JP2020178321A - 無線通信性能測定方法および無線通信性能測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の無線基地局とそれぞれ配下の無線端末局が接続された無線通信システムにおいて、無線基地局の無線通信性能を遠隔から測定する。【解決手段】測定局は、無線基地局の無線通信性能に関する無線基地局性能情報と、無線端末局の無線通信性能および通信状態に関する無線接続情報を収集し、この無線基地局性能情報と無線接続情報に基づいて測定条件および想定測定結果を生成し、該測定条件に対応する測定制御信号を無線基地局を介して無線端末局に通知し、無線端末局は、通知された測定制御信号に基づいて自局の通信設定を行い、測定準備状態を測定局に通知し、測定局は、無線基地局を介して無線端末局へ測定トラヒックを流して無線通信性能の測定を行い、測定結果を取得するとともに、該測定結果が想定測定結果の範囲内か否かを判定する。【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の無線基地局とそれぞれ配下の無線端末局が接続された無線通信システムにおいて、無線基地局の無線通信性能を測定する無線通信性能測定方法および無線通信性能測定システムに関する。

免許不要帯の電波を用いた高速無線通信システムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ規格があり、１１ａ、１１ｂ、１１ｇ、１１ｎ、１１ａｃなど様々な規格が規定されており、それぞれ用いる無線周波数帯、無線伝送技術、および無線伝送速度が異なる。１１ｂ規格は 2.4ＧHz帯を用いて最大11Ｍbps の無線伝送速度であり、１１ａ規格は５ＧHz帯を用いて最大54Ｍbps の無線伝送速度であり、１１ｇ規格は 2.4ＧHz帯を用いて最大54Ｍbps の無線伝送速度である。１１ｎ規格は 2.4ＧHz帯および５ＧHz帯を利用し、最大 600Ｍbps の無線伝送速度であり、１１ａｃ規格は５ＧHz帯を用いた最大6900Ｍbps の無線伝送速度である。それら様々なＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ規格は、後方互換性が保たれており、混在した環境でも使用することが可能である。

駅、空港、ショッピングモールなどをはじめとした公衆エリアでは、集客やユーザ満足度向上を目的とし、無線接続サービスが提供されている。そのような環境では、多くのユーザを収容するためにエリア内に複数の無線基地局が設置され、かつ、設置後に無線接続サービスとして想定する無線通信性能を提供できているか、性能測定を行うことがある（非特許文献１）。

IEEE Std 802.11-2016, Dec. 2016.

複数の無線基地局が設置されたエリアにおいて、無線接続サービスの無線通信性能を測定する際、各無線基地局に対して順に１台ずつ試験を行うことが考えられる。しかし、互いに近い距離で設置された無線基地局同士は、利用する無線チャネルによって互いに電波干渉が生じる場合があり、１台ずつの測定ではエリア全体の性能を測定することができない。

このとき、各無線基地局に対して試験用の無線端末局をそれぞれ接続させ、タイミングを合わせて同時に無線通信を行わせることにより、互いの電波干渉を含む測定が可能であるが、試験作業に多くの人員と稼働が必要となることが課題である。また、無線端末局の位置によって無線通信環境が異なることから、１台の無線基地局に対して複数の場所、例えば無線基地局直下、離れた場所、およびその中間点などでの測定が必要となり、無線通信性能測定に要する作業稼働や準備の手間が多くかかることが課題となっていた。

さらに、無線基地局が備えるアンテナ数や準拠する規格の種類や規格におけるオプション機能等はそれぞれ異なる。測定者が現地で基地局に合わせて測定条件を検討して設定を変えながら測定する必要がある。また、習熟者であれば、測定結果の妥当性を確認しながら測定できるが、不慣れな測定者の場合は、測定が終わってからチェックすることにより再度の測定が必要となる場合がある。

本発明は、複数の無線基地局とそれぞれ配下の無線端末局が接続された無線通信システムにおいて、無線基地局の無線通信性能を遠隔から測定することができる無線通信性能測定方法および無線通信性能測定システムを提供することを目的とする。

第１の発明は、複数の無線基地局と、各無線基地局配下の無線端末局と、各無線基地局を制御する測定局とを備え、無線基地局の無線通信性能を測定する無線通信性能測定方法において、測定局は、無線基地局の無線通信性能に関する無線基地局性能情報と、無線端末局の無線通信性能および通信状態に関する無線接続情報を収集し、この無線基地局性能情報と無線接続情報に基づいて測定条件および想定測定結果を生成し、該測定条件に対応する測定制御信号を無線基地局を介して無線端末局に通知し、無線端末局は、通知された測定制御信号に基づいて自局の通信設定を行い、測定準備状態を測定局に通知し、測定局は、無線基地局を介して無線端末局へ測定トラヒックを流して無線通信性能の測定を行い、測定結果を取得するとともに、該測定結果が想定測定結果の範囲内か否かを判定する。

第１の発明の無線通信性能測定方法において、測定局は、測定結果が想定測定結果の範囲外であれば、無線端末局に対して、再測定または無線再接続または電源再起動を指示する。

第１の発明の無線通信性能測定方法において、測定局は、測定条件として、複数の無線基地局と無線端末局のセットに対して同時に指示を出し、複数の無線基地局間の干渉を測定する。

第１の発明の無線通信性能測定方法において、測定局は、測定条件として、複数の無線端末局に対して順番に指示を出し、無線基地局から異なる位置における無線通信性能の測定を行う。

第２の発明は、複数の無線基地局と、各無線基地局配下の無線端末局と、各無線基地局を制御する測定局とを備え、無線基地局の無線通信性能を測定する無線通信性能測定システムにおいて、測定局は、無線基地局の無線通信性能に関する無線基地局性能情報と、無線端末局の無線通信性能および通信状態に関する無線接続情報を収集し、この無線基地局性能情報と無線接続情報に基づいて測定条件および想定測定結果を生成し、該測定条件に対応する測定制御信号を無線基地局を介して無線端末局に通知する手段を備え、無線端末局は、通知された測定制御信号に基づいて自局の通信設定を行い、測定準備状態を測定局に通知する手段を備え、測定局は、無線基地局を介して無線端末局へ測定トラヒックを流して無線通信性能の測定を行い、測定結果を取得するとともに、該測定結果が想定測定結果の範囲内か否かを判定する手段を備える。

第２の発明の無線通信性能測定システムにおいて、測定局は、測定結果が想定測定結果の範囲外であれば、無線端末局に対して、再測定または無線再接続または電源再起動を指示する手段を備える。

本発明によれば、エリアに配置された無線端末局の無線接続先を測定局から制御し、複数パタンでトラヒックを流して測定を行うことができ、また、測定結果と想定測定結果を比較した上で、無線端末局の再接続、または電源再起動を行って再測定を行うことで、無線システム性能測定にかかる作業稼働や準備の手間を大幅に削減することができる。

本発明の無線通信性能測定システムの実施例構成を示す図である。 測定局２０および無線端末局３０の構成例を示す図である。 測定条件の例を示す図である。 想定測定結果の例を示す図である。 測定結果の例を示す図である。 無線基地局１０に対する基地局試験の処理手順例を示すフローチャートである。

図１は、本発明の無線通信性能測定システムの実施例構成を示す。
図１において、ネットワーク１００を介して複数の無線基地局１０−１〜１０−２と測定局２０が接続され、各無線基地局にはそれぞれ配下の無線端末局３０−１−１〜３０−１−２、無線端末局３０−２−１〜３０−２−２が接続される。

図２は、測定局２０および無線端末局３０の構成例を示す。なお、ここでは無線端末局を総称して無線端末局３０とする。
図２において、測定局２０は、ネットワーク通信部２１、測定制御部２２、記録部２３を備える。

ネットワーク通信部２１は、ネットワーク１００を介して無線基地局１０から無線基地局性能情報を取得し、無線端末局３０から無線接続情報や測定準備状態を取得し、無線端末局３０へ測定制御信号や測定トラヒックを送信する。

測定制御部２２は、無線基地局１０から取得した無線基地局性能情報を記録部２３へ出力し、無線端末局３０から取得した無線接続情報を記録部２３へ出力し、無線基地局性能情報および無線接続情報に基づいて、測定条件および想定測定結果を算出し、測定条件に該当する測定制御信号を生成して該当する無線端末局３０へ通知する。また、測定制御部２２は、無線端末局３０から測定準備状態を取得し、測定トラヒックを流してトラヒック量を測定する。そして、測定結果が宛先の無線端末局３０毎にそれぞれ想定測定結果の範囲内かどうかを判定し、範囲内でない場合は再測定、該当する無線端末局３０の無線ＯＦＦ／ＯＮや電源ＯＦＦ／ＯＮを指示し、測定準備状態を再度取得してやり直す。

記録部２３は、測定制御部２２から入力する無線基地局性能情報、無線端末局３０の無線接続情報、測定条件、想定測定結果、および測定結果を記録し、読み出し要求を受けて該当情報を測定制御部２２へ出力する。

ここで、無線基地局性能情報とは、無線基地局１０が無線通信を行う際の通信性能に関する情報であり、例えば対応規格、アンテナ数、最大帯域幅、最大伝送レート、送信ビームフォーミングへの対応可否などが含まれる。

無線接続情報とは、無線端末局３０の無線通信性能および通信状態に関する情報であり、無線通信性能では、対応規格、アンテナ数、最大帯域幅、送信ビームフォーミングへの対応可否などが含まれ、通信状態では、受信電力、受信ＳＮＲなどが含まれる。

測定制御信号とは、測定局２０が無線端末局３０に対して測定条件を通知するための信号である。

測定準備状態とは、無線端末局３０が測定局２０からの測定条件に基づいて自局の通信設定を行った状態を示し、測定用アプリケーションの起動状態、端末局の動作状態などが含まれる。

測定トラヒックとは、測定用アプリケーションを用いて測定局２０と無線端末局３０との間で流れる通信トラヒックであり、宛先、パケットサイズ、通信プロトコル、パケット発呼タイミングなど、ユーザ利用方法に想定して設定することができる。

測定条件は、図３に示すように、測定番号、測定基地局番号、宛先端末局番号、測定トラヒック（伝送方向、プロトコル、レート、宛先、時間など）などが含まれる。

想定測定結果は、図４に示すように、測定番号、測定基地局番号、宛先端末局番号、想定測定値が含まれる。なお、想定測定結果の算出方法として、簡易的には無線端末局から取得する無線接続情報に基づいて算出することができる。また、干渉トラヒックを加えずに測定した単体スループット試験結果を取得しており、かつ無線基地局においてさらにチャネルビジー率や干渉信号情報などの無線環境情報が取得できる場合には、その値を用いて想定測定結果を算出することもできる。

測定結果は、図５に示すように、測定番号、測定基地局番号、宛先端末局番号、測定値が含まれる。

以上が、測定局２０の説明である。なお、一般的に測定局に搭載されるブロックについては、省略する。

図２において、無線端末局３０は、アンテナ３１、無線通信部３２、測定制御信号取得部３３、無線端末局制御部３４、端末状態出力部３５を備える。

無線通信部３２は、アンテナ３１に受信した無線信号データを復調して測定制御信号取得部３３へ出力し、端末状態出力部３５から入力された端末局状態を、アンテナ３１を介して測定局２０へ通知する。

測定制御信号取得部３３は、無線通信部３２から取得した無線信号データから測定制御信号を取得し、無線端末局制御部３４へ出力する。

無線端末局制御部３４は、測定局２０から通知された測定制御信号に基づき、自局の測定制御として、指定された接続先への無線接続、無線通信部３２の無効／有効の切替、および自局の電源再起動などを実施し、実施結果を測定準備状態として端末状態出力部３５へ出力し、測定局２０へ通知する。

端末状態出力部３５は、無線端末局制御部３４から入力された測定準備状態を無線通信部３２から測定局２０へ通知する。

以上が、無線端末局３０の説明である。なお、一般的に無線端末局に搭載されるブロックについては、省略する。

図６は、無線基地局１０に対する基地局試験の処理手順例を示す。なお、基地局試験は、測定局２０と無線端末局３０との間でトラヒックのやりとり等を行うことにより、その間にある無線基地局１０の性能を測定する。

図６において、測定局２０は、各無線基地局から無線基地局性能情報を取得し（ステップＳ１）、無線端末局から無線接続情報を取得する（ステップＳ２）。

次に、測定局２０は、収集した無線基地局性能情報および無線接続情報に基づいて測定条件および想定測定結果を算出し、全ての測定条件を未実施に設定する（ステップＳ３）。測定条件として、たとえば、対応規格、アンテナ数、最大帯域幅、送信ビームフォーミングへの対応可否に応じて、全ての組合せを網羅する、一部の組合せを選択する等の組合せがある。また、測定局２０が測定条件として、複数の無線基地局と無線端末局のセットに対して同時に指示を出すことにより、複数の無線基地局間の干渉を測定することもできる。また、測定局２０が測定条件として、一つの無線基地局とこれに接続する複数の無線端末局に対して順番に指示を出すことにより、無線基地局から異なる位置での無線通信性能を測定することができる。

次に、測定局２０は、未実施の測定条件が存在するかどうかを判定し（ステップＳ４）、存在する場合は（ステップＳ４のＹｅｓ）、未実施の測定条件の中から１つを選択し、選択した測定条件に対応する測定制御信号を測定対象の無線端末局３０へ通知する（ステップＳ５）。なお、ここで選択される測定条件は、測定者が予め設定した順序に従って選択してもよいし、または任意に選択してもよい。未実施の測定条件が存在しない場合は（ステップＳ４のＮｏ）、処理を終了する。

次に、無線端末局３０は、測定制御信号に基づいて自局の通信設定を行って、測定準備状態を測定局２０へ通知する（ステップＳ６）。

次に、測定局２０は、無線基地局１０を介して測定対象の無線端末局３０へ測定トラヒックを流して無線通信性能の測定を行い、測定結果を取得する（ステップＳ７）。なお、トラヒックの内容が下りＵＤＰなどの場合、無線部分で流れたトラヒック量などの測定結果を測定局２０側だけで取得することが難しいため、無線端末局３０から測定終了後または測定中定期的に、測定結果のフィードバックを取得するものとする。

次に、測定局２０は、無線端末局３０ごとに取得した測定結果が実施した測定条件に対応する想定測定結果の範囲内かどうかを判定し（ステップＳ８）、範囲内の場合は（ステップＳ８のＹｅｓ）、測定結果を記録し、測定条件を実施済みに設定し（ステップＳ９）、ステップＳ４へ戻る。範囲内でない場合は（ステップＳ８のＮｏ）、選択した測定条件で規定回数実施済みかどうかを判定し（ステップＳ10）、実施済みの場合は（ステップＳ10のＹｅｓ）ステップＳ11へ進み、実施済みでない場合は（ステップＳ10のＮｏ）、ステップＳ７へ戻る。

次に、選択した測定条件で規定回数実施しても、測定結果が想定測定結果の範囲内でなかった無線端末局３０に対して、無線ＯＦＦ／ＯＮによる無線再接続を実施済みかどうかを判定し（ステップＳ11）、実施済みの場合は（ステップＳ11のＹｅｓ）ステップＳ12へ進み、実施していない場合は（ステップＳ11のＮｏ）、測定局２０は想定測定結果が得られなかった無線端末局３０へ無線ＯＦＦ／ＯＮによる無線再接続を指示し、その指示を受けた無線端末局３０は無線ＯＦＦ／ＯＮによる無線再接続を実施し（ステップＳ13）、ステップＳ６へ戻る。

次に、無線再接続を実施しても、測定結果が想定測定結果の範囲内でなかった無線端末局３０に対して、電源再起動を実施済みかどうか判定し（ステップＳ12）、実施済みの場合は（ステップＳ12のＹｅｓ）ステップＳ９へ進み、実施済みでない場合は（ステップＳ11のＮｏ）、測定局２０は想定測定結果が得られなかった無線端末局３０へ電源ＯＦＦ／ＯＮによる電源再起動および無線再接続を指示し、その指示を受けた無線端末局３０は電源ＯＦＦ／ＯＮによる電源再起動および無線再接続を実施し（ステップＳ14）、ステップＳ６へ戻る。

以上が測定局２０による測定フローの例となる。測定局２０が収集情報に基づいて測定条件を算出し、無線端末局３０に対して測定準備を指示して測定を行い、その結果を想定測定結果と比較して、必要に応じた再測定、無線再接続、および電源再起動を実施することにより、無線測定の精度を高めつつ測定に必要な稼働を大幅に減らすことが可能となる。なお、通常は再測定、無線再接続、電源再起動の順番であるが、その順番は変更してもよいし、例えば電源再起動のみを行ってもよい。

前述した実施形態における測定局、無線基地局、および無線端末局は専用装置による実現に限らず、汎用コンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＰＬＤ（Programmable Logic Device ）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array ）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。

１０ 無線基地局
２０ 測定局
２１ ネットワーク通信部
２２ 測定制御部
２３ 記録部
３０ 無線端末局
３１ アンテナ
３２ 無線通信部
３３ 測定制御信号取得部
３４ 無線端末局制御部
３５ 端末状態出力部
１００ ネットワーク

Claims (6)

1. 複数の無線基地局と、各無線基地局配下の無線端末局と、各無線基地局を制御する測定局とを備え、無線基地局の無線通信性能を測定する無線通信性能測定方法において、
   前記測定局は、前記無線基地局の無線通信性能に関する無線基地局性能情報と、前記無線端末局の無線通信性能および通信状態に関する無線接続情報を収集し、この無線基地局性能情報と無線接続情報に基づいて測定条件および想定測定結果を生成し、該測定条件に対応する測定制御信号を前記無線基地局を介して前記無線端末局に通知し、
   前記無線端末局は、通知された前記測定制御信号に基づいて自局の通信設定を行い、測定準備状態を前記測定局に通知し、
   前記測定局は、前記無線基地局を介して前記無線端末局へ測定トラヒックを流して無線通信性能の測定を行い、測定結果を取得するとともに、該測定結果が前記想定測定結果の範囲内か否かを判定する
   ことを特徴とする無線通信性能測定方法。
2. 請求項１に記載の無線通信性能測定方法において、
   前記測定局は、前記測定結果が前記想定測定結果の範囲外であれば、前記無線端末局に対して、再測定または無線再接続または電源再起動を指示する
   ことを特徴とする無線通信性能測定方法。
3. 請求項１に記載の無線通信性能測定方法において、
   前記測定局は、前記測定条件として、前記複数の無線基地局と前記無線端末局のセットに対して同時に指示を出し、前記複数の無線基地局間の干渉を測定する
   ことを特徴とする無線通信性能測定方法。
4. 請求項１に記載の無線通信性能測定方法において、
   前記測定局は、前記測定条件として、複数の前記無線端末局に対して順番に指示を出し、異なる位置における無線通信性能の測定を行う
   ことを特徴とする無線通信性能測定方法。
5. 複数の無線基地局と、各無線基地局配下の無線端末局と、各無線基地局を制御する測定局とを備え、無線基地局の無線通信性能を測定する無線通信性能測定システムにおいて、
   前記測定局は、前記無線基地局の無線通信性能に関する無線基地局性能情報と、前記無線端末局の無線通信性能および通信状態に関する無線接続情報を収集し、この無線基地局性能情報と無線接続情報に基づいて測定条件および想定測定結果を生成し、該測定条件に対応する測定制御信号を前記無線基地局を介して前記無線端末局に通知する手段を備え、
   前記無線端末局は、通知された前記測定制御信号に基づいて自局の通信設定を行い、測定準備状態を前記測定局に通知する手段を備え、
   前記測定局は、前記無線基地局を介して前記無線端末局へ測定トラヒックを流して無線通信性能の測定を行い、測定結果を取得するとともに、該測定結果が前記想定測定結果の範囲内か否かを判定する手段を備えた
   ことを特徴とする無線通信性能測定システム。
6. 請求項５に記載の無線通信性能測定システムにおいて、
   前記測定局は、前記測定結果が前記想定測定結果の範囲外であれば、前記無線端末局に対して、再測定または無線再接続または電源再起動を指示する手段を備えた
   ことを特徴とする無線通信性能測定システム。

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