JP4365009B2 - パケット通信モニター - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は無線によるパケット通信を行う際に、パケットを受信しているときの受信電界強度と、パケット長およびパケットの正誤との関係をわかりやすく表示するパケット通信モニターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の無線によるパケット通信においては、例えば基本的なパケット通信方式であるＡＬＯＨＡ方式によるものから無線ＬＡＮへの応用まで、その技術の進歩には著しいものがある。ところで、この無線によるパケット通信では、有線回線と違った、無線回線がもつ固有の特徴がその伝送特性に大きな影響を与えることが常に問題となっている。その問題の一つが、通信状態が良好でパケットのエラーが少ない時間とエラーが頻繁に発生する時間が交互に存在する現象である。この主な原因はフェージングによるものであるが、これは信号強度が時間とともに不規則に変化する現象である。
【０００３】
すなわち、信号強度が大きく（山）、通信状態が良好なときと、逆に信号強度が小さく（谷）、通信状態が悪いときが不規則に存在するのである。そこで、その信号強度が大きいときと小さいときの平均的な変化の割合とパケットの長さとの関係が無線によるパケット通信の伝送特性上に大きく影響する。
【０００４】
つまり、フェージングの平均的な変化、の割合に比べて、パケットの長さが長ければ、一つのパケットを送る間に必ず一度はフェージングの谷に含まれることになり、その部分で必ずパケットがエラーとなってしまう。一方、パケットの長さが短いとフェージングの谷に遭遇しないパケットの数が多くなり、通信が可能となる。
【０００５】
従来、上記したようなパケットのエラー発生状況とフェージングの関係を調査するためには、まずパケットのエラー発生状況については、例えばラインモニター等で分析し、そしてパケットの信号強度変化については、例えば受信信号強度測定器（Ｓメータ）等によって信号の受信電界強度を測定してから両者の分析および測定結果を比較することが一般的におこなわれている。
【０００６】
すなわち、ラインモニター等の機能を使用してパケットのエラー発生状況をモニターし、Ｓメータ等によってパケットの受信電界強度を観察しながら、パケットがエラーをおこしやすくなる信号強度のレベルを認識したり、信号強度の大きいときと小さいときの平均的な周期を測定して最適なパケット長を推定するのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の調査方法では、パケットのエラー発生状況と受信電界強度の関係をビジュアルな表示、例えばグラフ等によって表しにくいため、パケットのエラー発生状況と受信電界強度の関係を明確に認識するのに曖昧さがあった。
【０００８】
本発明の目的は、上記したようなパケットのエラー発生状況と受信電界強度の関係を調査する際に、パケットのエラー発生状況と受信電界強度の状態がビジュアルに表示できるようにして、従来の方法における受信状態の認識の曖昧さを解消し、受信状態を容易に的確に判断できるパケット通信モニターを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ディスプレイを含むコンピュータを備えた無線パケット通信システムにおいて使用するパケット通信モニターであって、無線によって送信されるパケットを受信する際に受信電界強度を時系列に記憶する手段と、前記パケットの受信開始時刻および受信終了時刻を記憶する手段と、前記パケットの正誤を時系列に記憶する手段と、コンピュータのディスプレイ上に前記受信電界強度の波形と前記パケットの長さおよび正誤とをグラフの形で同時系列に表示する手段と，を備えたことを特徴とするパケット通信モニターを提供するものである。
【００１０】
上記したパケット通信モニターによれば、パケットの時間長およびパケットの正誤を、前記パケットを受信したときの受信電界強度の波形と同時に一つの時間軸上にディスプレイにおいて表示できるため、パケットのエラー発生状況と受信電界強度の関係を簡単に認識することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。なお、本発明の詳細な説明において用いる記号ｍ、ｎは自然数の値をとる変数である。また、コンピュータとあるのは、パーソナルコンピュータ等の汎用コンピュータを意味する。
【００１２】
図１は、本発明によるパケット通信モニターを含むパケット通信システム全体の構成を示している。すなわち、前記パケット通信システムは無線部１と、ＴＮＣ（ターミナルノードコントローラ）２と、モニターＡと、ディスプレイを含むコンピュータ７とを備えるものである。前記パケット通信システムにおいて使用する通信プロトコルは、例えばＨＤＬＣのようなフレーム同期方式のものを採用している。また，送信側と受信側の通信速度は一致している。
【００１３】
前記パケット通信システムにおいて、無線部１は無線による信号を受信する手段を具備する受信部１ａと、無線による信号を送信する手段を具備する送信部１ｂとを備えている。ＴＮＣ２はモデム３と、パケット処理部６とを含むものであり、モデム３は復調器４と、変調器５とを備えており、パケット処理部６は例えばＰＡＤのようなパケット組立・分解手段（図示せず）と、パケット検査手段（図示せず）と、パケット制御手段（図示せず）とを備えている。また、モニターＡは図２に示すように、電界強度検出器２１、フラグ検出器２２、パケット判定器２３、制御回路（Ｄ）２４、制御回路（Ｅ）２５、カウンタ２６（時計カウンタ）、メモリ２７、２８、２９を備えて構成される。
【００１４】
前記電界強度検出器２１は、受信部１ａに入力した受信信号の受信電界強度を所定のサンプリングタイミングあるいは所定のサンプリング間隔で測定し、例えばＡ／Ｄ変換器によって、該受信電界強度の測定データをディジタル値で検出できる手段を具備している。前記フラグ検出器２２は、パケットフレームの受信信号が復調器４によってディジタル復調されたシリアルデータを、フレーム同期制御をおこないながら取り込み、フレームの開始フラグと終了フラグ（終結フラグ）とを判定し、検出する手段を具備している。前記制御回路（Ｄ）２４は、前記電界強度検出器２１によって測定され、検出された受信電界強度データと、該受信電界強度データが測定あるいは検出された時刻におけるカウンタ２６のカウント値とをメモリ２７に格納する手段を具備している。前記制御回路（Ｅ）２５は、前記フラグ検出器２２が、開始フラグおよび終了フラグを判定あるいは検出した時刻におけるカウンタ２６のカウント値をメモリ２８に格納する手段を具備している。ここで、前記カウンタ２６は所定の時間毎に所定のカウント数を増していくような、時計手段を備えるものである。従って、前記カウンタ２６が出力するカウント値は時間または時刻を示すものである。前記パケット判定器２３は、パケット処理部６でおこなわれるパケットの検査の結果に基づき、パケットが到着した順番であるパケット到着番号と、該パケットの正誤データとをメモリ２９に格納する手段を備えている。
【００１５】
図３は本発明のパケット通信システムで使用するフレームの一例を示す図である。図３に示すように、情報を送るＩフレーム３０は、▲１▼開始フラグ、▲２▼アドレス、▲３▼制御、▲４▼ＰＩＤ、▲５▼情報、▲６▼ＦＣＳ、▲７▼終了フラグ（終結フラグ）からなり、情報は可変長である。Ｉフレーム以外に前記Ｉフレーム３０の構成において、情報をもたないＳフレームおよびＵフレームがあり、リンクの制御や誤りの再送要求に用いる。パケット通信は、このフレームというデータの集まり、すなわちパケットを伝送単位として情報の送受信をおこなうものである。一般に、パケットは前記Ｉフレーム３０において、情報の部分を意味するが、本発明の詳細な説明においては、パケットの意味を広範囲にとらえ、特別に注釈をしない限り、”パケット”は全ての種類のフレームを含む意味の語句として用いる。
【００１６】
なお、前記パケット通信システムにおいては、データの透過性は保証されており、フレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）に採用する誤り検出符号はＣＲＣ符号方式等を用いる。また、前記フラグ検出器２２におけるフレームのフラグ検出に係る処理は、フレームが着信する次第、連続的に逐次一定の処理速度でおこなわれるものであり、受信部１ａから復調器４を経てフラグ検出器２２までの回路間にフレームの受信信号を蓄積するバッファは設けていない。
【００１７】
次に、本発明によるパケット通信モニターを含むパケット通信システムにおける送受信の動作について、以下に説明する。まず、送信側の前記パケット通信システムにおいて、コンピュータ７に入力されたデータはＴＮＣ２に備えられたパケット処理部６によってパケットに組み立てられた後、変調器５によって変調され、無線部１に備えられた送信部１ｂによって無線で送信される。
【００１８】
無線によって送信された前記パケットの信号は受信側の前記パケット通信システムにおいて、無線部１に備えられた受信部１ａによって受信される。そこで、この受信された信号の受信電界強度Ｓ（ｎ）が、電界強度検出器２１によって、所定のサンプリング間隔（受信するパケットの時間長より十分短い時間間隔）で測定され、ディジタル値として検出される。そして、前記受信電界強度Ｓ（ｎ）の値と、この受信電界強度Ｓ（ｎ）が測定あるいは検出された時刻におけるカウンタ２６のカウント値Ｃ１（ｎ）とが制御回路（Ｄ）２４によって、例えば図４の４１あるいは４２に示したようなデータ配列で連続的にメモリ２７に格納され、記憶される。
【００１９】
また、受信部１ａによって受信されたパケットの受信信号は、復調器４によってディジタル復調された後、フラグ検出器２２によってフラグの検出がおこなわれる。そして、フラグ検出器２２がフレームの開始フラグを検出した時刻におけるカウンタ２６のカウント値であるフレーム開始カウント値Ｃ２（ｍ）と、フレームの終了フラグを検出した時刻におけるカウンタ２６のカウント値であるフレーム終了カウント値Ｃ３（ｍ）とが制御回路（Ｅ）２５によって、Ｃ１（ｎ）およびＳ（ｎ）と同様のデータ配列で順次メモリ２８に格納され、記憶される。
【００２０】
以上に述べた通り、受信電界強度Ｓ（ｎ）が測定あるいは検出された時刻と、フレームの開始フラグおよびフレームの終了フラグを検出した時刻とが、カウンタ２６すなわち同じ一つの時計カウンタによって測定されるため、受信電界強度Ｓ（ｎ）と１単位毎のパケット（フレーム）における受信開始時刻および受信終了時刻の各データが、同じ基準の時間測定によって時系列にメモリ２７、２８に記憶されることになるのである。
【００２１】
一方、復調器４からパケット処理部６へ送られたパケットの受信信号は、１単位のパケット毎に正誤の検査が行われる。この検査結果に基づき、パケット判定器２３によって、パケット到着番号ｒと、このパケットの正誤データＮ（ｒ）とがメモリ２９に格納され、記憶される。パケットの正誤データＮ（ｒ）は例えばパケットが正しければ”１”、誤り（エラー）であれば”０”で表す。誤り（エラー）には、例えばフレームの長さが最小フレーム長より短かくて、無効フレームとなるような場合も含む。なお、パケット到着番号ｒはパケットが到着した順番に連続的に付されるシリアル番号である。
【００２２】
以上のようにして、メモリ２７、２８、２９に記憶された各データは、所定のデータ量が蓄積された時点で、コンピュター７の記憶装置に転送される。コンピュータ７の記憶装置において、各データはカウント値Ｃ１（ｎ）と受信電界強度Ｓ（ｎ）とからなるレコード、フレーム開始カウント値Ｃ２（ｍ）とフレーム終了カウント値Ｃ３（ｍ）とからなるレコード、そしてパケット到着番号ｒとこのパケットの正誤データＮ（ｒ）とからなるレコードに分類され、各レコードは例えば図５に示すテーブル５１、テーブル５２およびテーブル５３のような構成で記憶されている。
【００２３】
以上に述べた手順によって、カウント値Ｃ１（ｎ）と受信電界強度Ｓ（ｎ）、フレーム開始カウント値Ｃ２（ｍ）とフレーム終了カウント値Ｃ３（ｍ）、さらにパケット到着番号ｒとこれに対応するパケットの正誤データＮ（ｒ）が併せて時系列にコンピュータ７の記憶装置に記憶される。
【００２４】
次に、コンピュータ７の記憶装置に記憶された各データに基づきソフトウェアの処理によって、コンピュータ７のディスプレイ上に受信電界強度の波形と、パケットの時間長と、該パケットの正誤とがグラフ化される。以下にフレーム開始カウント値Ｃ２（ｍ）、フレーム終了カウント値Ｃ３（ｍ）、パケット到着番号ｒおよびパケットの正誤データＮ（ｒ）の各データに基づいて、パケットの時間長と、該パケットの正誤とをグラフ化する処理について、図６に示したフローチャートを参照して説明する。
【００２５】
まず、最初のデータを読み込むために変数ｍ、パケット到着番号ｒの初期値を（１→ｍ、１→ｒ）のごとく代入（Ｆ１）してから、フレーム開始カウント値Ｃ２（ｍ）とフレーム終了カウント値Ｃ３（ｍ）とを読み取り、フレーム開始カウント値Ｃ２（ｍ）を変数Ｒ１へ代入し、フレーム終了カウント値Ｃ３（ｍ）を変数Ｒ２へ代入する（Ｆ２）。
【００２６】
次いで、図７に示したように、コンピュータのディスプレイに表示した、カウント値すなわち時間をＸ軸とし、電界強度をＹ軸としたＸＹ座標上に、カウント値Ｒ１からＲ２までを線分７１として表示する（Ｙ座標は任意とする）。このとき、パケット到着番号ｒのパケットの正誤をチェックし（Ｆ３）、例えば、正しい場合は青色、誤り（エラー）の場合は赤色として線分７１の色を変えて表示する（Ｆ４、Ｆ５）。次にｒをインクリメント（Ｆ６）した後、ｍをインクリメント（Ｆ７）していき、２番目のパケット（フレーム）、および３番目のパケット（フレーム）と、順次に前記した手順と同様に処理していく。以上の処理によって、パケットの時間長を線分７１としてディスプレイのＸＹ座標上に表示し、さらに該線分７１をパケットの正誤によって色分けすることができるのである。
【００２７】
受信電界強度については、図５のテーブル５１に基づいて図７に示したように、前記ＸＹ座標上にカウント値Ｃ１（ｎ）をＸ座標、受信電界強度Ｓ（ｎ）をＹ座標としてプロットしていくことにより、受信電界強度を波形７２として表示する（フローチャートには示さない）。
【００２８】
上記のようにして、受信電界強度の波形と、パケットの時間長およびパケットの正誤とを、ディスプレイにおいてＸＹ座標上に表示できるわけであるが、パケットの通信条件によっては、パケットを受信したときの受信電界強度の波形表示位置に対して、前記パケットの時間長の表示位置が、Ｘ軸（時間軸）上において、実際よりずれる場合がある。その理由は、パケットフレームのフラグの信号を受信部１ａが受信したときの受信電界強度が電界強度検出器２１によって測定あるいは検出される時刻と、前記フラグがフラグ検出器２２によって検出される時刻との間に時間差が生じるためである。この時間差は、すなわち、フラグの信号が受信部１ａに受信されてから、電界強度検出器２１によって該フラグの信号の受信電界強度が測定あるいは検出されるまでの処理時間と、一方、フラグの信号が受信部１ａに受信されてから、該フラグの信号が復調器４によって復調され、フラグ検出器２２によってフラグとして検出されるまでの処理時間との差である。そして、この時間差分だけ、パケットが受信部１ａに受信されたときにおける受信電界強度の波形と、前記パケットの時間長とが時間軸（Ｘ軸）上において、ずれて表示されるのである。
【００２９】
従って、上記したような時間差が生じる場合には、この時間差分だけ補正して表示することにより、時間軸（Ｘ軸）上における受信電界強度の波形表示位置とパケットの時間長の表示位置とのずれをなくすことができる。
【００３０】
上記した補正の具体的な方法は、例えば、パケットフレームのフラグの信号を受信部１ａが受信したときの受信電界強度が、電界強度検出器２１によって測定あるいは検出される時刻と、前記フラグがフラグ検出器２２によって検出される時刻との時間差分に相当する、カウンタ２６におけるカウント数を予め理論的あるいは実験的に求めておく。そして、例えば、フラグの信号が受信されたときの受信電界強度が電界強度検出器２１によって測定あるいは検出される時刻より、前記フラグがフラグ検出器２２によって検出される時刻の方が前記時間差分だけ遅い場合は、フレーム開始カウント値Ｃ２（ｍ）とフレーム終了カウント値Ｃ３（ｍ）とから前記時間差分に相当するカウント数を減算し、反対にフラグの信号が受信されたときの受信電界強度が電界強度検出器２１によって測定あるいは検出される時刻より、前記フラグがフラグ検出器２２によって検出される時刻の方が前記時間差分だけ早い場合は、カウント値Ｃ１（ｎ）から前記時間差分に相当するカウント数を減算する。
【００３１】
以上に記述した手順によって補正したカウント値のデータに基づいて、パケットの受信電界強度の波形と、パケットの時間長とを前述と同様の処理によって表示することにより、両者を一つの時間軸上にずれることなく、正確に、グラフによって表すことができる。
【００３２】
なお、本発明のもう一つの実施形態として、前記パケット通信システムの構成において、フラグ検出器２２の代わりに、データの透過性を保証したフレーム同期制御手段と、例えばＳＩＯ（シリアルインプットアウトプット）のようなＬＳＩとを備えた変換器を用いることも可能である。すなわち、復調器４によりディジタル復調されたシリアルデータを、前記変換器がフレーム同期制御をおこないながら取り込む。次いで、前記シリアルデータをフレームのフラグを含めたまま、バイト単位（オクテット単位）のパラレルデータに変換した受信データとして出力し、該受信データが１単位毎に出力された時刻におけるカウンタ２６のカウント値を検知し、該カウント値と前記受信データとを１単位のレコードとして、該レコードを順次、時系列にメモリに格納する。そして、ソフトウェアの処理により、前記レコードを、格納された順にチェックしていき、受信データがフレームのフラグと一致したレコードを判定し、該レコードのカウント値をフレーム開始カウント値またはフレーム終了カウント値と判定することができる。
【００３３】
但し、前記変換器で受信データについて透過性を実現した後には、フレームの開始フラグと終了フラグとの間の受信データにフラグのコードと同じデータが存在している可能性があるため、フラグの判定を誤る場合がある。この場合、開始フラグと終了フラグとの間にフラグのコードと同じ受信データが出現した回数をカウントする手段を前記変換器の構成に備え、受信データの透過性を実現する処理（フラグコードと受信データとを区別するために挿入した”０”を除去する処理）をおこなうときに、開始フラグと終了フラグとの間にフラグのコードと同じ受信データが出現した回数を記憶し、前記ソフトウェアの処理において、レコードを順にチェックする際に、上記回数の分だけ、受信データとフラグの一致したレコードを見送ることにより、フラグの判定誤りを防ぐことができる。
【００３４】
また、前記パケット通信システムの構成においては、前記変換器がフレーム同期制御をおこないながら取り込んだデータに基づいてフレームの正誤チェックをおこない、その正誤結果をメモリに記憶する機能を有するパケット検査手段を、パケット判定器２３の代わりに、前記変換器に接続することも可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上に述べてきたとおり、本発明によるパケット通信モニターによれば、受信したパケットの受信電界強度の波形と、パケットの時間長およびパケットの正誤とをグラフ化して一つの時間軸上に同時に表示することにより、パケットのエラー発生状況と受信電界強度を時系列にビジュアルな状態で比較してみることができる。従って、パケットがエラーをおこしやすくなる受信電界強度のレベルを認識したり、信号強度の大きいときと小さいときの平均的な周期を測定して最適なパケット長を推定することが、容易にかつ的確にできるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施形態の全体の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明におけるパケット通信モニター部分の一実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明において使用するフレーム構成の一例を示す図である。
【図４】本発明において各データをメモリに記憶した例を示す図である。
【図５】本発明においてコンピュータの記憶装置に各データを記憶する際のテーブルの例を示す図である。
【図６】本発明におけるパケットの時間長および正誤をグラフ化してディスプレイに表示する処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明によるパケット通信用モニターによって時系列に表示された受信電界強度の波形と、パケットの時間長および正誤とを表すグラフを示す図である。
【符号の説明】
１：無線部、１ａ：受信部、１ｂ：送信部、２：ＴＮＣ、３：モデム
４：復調器、５：変調器、６：パケット処理部、７：コンピュータ
Ａ：モニター
２１：電界強度検出器、２２：フラグ検出器、２３：パケット判定器
２４：制御回路（Ｄ）、２５：制御回路（Ｅ）、２６：カウンタ（時計カウンタ）
２７、２８、２９：メモリ、３０：Ｉフレーム
４１、４２：メモリ内でのデータ配列例
５１、５２、５３：コンピュータの記憶装置に記憶されたテーブル例
７１：パケットの時間長を示す線分、７２：受信電界強度の波形

Claims (1)

1. ディスプレイを含むコンピュータを備えた無線パケット通信システムにおいて使用するパケット通信モニターであって、
   無線によって送信されるパケットを受信する際に受信電界強度を時系列に記憶する手段と、
   前記パケットの受信開始時刻および受信終了時刻を記憶する手段と、
   前記パケットの正誤を時系列に記憶する手段と、
   コンピュータのディスプレイ上に前記受信電界強度の波形と前記パケットの長さおよび正誤とをグラフの形で同時系列に表示する手段と、
   前記パケットのフラグの信号を受信したときの受信電界強度が検出される時刻と、前記フラグが検出される時刻との時間差分を補正し、前記受信電界強度の波形表示位置と前記パケットの時間長の表示位置との時間軸上のずれをなくす手段と、を備えたことを特徴とするパケット通信モニター。

Images