」について説明する。実施形態における「接続確率」には、「相互接続確率」と「ノード接続確率」の２つの定義が含まれており、それぞれを以下のように定義する。図１４と図１５は、実施形態の接続確率について説明するための図である。

「相互接続確率」とは、「対象区間」の通信ノード相互間の接続のしやすさを示す指標値のことである。また、「ノード接続確率」とは、通信ノードの通信が集約装置を経由して通信システムに接続する際の接続のしやすさを示す指標値である。

ノード接続確率は、例えば、上記の経路上の対象区間ごとの相互接続確率に基づいて算出される。以下に計算例を示すが、本願では相互接続確率からノード接続確率を算出する方法は問わない。数値計算を用いて算出しても良いし、後述する様なノードの密度から間接的に求める方法でも良い。

［相互接続確率からノード接続確率を計算する例］
マルチホップ型の通信システムにおいては、通信ノードが集約装置を経由して通信システム（センターサーバー２３）に接続する経路は複数存在する。
存在する複数経路のうち特定の経路に着目すると、例えば、通信ノードからセンターサーバー２３までの通信経路を図１４に示すようにモデル化できる。図１４に示すモデルでは、その特定の経路上に複数の通信ノードが対象区間を挟み直列に連結され、最終的に集約装置を経由してセンターサーバー２３に接続されている。例えば、ＳＭ１とＳＭ２は通信ノードであり、ＣＲは集約装置である。

例えば、各「対象区間」の通信の接続のしやすさが確率的に定まるものと仮定して、その特定の経路を用いて通信ノードがセンターサーバー２３と接続できるノード接続確率の算定を下記のように定義してもよい。通信ノードであるＳＭ１がセンターサーバー２３と中継段数を１段とし、２個の「対象区間」を経た通信のノード接続確率をｐ１で示し、ＳＭ２がセンターサーバー２３と中継段数を２段とし、３個の「対象区間」を経た通信のノード接続確率をｐ２で示すと、それぞれ下記の式で表すことができる。

ｐ１＝ｆ２（ｄ０、ｄ１） ・・・（１）
ｐ２＝ｆ３（ｄ０、ｄ１、ｄ２） ・・・（２）

上記の式（１）と式（２）における変数ｄ０、ｄ１、ｄ２のそれぞれは、センターサーバー２３からＣＲまで、ＣＲからＳＭ１まで、ＳＭ１からＳＭ２までの各対象区間の相互接続確率である。式（１）における関数ｆ２は、変数ｄ０とｄ１の２個の変数をとり、式（２）における関数ｆ３は、変数ｄ０とｄ１とｄ２の３個の変数をとる。上記と同様に、センターサーバー２３までの中継段数を（Ｎ−１）段とし、Ｎ個の「対象区間」を経た通信のノード接続確率をｐＮで示す。式（３）はｐＮを算出するための演算式である。

ｐＮ＝ｆＮ（ｄ０、ｄ１、ｄ２、・・・、ｄ（Ｎ−１）） ・・・（３）

式（３）に示す関数ｆＮは、変数ｄ０からｄ（Ｎ−１）のＮ個の変数をとる。例えば、Ｎは、２以上の自然数である。なお、式（３）のように規定することにより、上記の関数は、中継段数に応じた「対象区間」の個数によって変数の数を変更できる。

例えば、上記の各式に示すノード接続確率を、経路上に直列に配置される各「対象区間」の相互接続確率の積で表してもよい。なお、上記の演算式の各関数として、数値解析的な算定方法を利用することに制限はなく、論理的な算定手法を利用して積み上げた結果から相互接続確率を算定するものであってもよい。例えば、上記の式（１）を下記の式（４）のように定義してもよい。
ｐ１＝ｄ０∧ｄ１ ・・・（４）

上記の式（４）は、特定の経路を用いて通信ノード（ＳＭ１）がセンターサーバー２３と接続できる確率ｐ１を、経路上に直列に配置される各「対象区間」の相互接続確率の論理積で表したものである。

また、通信ノードからセンターサーバー２３までの間に複数経路が並列的に存在する場合には、例えば、その通信経路を図１５に示すようにモデル化できる。

この場合には、複数の経路のうち何れかの経路が利用できれば通信が可能であることは、各経路の通信がそれぞれ可能であることの論理和（OR）が有意であることに等価である。そこで、センターサーバー２３までの複数の経路それぞれの接続のしやすさを、論理和（OR）が有意である経路のそれぞれのノード接続確率の和で表してもよい。

図１５に示すＳＭ２は、２つの通信経路を利用してセンターサーバー２３と通信することができる。第１の経路は、ＳＭ１とＣＲを経由してセンターサーバーと通信する経路であり、第２の経路は、ＣＲを経由してセンターサーバーと通信する経路である。

第１の経路を利用してＳＭ２がセンターサーバー２３と中継段数を２段で接続できるノード接続確率は、前述の式（２）に示した通りｐ２である。

また、第２の経路を利用してＳＭ２がセンターサーバー２３と中継段数を１段で接続できるノード接続確率は、前述の式（１）と同様の式（５）に示すようにｐ２ＢＰである。

ｐ２ＢＰ＝ｆ２（ｄ０、ｄ３） ・・・（５）

この場合、解析対象の通信ノードであるＳＭ２のノード接続確率は、第１の経路のｐ２と第２経路のｐ２ＢＰの和で表すことができる。また、上記の関数は、数値解析的な算定方法を利用することに制限はなく、論理的な算定手法を利用して積み上げた結果から相互接続確率を算定するものであってもよい。上記のような演算により算定された結果を、「論理和」と呼ぶ。

［相互接続確率からノード接続確率をノード密度から間接的に求める例］
前記のとおり解析対象のノード接続確率は、存在するセンターサーバー２３までの複数の経路それぞれの接続のしやすさの論理和をとったものである。上記のように遂次論理和を算出してもよいが、これに代えて下記の方法でノード接続確率を算出してもよい。

例えば、解析対象ノードの周りのノード密度が高くなるに従いセンターサーバーまでの経路が多くなり、論理和として積み上げられる経路が増える。つまり、解析対象ノードの周りのノード密度が高い程、ノード接続確率は高くなる傾向が見られる。

図１６は、実施形態のノード密度とノード接続確率の関係について示す図である。図１６に示すグラフの横軸は、ノード密度であり、縦軸がノード接続確率である。図１６に示すノード密度とノード接続確率の相関関係は、通信ノードの接続実績や上記の理論計算等を用いて予め作成することが可能である。この図１６に示すような相関関係を利用すれば、解析対象の通信ノードより上位の通信ノードのノード密度の値からノード接続確率を間接的に求めることが可能である。

（第１の実施形態）
図１は、実施形態の接続率シミュレーション装置１の構成を示す図である。接続率シミュレーション装置１は、「マルチホップ型」の通信システム２において、通信ノード２１ごとの通信の接続確率などについて解析する。

［通信システム］
まず、解析対象の通信システム２の一例について説明する。通信システム２は、複数の通信ノード２１と、集約装置２２と、センターサーバー２３とを備える。

複数の通信ノード２１について説明する。複数の通信ノード２１のそれぞれは、無線通信モジュールと、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、各種回路などを有する。通信ノード２１は、無線信号を利用して通信する。

例えば、通信ノード２１は、それぞれ集約装置２２宛に情報を送信する。通信ノード２１が集約装置２２宛に送信する情報には、少なくとも自通信ノード２１のノード情報が含まれる。上記のノード情報には、自通信ノード２１の識別情報、電波受信強度、各種計測値などのデータが含まれる。電波受信強度には、他の装置から受信した電波の電界強度又は信号強度に関するデータが含まれる。通信ノード２１は、他の通信ノード２１又は集約装置２２との間で、所定の無線通信方式により通信する。

集約装置２２について説明する。集約装置２２は、無線通信モジュールと、ＣＰＵなどのプロセッサと、各種回路などを有する。集約装置２２は、所定の範囲内にある少なくとも１つの通信ノード２１からのノード情報を取得して、そのノード情報を集約（収集）する。

集約装置２２には、１又は複数の通信ノード２１が接続され、集約装置２２を起点とするツリー型のネットワークが形成される。複数の通信ノード２１は、ツリー型のネットワークによって階層的に構成されている。集約装置２２とその集約装置２２に直接的に接続される１又は複数の通信ノード２１との間は、無線通信により接続される。

例えば、集約装置２２に直接的に接続される第１層には、通信ノード２１−１と通信ノード２１−２とが含まれる。第２層には、通信ノード２１−１１と通信ノード２１−２１と通信ノード２１−２２とが含まれる。通信ノード２１−１と、通信ノード２１−２と、通信ノード２１−１１と、通信ノード２１−２１と、通信ノード２１−２２のそれぞれは、通信ノード２１の一例である。以下、通信ノードを他の通信ノードと区別しない場合、単に通信ノード２１又は複数の通信ノード２１という。

上記の場合、通信ノード２１−１１が通信ノード２１−１に対して通信ノード２１−１１のノード情報を送信し、通信ノード２１−１が集約装置２２に対して通信ノード２１−１１のノード情報を中継して送信する。通信ノード２１−２１が通信ノード２１−２に対して通信ノード２１−２１のノード情報を送信し、通信ノード２１−２が集約装置２２に対して通信ノード２１−２１のノード情報を中継して送信する。通信ノード２１−２２の場合も、上記の通信ノード２１−２１と同様である。

なお、図１に示す範囲は第２層までであるが、これに制限されることはなく、第３層以上の階層が含まれていてもよい。上記のように、１つの階層に少なくとも１つの通信ノード２１を割り付けて、多段で中継する構成をとる場合には、各通信ノード２１において隣接する階層の通信ノード２１との接続性を高めることで、通信システム２の接続性を高めることができる。

集約装置２２は、階層的な接続関係の下で無線信号を用いて通信する通信ノード２１と通信する。集約装置２２と、階層的な接続関係の下で無線信号を用いて通信する通信ノード２１とが通信する無線通信ネットワーク２０−１が形成される。

通信ノード２１が特定の集約装置２２の階層的な接続関係の下で無線信号を用いて通信する範囲を超えて広範囲に設置されている場合には、複数の集約装置２２を設置して、通信ノード２１のそれぞれが、複数の集約装置２２のうちの何れかの集約装置２２の無線通信範囲内になるように通信経路を設定するとよい。前述の無線通信ネットワーク２０−１と同様に、複数の集約装置２２のそれぞれに対応する無線通信ネットワーク２０−Ｎなどが形成される。

集約装置２２は、通信ノード２１から取得したノード情報を、広域ネットワーク２４を通してセンターサーバー２３に送信する。この広域ネットワーク２４は、例えば光ケーブルネットワーク網や携帯電話ネットワーク網などである。

センターサーバー２３は、集約装置２２から送られてきた各通信ノード２１の情報を、記憶装置に記憶させる。センターサーバー２３は、接続率シミュレーション装置１からの要求に応じて、各通信ノード２１の情報を提供する。例えば、各通信ノード２１の情報は、集約装置２２が集約した各通信ノード２１のノード情報、ノード接続実績に関する情報等の情報である。

［接続率シミュレーション装置］
前述の図１に示すように、接続率シミュレーション装置１は、シミュレーション条件取得部１１と、ノード接続確率算出部１２と、システム全体接続率算出部１３と、結果出力部１４と、電波伝搬モデル取得部１５と、記憶部１６とを備える。

シミュレーション条件取得部１１と、ノード接続確率算出部１２と、システム全体接続率算出部１３と、結果出力部１４と、電波伝搬モデル取得部１５は、例えば、ＣＰＵなどのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。

シミュレーション条件取得部１１は、通信システム２の全体の接続率を計算する条件を取得する。条件には、例えば、ノード接続確率算出部１２が接続確率の算出に用いるパラメータの設定値などが含まれる。

ノード接続確率算出部１２は、解析対象の通信ノード２１を配置する位置を、対象通信ノードＴＮの位置として定める。ここで、解析対象の通信ノード２１すなわち対象通信ノードＴＮとは、現実にはまだ設置されていない通信ノードである。ノード接続確率算出部１２は、仮に、上記定めた位置に通信ノード２１を設置した場合の「ノード接続確率」を求める。以下、これを前提とする。

ノード接続確率算出部１２は、対象通信ノードＴＮの位置に関する次の各種情報に基づいて、対象通信ノードＴＮの「ノード接続確率」を算出する。上記の各種情報には、センターサーバー２３から取得した通信ノード接続実績情報、後述するノード設計情報ＤＢ１６１から取得した通信ノード設計情報、および、後述する電波伝搬モデルＤＢ１６２から取得した電波伝搬モデル情報が含まれる。

図２は、実施形態の電波伝搬モデルＤＢ１６２について説明するための図である。図２に示すように、電波伝搬モデルＤＢ１６２は、環境条件ごとの電波伝搬モデルを集めたものである。電波伝搬モデル情報は、環境条件ごとの電波伝搬モデルを示す情報である。電波伝搬モデル情報は、基本的には、通信ノード間の距離（以下、通信距離）と、受信電界強度とを互いに対応付けた情報である。

また、電波伝搬モデル情報は、受信電界強度の分散などが更に付加されたものであってよい。例えば、電波伝搬モデルＤＢ１６２は、電波伝搬モデルＤＢ１６２Ａから電波伝搬モデルＤＢ１６２Ｚの複数のモデルを含む。

第１環境条件は、例えば、通信ノード２１が配置される位置の特徴を示すものであり、その地点の周囲の土地利用に関する属性情報に関する条件である。他の環境条件も同様に、それぞれ特定の事情に関する条件である。

上記の電波伝搬モデルＤＢ１６２は、環境条件ごとの電波伝搬モデルを集めたものであるが、「環境条件ごと」に限らない。例えば、行政区間ごとでもよいし、単に地域を区分したものであってもよい。

ノード接続確率算出部１２は、対象区間の通信距離と電波伝搬モデルとを用いて対象区間の「相互接続確率」を算出し、これを元に各通信ノードの「ノード接続確率」を算出する。ノード接続確率算出部１２は、「相互接続確率」を算出する際、ノード設計情報に基づいて、複数の電波伝搬モデルから一つを選択する。なお、ノード接続確率算出部１２は、電波伝搬モデルが一つしかない場合、単にそれを選択する。そして、ノード接続確率算出部１２は前記の様な方法で、「相互接続確率」を元に「ノード接続確率」を算出する。

図１に戻り説明を続ける。システム全体接続率算出部１３は、ノード接続確率算出部１２の算出結果に基づいて、通信システム２の全体又は一部の範囲の「全体接続率（接続率）」を算出する。例えば、システム全体接続率算出部１３は、通信システム２における設置済みの通信ノード２１のノード数に占める“一定以上の通信品質を有する通信ノードのノード数”の割合を通信システム２の「全体接続率」として算出する。

或いは、システム全体接続率算出部１３は、通信システム２における設置済みの通信ノード２１の接続確率の平均値、中央値などの統計的に導出される値を通信システム２の「全体接続率」として算出してもよい。

結果出力部１４は、各対象通信ノードＴＮのノード接続確率、通信システム２の全体接続率などの算出結果を表示したり、電子ファイルとして出力したりする。

電波伝搬モデル取得部１５は、通信ノード２１間の電波受信強度を用いて、その通信ノード２１が該当する環境条件の電波伝搬モデルを演算処理によって作成し、その環境条件の電波伝搬モデル情報を電波伝搬モデルＤＢ１６２に格納する。

或いは、電波伝搬モデル取得部１５は、電波伝搬モデル情報を、シミュレーション条件取得部１１を経て外部装置から取得してもよい。なお、電波伝搬モデル取得部１５は、作成した電波伝搬モデルを用いて、既存の電波伝搬モデルを補正してもよい。これらの結果、電波伝搬モデル取得部１５は、電波伝搬モデルを取得する。

記憶部１６は、ノード設計情報ＤＢ１６１と、電波伝搬モデルＤＢ１６２とを格納する。

図３は、実施形態のノード設計情報ＤＢ１６１について説明するための図である。この図３に示すノード設計情報ＤＢ１６１は、通信ノード２１の識別情報、設置位置情報、設置環境情報、設置時期に関する情報等を、「ノード設計情報」として格納する。通信ノード識別情報は、通信ノード２１のそれぞれに対応させて付与されたものであり、少なくとも１つの集約装置２２の配下の通信ノード２１を識別するための情報である。設置位置情報には、２次元平面、又は３次元空間における通信ノード２１の位置を特定可能な情報が含まれる。例えば、設置位置情報は、緯度経度情報或いは別の座標系で表された情報の何れであってもよく、それらに高度情報を組み合わせたものであってもよい。また、設置環境情報には、通信ノード２１が設置された位置の周囲の環境の特徴を特定するための情報が含まれてもよい。この設置環境情報には、例えば、通信ノード２１が設置された位置の土地利用に関する属性情報が含まれる。設置時期に関する情報には、通信ノード２１が設置された年月日、または将来の計画として通信ノード２１の設置が予定されている年月日が含まれる。接続率シミュレーション装置１は、この設置時期情報を元に、将来を含めた任意の時期の接続率シミュレーションを実施することができる。

以下、実施形態に係る処理について説明する。実施形態に係る処理は、電波伝搬モデルの取得に係る処理と、解析処理とを含む。これらの処理は、例えば、互いに非同期で実施される。

まず、図４から図６を参照して、電波伝搬モデルの取得に係る処理について説明する。図４は、実施形態の通信ノードの接続実績と電波受信強度とについて説明するための図である。

図４は、通信ノード識別番号により識別される通信ノード２１が、集約装置２２と他の通信ノード２１との中で何れの装置に接続したかの実績を示す情報と、その接続により通信ノード２１が受信した無線信号の電波受信強度の値とを示している。集約装置２２は、集約装置識別番号ＣＲにより識別される。この表における通信ノード識別情報は、図１に示す通信システム２に対応するものである。

例えば、表中の△印は、上層側の装置に対する接続実績があることを示す。表中の▽印は、下層側の装置に対する接続実績があることを示す。表中に、（−）で示す欄は、他の装置に対する接続がなかったことを示す。例えば、通信ノード識別番号に（Ｎ２）が付与された通信ノード２１−２は、その上層側の装置の集約装置２２に接続され、その下層側の装置の通信ノード２１−２１と通信ノード２１−２２に接続されている。通信ノード識別番号に（Ｎ１−１１）が付与された通信ノード２１−１１は、通信システム２には接続されていない状況にある。

また、△印又は▽印に続く記載は、無線信号の電波受信強度を示す。例えば、通信ノード２１−２の無線信号の電波受信強度は、下記の値をとる。集約装置２２からの無線信号の電波受信強度がＰ２（ＣＲ）であり、通信ノード２１−２１からの無線信号の電波受信強度がＰ２（Ｎ２１）であり、通信ノード２１−２２からの無線信号の電波受信強度がＰ２（Ｎ２２）である。Ｐ２（ＣＲ）、Ｐ２（Ｎ２１）、Ｐ２（Ｎ２２）等の値は、受信した無線信号の強度による。

図５は、実施形態の電波伝搬モデルを取得する処理を説明するための図である。

図５（ａ）から（ｄ）における横軸は、通信距離（図では距離）であり、縦軸は、電波受信強度である。図中の「ｘ」印は、通信距離と電波受信強度の実績データの位置を示す。

図５（ａ）に全通信ノード２１の接続実績を示す。全通信ノード２１の接続実績のデータが、領域ＺＡの中に分布している。グラフＬＡは、この全通信ノード２１のデータに基づいて作成した電波伝搬モデル情報の代表値を連ねた曲線である。この全通信ノード２１は、第１環境条件を満たすものと第２環境条件を満たすものとを含む。

図５（ｂ）に第１環境条件を満たす通信ノード２１の接続実績を示す。第１環境条件を満たす通信ノード２１の接続実績が、領域Ｚ１の中に分布している。グラフＬ１は、第１環境条件を満たす通信ノード２１のデータに基づいて作成した電波伝搬モデル情報の代表値を連ねた曲線である。図５（ｃ）に第２環境条件を満たす通信ノード２１の接続実績を示す。第２環境条件を満たす通信ノード２１の接続実績が、領域Ｚ２の中に分布している。グラフＬ２は、第２環境条件を満たす通信ノード２１のデータに基づいて作成した電波伝搬モデル情報の代表値を連ねた曲線である。

図５（ｄ）に図５（ｂ）のグラフＬ１と図５（ｃ）のグラフＬ２を抽出して、それらを対比して示す。このグラフに示すように、環境条件が異なると作成された電波伝搬モデルの代表値を連ねた曲線は異なるものになる。

図６は、実施形態の電波伝搬モデルを取得する処理の流れを示すフローチャートである。

まず、電波伝搬モデル取得部１５は、所望の条件に適した電波伝搬モデルの作成が必要か否かを判定する（ステップＳＡ１０）。上記の電波伝搬モデルの作成が必要な場合とは、例えば、所望の条件に適した電波伝搬モデルが電波伝搬モデルＤＢ１６２に格納されていない場合、所望の条件に寄らない初期状態を定める場合、所望の条件に基づいて予め作成された電波伝搬モデルを流用する場合などである。例えば、電波伝搬モデル取得部１５は、所望の環境条件に適した電波伝搬モデルが電波伝搬モデルＤＢ１６２に格納されていない場合、電波伝搬モデルの作成が必要な場合と判定する。

電波伝搬モデルの作成が必要な場合には、電波伝搬モデル取得部１５は、ノード設計情報ＤＢ１６１のノード設計情報を読み出して取得する（ステップＳＡ２０）。

電波伝搬モデル取得部１５は、ノード設計情報に基づいて特定された位置の周囲の環境と同様の環境に設けられている通信ノード２１を、通信システム２において稼働中の通信ノード２１のなかから抽出し、抽出した通信ノード２１の電波受信強度の実績値を通信システム２から取得する（ステップＳＡ３０）。

次に、電波伝搬モデル取得部１５は、それらの実測値の分布について統計解析することにより、上記と同様の環境における通信距離ごとの無線信号の到達性を示す代表値を算出する（ステップＳＡ４０）。上記の実測値の分布とは、通信距離と電波受信強度を軸に持つ平面に、通信距離に対する電波受信強度が一致する位置に配置された点の分布である。

例えば、電波伝搬モデル取得部１５は、通信距離ごとに、各通信ノード２１の電波受信強度の分布の平均値、中央値などを、その通信距離における代表値として算出する。次に、電波伝搬モデル取得部１５は、通信距離ごとの無線信号の到達性を示す代表値に基づいた近似式から電波伝搬モデルを作成し、その電波伝搬モデル情報を電波伝搬モデルＤＢ１６２に書き込み（ステップＳＡ５０）、図に示す一連の処理を終える。

一方、電波伝搬モデルの作成が必要ではない場合には、電波伝搬モデル取得部１５は、外部装置から電波伝搬モデルを取得して（ステップＳＡ６０）、電波伝搬モデルＤＢ１６２に書き込み、図に示す一連の処理を終える。

次に、図７から図１０を参照して、実施形態の解析処理について説明する。図７は、実施形態の通信ノードの配置の一例を説明するための図である。図８は、実施形態の通信ノード間距離と相互接続確率との関係をグラフで示す図である。

図７に示すように中心ＡＰの位置を、基準にする接続先に合わせる。基準にする接続先は、例えば、集約装置２２である。中心ＡＰを基準にした同心円状の境界によって、内側から順に領域Ｚ１から領域Ｚ５までの５つの領域と、その外側の領域に分割されている。例えば、領域Ｚ１内のＳＭ１の位置に通信ノード２１−１が配置され、領域Ｚ２内のＳＭ２の位置に通信ノード２１−２が配置され、領域Ｚ３内のＳＭ３の位置に通信ノード２１−１１の配置が予定され、領域Ｚ４内のＳＭ４の位置に通信ノード２１−２１が配置され、領域Ｚ５内のＳＭ５の位置に通信ノード２１−２２が配置される。

上記の図７に示す各範囲（領域）における相互接続確率の関係を図８のグラフに整理する。図８における横軸は、通信ノード２１間距離であり、縦軸は相互接続確率である。曲線は、各距離における相互接続確率の期待値を示す。通信ノード２１間距離が長くなるほど受信電波強度が低下するため、それに伴い相互接続確率も低下する。領域Ｚ１から領域Ｚ５の各領域の範囲内に配置されていれば、各領域の最遠点の期待値より高い相互接続確率が見込まれる。例えば、領域Ｚ１から領域Ｚ３までが、集約装置２２から直接通信可能な領域であるとすれば、領域Ｚ４と領域Ｚ５とそれらより外側の領域が集約装置２２から直接通信することが困難な領域になる。図８におけるＡからＥは、上記領域Ｚ１から領域Ｚ５までの境界の位置を示す。

なお、上記の各通信ノード２１の配置要求があった場合には、ノード接続確率算出部１２は、領域Ｚ４と領域Ｚ５に位置する通信ノード２１−２１と通信ノード２１−２２については、集約装置２２と直接通信させずに他の通信経路を設定する。例えば、ノード接続確率算出部１２は、通信ノード２１−２１と通信ノード２１−２２については、通信ノード２１−２を経由する通信経路を設定し、その結果を出力するとよい。

なお、接続率シミュレーション装置１は、通信可否の判定処理において、電波受信強度の値を直接利用して解析してもよく、電波受信強度の値を直接利用することなく、上記の相互接続確率を条件判断の指標に用いてもよい。上記の実施形態のように相互接続確率を条件判断の指標に用いることにより、接続率シミュレーション装置１は、異なる無線通信方式を組み合わせる通信区間についても同じ指標を用いて解析することができる。

図９は、実施形態の解析処理の流れを示すフローチャートである。以下の処理が実行される前に、通信ノード２１の配置を予定する地点の電波伝搬モデルが決定されているものとする。

まず、シミュレーション条件取得部１１は、配置を予定する通信ノード２１を特定し、解析処理を実施するための条件を取得する（ステップＳＢ１０）。例えば、解析処理の条件には、通信ノード２１の識別番号、配置を予定する位置に関する情報、設置時期情報、解析処理におけるシミュレーションによりノード接続確率を求める対象時期、対象エリア、そのほか、シミュレーションを行う際のパラメータ類などである。

次に、ノード接続確率算出部１２は、上記の解析処理の条件に基づいて対象通信ノードＴＮの位置情報を取得する（ステップＳＢ２０）。なお、ノード接続確率算出部１２は、設置時期情報に基づいて解析処理の対象の通信ノード２１と、同通信ノード２１と通信する他の通信ノード２１とを特定してもよい。この場合の対象の通信ノード２１は、対象通信ノードＴＮである。

次に、ノード接続確率算出部１２は、対象通信ノードＴＮの位置の属性情報に基づいて電波伝搬モデルＤＢ１６２から対象通信ノードＴＮに係る対象区間が該当する環境条件の電波伝搬モデル情報を取得する（ステップＳＢ３０）。

次に、ノード接続確率算出部１２は、対象通信ノードＴＮの位置に関連する通信ノード２１の接続実績を、通信システム２から取得する（ステップＳＢ４０）。

次に、ノード接続確率算出部１２は、電波伝搬モデル情報と対象通信ノードＴＮの位置情報と対象通信ノードＴＮの位置に関連する通信ノード２１の接続実績に基づいて、対象通信ノードＴＮにおける相互接続確率及びノード接続確率を算出する（ステップＳＢ５０）。なお、ノード接続確率算出部１２は、このノード接続確率の算出に当たり、周辺に配置された通信ノード２１の密度情報（ノード配置密度）に基づいて、ノード接続確率を算出してもよい。

次に、システム全体接続率算出部１３は、通信システム２における所定の範囲に含まれた複数の通信ノード２１のノード接続確率に基づいて通信システム２における全体接続率を算出する（ステップＳＢ６０）。

なお、システム全体接続率算出部１３は、特定の時点の各通信ノード２１の「ノード接続確率」の算出値と通信システム２の「全体接続率」の実績値との相関関係を用いて、通信システム２における「全体接続率」を補正してもよい。システム全体接続率算出部１３によるステップＳＢ６０の処理を終えることにより、図に示す一連の処理を終える。

図１０を参照して、図９に示した解析処理のより具体的な一例について説明する。図１０は、実施形態の解析処理の具体的な一例を示すフローチャートである。前述の図９のフローチャートとの相違点を中心に説明する。

例えば、電波伝搬モデルＤＢ１６２には、互いに異なる代表的な周辺環境の条件にそれぞれ対応付けられた複数種類の電波伝搬モデルがそれぞれ格納される。代表的な周辺環境の条件として、通信ノード２１を設置する建物が戸建であるか、集合住宅であるか、または、設置する周辺に建物が多いか否かなどの諸条件が含まれる。上記の諸条件を、例えば、国土地理院が定めた土地利用種別（農用地、森林、建物用地、など）の情報を利用して規定してもよい。なお、国土地理院が定めた土地利用種別は、土地利用に関する属性情報の一例である。

上記のように代表的な周辺環境として、高層住宅エリア、低層住宅エリア、森林、山間部などが挙げられる。以下の説明では、上記の代表的な周辺環境を利用した場合について例示する。

ステップＳＢ１０、ステップＳＢ２０の処理を終えた後、電波伝搬モデル取得部１５は、以下に示す手順で、通信ノード２１を配置する対象通信ノードＴＮに係る対象区間が該当する環境条件の電波伝搬モデルを取得する。

例えば、電波伝搬モデル取得部１５は、まず、住所、緯度経度情報等の位置情報に基づいて、対象通信ノードＴＮの位置Ｐの土地利用種別を含むノード設計情報ＤＢ１６１の設置環境情報（図では土地利用区分情報）を取得する（ステップＳＢ３１）。

次に、電波伝搬モデル取得部１５は、対象通信ノードＴＮの位置Ｐの土地利用種別に基づいて、その位置Ｐが建物用地に分類されているか否かを判定する（ステップＳＢ３２）。その位置Ｐが建物用地に分類されている場合、電波伝搬モデル取得部１５は、ノード設計情報ＤＢ１６１の設置環境情報に基づいて、その位置Ｐの建物が高層建物であるか否かを判定する（ステップＳＢ３３）。その位置Ｐの建物が高層建物である場合には、電波伝搬モデル取得部１５は、高層建物用の設計情報を選択し（ステップＳＢ３４）、ステップＳＢ４０の処理に進める。その位置Ｐの建物が高層建物ではない場合には、電波伝搬モデル取得部１５は、低層建物用の設計情報を選択し（ステップＳＢ３５）、ステップＳＢ４０の処理に進める。

その位置Ｐが建物用地ではない場合、電波伝搬モデル取得部１５は、ノード設計情報ＤＢ１６１の設置環境情報に基づいて、その位置Ｐが森林に分類されているか否かを判定する（ステップＳＢ３６）。その位置Ｐが森林に分類されている場合には、電波伝搬モデル取得部１５は、森林用の設計情報を選択し（ステップＳＢ３７）、ステップＳＢ４０の処理に進める。

その位置Ｐが森林ではない場合、電波伝搬モデル取得部１５は、ノード設計情報ＤＢ１６１の設置環境情報に基づいて、その位置Ｐが山間部に分類されているか否かを判定する（ステップＳＢ３８）。その位置Ｐが山間部に分類されている場合には、電波伝搬モデル取得部１５は、山間部用の設計情報を選択し（ステップＳＢ３９）、ステップＳＢ４０の処理に進める。

その位置Ｐが山間部ではない場合、電波伝搬モデル取得部１５は、その位置Ｐの解析処理が適用範囲外であることを示す警告を入出力装置１Ｅなどに表示して（ステップＳＢ７０）、図に示す一連の処理を終える。

上記のステップＳＢ３４、ステップＳＢ３５、ステップＳＢ３７、ステップＳＢ３９の何れかの処理を終えた後、ステップＳＢ４０からステップＳＢ６０の処理を実施して、一連の処理を終える。

上記の処理により、接続率シミュレーション装置１は、通信ノード２１間の距離に対する相互接続確率を算出する際に、高層住宅エリア、低層住宅エリア、森林、山間部などの代表的な周辺環境にそれぞれ対応させた電波伝搬モデルを利用する。この場合、ステップＳＢ５０において、ノード接続確率算出部１２は、ノード設計情報と、対象通信ノードＴＮの位置Ｐの周辺環境に対応する電波伝搬モデルとに基づいて、通信ノード２１を配置する対象通信ノードＴＮとその通信相手との間の対象区間における相互接続確率を算出する。
このように、接続率シミュレーション装置１は、土地利用に関する属性情報ごとに対応付けられた電波伝搬モデルであって、土地利用に関する属性情報に基づいた分類に従って選択可能な複数の電波伝搬モデルを利用できる。

上記の実施形態によれば、接続率シミュレーション装置１は、ノード接続確率算出部１２と、電波伝搬モデル取得部１５と、を備える。ノード接続確率算出部１２は、複数の通信ノード２１の位置情報を含むノード設計情報と、電波伝搬モデル取得部１５によって取得された無線信号の到達性を示す電波伝搬モデルと、解析対象の通信ノード２１に関連する通信ノードのノード接続実績情報とに基づいて、解析対象の通信ノード２１から通信システム２における所定の通信ノードに対するノード接続確率を算出する。

これにより、接続率シミュレーション装置１は、通信システム２に新たに追加される通信ノード２１がその通信システム２に接続できる可能性をより精度よく導出することができる。

また、接続率シミュレーション装置１は、各通信ノード２１の通信システム２へのノード接続確率を、通信ノード２１毎に得ることができる。接続率シミュレーション装置１は、この各通信ノード２１のノード接続確率を、各通信ノード２１の監視や設置計画の作成に用いるように他の装置に出力してもよく、接続率シミュレーション装置１自身が上記のノード接続確率を用いて、監視や設置計画の作成の処理を実施してもよい。

特に、「マルチホップ型」の通信システム２の構築にあたり、接続率シミュレーション装置１は、通信ノード２１、集約装置２２等の設置過程における「接続性推定」を精度良く予測することができる。この結果、接続率シミュレーション装置１は、通信品質とコストに優れた通信システム２になるように、その設計を支援するとともに、「接続性推定」に基づく運用設計の精度も高めることができる。

また、接続率シミュレーション装置１は、システム全体接続率算出部１３を更に備えてもよい。システム全体接続率算出部１３は、全部の通信ノード２１に基づいて、通信システム２全体の全体接続率を算出することにより、通信システム２の全体又は部分エリア毎の接続率を算出できる。

なお、この全体接続率の値は、単に、通信ノード２１毎の状態を示すものではなく、通信システム２の全体又は部分エリア毎の状態を示すものである。接続率シミュレーション装置１は、上記の全体接続率の値を、通信システム２の全体のネットワーク化計画を作成する際や、日々の通信システム２の状態の監視、あるいは、将来の通信状態の予測に用いることができる。

また、電波伝搬モデル取得部１５は、対象区間に関する無線信号の電波受信強度の実績情報と、対象区間に関する少なくとも１つの通信ノード２１の位置情報を含むノード設計情報とに基づいて、対象区間の電波伝搬モデルを導出してもよい。

なお、対象区間が、１つの通信ノード２１と集約装置２２との間に対応付けられる場合と、２つの通信ノード２１間に対応付けられる場合とがある。

前者の場合、電波伝搬モデル取得部１５は、１つの通信ノード２１と集約装置２２との間に対応する対象区間に関する無線信号の電波受信強度の実績情報と、その対象区間に関する１つの通信ノード２１の位置情報を含むノード設計情報と、その対象区間に関する集約装置２２と位置情報とに基づいて、その対象区間の電波伝搬モデルを導出する。

後者の場合、電波伝搬モデル取得部１５は、２つの通信ノード２１の間に対応する対象区間に関する無線信号の電波受信強度の実績情報と、その対象区間に関する２つの通信ノード２１の位置情報を含むノード設計情報とに基づいて、その対象区間の電波伝搬モデルを導出する。

なお、解析対象の通信ノード２１と通信システム２における所定の通信ノード２１との間の対象区間には複数の電波伝搬モデルが対応付けられていてもよい。この場合、電波伝搬モデル取得部１５は、異なる条件のもとで、特徴が異なる電波伝搬モデルを、対象区間の電波伝搬モデルとして導出してもよい。

なお、実施形態の通信システム２は、無線信号を用いて通信する複数の通信ノード２１と、複数の通信ノード２１の内の２つの通信ノード２１から無線信号を用いて送信されたデータを集約する集約装置２２とを含む。その少なくとも１つの通信ノード２１は、集約装置２２と直接的に通信してよい。又は、少なくとも１つの通信ノード２１は、複数の通信ノード２１の内の他の通信ノード２１を介して集約装置２２と間接的に通信してよい。

なお、電波伝搬モデル取得部１５は、対象区間に関する無線信号の電波受信強度の実績情報と、対象区間に関する少なくとも１つの通信ノード２１の位置情報を含むノード設計情報と、に基づいて、対象区間の電波伝搬モデルを導出してもよい。接続率シミュレーション装置１は、電波伝搬モデルを実際の通信ノード２１間の電波受信強度の実績を元に作成するので、高い精度で電波伝搬モデルを構築できる。前述したとおり、電波伝搬モデルは、通信ノード間の距離に対する電波受信強度に対応付けられる。なお、電波受信強度は、その平均値、分散などによって特徴づけられる。

また、電波伝搬モデル取得部１５は、対象区間の電波の到達性に基づいて、対象区間に該当する複数の電波伝搬モデルの中から対象区間の電波伝搬モデルを決定してもよい。これにより、電波伝搬モデル取得部１５は、複数種類の電波伝搬モデルを、国土地理院が提供する土地利用区分によって切り替えることができる。

また、電波伝搬モデル取得部１５は、センターサーバー２３から取得した通信ノード２１間の電波受信強度の実績情報とノード設計情報ＤＢ１６１のノード設計情報とに基づいて、電波伝搬モデルを補正し、補正した電波伝搬モデルを電波伝搬モデルＤＢ１６２に追加する。これにより、電波伝搬モデル取得部１５は、補正した電波伝搬モデルを電波伝搬モデルＤＢ１６２に書き込んで、更新させることができる。

（第１の実施形態の第１変形例）
この変形例に、適用される電波伝搬モデルを補正する事例を示す。
前述の図９に示すステップＳＡ４０の段階で、電波伝搬モデル取得部１５は、その通信距離における代表値が無線信号の到達性を示す電波伝搬モデルから求めた値に対して所定量以上異なるか否かを判定する（ステップＳＡ４２：不図示）。

その代表値が、無線信号の到達性を示す電波伝搬モデルから求めた値に対して所定量以上異なる場合、電波伝搬モデル取得部１５は、その無線信号の到達性を示す電波伝搬モデルを補正しても良い（ステップＳＡ４４：不図示）。

例えば、電波伝搬モデル取得部１５は、所定の条件に基づいて通信ノード２１を分類し、分類ごとに電波伝搬モデルを作成する。このような分類ごとに作成された電波伝搬モデルの方が、分類しない場合の電波伝搬モデルに対して実際の伝搬特性に対する近似性が高くなる場合がある。電波伝搬モデル取得部１５は、上記の所定の条件に従って適用する範囲を分割することによって、適用される電波伝搬モデルを補正するとよい。

その代表値が、無線信号の到達性を示す電波伝搬モデルから求めた値に対して所定量以上異ならない場合、電波伝搬モデル取得部１５は、その無線信号の到達性を示す電波伝搬モデルを利用する（ステップＳＡ４６：不図示）。

上記のステップＳＡ４２からＳＡ４６までの処理を、前述の図９のフローチャートのステップＳＡ４０に続いて実施してもよい。

（第１の実施形態の第２変形例）
この変形例に、土地利用に関する属性情報を利用すること無く構成する事例を示す。

解析対象の通信ノード２１と通信システム２における所定の通信ノード２１との間の対象区間の電波伝搬モデルとして、選択可能な複数の電波伝搬モデルを用意してもよい。例えば、電波伝搬モデル取得部１５は、その対象区間に関する無線信号の電波受信強度の実績情報に基づいて、その対象区間の電波伝搬モデルを導出することにより、必ずしも土地利用に関する属性情報に対応付けて分類することなく、電波受信強度の実績情報の分布の特徴に基づいた分類に従って、選択可能な複数の電波伝搬モデルを利用できる。

（第２の実施形態）
図１１から図１３を参照して、第２の実施形態について説明する。本実施形態では、建物ＢＬ内部に複数の通信ノード２１が配置され、建物ＢＬを代表する位置に対象通信ノードＴＮが配置されたと仮定して、対象通信ノードＴＮを用いて解析処理を実施することについて説明する。

ここで、建物ＢＬ内部に積算電力計等の複数の通信ノード２１を配置する場合に生じ得る要件について整理する。以下、複数の通信ノードを収容する建物ＢＬを「集合住宅」を呼ぶ。
・建物ＢＬ内部に通信ノード２１を配置する位置を明確に特定するために３次元座標のデータを用いてもよい。ただし、既存の建物の場合には、３次元座標のデータを得ることは容易ではないことがある。３次元座標のデータが得られない場合にも、３次元座標のデータを用いる場合と同様の手法を適用できることが望まれる。
・建物ＢＬ内部に配置する通信ノード２１の個数が比較的多いこともあり、簡易な処理によりノード接続確率を算出できることが望まれる。この場合のノード接続確率には、建物ＢＬ内部の通信ノード２１相互間の相互接続確率と、建物ＢＬ内部の通信ノード２１とその外部の通信ノード２１相互間の相互接続確率の少なくとも何れかが含まれる。例えば、この場合のノード接続確率を、建物ＢＬ内部の通信ノード２１相互間の相互接続確率と、建物ＢＬ内部の通信ノード２１とその外部の通信ノード２１相互間の相互接続確率のうちの何れかを用いて計算することができる。
・規模が比較的大きな建物ＢＬの場合、ノード数が少ないと通信ノード間の距離や壁床等の遮蔽の影響により、接続性が落ち、建物ＢＬ内部の通信ノード２１相互間の接続確率が低下する傾向がある。このような傾向がみられる建物ＢＬに適用できることが望まれる。

本実施形態は、建物ＢＬ内部に複数の通信ノード２１が配置される場合において、上記の各要件に対して、通信ノード２１のノード接続確率の算出を簡易な処理により可能にする。

例えば、実施形態の接続率シミュレーション装置１は、典型的には２次元情報に基づいて通信ノード２１の相互接続確率及びノード接続確率を算出する。３次元情報を利用できる場合には、接続率シミュレーション装置１は、３次元情報に基づいて通信ノード２１の相互接続確率及びノード接続確率を算出してもよい。

建物ＢＬの位置を、地図のように２次元座標で示すことは比較的容易である。例えば、建物ＢＬの緯度経度情報は、建物ＢＬの住所等を用いて容易に得ることができる。建物ＢＬの中心点をその建物ＢＬの位置に定めてもよい。以下、建物ＢＬの中心点を示す２次元座標を「集約点座標」と呼ぶ。この建物ＢＬの中心点は、前述の対象通信ノードＴＮの位置に対応させて、所定の解析処理を適用してもよい。

そこで、本実施形態は、複数の通信ノード２１を建物ＢＬ内部に３次元的に配置する場合であっても、これらの通信ノード２１の位置を、建物ＢＬの中心点の２次元平面における位置で近似することで、これらの通信ノード２１の位置を集約点座標で示す。これにより、各通信ノード２１の位置を示す３次元座標のデータを作成することを不要にする。

以下、より具体的な処理について説明する。図１１は、実施形態のノード設計情報ＤＢ１６１Ａについて説明するための図である。この図１１に示すノード設計情報ＤＢ１６１Ａは、前述のノード設計情報ＤＢ１６１（図２）に代わるものとして利用される。ノード設計情報ＤＢ１６１Ａは、建物ＢＬの識別情報、建物位置情報、建物ＢＬに設置予定の通信ノードの総数、建物ＢＬに既設の通信ノードのノード数、建物ＢＬにおける通信ノード配置密度等を、「ノード設計情報」として格納する。

なお、建物ＢＬの識別情報は、建物ＢＬのそれぞれに対応させて付与されたものである。その建物ＢＬには集約装置２２の配下の少なくとも１つの通信ノード２１が設けられる。建物ＢＬの識別情報は、各通信ノード２１のそれぞれに対応させて付与されたものではないが、建物ＢＬに設けられた複数の通信ノード２１を代表する識別情報として利用する。

建物位置情報には、２次元平面における建物ＢＬの位置を特定可能な情報が含まれる。例えば、建物位置情報は、緯度・経度等で示される位置情報である。建物ＢＬに設置予定の通信ノードの総数は、建物ＢＬに設置される通信ノードの総数である。この総数には、建物ＢＬにまだ設置されていない通信ノードのノード数も含まれる。建物ＢＬに既設の通信ノード数は、当該建物ＢＬに既に設置されている通信ノード２１のノード数である。建物ＢＬにおける通信ノード配置密度は、建物ＢＬに設置されている通信ノード２１の密度を示す。その詳細については後述する。

接続率シミュレーション装置１は、下記の処理により、接続率の精度を高めている。建物ＢＬ内部に設置する通信ノード２１が少ないことにより、建物ＢＬ内部の通信ノード２１相互間の相互接続確率が低下する傾向がみられることについて、上記において説明した。これに対し、本実施形態の接続率シミュレーション装置１は、建物ＢＬ内部の通信ノード２１の配置密度（通信ノード配置密度）を変数に加えて、上記の傾向による影響を補正する。

図１２は、実施形態のノード接続確率に関する補正係数について説明するための図である。この図１２に示すグラフは、建物ＢＬにおける通信ノード配置密度（横軸）に対する、接続確率の補正係数（縦軸）の関係を示す。

建物ＢＬにおける通信ノード配置密度は、建物ＢＬに設置されている通信ノード２１の配置密度である。ノード接続確率算出部１２は、建物ＢＬにおける通信ノード配置密度を、同一の建物ＢＬに配置される通信ノードの総数と、その総数に係る通信ノードのなかで通信可能な状態にある通信ノードのノード数に基づいて算出する。例えば、ノード接続確率算出部１２は、建物ＢＬにおける通信ノード配置密度を、同一の建物ＢＬに配置される通信ノードの総数に対し、その総数に係る通信ノードのなかで通信可能な状態にある通信ノードのノード数の比として算出する。通信可能な状態にある通信ノードとは、建物ＢＬに既設の通信ノードとしてもよい。この値は、通信ノードが未設置の状態を０にして、予定の全数が設置された状態を１にする。

ここで、「集合住宅」に対する集約点座標を用いた接続確率の解析処理について説明する。

まず、ノード接続確率算出部１２は、全ての「集合住宅」について、その集合住宅の集約点座標に、１つの通信ノード２１を配置したものとして、その位置のノード接続確率を算出する。ノード接続確率算出部１２は、この過程で得られたノード接続確率を、集合住宅の接続確率ｘとする。

なお、ノード接続確率算出部１２は、補正係数ａを用いた式（６）により、当該集合住宅全体の平均接続確率ｙを算出する。

y=a×x ・・・（６）

なお、ノード接続確率算出部１２は、式（６）における補正係数ａを、建物ＢＬ内部のノード配置密度に基づいて決定してもよい。

例えば、補正係数ａは、図１２に示すように、建物ＢＬ内部のノード配置密度が０から１まで増加するのに伴い、補正係数ａの値が０から増加して１に漸近するように変化する。この図１２に示す曲線は、上に凸である。このような補正係数ａを用いることにより、建物ＢＬに設けられている通信ノード２１のノード数によるノード接続確率に生じる誤差の影響を低減できる。

例えば、ノード接続確率算出部１２は、建物ＢＬ内部のノード配置密度を、次の式（７）によって近似する。

建物ＢＬ内部のノード配置密度＝ｎ/ｍ ・・・（７）

ただし、式（７）において、建物ＢＬ内部に設置予定の通信ノードの総数をｍで示し、現在設置されている通信ノードのノード数をｎで示す。

上記の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏すると共に、複数の通信ノード２１には、同一の建物ＢＬに配置された複数の通信ノード２１が含まれている。ノード設計情報には、解析対象の通信ノード２１が配置される建物ＢＬを識別するための情報が含まれている。ノード接続確率算出部１２は、上記の複数の通信ノード２１のノード接続確率を、建物ＢＬにおける複数の通信ノード２１の配置密度を用いて算出する。これにより、接続率シミュレーション装置１は、通信ノード２１のノード接続確率を、建物ＢＬにおける複数の通信ノード２１の配置密度を用いて算出することで、その精度を比較的簡易な方法で高めることができる。なお、通信ノード２１の配置密度に基づいた補正は、建物ＢＬ内に制限されることなく、建物ＢＬ外における解析処理に適用してもよい。

ノード接続確率算出部１２は、複数の通信ノードの配置密度を、同一の建物ＢＬに配置される複数の通信ノード２１の総数と、通信可能な状態にある複数の通信ノード２１のノード数とに基づいて算出する。これにより、接続率シミュレーション装置１は、通信ノード２１のノード接続確率を、同一の建物ＢＬに配置される通信ノードの総数と、通信可能な状態にある通信ノードのノード数を用いて算出することで、その精度を比較的簡易な方法で高めることができる。

（接続率シミュレーション装置１のハードウェア構成例）
図１３を参照して、第１と第２の実施形態の接続率シミュレーション装置１のハードウェア構成について説明する。図１３は、実施形態の接続率シミュレーション装置１のハードウェア構成例を示す図である。接続率シミュレーション装置１は、例えば、ＣＰＵ１Ａと、ＲＡＭ１Ｂと、不揮発性記憶装置１Ｃと、可搬型記憶媒体ドライブ装置１Ｄと、入出力装置１Ｅと、通信インターフェース１Ｆとを備えるコンピュータである。接続率シミュレーション装置１は、ＣＰＵ１Ａに代えて、ＧＰＵなどの任意のプロセッサを備えてもよい。また、図２に示した各構成要素のうち一部は、省略されてもよい。

ＣＰＵ１Ａは、不揮発性記憶装置１Ｃに格納されたプログラム、または可搬型記憶媒体ドライブ装置１Ｄに装着された可搬型記憶媒体に格納されたプログラムをＲＡＭ１Ｂに展開して実行することで、以下に説明する種々の処理を行う。ＲＡＭ１Ｂは、ＣＰＵ１Ａによってワーキングエリアとして使用される。不揮発性記憶装置１Ｃは、例えば、ＨＤＤやフラッシュメモリ、ＲＯＭなどである。可搬型記憶媒体ドライブ装置１Ｄには、ＤＶＤやＣＤ（Compact Disc）、ＳＤ（登録商標）カードなどの可搬型記憶媒体が装着される。入出力装置１Ｅは、例えば、キーボードやマウス、タッチパネル、表示デバイスなどを含む。通信インターフェース１Ｆは、接続率シミュレーション装置１が他装置と通信を行う場合のインターフェースとして機能する。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、接続率シミュレーション装置１は、電波伝搬モデル取得部１５と、ノード接続確率算出部１２と、を持つ。電波伝搬モデル取得部１５は、複数の通信ノード２１が階層的な接続関係の下で無線信号を用いて通信する通信システム２における、距離に依存する無線信号の到達性を示す電波伝搬モデルを取得する。ノード接続確率算出部１２は、複数の通信ノード２１の位置情報を含むノード設計情報と、電波伝搬モデル取得部１５によって取得された無線信号の到達性を示す電波伝搬モデルと、対象の通信ノードに関連する通信ノードのノード接続実績情報とに基づいて、前記対象の通信ノードの通信が少なくとも前記解析対象の通信ノードの集約装置を経由して前記通信ノードの通信先であるセンターサーバーに接続される接続確率を算出する。このような構成によれば、通信システムに新たに追加される通信ノードがその通信システムに接続できる可能性をより精度よく導出することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…接続率シミュレーション装置、１１…シミュレーション条件取得部、１２…ノード接続確率算出部、１３…システム全体接続率算出部、１４…結果出力部、１５…電波伝搬モデル取得部、１６…記憶部、１６１、１６１Ａ…ノード設計情報ＤＢ、１６２…電波伝搬モデルＤＢ、２…通信システム、２０−１、２０−Ｎ…無線通信ネットワーク、２１、２１−１、２１−２、２１−１１、２１−２１、２１−２２…通信ノード、２２…集約装置、２３…センターサーバー、２４…広域ネットワーク

Claims (9)

1. 複数の通信ノードが階層的な接続関係の下で無線信号を用いて通信する通信システムにおける、距離に依存する前記無線信号の到達性を示す電波伝搬モデルを取得する電波伝搬モデル取得部と、
   前記複数の通信ノードの位置情報を含むノード設計情報と、前記電波伝搬モデル取得部によって取得された前記電波伝搬モデルと、解析対象の通信ノードに関連する通信ノードのノード接続実績情報とに基づいて、前記解析対象の通信ノードの通信が少なくとも前記解析対象の通信ノードの集約装置を経由して前記通信ノードの通信先であるセンターサーバーに接続される接続確率を算出するノード接続確率算出部と、
   を備える情報処理装置。
2. 前記複数の通信ノードの全部に基づいて、前記通信システム全体の通信の接続率を算出する全体接続率算出部
   を更に備える請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記複数の通信ノードには、同一の建物に配置される複数の通信ノードが含まれ、
   前記ノード設計情報には、前記通信ノードが配置される建物を識別する情報が含まれ、
   前記ノード接続確率算出部は、
   前記複数の通信ノードの接続確率を、前記建物における前記複数の通信ノードの配置密度を用いて算出する、
   請求項１又は請求項２に記載の情報処理装置。
4. 前記ノード接続確率算出部は、
   前記複数の通信ノードの配置密度を、前記同一の建物に配置される前記複数の通信ノードの総数と、通信可能な状態にある前記複数の通信ノードのノード数とに基づいて算出する、
   請求項３に記載の情報処理装置。
5. 前記電波伝搬モデル取得部は、
   前記解析対象の通信ノードに関連する対象区間に関する前記無線信号の電波受信強度の実績情報と、前記対象区間を構成する２つの通信ノードの位置情報を含むノード設計情報と、に基づいて、前記対象区間の前記電波伝搬モデルを導出する、
   請求項１から請求項４の何れか１項に記載の情報処理装置。
6. 前記ノード設計情報には土地利用に関する属性情報が含まれており、
   前記電波伝搬モデル取得部は、
   前記対象区間の地域の実績情報に基づいて、前記対象区間の解析に用いる前記電波伝搬モデルを、前記ノード設計情報における前記土地利用に関する属性情報ごとに作成する、
   請求項５に記載の情報処理装置。
7. 前記電波伝搬モデル取得部は、
   前記土地利用に関する属性情報に対応する前記対象区間の前記電波伝搬モデルを作成する、
   請求項６に記載の情報処理装置。
8. コンピュータが、
   複数の通信ノードが階層的な接続関係の下で無線信号を用いて通信する通信システムにおける、距離に依存する前記無線信号の到達性を示す電波伝搬モデルを電波伝搬モデル取得部が取得し、
   前記複数の通信ノードの位置情報を含むノード設計情報と、前記電波伝搬モデル取得部によって取得された電波伝搬モデルと、解析対象の通信ノードに関連する通信ノードのノード接続実績情報とに基づいて、前記解析対象の通信ノードの通信が少なくとも前記解析対象の通信ノードの集約装置を経由して前記通信ノードの通信先であるセンターサーバーに接続される接続確率を算出する過程
   を含む情報処理方法。
9. コンピュータに、
   複数の通信ノードが階層的な接続関係の下で無線信号を用いて通信する通信システムにおける、距離に依存する前記無線信号の到達性を示す電波伝搬モデルを取得するステップと、
   前記複数の通信ノードの位置情報を含むノード設計情報と、前記取得された電波伝搬モデルと、解析対象の通信ノードに関連する通信ノードのノード接続実績情報とに基づいて、前記解析対象の通信ノードの通信が少なくとも前記解析対象の通信ノードの集約装置を経由して前記通信ノードの通信先であるセンターサーバーに接続される接続確率を算出するステップと、
   を実行させるためのプログラム。

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