JP2021057859A

JP2021057859A - 通信品質測定方法、通信品質測定システム、及びプログラム

Info

Publication number: JP2021057859A
Application number: JP2019182060A
Authority: JP
Inventors: 哲郎北山; Tetsuo Kitayama
Original assignee: NS Solutions Corp
Current assignee: NS Solutions Corp
Priority date: 2019-10-02
Filing date: 2019-10-02
Publication date: 2021-04-08

Abstract

【課題】携帯電話網の受信電波の強弱にかかわらず、対象領域における通信品質を測定できるようにする。【解決手段】計測装置を搭載した飛行装置を、飛行装置に記憶させた飛行経路に基づいて、又は試験対象の周波数帯域とは異なる周波数の電波を用いて制御し対象領域内を所定の飛行経路に従って飛行させ、飛行装置が所定の飛行経路に従って飛行しているときに、計測装置が携帯電話網を介した通信における通信試験を行い、計測装置が通信試験を行ったときの位置を示す位置情報を含む通信試験の結果を記録する。【選択図】図１

Description

本発明は、通信品質測定方法、通信品質測定システム、及びプログラムに関する。

携帯電話網など無線通信では、安定的なサービス提供を実現するためにサービス提供エリアにおいて電波強度などを測定している。このような測定は、実際の通信機器や測定機器をサービス提供エリアに持ち込み、人間が携帯したり自動車などに設置したりして移動することで実測する形態が用いられている。しかしながら、山間部や海上などのように、機器の持ち込みや移動が容易にできない場所も多く、網羅的に電波強度の測定等を行うことは困難である。例えば、特許文献１には、携帯電話網に接続された飛行装置（セルラードローン）を用いて電波強度を測定する技術が提案されており、携帯電話網を介して受信した飛行経路情報に基づいて飛行装置を制御して飛行しながら電波強度の測定を行う。

特開２０１８−１１３６５０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、携帯電話網を介した通信により制御する飛行装置（セルラードローン）を用いており、前提として携帯電話網の電波が受信できる範囲において電波強度の測定を行うことになる。この方式では、設定する飛行経路情報に誤りがあると携帯電話網の電波が受信できなくなり飛行装置が制御不能になったり、逆に携帯電話網の電波を受信できる位置であるにもかかわらず安全を考慮してあえて飛行装置を飛行させない領域が発生したりして、正確な測定ができないことが考えられる。

また、携帯電話などの携帯端末を用いた移動体通信では、測定した電波強度だけみても、通信ができるか否かなど実際の通信における通信品質はわからない。そのため、電波強度の測定よりも、実際の通話等を模した試験の方が利用者の使用状況に即しており評価の観点から好ましい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、携帯電話網の受信電波の強弱にかかわらず、例えば、電波強度が非常に弱く或いはほとんど電波を受信できずに通信に耐えられないレベル（圏外表示の場合を含む）であっても、対象領域における通信品質や通信の可否を測定できるようにすることを目的とする。

本発明に係る通信品質測定方法は、計測装置を搭載した飛行装置を、前記飛行装置に記憶させた飛行経路に基づいて、又は試験対象の周波数帯域とは異なる周波数の電波を用いて制御し対象領域内を所定の飛行経路に従って飛行させ、前記飛行装置が前記所定の飛行経路に従って飛行しているときに、前記計測装置が携帯電話網を介した通信における通信試験を行い、前記計測装置が前記通信試験を行ったときの位置を示す位置情報を含む前記通信試験の結果を記録することを特徴とする。

本発明によれば、携帯電話網の受信電波の強弱にかかわらず、対象領域における通信品質を測定することが可能となる。

本実施形態における通信品質測定システムの構成例を示す図である。計測装置１１０のハードウェア構成の例を示す図である。本実施形態における通信品質測定方法の例を説明する図である。本実施形態における通信試験で取得される情報の例を説明する図である。本実施形態における測定結果を説明する図である。本実施形態における通信品質測定方法の他の例を説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態における通信品質測定システムの構成例を示す図である。図１において、１１０は電波状況を計測するための計測装置であり、１２０は計測装置１１０を搭載して飛行する飛行装置であり、１３０は端末装置である。計測装置１１０は、位置取得部１１１、計測部１１２、記憶部１１３、通信部１１４、及び制御部１１５を有する。

位置取得部１１１は、計測部１１２の位置を示す位置情報を取得する。位置取得部１１１は、計測部１１２の水平方向及び高さ方向に係る位置情報を取得する。位置情報は、例えば、ＧＰＳなどにより得られる測位情報（緯度、経度、及び高度）である。高さ方向に係る位置情報は、絶対的な高さを示す標高（海抜高度）の情報であってもよいし、相対的な高さを示す地上高などの情報であってもよい。なお、計測部１１２による計測を行う際の飛行装置１１０の飛行高度が決まっている場合には、位置取得部１１１は、位置情報として高さ方向に係る情報は取得せずに、水平方向に係る情報だけを取得するようにしてもよい。

計測部１１２は、携帯電話網の基地局との通信における電波状況を計測する。計測部１１２は、基地局を介した音声通話に係る通信やデータ通信についての通信試験を行う。例えば、音声通話に係る通信についての通信試験には、接続の時間的な継続性を評価する試験（連続通話試験）や、連続して発信及び着信を試みたときの接続性を評価する試験（音声の発信／着信試験）などがある。また、例えば、データ通信についての通信試験には、接続の時間的な継続性を評価する試験（連続データ通信試験）や、連続してデータ通信に係る発信及び着信を試みたときの接続性を評価する試験（データ通信の発信／着信試験）などがある。音声通話に係る通信についての通信試験は、例えば天気予報や時報などの音声通話を用いて行い、データ通信についての通信試験は、例えば予め定めたウェブサイトの閲覧やメール／メッセージの発信等により行う。また、計測部１１２は、通信試験中のイベント発生時に、各基地局からの電波の電波（電界）強度の測定を行うようにしてもよい。このとき、計測部１１２は、電波を発信した基地局を識別する情報（ＩＤ情報など）も取得する。なお、本明細書においては、計測部１１２が行う電波状況の計測および／または通信試験をまとめて測定とも記載する。

記憶部１１３は、計測部１１２により得られた電波状況の計測結果を記憶する。記憶部１１３は、通信試験の実行において位置取得部１１１により取得された位置情報と関連付けて、通信試験の結果を記憶する。また、記憶部１１３は、位置取得部１１１により取得された位置情報及び基地局を識別する情報とそれぞれ関連付けて、各基地局からの電波の電波強度の測定結果を記憶する。例えば、計測部１１２が複数の基地局からの電波を受けて複数の基地局に関して電波強度の測定結果が得られた場合には、位置情報に対して複数の基地局毎の電波強度の測定結果を関連付けて記憶部１１３に記憶する。記憶部１１３が記憶する電波状況の計測結果は、計測時の時刻情報とともに記憶される。

通信部１１４は、端末装置１３０等の外部機器との間で通信を行う。通信部１１４は、例えば記憶部１１３に記憶されたデータ等を端末装置１３０等に送信したり、端末装置１３０等からの計測装置１１０に対する通信試験に係る操作指示を受信したりする。なお、通信部１１４は、端末装置１３０等の外部機器と無線接続して通信を行う。なお、例えば、計測装置１１０を搭載した飛行装置１２０が飛行していない（着陸状態）、あるいは計測装置１１０が飛行装置１２０から脱着されているなど有線接続が可能な場合、通信部１１４は、端末装置１３０等の外部機器と有線接続して通信を行ってもよい。制御部１１５は、計測装置１１０が有する各機能部１１１〜１１４を制御する。例えば、制御部１１５は、計測部１１２による電波状況を計測する処理の実行を指示したりする。

飛行装置１２０は、計測装置１１０を搭載し、指定される飛行経路に従って飛行する。飛行装置１２０は、例えばドローンと呼ばれる無人飛行機であり、マルチコプター型、固定翼型、垂直離着陸型等の型を問わず、計測装置１１０を搭載して飛行できれば任意のタイプのドローンを適用可能である。飛行装置１２０は、飛行に係る各種制御を行う飛行制御部１２１を有する。飛行装置１２０は、例えば設定された飛行経路をメモリ等に記憶しておき、飛行装置１２０が有するＧＰＳ等により得られる測位情報に基づいて飛行制御部１２１が自動位置制御を行うことで、設定された飛行経路に従って飛行する。また、飛行装置１２０は、例えば試験対象である携帯電話網の電波の周波数帯域とは異なる周波数の電波を用いて無線操縦され、操作者によって指定される飛行経路に従って飛行する。

つまり、本実施形態における飛行装置１２０は、携帯電話網に接続し携帯電話網を介して受信する情報に基づいて制御される飛行装置（セルラードローン）ではなく、携帯電話網において通信できるか否かにかかわらず通信試験の実行対象領域を飛行可能な飛行装置である。したがって、本実施形態における飛行装置１２０は、携帯電話網の電波が脆弱／受信できない位置、いわゆる携帯電話網における弱電界／圏外であっても通信試験を実行することができ、対象領域全体において通信品質の評価に係る情報を取得することができる。

端末装置１３０は、計測装置１１０から通信試験の結果等を含む電波状況の計測結果を受信して、電波状況の計測結果を保持したり表示したりすることができる。例えば、端末装置１３０は、受信した電波状況の計測結果を解析処理部１３１により解析して解析結果を図示しない表示部に表示したり、出力部を介して出力したりすることができる。また、端末装置１３０は、計測装置１１０に対する通信試験に係る操作指示等を行うことができる。なお、端末装置１３０は、計測装置１１０に対する操作指示等に限らず、飛行装置１２０に対する飛行制御に係る指示等を行えるようにしてもよい。

図２は、計測装置１１０のハードウェア構成の一例を示す図である。計測装置１１０は、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、記憶装置２０４、位置検出装置２０５、通信装置２０６、通信インターフェース（ＩＦ）２０７、及び入出力インターフェース（ＩＦ）２０８を含む。ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、記憶装置２０４、位置検出装置２０５、通信装置２０６、通信ＩＦ２０７、及び入出力ＩＦ２０８は、互いに通信可能に接続されている。

ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２又は記憶装置２０４に記憶されたプログラムを実行することで、計測装置が有する各構成部を統括的に制御する。例えば、ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２や記憶装置２０４から処理プログラムを読み出して実行することで、計測装置１１０における各種処理を制御する。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１の主メモリやワークエリア等として機能する。記憶装置２０４は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）やソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等の記憶装置であり、プログラムや電波状況の計測によって得られた通信試験の結果を含むデータ等を記憶する。

位置検出装置２０５は、計測装置１１０の位置を検出して位置情報を出力する。位置検出装置２０５は、例えばＧＰＳユニットや、高度センサや方位センサなどの位置検出センサである。通信装置２０６は、基地局からの電波を受信したり、基地局を介した通信を行ったりする通信装置である。通信装置２０６は、通信試験や電波強度の測定を行うことができる。通信装置２０６は、例えば通信試験や電波強度の測定を実行できる専用の機器であってもよいし、例えばアプリケーションにより通信試験や電波強度の測定を実行できるようにしたスマートフォン等の携帯端末であってもよい。通信ＩＦ２０７は、端末装置１３０等の外部機器との間の通信に利用されるインターフェースである。入出力ＩＦ２０８は、計測装置１１０に対するデータ等の入出力に利用されるインターフェースである。

次に、本実施形態における通信品質測定方法について説明する。
前述した特許文献１のように携帯電話網を介した通信により制御する飛行装置（セルラードローン）を用いた場合には、図３（ａ）に一例を示すように通信品質評価の対象領域３０１内に携帯電話網において通信できないとされている領域３０２があると、飛行装置が制御不能になったりすることを防止するために、領域３０２を避ける飛行経路３０３で飛行装置を飛行させて測定を行う。そのため、対象領域３０１全体について測定を行うことができず、測定が実施されない領域が対象領域３０１内に発生することとなり、正確な測定が行えない。

それに対して本実施形態では、飛行装置１２０は、携帯電話網において通信できるか否かにかかわらず飛行可能であるので、図３（ｂ）に一例を示すように、携帯電話網において通信できないとされている領域３０２を含めた対象領域３０１全体を飛行するように飛行装置１２０の飛行経路３１１を設定する。これにより、対象領域３０１全体について、網羅的に通信試験を行うことが可能となり、実際の通信における通信品質の評価に係る情報を取得することができる。例えば、携帯電話網において通信できないとされている領域３０２であっても、通信試験を行って通信品質を評価することができ、実際に通信が可能であるか否か等を確認することが可能となる。

具体的には、本実施形態における通信品質測定では、図３（ｂ）に一例を示すように、進入を回避する領域なしで対象領域３０１全体を網羅的に飛行するような飛行経路３１１を飛行装置１２０に対して設定する。そして、計測装置１１０を搭載した飛行装置１２０がＧＰＳ等を用いた自動位置制御により飛行経路３１１に従って飛行し、計測装置１１０が通信試験を実行する。あるいは、計測装置１１０を搭載した飛行装置１２０が試験対象である携帯電話網とは異なる通信方式を用いた無線操縦により飛行経路３１１に従って飛行し、計測装置１１０が通信試験を実行する。なお、飛行装置１２０は、計測装置１１０により通信試験を行う際には所定の高度を保って飛行する。

通信試験としては、音声通話に係る通信やデータ通信について、連続して発信及び着信を試みたときの接続性を評価する試験（発信／着信試験）や、接続の時間的な継続性を評価する試験（連続通信試験）などを行う。本実施形態では、計測装置１１０は、音声の発信試験、音声の着信試験、連続通話試験、データ通信の発信試験、データ通信の着信試験、及び連続データ通信試験の内の少なくとも１つの種類の試験を行う。例えば、飛行装置１２０が所定の飛行経路３１１を飛行して、計測装置１１０が音声の発信動作を繰り返し実行し、発信動作実行時の緯度、経度、高度を示す位置情報（座標）と発信動作が成功したか失敗したかの成否情報とともに、各基地局からの電波強度を記録する。これらの情報は、計測装置１１０の記憶部１１３に記憶するようにしてもよいし、通信部１１４を介して端末装置１３０に送信し端末装置１３０等で記憶するようにしてもよい。なお、飛行装置１２０の移動速度が速い場合、発信動作等を開始した位置と実際に接続された位置とが大きく離れることがあるので、このような場合には発信動作等を開始したときの位置情報と実際に接続されたときの位置情報との両方を記録するようにしてもよい。

ここで、飛行装置１２０が飛行経路に従って移動しながら計測装置１１０が通信試験を行う場合、１回の飛行では通信品質の評価を行うのに充分な回数の通信試験を行えないことが考えられる。したがって、飛行装置１２０が飛行経路に従って移動しながら計測装置１１０が通信試験を行う場合、飛行装置１２０が対象領域３０１内を複数回飛行して、計測装置１１０が通信試験を行うようにしてもよい。この場合、飛行経路を決めておくものとするが、飛行装置１２０は、同一の飛行経路を周回するようにしてもよいし、飛行経路を異ならせて飛行するようにしてもよい。また、各回で同一の位置にて通信試験を行う必要はなく、対象領域３０１内において通信試験を行った位置に偏りが発生しないように通信試験を行うことが好ましい。

なお、ホバリングのような停止飛行が可能な飛行装置１２０を用いた場合には、例えば、飛行装置１２０を飛行経路３１１上で停止飛行させて計測装置１１０が充分な回数の通信試験を行った後、飛行経路３１１に従って移動させて再び停止飛行させて計測装置１１０が充分な回数の通信試験を行うようにしてもよい。このように、飛行装置１２０の移動と停止飛行を繰り返して計測装置１１０が通信試験を行うようにしてもよい。

以上のように飛行装置１２０を飛行経路３１１に従って飛行させながら計測装置１１０が通信試験を行うことで、例えば図４に一例を示すような情報が取得される。図４には、計測装置１１０が、通信試験として音声の発信試験、音声の着信試験、及び連続通話試験を行った場合に、通信試験の結果として記録される情報の例を示している。図４に示すように、音声の発信試験及び音声の着信試験では、例えば飛行装置１２０の飛行経路（周回ルート）、日時、位置情報（緯度、経度、高度）、発信又は着信の成否（接続基地局）、及び各基地局の電波強度等が、それぞれ記録される。また、連続通話試験では、試験の開始日時、試験の実行時間（又は終了時間）、接続の切断が発生したときの位置の位置情報（緯度、経度、高度）、及び切断回数等が記録される。なお、説明は省略するが、通信試験としてデータ通信の発信試験、データ通信の着信試験、及び連続データ通信試験を行った場合にも同様の情報が記録される。

そして、例えば計測装置１１０による通信試験の結果を端末装置１３０が受信して解析処理部１３１が解析することで、図５に示すような、対象領域３０１内における各小領域での通信品質の測定結果を得ることができる。図５は、本実施形態における通信品質の測定結果を説明するための図である。解析処理部１３１による解析処理では、例えば図３（ｃ）に示すように、対象領域３０１を複数の小領域３２１に細分化して処理する。解析処理部１３１は、例えば図５に示すように、小領域３２１毎に測定結果を分類し、さらに小領域３２１毎に各試験の成功割合や切断発生回数を求めて出力する。また、必要に応じて電波強度の平均値を求めて出力するようにしてもよい。解析処理部１３１は、例えば、５ｋｍ四方の対象領域３０１を１００ｍ四方毎の小領域３２１に細分化して、測定結果の分類や成功割合の算出等を行う。なお、解析処理部１３１は、対象領域３０１を細分化せず、対象領域３０１全体での測定結果や各試験の成功割合等を出力するようにしてもよい。

以上説明したように本実施形態によれば、携帯電話網の受信電波の強弱にかかわらず、対象領域全体について網羅的に実際の通話等を模した通信試験を行うことができ、対象領域における通信品質を測定することが可能となる。したがって、例えば、機器の持ち込みや移動が容易にできない領域も含め、電波強度は強いものの実際の通信において切断が発生しやすい領域や、電波強度は比較的弱いが安定して実際の通信を行える領域などを効率よく把握することができ、実際の通信における通信品質の適切な評価が可能となる。

前述した実施形態では、計測装置１１０により通信試験を行う際には飛行装置１２０が所定の高度を保って飛行し、２次元的な領域において通信試験を行う例について説明した。これに限らず、計測装置１１０を搭載した飛行装置１２０を、例えば図６（ａ）に一例を示すように、水平方向における所定の飛行経路について高度を異ならせて飛行させ、複数の高度で計測装置１１０が通信試験を行うようにしてもよい。ここでいう高度は、絶対的な高さを示す標高（海抜高度）であってもよいし、相対的な高さを示す地上高などであってもよい。

図６（ａ）には、異なる３つの高度ｈ１、ｈ２、ｈ３での飛行経路６０１、６０２、６０３を一例として示している。それぞれの飛行経路６０１、６０２、６０３に従って飛行装置１２０が飛行し、計測装置１１０が各高度において通信試験を行うことで、対象領域における水平方向での通信品質に限らず、高さ方向での通信品質を測定し評価することが可能となる。したがって、例えば、図６（ｂ）に示すような、対象領域６１１を細分化した３次元の小領域６１２での実際の通信における通信品質の適切な評価が可能となる。

なお、前記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１１０計測装置
１１１位置取得部
１１２計測部
１１３記憶部
１１４通信部
１１５制御部
１２０飛行装置
１２１飛行制御部
１３０端末装置
１３１解析処理部
２０１ＣＰＵ
２０２ＲＯＭ
２０３ＲＡＭ
２０４記憶装置
２０５位置検出装置
２０６通信装置
２０７通信インターフェース
２０８入出力インターフェース

Claims

計測装置を搭載した飛行装置を、前記飛行装置に記憶させた飛行経路に基づいて、又は試験対象の周波数帯域とは異なる周波数の電波を用いて制御し対象領域内を所定の飛行経路に従って飛行させ、
前記飛行装置が前記所定の飛行経路に従って飛行しているときに、前記計測装置が携帯電話網を介した通信における通信試験を行い、
前記計測装置が前記通信試験を行ったときの位置を示す位置情報を含む前記通信試験の結果を記録することを特徴とする通信品質測定方法。
前記通信試験は、前記携帯電話網の基地局を介した通信に係る接続の継続性を評価する試験、及び前記基地局を介した通信での発信及び着信に係る接続性を評価する試験のうちの少なくとも一方の試験を含むことを特徴とする請求項１記載の通信品質測定方法。
前記通信試験は、前記基地局を介した音声通話に係る通信における発信試験、着信試験、及び連続通話試験のうちの少なくとも１つの試験を含むことを特徴とする請求項２記載の通信品質測定方法。
前記通信試験は、前記基地局を介したデータ通信における発信試験、着信試験、及び連続データ通信試験のうちの少なくとも１つの試験を含むことを特徴とする請求項２又は３記載の通信品質測定方法。
前記計測装置が前記通信試験を行うとともに基地局からの電波の電波強度の測定を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の通信品質測定方法。
前記飛行装置を所定の飛行経路に従って前記対象領域内を複数回飛行させ、前記通信試験を行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の通信品質測定方法。
前記飛行装置を同じ飛行経路で前記対象領域内を複数回飛行させることを特徴とする請求項６記載の通信品質測定方法。
前記飛行装置を複数の異なる飛行経路で前記対象領域内を複数回飛行させることを特徴とする請求項６記載の通信品質測定方法。
前記飛行装置を所定の高度を保って前記対象領域内を飛行させ、前記通信試験を行い、前記位置情報として高度に関する情報を含む結果を記録することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の通信品質測定方法。
前記飛行装置を複数の異なる高度で前記対象領域内を飛行させ、各高度毎に前記通信試験を行い、前記位置情報として高度に関する情報を含む結果を記録することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の通信品質測定方法。
記憶された飛行経路に基づいて、又は試験対象の周波数帯域とは異なる周波数の電波を用いた制御を受けて対象領域内を所定の飛行経路に従って飛行する飛行装置と、
前記飛行装置に搭載され、前記飛行装置が前記所定の飛行経路に従って飛行しているときに、携帯電話網を介した通信における通信試験を行う計測装置と、
前記計測装置が前記通信試験を行ったときの位置を示す位置情報を含む前記通信試験の結果を記録する記録部とを有することを特徴とする通信品質測定システム。
飛行装置に搭載された計測装置のコンピュータに、
前記飛行装置に記憶させた飛行経路に基づいて、又は試験対象の周波数帯域とは異なる周波数の電波を用いた制御を受けて、前記飛行装置が対象領域内を所定の飛行経路に従って飛行しているときに、携帯電話網を介した通信における通信試験を行うステップと、
前記通信試験を行ったときの位置を示す位置情報を含む前記通信試験の結果を記録部に記録するステップとを実行させるためのプログラム。