JP4442607B2 - Network analysis system and method - Google Patents

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Description

本発明はネットワーク解析システム及び方法に関し、例えば、自律的にデータ送信タイミングを決定する無線ネットワークにおける、通信タイミング制御機能の試験や、稼動中ネットワークの状態解析に適用し得るものである。   The present invention relates to a network analysis system and method, and can be applied to, for example, a test of a communication timing control function and a state analysis of an operating network in a wireless network that autonomously determines data transmission timing.

特許文献1や特許文献2は、ネットワークに分散配置された複数のノードが自律的にタイムスロットを決定する方法について記述している。   Patent Document 1 and Patent Document 2 describe a method in which a plurality of nodes distributed and arranged in a network autonomously determine time slots.

各端末(ノード)は、通信タイミング制御信号をほぼ周期的に送信する。また、周囲端末が送信した通信タイミング制御信号を受信し、受信タイミングを考慮して、自端末からの通信タイミング制御信号の送信タイミングを調整することで、データ送信タイムスロットの確保を行う。ネットワークにデータ信号を送信しようとする端末は、自端末からの通信タイミング制御信号を送信してから、他端末が通信タイミング制御信号を次に送信する直前までを、その端末のタイムスロットとし、データ送信権利を得る。   Each terminal (node) transmits a communication timing control signal almost periodically. In addition, a data transmission time slot is secured by receiving a communication timing control signal transmitted from surrounding terminals and adjusting the transmission timing of the communication timing control signal from the own terminal in consideration of the reception timing. A terminal that intends to transmit a data signal to the network transmits the communication timing control signal from its own terminal until immediately before the other terminal transmits the communication timing control signal to the next time slot. Get the right to send.

広範囲にノードが設置されている環境では、あるノードから遠方のノードにデータを送信する場合は、中間のノードを中継するマルチホップ転送により実現する。マルチホップ転送環境では隠れ端末問題が生じ、信号の衝突が発生する可能性があるが、特許文献1の記載技術では、データ信号到達範囲の2倍以上の到達範囲に属する他ノードと直接的に通信タイミングを行うことにより、データ送信タイミングが重ならないようにしている。無線通信システムの電波到達範囲を正確に制御することは困難である。特許文献1の記載技術では、通信タイミング制御信号をデータ信号と同様な到達距離で送信し、受信したノードはさらに通信タイミング制御信号を転送することにより、データ信号の2倍以上の到達範囲に属するノードと通信タイミング制御を行っている。
特開2006−211564 特開2005−094663
In an environment where nodes are installed over a wide area, when data is transmitted from a certain node to a remote node, it is realized by multi-hop transfer that relays intermediate nodes. In a multi-hop transfer environment, a hidden terminal problem may occur and signal collision may occur. However, in the technique described in Patent Document 1, it is directly connected to other nodes belonging to a reach of more than twice the data signal reach. By performing the communication timing, the data transmission timing is prevented from overlapping. It is difficult to accurately control the radio wave reach of a wireless communication system. In the technique described in Patent Document 1, a communication timing control signal is transmitted at the same arrival distance as that of a data signal, and the received node further transfers the communication timing control signal, so that it belongs to an arrival range more than twice that of the data signal. Controls communication timing with nodes.
JP 2006-211564 A JP-A-2005-094663

上述のような通信タイミング制御を行うネットワークでは、通信タイミング制御信号の受信間隔を測定することでネットワーク状況を知ることができる。各ノードが狭い範囲に設置されているネットワーク環境では、パケットキャプチャ装置で全ノードの送信パケットを傍受することで可能である。   In a network that performs communication timing control as described above, the network status can be known by measuring the reception interval of the communication timing control signal. In a network environment in which each node is installed in a narrow range, it is possible by intercepting transmission packets of all nodes with a packet capture device.

しかし、広範囲にノードを設置されている環境では、設置位置によって到達範囲が異なる。そのため、パケットキャプチャ地点でノードからの送信タイミングを収集したとしても、各ノードの受信タイミングとは一致していない。全ノードにパケットキャプチャ機能を持たせることで受信タイミングを知ることはできる。しかし、ノードは、自ノード宛のパケット及びブロードキャストパケットしか通常受信しないようになっており、全パケットを受信するためにはノードに特殊な機能が必要となる。また、全パケットを処理することによる負荷もかかる。   However, in an environment where nodes are installed in a wide range, the reach range varies depending on the installation position. Therefore, even if the transmission timing from the node is collected at the packet capture point, it does not coincide with the reception timing of each node. The reception timing can be known by providing a packet capture function to all nodes. However, a node normally receives only packets addressed to itself and broadcast packets, and a special function is required for the node to receive all packets. In addition, there is a load due to processing all packets.

一般的に、ノード密度が低く均一である方がネットワークの効率が良いので、均一になるようにネットワークを設計してノードを設置すれば良い。ノード密度は、各ノードが何個のノードからパケットを受信するかを測定することにより把握することができる。ノード数が少ないときは、一部のノードの位置を移動させるなどして状態を変えた後に上述した測定を繰り返すことで、ノード配置を最適な状態にすることは可能である。しかし、ノード数が多くなると、上述のような試行錯誤的な作業を繰り返すのは困難である。そのため、ノードを追加したり移動したりする前に、どのようなネットワーク状態に変化するかを知る手段があれば良い。しかし、ノードの設置位置、ノード特性により電波到達距離が違うため、ノードが設置されていない位置も含め、ネットワーク内の全ての位置における受信ノード数を推定することは困難である。従って、各ノードをどのように移動させればネットワーク効率が最適化されるかを知ることは困難である。   In general, the network efficiency is better when the node density is lower and uniform, so it is only necessary to design the network so that the nodes are uniform and install the nodes. The node density can be grasped by measuring how many nodes each node receives a packet from. When the number of nodes is small, it is possible to optimize the node arrangement by repeating the above-described measurement after changing the state by moving the positions of some of the nodes. However, when the number of nodes increases, it is difficult to repeat the trial and error work as described above. Therefore, it is sufficient if there is a means for knowing what network state is changed before adding or moving a node. However, it is difficult to estimate the number of reception nodes at all positions in the network, including positions where nodes are not installed, because the radio wave arrival distance differs depending on the installation positions and node characteristics of the nodes. Therefore, it is difficult to know how to move each node to optimize network efficiency.

また、大規模なネットワークでは、全ノードが送信するパケットを唯一の装置でパケットキャプチャすることは困難であるため、一部の範囲の設置状況を変化させたときに、ネットワーク全体ではどのように変化するかを即座に知ることは困難である。   Also, in a large network, it is difficult to capture packets sent by all nodes with a single device, so how the entire network changes when the installation status of a certain range is changed. It is difficult to know immediately what to do.

そのため、無線ネットワークの全域についてほぼリアルタイムにネットワークの状態を観測できるネットワーク解析システム及び方法が望まれている。   Therefore, there is a demand for a network analysis system and method that can observe the state of the network in almost real time over the entire area of the wireless network.

第1の本発明は、通信タイミング制御信号のノード間の授受に基づき、自ノードからのデータ信号を送信し得るタイムスロットを自律的に決定する通信タイミング制御手段を有する複数のノードにより構成された無線ネットワークを解析するネットワーク解析システムにおいて、(1)1又は複数のパケットキャプチャ装置及びパケットアナライザを有し、(2)上記各ノードはそれぞれ、送信元ノードアドレス、当該ノードの近傍に位置する近傍ノードの数、近傍ノードアドレスを含む上記通信タイミング制御信号を送信し、(3)上記各パケットキャプチャ装置は、上記無線ネットワーク上の上記通信タイミング制御信号を傍受して傍受情報を上記パケットアナライザに送出し、(4)上記パケットアナライザは、上記各ノードについて、自ノードが受信できた通信タイミング制御信号を送信した近傍ノードの情報を含む受信範囲情報を記憶するノード情報記憶手段と、上記パケットキャプチャ装置が傍受した通信タイミング制御信号の送信元ノードの関する、上記ノード情報記憶手段に記憶されている受信範囲情報を、傍受した通信タイミング制御信号の近傍ノードの数及び近傍ノードアドレスに基づいて更新する情報更新手段と、上記ノード情報記憶手段に記憶されている情報から出力情報を形成する出力情報形成手段と、形成された出力情報を出力する出力手段とを有することを特徴とする。 The first aspect of the present invention includes a plurality of nodes having communication timing control means for autonomously determining a time slot capable of transmitting a data signal from the own node based on transmission / reception of a communication timing control signal between the nodes. In a network analysis system for analyzing a wireless network, (1) having one or a plurality of packet capture devices and a packet analyzer, (2) each of the nodes is a source node address, a neighboring node located in the vicinity of the node And (3) each of the packet capture devices intercepts the communication timing control signal on the wireless network and sends the intercept information to the packet analyzer. (4) The packet analyzer is configured for each node The node information storage means for storing reception range information including information on neighboring nodes that have transmitted the communication timing control signal that the local node has received, and the transmission source node of the communication timing control signal intercepted by the packet capture device, Information updating means for updating the reception range information stored in the node information storage means based on the number of neighboring nodes and neighboring node addresses of the intercepted communication timing control signal, and stored in the node information storage means Output information forming means for forming output information from the information, and output means for outputting the formed output information.

第2の本発明は、通信タイミング制御信号のノード間の授受に基づき、自ノードからのデータ信号を送信し得るタイムスロットを自律的に決定する通信タイミング制御手段を有する複数のノードにより構成された無線ネットワークを解析するネットワーク解析方法において、(1)1又は複数のパケットキャプチャ装置及びパケットアナライザを有すると共に、上記パケットアナライザは、ノード情報記憶手段、情報更新手段、出力情報形成手段及び出力手段を有し、(2)上記各パケットキャプチャ装置は、上記無線ネットワーク上の上記通信タイミング制御信号を傍受して傍受情報を上記パケットアナライザに送出し、(3)上記ノード情報記憶手段は、上記各ノードについて、自ノードが受信できた通信タイミング制御信号を送信した近傍ノードの情報を含む受信範囲情報を記憶し、(4)上記情報更新手段は、上記パケットキャプチャ装置が傍受した通信タイミング制御信号の送信元ノードの関する、上記ノード情報記憶手段に記憶されている受信範囲情報を、傍受した通信タイミング制御信号の近傍ノードの数及び近傍ノードアドレスに基づいて更新し、(5)上記出力情報形成手段は、上記ノード情報記憶手段に記憶されている情報から出力情報を形成し、(6)上記出力手段が形成された出力情報を出力することを特徴とする。 The second aspect of the present invention is composed of a plurality of nodes having communication timing control means for autonomously determining a time slot capable of transmitting a data signal from the own node based on transmission / reception of the communication timing control signal between the nodes. Yes in network analysis method for analyzing a radio network, which has a (1) one or more packet capturing device and a packet analyzer, the packet analyzer, the node information memory means, information updating means, the output information forming means and outputting means (2) Each packet capture device intercepts the communication timing control signal on the wireless network and sends intercept information to the packet analyzer. (3) The node information storage means The node sent a communication timing control signal that could be received. (4) The information update unit is stored in the node information storage unit related to the transmission source node of the communication timing control signal intercepted by the packet capture device . The reception range information is updated based on the number of neighboring nodes and neighboring node addresses of the intercepted communication timing control signal . (5) The output information forming means outputs output information from the information stored in the node information storage means. (6) The output means outputs the output information formed.

本発明によれば、通信タイミング制御信号のノード間の授受に基づき、自ノードからのデータ信号を送信し得るタイムスロットを自律的に決定する通信タイミング制御手段を有する複数のノードにより構成された無線ネットワークの全域についてほぼリアルタイムにネットワークの状態を観測することができる。   According to the present invention, a radio composed of a plurality of nodes having communication timing control means for autonomously determining a time slot capable of transmitting a data signal from the own node based on transmission / reception of the communication timing control signal between the nodes. The state of the network can be observed in almost real time over the entire area of the network.

(A)第1の実施形態
以下、本発明によるネットワーク解析システム及び方法の第1の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
(A) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a network analysis system and method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(A−1)第1の実施形態の構成
図1は、第1の実施形態に係るネットワーク解析システムと解析対象の無線ネットワークとの概略構成を示すブロック図である。
(A-1) Configuration of First Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a network analysis system and a radio network to be analyzed according to the first embodiment.

解析対象の無線ネットワークは、分散配置された複数(図1の場合、20個)のノードN1〜N20を有する。   The wireless network to be analyzed has a plurality (20 in the case of FIG. 1) of nodes N1 to N20 that are distributed.

各ノードN(N1〜N20)は、例えば、特許文献1や特許文献2に記載のノードが該当し、基本的には、通信タイミング制御信号の授受によって自律的にタイムスロット(自己からの送信可能期間)を決定し、そのタイムスロットでデータを送信するものである。以下では、通信タイミング制御信号がパケットで授受されるとして説明する(なお、通信タイミング制御信号に係るパケットを制御用パケットと呼ぶこととする)。   Each of the nodes N (N1 to N20) corresponds to, for example, the nodes described in Patent Document 1 and Patent Document 2, and basically, the time slot (transmittable from itself) can be autonomously transmitted and received by a communication timing control signal. Period) and data is transmitted in the time slot. In the following description, it is assumed that the communication timing control signal is transmitted / received by a packet (a packet related to the communication timing control signal is referred to as a control packet).

各ノードNは、5〜10程度の周囲ノードに到達するようにパケット(制御用パケット(後述する解析対象パケットを含む))を送信しているとする。例えば、ノードN1は、ノードN3、N4、N6、N7及びN11に到達するようにパケットを送信する。遠方のノードにパケットを送信する場合には、マルチホップ転送で送信するようにしても良い。例えば、ノードN1からノードN5に送信する場合、ノードN2、N3及びN4が順次中継してノードN5にパケットが到達する。   It is assumed that each node N transmits a packet (control packet (including an analysis target packet described later)) so as to reach about 5 to 10 surrounding nodes. For example, the node N1 transmits a packet so as to reach the nodes N3, N4, N6, N7, and N11. When transmitting a packet to a remote node, it may be transmitted by multi-hop transfer. For example, when transmitting from the node N1 to the node N5, the nodes N2, N3, and N4 sequentially relay and the packet arrives at the node N5.

第1の実施形態の場合、各ノードNは、特許文献1や特許文献2に記載されたようなタイムスロットの自律的な決定機能に加え、後述する解析対象パケットを形成して間欠的に送信する機能も担っている(例えば、所定期間毎に1回送信する)。   In the case of the first embodiment, each node N forms a packet to be analyzed, which will be described later, in addition to the time slot autonomous determination function described in Patent Document 1 and Patent Document 2, and intermittently transmits the packet. (E.g., transmitting once every predetermined period).

第1の実施形態のネットワーク解析システム10は、複数(図1の場合、4個)のパケットキャプチャ装置11−1〜11−4、パケットアナライザ12、表示装置13及び入力装置14を有する。   The network analysis system 10 according to the first embodiment includes a plurality (four in the case of FIG. 1) of packet capture devices 11-1 to 11-4, a packet analyzer 12, a display device 13, and an input device 14.

パケットキャプチャ装置11(11−1〜11−4)は、ネットワーク上のパケット(制御用パケット(後述する解析対象パケットを含む))を傍受し、パケットアナライザ12に入力するものである。各パケットキャプチャ装置11とパケットアナライザ12間の接続形態は、有線、無線のどちらでも構わない。パケットキャプチャ装置11は、1つのみで全ノードが送信するパケットを受信できるとは限らないので複数個おいても良く、図1は4個配置している例を示している(後述する第2の実施形態は複数存在することが要件となっている)。なお、1個のパケットキャプチャ装置11がある地点を測定した後、そのパケットキャプチャ装置11を移動させてパケットを受信するようにしても良い。すなわち、複数地点のパケットの傍受を実行できるのであれば、1個のパケットキャプチャ装置を用いても、複数個のパケットキャプチャ装置を用いても良い。   The packet capture device 11 (11-1 to 11-4) intercepts packets on the network (control packets (including analysis target packets described later)) and inputs them to the packet analyzer 12. The connection form between each packet capture device 11 and the packet analyzer 12 may be either wired or wireless. Since only one packet capture device 11 can receive a packet transmitted by all nodes, a plurality of packet capture devices 11 may be provided, and FIG. 1 shows an example in which four packets are arranged (the second described later). It is a requirement that a plurality of the embodiments exist). Note that after measuring a point where one packet capture device 11 is present, the packet capture device 11 may be moved to receive a packet. That is, one packet capture device or a plurality of packet capture devices may be used as long as packet interception at a plurality of points can be executed.

パケットアナライザ12は、例えば、パソコン上のソフトウェアを中心として構成される。言い換えると、パケットアナライザ12は、例えば、通信機能を有するパソコンに、ネットワーク解析プログラムをインストールすることにより構成される。パケットアナライザ12は、機能的には、図2に示すように、パケット解析部21、ノード情報更新部22、到達範囲計算部23、表示制御部24、シミュレーション部25及びノード情報テーブル26を有する。   For example, the packet analyzer 12 is mainly configured with software on a personal computer. In other words, the packet analyzer 12 is configured, for example, by installing a network analysis program in a personal computer having a communication function. Functionally, the packet analyzer 12 includes a packet analysis unit 21, a node information update unit 22, a reach range calculation unit 23, a display control unit 24, a simulation unit 25, and a node information table 26 as shown in FIG.

パケット解析部21は、パケットキャプチャ装置11で受信したパケットについて、解析対象パケットであるかを判別し、解析対象パケットであればパケット内容を解析して所定の情報を抽出し、その結果を到達範囲計算部23及びノード情報更新部22に与えるものである。   The packet analysis unit 21 determines whether or not the packet received by the packet capture device 11 is an analysis target packet. If the packet is an analysis target packet, the packet analysis unit 21 analyzes the packet contents and extracts predetermined information. This is given to the calculation unit 23 and the node information update unit 22.

図3は、解析対象パケットのフォーマットを示す説明図である。図3において、解析対象パケットは制御用パケットの一種であり、宛先アドレス、送信元アドレス、近傍ノード数、近傍ノードアドレス及び近傍ノード情報の項目(フィールド)を有する。近傍ノードアドレス及び近傍ノード情報は、近傍ノード数分だけ設けられている。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing the format of the analysis target packet. In FIG. 3, the analysis target packet is a kind of control packet, and has items (fields) of destination address, source address, number of neighboring nodes, neighboring node address, and neighboring node information. There are as many neighboring node addresses and neighboring node information as the number of neighboring nodes.

なお、制御用パケットは、宛先アドレス、送信元アドレスだけを含むものである。従って、近傍ノード数、近傍ノードアドレス及び近傍ノード情報の有無により、解析対象パケットか制御用パケットかを判別できるようになされている。なお、パケットの項目として、解析対象パケットか制御用パケットかを識別できるパケット種別の項目を設けるようにしても良い。   Note that the control packet includes only the destination address and the source address. Therefore, it is possible to determine whether the packet is an analysis target packet or a control packet based on the number of neighboring nodes, the neighboring node address, and the presence / absence of neighboring node information. Note that a packet type item that can identify whether the packet is an analysis target packet or a control packet may be provided as a packet item.

宛先アドレスは、パケットの宛先のノードアドレスである。解析対象パケットも制御用パケットであるので、宛先アドレスにはブロードキャストアドレスが記述されるようになされている。但し、解析対象パケットをマルチホップで転送する場合は、次の転送先のアドレス等の転送の必要性などが分かる情報が記述される。解析対象パケットは、近傍のパケットキャプチャ装置11で傍受されることを意図した制御用パケットである。   The destination address is the node address of the destination of the packet. Since the analysis target packet is also a control packet, a broadcast address is described in the destination address. However, when the analysis target packet is transferred by multi-hop, information indicating the necessity of transfer such as the next transfer destination address is described. The analysis target packet is a control packet intended to be intercepted by a nearby packet capture device 11.

タイムスロットで通信されるデータ信号は、解析対象パケットや制御用パケットと異なる周波数等の異なる通信方式で通信され、解析対象パケットや制御用パケットと弁別できるようになされている。なお、データ信号に対しても同様な通信方式を適用した場合には、データ信号に係るパケットと解析対象パケットとを識別するための種別情報をパケットに盛り込むようにすれば良い。   The data signal communicated in the time slot is communicated by a different communication method such as a different frequency from the analysis target packet and the control packet, and can be distinguished from the analysis target packet and the control packet. When a similar communication method is applied to the data signal, type information for identifying the packet related to the data signal and the analysis target packet may be included in the packet.

近傍ノード数は、解析対象パケットの送信元モードが制御用パケットを受信できる近傍ノードの数を表している。なお、電波状況によって、あるノードからの制御用パケットを受信できたりできなかったりする場合があるが、このような場合には、例えば、所定時間内の受信回数が閾値回数以上か否かによって近傍ノードか否かを決定する。   The number of neighboring nodes represents the number of neighboring nodes that can receive the control packet in the transmission source mode of the analysis target packet. Depending on the radio wave conditions, the control packet from a certain node may or may not be received. In such a case, for example, the vicinity depends on whether the number of receptions within a predetermined time is equal to or greater than the threshold number. Determine if it is a node.

近傍ノードアドレスは、近傍ノードのノードアドレスであり、近傍ノード情報は、例えば、近傍ノードからの制御用パケットの受信強度や、送信元ノードが一定周期を自律的に自ノード及び近傍ノードに割り付けた場合における(特許文献2参照)、自ノードの割付期間と近傍ノードとの割付期間とのタイミング差や、所定時間内のその近傍ノードからの制御用パケットの受信回数など、1つ以上の項目の情報が該当する。   The neighboring node address is the node address of the neighboring node, and the neighboring node information includes, for example, the reception intensity of the control packet from the neighboring node and the transmission source node autonomously assigns a fixed period to the own node and the neighboring node. In the case (see Patent Document 2), the timing difference between the allocation period of the own node and the allocation period of the neighboring node, the number of times of receiving control packets from the neighboring node within a predetermined time, etc. Information applies.

各ノードが通信タイミング制御信号として送信する制御用パケットも、図3に示す項目から構成されたものであっても良く、図3に示す以外の項目を含んでいても良い。なお、全ての制御用パケットが解析対象パケットとなっていても良い。言い換えると、制御用パケットと解析対象パケットとの区別がなくても良い。   The control packet that each node transmits as a communication timing control signal may also be composed of the items shown in FIG. 3, or may include items other than those shown in FIG. Note that all control packets may be analysis target packets. In other words, there is no need to distinguish between the control packet and the analysis target packet.

図2に戻り、到達範囲計算部23は、1又は複数の受信した解析対象パケットの情報及びノード情報テーブル26の保持情報を用いて、送信元ノードが送信した制御用パケットがどの範囲まで到達しているかを計算するものである。   Returning to FIG. 2, the reach range calculation unit 23 uses the information of one or a plurality of received analysis target packets and the information held in the node information table 26 to reach to which range the control packet transmitted by the transmission source node reaches. It is what calculates.

表示制御部24は、ノードの位置情報、受信解析対象パケットの送信元情報、パケットの到達範囲情報等を、表示装置13に表示制御するものである。   The display control unit 24 controls display of node position information, transmission source information of reception analysis target packets, packet reachability information, and the like on the display device 13.

ノード情報更新部22は、収集した受信解析対象パケットを解析して得たノード情報で、ノード情報テーブル26の格納情報を更新するものである。   The node information updating unit 22 updates storage information in the node information table 26 with node information obtained by analyzing the collected reception analysis target packet.

シミュレーション部25は、ノード情報テーブル26の格納情報、各ノードの位置と、各ノードからの送信パワー等の状態変化量を用いて、ノードの状態が変化することにより、ネットワークの状態がどう変化するかを予測計算(シミュレーション)するものである。シミュレーションを起動させる前に、入力させることを要する情報は、入力装置14から入力される。 The simulation unit 25 uses the stored information in the node information table 26, the position of each node, and the state change amount such as the transmission power from each node to change the state of the network, thereby changing the state of the network. This is a prediction calculation (simulation). Information that needs to be input before starting the simulation is input from the input device 14 .

なお、この第1の実施形態では、各ノードの位置が予め測定され、パケットアナライザ12(のノード情報テーブル26)に、ノードの位置情報が登録されているものとする。   In the first embodiment, it is assumed that the position of each node is measured in advance and the node position information is registered in the packet analyzer 12 (node information table 26 thereof).

図4は、ノード情報テーブル26の構成例を示す説明図である。図4において、ノード情報テーブル26は、ノード毎に、当該ノードのノードアドレス、設置位置情報、近傍ノード数、当該ノードの受信範囲情報を記述したものである。受信範囲情報には、そのノードが、制御用パケットを受信した近傍ノードのノードアドレスを、近傍ノード情報と共に記述する。近傍ノード情報として、その近傍ノードとの間の位置関係に関わる項目のうち、測定できる項目のいずれか1以上の項目の情報を記述する。近傍ノード情報として、当該ノードが送信元となっている解析対象パケットの近傍ノード情報をそのまま適用しても良く、解析対象パケットの近傍ノード情報を加工したものであっても良い(例えば、受信強度であれば複数の解析対象パケットにおける受信強度を平均化したものであっても良い)。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration example of the node information table 26. In FIG. 4, the node information table 26 describes, for each node, the node address, installation position information, the number of neighboring nodes, and the reception range information of the node. In the reception range information, the node address of the neighboring node where the node has received the control packet is described together with the neighboring node information. As the neighboring node information, information on one or more items that can be measured among the items related to the positional relationship with the neighboring node is described. As the neighboring node information, the neighboring node information of the analysis target packet that is the transmission source of the node may be applied as it is, or the neighboring node information of the analysis target packet may be processed (for example, reception strength) If so, it may be obtained by averaging the reception strengths of a plurality of analysis target packets).

ノードの設置位置情報は、入力装置14を介して入力したものであっても良く、また、各ノードにGPS受信機等を搭載し、ノードから取り込むようにしても良い。   The node installation position information may be input via the input device 14, or a GPS receiver or the like may be mounted on each node so as to be captured from the node.

(A−2)各ノードでの通信タイミング(タイムスロット)の決定方法
次に、第1の実施形態に係るネットワーク解析システムの動作を説明する前に、第1の実施形態のネットワーク解析システムが前提としている各ノードが自律的にタイムスロットを決定する方法の一例(特許文献2に記載の方法)を説明する。なお、以下に説明する方法は一例であり、その方法の一部が変更された方法(例えば、特許文献1の記載方法)を各ノードが適用していても良い。
(A-2) Method for Determining Communication Timing (Time Slot) at Each Node Next, the network analysis system according to the first embodiment is assumed before the operation of the network analysis system according to the first embodiment is described. An example (a method described in Patent Document 2) of a method for each node to autonomously determine a time slot will be described. Note that the method described below is an example, and each node may apply a method in which a part of the method is changed (for example, the method described in Patent Document 1).

各ノードは、上述したように、近傍ノード(当該ノードの発信電波が届く範囲に存在する他のノード)が送信した通信タイミング制御信号(制御用パケット)を受信できる。   As described above, each node can receive a communication timing control signal (control packet) transmitted by a neighboring node (another node existing in a range where the transmission radio wave of the node reaches).

各ノードの通信タイミング計算手段(図示せず)は、受信した通信タイミング制御信号に基づき、当該ノードでの通信タイミングを規定する位相信号を形成するものである。ここで、当該ノードをノードiとし、その位相信号の時刻tでの位相値をθi(t)とすると、通信タイミング計算手段は、(1)式に示すような変化分ずつ位相信号θi(t)を変化させる。なお、(1)式は、非線形振動をモデル化した式であるが、他の非線形振動をモデル化した式を適用することも可能である。また、位相信号θi(t)は、当該ノードの状態変数信号と見ることができる。

Figure 0004442607
The communication timing calculation means (not shown) of each node forms a phase signal that defines the communication timing at the node based on the received communication timing control signal. Here, assuming that the node is the node i and the phase value of the phase signal at time t is θi (t), the communication timing calculation means outputs the phase signal θi (t) for each change as shown in the equation (1). ). The expression (1) is an expression modeling nonlinear vibration, but an expression modeling other nonlinear vibration can also be applied. Further, the phase signal θi (t) can be regarded as a state variable signal of the node.
Figure 0004442607

(1)式は、受信した通信タイミング制御信号に応じて、自ノードiの位相信号θi(t)の非線形振動のリズムを変化させる規則を表している。(1)式において、右辺第1項ω(固有角振動数パラメータ)は、各ノードが備える基本的な変化リズムを表しており、右辺第2項が非線形変化分を表している。ここで、ωの値は例えばシステム全体で同一値に統一している。関数Pk(t)は、近傍ノードk(kは1〜Nまでとする)から受信した通信タイミング制御信号を表しており、関数R(θi(t),σ(t))は、他ノードからの通信タイミング制御信号の受信に応じて自己の基本的なリズムを変化させる応答特性を表現する位相応答関数であり、例えば、(2)式に従っている。   Expression (1) represents a rule for changing the rhythm of nonlinear vibration of the phase signal θi (t) of the own node i in accordance with the received communication timing control signal. In the equation (1), the first term ω (natural angular frequency parameter) on the right side represents a basic change rhythm included in each node, and the second term on the right side represents a nonlinear change. Here, the value of ω is, for example, the same value for the entire system. The function Pk (t) represents a communication timing control signal received from a neighboring node k (k is assumed to be 1 to N), and the function R (θi (t), σ (t)) is transmitted from another node. This is a phase response function that expresses a response characteristic that changes its basic rhythm in response to the reception of the communication timing control signal, for example, in accordance with equation (2).

(2)式は、時刻tにおける位相信号θi(t)の逆相にランダムノイズを重畳させた位相値の正弦波で位相応答関数を定めていることを表している。   Expression (2) represents that the phase response function is defined by a sine wave having a phase value in which random noise is superimposed on the opposite phase of the phase signal θi (t) at time t.

近傍のノード同士が逆相(振動の位相が反転位相)になろうとする非線形特性を実現し、その特性を用いて衝突回避を実行させようとしたものである。すなわち、近傍のノード間における通信タイミング制御信号の送信タイミングなどが衝突しないように、各ノードの位相信号の値が同じ値になるタイミングに、適当な時間関係(時間差)が形成させようとしている。   Non-linear characteristics in which neighboring nodes are in opposite phases (vibration phase is inverted phase) are realized, and collision avoidance is attempted using the characteristics. That is, an appropriate time relationship (time difference) is formed at the timing when the phase signal value of each node becomes the same value so that the transmission timing of the communication timing control signal between neighboring nodes does not collide.

(2)式において、関数σ(t)を表現する定数項π[rad]は、近傍のノード同士が逆相になろうとする非線形特性の働きをし、ランダムノイズ関数φ(t)は、その非線形特性にランダムな変動性を与える働きをする(関数φ(t)は、例えば、平均値が0のガウス分布に従う)。ここで、上記非線形特性にランダムな変動性を与えているのは、システムが目的とする安定状態(最適解)に到達せず、別の安定状態(局所解)に陥ってしまう現象に対処するためである。   In the equation (2), the constant term π [rad] representing the function σ (t) functions as a non-linear characteristic in which neighboring nodes are out of phase with each other, and the random noise function φ (t) It functions to give random variability to the nonlinear characteristic (the function φ (t) follows, for example, a Gaussian distribution with an average value of 0). Here, the reason why random variability is given to the non-linear characteristic is to deal with a phenomenon that the system does not reach the target stable state (optimal solution) and falls into another stable state (local solution). Because.

なお、(2)式では、位相応答関数R(θi(t),σ(t))の最も簡単な例としてsin関数を用いる形態を示したが、位相応答関数として他の関数を用いても良い。また、関数σ(t)の定数項πに代え、π以外の定数λ(0<λ<2π)を用いても良く、この場合、近傍のノード同士が逆相ではなく、異なる位相になろうと機能する。   In the equation (2), the form using the sine function is shown as the simplest example of the phase response function R (θi (t), σ (t)), but other functions may be used as the phase response function. good. Further, instead of the constant term π of the function σ (t), a constant λ other than π (0 <λ <2π) may be used. In this case, neighboring nodes are not in antiphase but in different phases. Function.

通信タイミング計算手段の上述した機能の意味合いを、図5を用いて詳述する。なお、図5に示す状態変化は、通信タイミング制御信号の送信機能も関係している。   The meaning of the above-described function of the communication timing calculation means will be described in detail with reference to FIG. The state change shown in FIG. 5 is also related to the transmission function of the communication timing control signal.

図5は、ある1つのノードiに着目したときに、着目ノード(自ノード)と近傍のノード(他ノード)jとの間に形成される関係、すなわち、それぞれの非線形振動リズム間の位相関係が時間的に変化していく様子を示している。   FIG. 5 shows a relationship formed between a target node (own node) and a neighboring node (other node) j when attention is paid to a certain node i, that is, a phase relationship between the respective nonlinear vibration rhythms. Shows how the changes over time.

図5は、着目ノードiに対して近傍ノードjが1個存在する場合である。図5において、円上を回転する2つの質点の運動は、着目ノードと近傍ノードに対応する非線形振動リズムを表しており、質点の円上の角度がその時刻での位相信号の値を表している。質点の回転運動を縦軸あるいは横軸に射影した点の運動が非線形振動リズムに対応する。(1)式及び(2)式に基づく動作により、2つの質点には相互に逆相になろうとし、仮に、図5(a)に示すように初期状態で2つの質点の位相が近くても、時間経過と共に、図5(b)に示す状態(過渡状態)を経て、図5(c)に示すような2つの質点の位相差がほぼπである定常状態に変化していく。   FIG. 5 shows a case where there is one neighboring node j for the node of interest i. In FIG. 5, the motion of the two mass points rotating on the circle represents the nonlinear vibration rhythm corresponding to the node of interest and the neighboring nodes, and the angle of the mass point on the circle represents the value of the phase signal at that time. Yes. The motion of the point where the rotational motion of the mass point is projected on the vertical or horizontal axis corresponds to the nonlinear vibration rhythm. By the operation based on the formulas (1) and (2), the two mass points try to be in opposite phases to each other. As shown in FIG. 5A, the phases of the two mass points are close to each other in the initial state. However, with the passage of time, the state (transient state) shown in FIG. 5B changes to a steady state in which the phase difference between the two mass points is almost π as shown in FIG. 5C.

2つの質点は、それぞれ固有角振動数パラメータωを基本的な角速度として回転している。ここで、ノード間で通信タイミング信号の授受に基づく相互作用が生じると、これらの質点は、それぞれ角速度を変化(緩急)させ、結果的に、適当な位相関係を維持する定常状態に到達する。この動作は、2つの質点が回転しながら相互に反発し合うことによって、安定な位相関係を形成するものと見ることができる。定常状態では、後述するように、それぞれのノードが所定の位相α(例えばα=0)のときに通信タイミング制御信号を送信するとした場合、互いのノードにおける送信タイミングは、適当な時間関係を形成していることになる。   Each of the two mass points rotates with the natural angular frequency parameter ω as a basic angular velocity. Here, when an interaction based on transmission / reception of a communication timing signal occurs between nodes, these mass points change (slow and steep) angular velocities, respectively, and eventually reach a steady state in which an appropriate phase relationship is maintained. This operation can be regarded as forming a stable phase relationship by repelling each other while the two mass points rotate. In the steady state, as described later, when each node transmits a communication timing control signal when a predetermined phase α (for example, α = 0), the transmission timing in each node forms an appropriate time relationship. Will be.

上述の安定な位相関係(定常状態)の形成は、近傍ノード数の変化に対して非常に適応的(柔軟)な性質を持つ。例えば、今、着目ノードに対して近傍ノードが1個存在し、安定な位相関係(定常状態)が形成されているときに、近傍ノードが1個追加されたとする。定常状態は一旦崩壊するが、過渡状態を経た後、近傍ノードが2個の場合における新たな定常状態を再形成する。また、近傍ノードが削除された場合や故障等により機能しなくなった場合においても、同様に適応的な動作をする。   The formation of the above-described stable phase relationship (steady state) has a very adaptive (flexible) property with respect to changes in the number of neighboring nodes. For example, it is assumed that one neighboring node is added when there is one neighboring node with respect to the node of interest and a stable phase relationship (steady state) is formed. The steady state once collapses, but after passing through the transient state, a new steady state in the case where there are two neighboring nodes is reformed. In addition, when a neighboring node is deleted or does not function due to a failure or the like, an adaptive operation is performed in the same manner.

通信タイミング計算手段は、得られた位相信号θi(t)に基づいて、通信タイミング制御信号の送信タイミングを定めて送信を指示する。すなわち、位相信号θi(t)が所定の位相α(0≦α<2π)になると、通信タイミング制御信号の送信を指示する。ここで、所定の位相αは、予めシステム全体で統一しておくことが好ましい。以下では、α=0にシステム全体で統一されているとして説明する。図5の例で言えば、ノードiとノードjとでは、定常状態で相互の位相信号θi(t)及びθj(t)がπだけずれているので、α=0にシステム全体で統一しても、ノードiからの通信タイミング制御信号の送信タイミングと、ノードjからの通信タイミング制御信号の送信タイミングとはπだけずれる。   The communication timing calculation means determines the transmission timing of the communication timing control signal based on the obtained phase signal θi (t) and instructs transmission. That is, when the phase signal θi (t) reaches a predetermined phase α (0 ≦ α <2π), the transmission of the communication timing control signal is instructed. Here, it is preferable that the predetermined phase α is previously unified in the entire system. In the following description, it is assumed that α = 0 is unified throughout the system. In the example of FIG. 5, since the phase signals θi (t) and θj (t) of the node i and the node j are shifted by π in the steady state, the system is unified to α = 0. However, the transmission timing of the communication timing control signal from the node i and the transmission timing of the communication timing control signal from the node j are shifted by π.

通信タイミング制御信号は、通信タイミング計算手段の位相信号θi(t)が所定の位相αになったときに送信される。   The communication timing control signal is transmitted when the phase signal θi (t) of the communication timing calculation means reaches a predetermined phase α.

通信タイミング計算手段内の同調判定部は、自ノードや1又は複数の近傍ノードの間で行われる通信タイミング制御信号の送信タイミングの相互調整が、「過渡状態」(図5(b)参照)あるいは「定常状態」(図5(c)参照)のいずれの状態にあるかを判定するものである(同調判定を行う)。同調判定部は、通信タイミング制御信号の受信タイミング及び通信タイミング制御信号の自ノードからの送信タイミングを観測し、通信タイミング信号を授受し合う複数のノードの送信タイミング間の時間差が十分であって時間的に安定している場合に「定常状態」であると判定する。同調判定部は、自ノードからの通信タイミング制御信号の送信タイミングを捉えるための信号として、位相信号θi(t)を利用する。   The tuning determination unit in the communication timing calculation means is configured so that the mutual adjustment of the transmission timing of the communication timing control signal performed between the own node and one or a plurality of neighboring nodes is “transient state” (see FIG. 5B) or It is determined which state is “steady state” (see FIG. 5C) (tuned determination is performed). The tuning determination unit observes the reception timing of the communication timing control signal and the transmission timing of the communication timing control signal from its own node, and the time difference between the transmission timings of a plurality of nodes that exchange the communication timing signal is sufficient and time If it is stable, it is determined to be “steady state”. The tuning determination unit uses the phase signal θi (t) as a signal for capturing the transmission timing of the communication timing control signal from the own node.

同調判定部は、同調判定結果が「定常状態」を示す場合に、位相信号θi(t)の周期毎に、当該ノードからのタイムスロットを定める。例えば、図5(c)の場合であれば、位相信号θi(t)が0〜πの期間内に自ノードiからのタイムスロットを定める。なお、位相信号θi(t)がπ〜2πの期間内は近傍ノードjがタイムスロットを設定すると認識することができる。   The tuning determination unit determines a time slot from the node for each period of the phase signal θi (t) when the tuning determination result indicates “steady state”. For example, in the case of FIG. 5C, the time slot from the node i is determined within a period in which the phase signal θi (t) is 0 to π. Note that it can be recognized that the neighboring node j sets a time slot within the period in which the phase signal θi (t) is π to 2π.

(A−3)第1の実施形態の動作
次に、第1の実施形態に係るネットワーク解析システムの動作(ネットワーク解析方法)を、特に、パケットアナライザ12の動作を説明する。
(A-3) Operation of the First Embodiment Next, the operation (network analysis method) of the network analysis system according to the first embodiment, particularly the operation of the packet analyzer 12 will be described.

ここで、第1の実施形態の場合、パケットアナライザ12の処理は、大きくは、(1)ノード情報テーブル26の作成、更新、(2)通信タイミングや到達範囲の解析、表示処理、(3)ノード状態変化後のシミュレーションの3つに分けることができる。   Here, in the case of the first embodiment, the processing of the packet analyzer 12 is roughly (1) creation and update of the node information table 26, (2) analysis and display processing of communication timing and reach range, and (3). The simulation can be divided into three types after the node state change.

図6は、第1の実施形態におけるノード情報テーブル26の作成、更新動作を示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing operations for creating and updating the node information table 26 in the first embodiment.

各パケットキャプチャ装置11が受信したパケットは、パケットアナライザ12に転送され、パケットアナライザ12のパケット解析部21に取り込まれる。パケットアナライザ12のパケット解析部21は、受信パケットが解析対象パケットであるか否かを判別する(S11)。解析対象パケットでなければ廃棄する。   The packet received by each packet capture device 11 is transferred to the packet analyzer 12 and captured by the packet analysis unit 21 of the packet analyzer 12. The packet analysis unit 21 of the packet analyzer 12 determines whether or not the received packet is an analysis target packet (S11). If it is not an analysis target packet, it is discarded.

パケット解析部21は、受信パケットが解析対象パケットであれば、解析対象パケットから、近傍ノード数や近傍ノードアドレスや近傍ノード情報を抽出し(S12)、ノード情報更新部22は、受信した解析対象パケットの送信元アドレスをノードアドレスとしている、ノード情報テーブル26の該当行を検索し、その行の近傍ノード数や受信範囲情報をパケット解析部21が抽出した情報に更新する(S13)。   If the received packet is an analysis target packet, the packet analysis unit 21 extracts the number of neighboring nodes, the neighboring node address, and the neighboring node information from the analysis target packet (S12), and the node information update unit 22 receives the received analysis target packet. The corresponding row of the node information table 26 having the packet source address as the node address is searched, and the number of neighboring nodes and the reception range information in the row are updated to the information extracted by the packet analysis unit 21 (S13).

なお、電波状況の変動が大きいと、受信した解析対象パケット毎に記述されている近傍ノードの情報の変化が起こる。このようなときは、過去の解析対象パケットの何割に近傍ノードが含まれているかという情報を近傍ノード情報に持たせ、所定の割合以上ならば近傍ノードとして有効とすることで変動の影響を抑えるようにすれば良い。   In addition, when the fluctuation of the radio wave condition is large, information of neighboring nodes described for each received analysis target packet changes. In such a case, information on the percentage of neighboring packets included in the past analysis target packet is included in the neighboring node information. It should be suppressed.

図7は、第1の実施形態における通信タイミングや到達範囲の解析、表示処理を示すフローチャートである。図7は、上述した図6と同一の処理も改めて記載している。   FIG. 7 is a flowchart showing communication timing and reachable range analysis and display processing in the first embodiment. FIG. 7 also describes the same processing as in FIG. 6 described above.

また、図8は、パケットアナライザの解析結果の表示例を示す説明図である。なお、図8(a)は、いずれの解析対象パケットの解析を実行する前の初期表示状態(表示がリセットされた際の状態)を示している。図8(a)において、表示されている小さな正方形はそれぞれノードを表しており、その表示位置は、各ノードの位置(図4の設置位置項目参照)に対応している。図8の表示例は、図1に示したような各ノードの設置位置に対応している。   FIG. 8 is an explanatory diagram showing a display example of the analysis result of the packet analyzer. FIG. 8A shows an initial display state (state when the display is reset) before executing analysis of any analysis target packet. In FIG. 8A, each small square displayed represents a node, and the display position corresponds to the position of each node (see the installation position item in FIG. 4). The display example of FIG. 8 corresponds to the installation position of each node as shown in FIG.

各パケットキャプチャ装置11が受信したパケットは、パケットアナライザ12に転送され、パケットアナライザ12のパケット解析部21に取り込まれ、受信パケットが解析対象パケットであるか否かが判別される(S21)。   The packet received by each packet capture device 11 is transferred to the packet analyzer 12 and taken into the packet analysis unit 21 of the packet analyzer 12 to determine whether or not the received packet is an analysis target packet (S21).

解析対象パケットでなければ後述するステップS25に移行する。なお、解析対象パケットでなければ廃棄するようにしても良い。   If it is not an analysis target packet, the process proceeds to step S25 described later. If it is not the analysis target packet, it may be discarded.

解析対象パケットである場合には、パケット解析部21は、到達範囲を計算させるために、解析対象パケットから送信元ノードアドレスを抽出する(S22)。そして、到達範囲計算部23は、抽出された送信元ノードアドレスを、ノード情報テーブル26の近傍ノードアドレスとして含む他のノードを全て選択する(S23)。例えば、ノード情報テーブル26が図4に示すような場合であり、送信元ノードアドレスが「6」ならば、近傍ノードアドレスとしてノードアドレス「6」を含む他のノードを検索すると、ノードアドレス「1」、「2」、「7」、「8」の4つのノードが選択される。   If the packet is an analysis target packet, the packet analysis unit 21 extracts a transmission source node address from the analysis target packet in order to calculate the reachable range (S22). Then, the reach range calculation unit 23 selects all other nodes that include the extracted transmission source node address as the neighboring node address of the node information table 26 (S23). For example, in the case where the node information table 26 is as shown in FIG. 4 and the transmission source node address is “6”, when another node including the node address “6” as a neighbor node address is searched, the node address “1” ”,“ 2 ”,“ 7 ”, and“ 8 ”are selected.

送信元ノードアドレスや到達範囲計算部23による選択情報は表示制御部24に与えられ、表示制御部24は、例えば、今回の解析対象パケットの送信元からのパケットが到達する範囲を視覚的に表示装置13上に表示させる(S24)。表示制御部24は、図8(b)に示すように、送信元ノードであるノードN6をマークし(図8(b)ではノード図形を黒塗りにしてマークしている)、ステップS2−3で選択した全ての他ノードN1、N2、N7、N8を含む範囲を、境界線を表す曲線表示することでマークする。境界線曲線は、送信元ノード及び選択された他ノードだけを含む最も大きな所定形状(例えば、円や楕円)の外形曲線としても良く、予め各ノード間の中間位置を繋げた境界線情報を設けておき、選択された他ノードとその他ノードの周囲の選択されなかったノードとの境界線情報とから形成するようにしても良い。図8(b)に破線で示しているのは、このような場合の境界線曲線である。   The transmission source node address and the selection information by the arrival range calculation unit 23 are given to the display control unit 24, and the display control unit 24 visually displays, for example, the range where the packet from the transmission source of the current analysis target packet reaches. It is displayed on the device 13 (S24). As shown in FIG. 8B, the display control unit 24 marks the node N6 that is the transmission source node (in FIG. 8B, the node graphic is marked in black), and step S2-3. The range including all the other nodes N1, N2, N7, and N8 selected in (1) is marked by displaying a curve representing a boundary line. The boundary curve may be an outer shape curve of the largest predetermined shape (for example, a circle or an ellipse) including only the transmission source node and other selected nodes, and is provided with boundary line information that connects intermediate positions between the nodes in advance. Alternatively, it may be formed from the boundary line information between the selected other node and the non-selected nodes around the other node. The broken line in FIG. 8B is a boundary curve in such a case.

なお、パケット到達範囲の表示方法は、上述のような境界線曲線で表示する方法には限定されず、他の方法でパケット到達範囲を示すようにしても良い。例えば、範囲内のノードを、初期状態におけるノードの表示色や、送信元ノードの表示色とは異なる色で表示するようにしても良い。また例えば、図9に示すように、想定到達範囲を予め設定しておき、受信パケットに係る送信元ノードからの想定到達範囲を円等で表示し、ノード情報テーブル26から抽出した到達範囲内のノードをマークするようにしても良い。この表示方法によれば、想定到達範囲より広範囲にパケット(電波)が到達してしまっている、又は、到達すべきノードで受信できていないことなどを一見して判別することができる。   Note that the method for displaying the packet reachable range is not limited to the method for displaying the boundary line curve as described above, and the packet reachable range may be indicated by other methods. For example, the nodes in the range may be displayed in a color different from the display color of the node in the initial state or the display color of the transmission source node. Also, for example, as shown in FIG. 9, an assumed reach range is set in advance, the assumed reach range from the transmission source node related to the received packet is displayed in a circle or the like, and within the reach range extracted from the node information table 26 A node may be marked. According to this display method, it is possible to determine at a glance that a packet (radio wave) has reached a wider range than the assumed reachable range or has not been received by a node to be reached.

あるノードのパケット到達範囲の表示中に、別のノードからの解析対象パケットを受信し、電波到達範囲を表示すると、例えば、図8(c)に示すようになる。図8(c)は、ノードN6の到達範囲の表示中に、ノードN14の到達範囲を追加して表示したときの例である。ノードN8は、ノードN6及びノードN14の両ノードの到達範囲に重なっているが、これはノードN8が隠れ端末問題が発生していることを示している。ノードN6又はノードN14のどちらかがノードN8にデータを送信しようとしても、ノードN6、N14からのデータ信号の衝突が起きるようにノードN6、N14でタイムスロットの割付が行われることがあり、そのような割付がなされた場合にはノードN8では受信することができない。このような状態が発生している場合、ネットワークが正常な状態であれば、特許文献1の記載の方法では、ノードN8がタイミング調整を行うことで隠れ端末問題が解消される。   When the analysis target packet from another node is received and the radio wave arrival range is displayed while displaying the packet arrival range of a certain node, for example, as shown in FIG. FIG. 8C is an example when the reachable range of the node N14 is added and displayed while the reachable range of the node N6 is displayed. Node N8 overlaps the reach of both node N6 and node N14, which indicates that node N8 has a hidden terminal problem. Even if either the node N6 or the node N14 tries to transmit data to the node N8, time slots may be allocated at the nodes N6 and N14 so that a collision of data signals from the nodes N6 and N14 occurs. When such an assignment is made, the node N8 cannot receive it. When such a state occurs, and the network is in a normal state, the method described in Patent Document 1 eliminates the hidden terminal problem by the node N8 performing timing adjustment.

表示制御部24は上述のように表示処理を行うと、表示時間タイマをセットする(S24の処理の一部)。表示時間は、各ノードに、データ信号の送信時間として、最低限割り当てられるべき最小タイムスロット時間とする。   When the display control unit 24 performs the display process as described above, the display control unit 24 sets a display time timer (part of the process of S24). The display time is the minimum time slot time that should be assigned to each node as a data signal transmission time.

表示時間だけ表示がなされていなければ、パケットの到達範囲を表示中のノードがあるか否かを確認する(S25)。表示中のノードがなければ、ステップS21に戻り、受信パケットの監視を継続する。   If there is no display for the display time, it is confirmed whether or not there is a node displaying the packet reach (S25). If there is no node being displayed, the process returns to step S21, and monitoring of received packets is continued.

パケットの到達範囲を表示中のノードがあれば、表示中のいずれかのノードについての表示時間が経過したか否かを判別する(S26)。いずれのノードも表示時間を経過していなければ、ステップS21に戻り、受信パケットの監視を継続する。   If there is a node displaying the packet reach, it is determined whether or not the display time for any of the nodes being displayed has elapsed (S26). If no display time has elapsed for any of the nodes, the process returns to step S21 to continue monitoring received packets.

表示中のいずれかのノードの表示時間が経過した場合には、表示制御部24は、そのノードについての到達範囲の表示を終了させた後(S27)、ステップS21に戻り、受信パケットの監視を継続する。   When the display time of one of the nodes being displayed has elapsed, the display control unit 24 ends the display of the reachable range for that node (S27), and then returns to step S21 to monitor the received packet. continue.

例えば、表示中のノードが1個の場合において、表示が所定の表示時間だけなされて表示が終了すると、表示状態は、図8(b)から図8(a)へのような変化となる。   For example, in the case where one node is being displayed, when the display is performed for a predetermined display time and the display ends, the display state changes from FIG. 8B to FIG. 8A.

フレーム周期(ノードが自律的にタイムスロットを割り付ける周期(図5の1回転に対応している))が短いと、以上の表示を行っても到達範囲の表示時間が短く、隠れ端末問題が発生しているか判別し難い。フレーム周期を短く設定したような場合には、到達範囲の識別を行い易くなるように、隠れ端末問題が生じた時点の表示状態を所定時間だけ固定させるようにしても良く、また、受信パケットを収集し到達範囲の表示を開始した以降は、10分の1倍といったスロー再生麦示を行うようにしても良い。   If the frame period (period in which nodes autonomously assign time slots (corresponding to one rotation in FIG. 5)) is short, the display time of the reachable range is short even if the above display is performed, and the hidden terminal problem occurs. It is difficult to determine whether you are doing it. When the frame period is set to be short, the display state at the time when the hidden terminal problem occurs may be fixed for a predetermined time so that the reachable range can be easily identified. After the collection and the display of the reach range are started, slow reproduction display such as 1/10 times may be performed.

次に、ノード状態を変化させた場合のシミュレーション動作について説明する。   Next, the simulation operation when the node state is changed will be described.

図10(a)は、パケットアナライザ12による受信ノード数分布の解析結果の表示例を示す説明図である。図10(a)は、ノードを存在させる領域内の位置を座標化させ、それぞれの座標位置にパケットキャプチャ装置11を設置したとした場合に、周囲の何個のノードからの制御用パケットを受信できるかの解析結果を表している。   FIG. 10A is an explanatory diagram illustrating a display example of the analysis result of the reception node number distribution by the packet analyzer 12. FIG. 10 (a) receives the control packets from the surrounding nodes when the position in the area where the node exists is coordinated and the packet capture device 11 is installed at each coordinate position. It shows the analysis result of whether it can be done.

パケットアナライザ12のシミュレーション部25は、入力装置14から、受信ノード数分布の解析結果が要求されたとき、ノード情報テーブル26の格納情報を参照しつつ、以下のようにして、受信ノード数分布の解析結果を得て、表示制御部24によって表示装置13に表示させる。   When the simulation unit 25 of the packet analyzer 12 requests the analysis result of the reception node number distribution from the input device 14, the simulation unit 25 refers to the storage information of the node information table 26 while referring to the storage information in the node information table 26 as follows. An analysis result is obtained and displayed on the display device 13 by the display control unit 24.

実際に、ノードが位置している座標位置の受信ノード数は、そのノードが送信元の解析対象パケット中の近傍ノード数に、自ノードに係る「1」を足した値とする(パケットキャプチャ装置11での受信を考慮し、自ノードに係る「1」を足すこととしている)。例えば、座標「B2」の位置にノードが存在していた場合であって解析対象パケット中の近傍ノード数が「8」であれば、自ノードに係る「1」を足した結果の「9」が受信ノード数分布における受信ノード数とする。   Actually, the number of receiving nodes at the coordinate position where the node is located is a value obtained by adding “1” related to the own node to the number of neighboring nodes in the packet to be analyzed that is the transmission source of the node (packet capture device). 11 is considered, and “1” related to the own node is added). For example, if a node exists at the position of the coordinate “B2” and the number of neighboring nodes in the analysis target packet is “8”, “9” as a result of adding “1” related to the own node. Is the number of receiving nodes in the receiving node number distribution.

ノードが存在しない座標位置の受信ノード数としては、パケットキャプチャ装置11による制御用パケットの測定結果、又は、推定値を表示する。   As the number of receiving nodes at the coordinate position where no node exists, a measurement result of the control packet by the packet capture device 11 or an estimated value is displayed.

パケットキャプチャ装置11による制御用パケットの測定結果(受信ノード数)は、パケットキャプチャ装置11を用いて得た座標位置での受信ノード数をノード情報テーブル26に格納しておくことで、シミュレーション部25が利用する。ここで、作業員がパケットキャプチャ装置11を移動させながら収集作業して得た受信ノード数をノード情報テーブル26に格納しておくようにしても良い。また、パケットキャプチャ装置11が固定設置されている場合であれば、その固定設置されている座標についてのみ測定結果(受信ノード数)を利用するようにしても良い。この場合、各パケットキャプチャ装置11が、計測期間内で有効に受信した解析対象パケット又は制御用パケットの送信元ノードの種類数が受信ノード数となる(例えば、図7に示す処理の中にこのような計数ステップを盛り込むようにすれば良い)。   The measurement result (number of reception nodes) of the control packet by the packet capture device 11 is stored in the node information table 26 in the node information table 26 by storing the number of reception nodes at the coordinate position obtained using the packet capture device 11. Use. Here, the node information table 26 may store the number of reception nodes obtained by collecting work while the worker moves the packet capture device 11. If the packet capture device 11 is fixedly installed, the measurement result (the number of receiving nodes) may be used only for the fixedly installed coordinates. In this case, each packet capture device 11 has the number of types of the transmission source node of the analysis target packet or control packet that is effectively received within the measurement period as the number of reception nodes (for example, in the process shown in FIG. Such a counting step may be included).

図11は、ある座標位置での受信ノード数を推定する方法例の説明図である。各ノードに係る到達範囲から、任意の座標位置での受信ノード数を推定する。図11において、ノードNA及びNBの到達範囲が重なっている座標位置は受信ノード数2とし、ノードNA、NB及びNCの到達範囲が重なっている座標位置は受信ノード数3とするようにし、受信ノード数が未知の座標位置の受信ノード数を決定する。   FIG. 11 is an explanatory diagram of an example of a method for estimating the number of reception nodes at a certain coordinate position. From the reach of each node, the number of receiving nodes at an arbitrary coordinate position is estimated. In FIG. 11, the coordinate position where the reach ranges of the nodes NA and NB overlap is 2 reception nodes, and the coordinate position where the reach ranges of the nodes NA, NB and NC overlap is 3 receive nodes. The number of receiving nodes at the coordinate position where the number of nodes is unknown is determined.

例えば、フレーム周期を8分割した時間を最小タイムスロット時間とするような場合、座標位置「B2」にノードが存在していれば、図10(a)の受信ノード数分布であれば、その存在ノードは、自ノードを含め、全9ノードとタイミング調整を行ってタイムスロットの割り当てを行うので、タイムスロットの割り当てを実行し難い。このノードの到達範囲のノード数を減少させれば、タイミング調整が行い易くなる。   For example, when the time obtained by dividing the frame period into 8 is set as the minimum time slot time, if there is a node at the coordinate position “B2”, the presence of the node distribution in FIG. 10A is present. Since the node performs time adjustment by adjusting timing with all nine nodes including its own node, it is difficult to execute time slot assignment. If the number of nodes in the reachable range of this node is reduced, it becomes easier to adjust timing.

このような場合には、座標位置「B2」の到達範囲にある他ノード(全てであっても良く作業者が指示した一部であっても良い)のそれぞれについて、その1個の他ノードだけが出力を下げた状態(出力の段階が数段階であれば1段階下げる)での到達範囲をシミュレーションし、出力を調整させるのに最適なノードを選択する。ここで、最適なノードとは、出力を下げることにより、受信ノード数の分布が最も均一になるノードである。   In such a case, for each of the other nodes within the reach of the coordinate position “B2” (may be all or a part designated by the operator), only that one other node Simulates the reach in the state where the output is lowered (lower by one if the output stage is several stages), and selects the optimum node for adjusting the output. Here, the optimal node is a node in which the distribution of the number of receiving nodes becomes the most uniform by lowering the output.

最適なノードをシミュレーション部25が決定する場合であれば、例えば、受信ノード数を削減したい座標位置又は調整座標位置を中心とした所定領域内に属する座標位置の受信ノード数の分散が最も小さくなる、調整結果(受信ノード数分布)をもたらす他ノードに決定すれば良い。また、出力調整の候補ノードを作業者に選択させる場合であれば、シミュレーション部25は、近傍ノード(受信ノード数)が多い他ノードの中から、又は、到達範囲が広い他ノードから選択すると良い。   In the case where the simulation unit 25 determines the optimum node, for example, the variance of the number of received nodes at the coordinate position belonging to the predetermined area centered on the coordinate position or the coordinate position to be reduced is minimized. Then, it is only necessary to determine the other node that provides the adjustment result (the distribution of the number of received nodes). If the operator is to select a candidate node for output adjustment, the simulation unit 25 may select from other nodes having a large number of neighboring nodes (the number of receiving nodes) or from other nodes having a wide reach. .

なお、シミュレーション部25は、出力を下げる段階数や調整候補などを作業者に指示させる場合であれば、表示装置13の指示を求めるような表示を行い、それに応じて、作業者が入力装置14に対して入力した内容を取り込めば良い。   In the case where the simulation unit 25 instructs the operator to specify the number of steps to decrease the output, adjustment candidates, and the like, the simulation unit 25 performs a display requesting an instruction from the display device 13, and the worker responds accordingly by the input device 14. You can import the contents entered for.

図10(b)は、座標位置「B2」の周囲のノードの送信出力を調整することで、到達範囲のノード数を減少させる場合の例であり、座標位置「D4」が調整ノードになっている例である。座標位置「D4」にノードがあり、このノードの送信出力を下げると、受信ノード数の座標毎の推定値は図10(b)のような分布になる。例えば、送信電力の調整前の到達範囲(を規定する境界曲線)を、所定割合で小さくした近似形を調整後の到達範囲とする。   FIG. 10B shows an example in which the number of nodes in the reach range is reduced by adjusting the transmission output of the nodes around the coordinate position “B2”, and the coordinate position “D4” becomes the adjustment node. This is an example. When there is a node at the coordinate position “D4” and the transmission output of this node is lowered, the estimated value of the number of reception nodes for each coordinate becomes a distribution as shown in FIG. For example, an approximate form in which the reach range before adjusting transmission power (a boundary curve defining the transmit power) is reduced by a predetermined ratio is set as the reach range after adjustment.

調整後の分布は、調整前の分布(図10(a)参照)において調整中心の座標位置(例えば「D4」)の到達範囲内にある座標で、調整後の到達範囲内には属さなくなった座標位置の受信ノード数は調整前より1だけ少なくし、調整前の到達範囲外であって調整後には到達範囲内になった座標位置の受信ノード数は調整前より1だけ多くし、調整の前後共に到達範囲内の座標位置の受信ノード数や、調整の前後共に到達範囲外の座標位置の受信ノード数は、調整前の受信ノード数をそのまま維持することで形成する。   The distribution after adjustment is a coordinate that is within the reach of the coordinate position (for example, “D4”) of the adjustment center in the distribution before adjustment (see FIG. 10A), and no longer belongs to the reach after adjustment. The number of receiving nodes at the coordinate position is reduced by one from before the adjustment, and the number of receiving nodes at the coordinate position outside the reaching range before the adjustment and within the reaching range after the adjustment is increased by one from before the adjustment. The number of reception nodes at the coordinate position within the reach range both before and after, and the number of receive nodes at the coordinate position outside the reach range both before and after the adjustment are formed by maintaining the number of reception nodes before the adjustment as it is.

例えば、座標位置「D4」の出力調整により、座標位置「B2」は、座標位置「D4」のノードの到達範囲外になり、座標位置「B2」の近傍ノード数は減少する。   For example, by adjusting the output of the coordinate position “D4”, the coordinate position “B2” falls outside the reachable range of the node at the coordinate position “D4”, and the number of neighboring nodes at the coordinate position “B2” decreases.

なお、実際に、座標位置「D4」のノードの送信出力パワーを下げて運用し、座標位置「B2」の近傍ノード数が変化しない場合には、例えば、再度、座標位置「D4」のノードの送信出力を下げるか、又は、座標位置「B2」の到達範囲内の他のノードの送信出力を下げて対応する。   In practice, when the transmission output power of the node at the coordinate position “D4” is lowered and the number of neighboring nodes at the coordinate position “B2” does not change, for example, the node at the coordinate position “D4” is again displayed. Decrease the transmission output or reduce the transmission output of other nodes within the reach range of the coordinate position “B2”.

ここで、図示は省略しているが、パケットアナライザ12から、パケットキャプチャ装置11を介して、ノードNに送信出力パワーの変更を指示できるようにしておくことは好ましいことである。   Although not shown here, it is preferable that the packet analyzer 12 can instruct the node N to change the transmission output power via the packet capture device 11.

また、到達範囲にある他ノード数(受信ノード数)が多いノードについてのタイムスロット期間に関する問題を、そのノードの設置位置を変更すること(ノードを移動すること)で解決することもできる。   Further, the problem relating to the time slot period for a node having a large number of other nodes (number of receiving nodes) in the reachable range can be solved by changing the installation position of the node (moving the node).

ノードの設置位置を変更することで到達範囲内の他ノード数を減少させようとするときには、シミュレーション部25が、どの位置にノードを移動すべきかを計算する。例えば、図10(a)に示すような座標位置「B2」のノードについては、シミュレーション部25は、到達範囲内の周囲座標のうち、近傍ノード数が最も少ない「7」の座標のいずれかに移動することに決定する。近傍ノード数が最も少ない「7」のどの座標に移動させるかは、各移動先候補での受信ノード数の分布を提示して作業者に選択させるようにしても良く、また、受信ノード数の分布が最も均一になる座標位置に自動決定するようにしても良い。図12は、座標位置「B2」のノードを座標位置「C2」に移動したときの座標毎の受信ノード数の分布である。   When trying to reduce the number of other nodes in the reach by changing the installation position of the node, the simulation unit 25 calculates to which position the node should be moved. For example, for the node at the coordinate position “B2” as shown in FIG. 10A, the simulation unit 25 selects one of the coordinates “7” having the smallest number of neighboring nodes among the surrounding coordinates within the reachable range. Decide to move. The coordinate of “7” having the smallest number of neighboring nodes may be determined by presenting the distribution of the number of receiving nodes at each destination candidate and allowing the operator to select the coordinates. The coordinate position where the distribution is most uniform may be automatically determined. FIG. 12 is a distribution of the number of received nodes for each coordinate when the node at the coordinate position “B2” is moved to the coordinate position “C2”.

この移動後の分布は、移動前の分布(図10(a)参照)において座標位置「B2」のノードの到達範囲内にある座標で、移動後の座標位置「C2」を中心とした到達範囲内には属さなくなった座標位置の受信ノード数は移動前より1だけ少なくし、移動前の到達範囲外であって移動後には到達範囲内になった座標位置の受信ノード数は移動前より1だけ多くし、移動の前後共に到達範囲内の座標位置の受信ノード数や、移動の前後共に到達範囲外の座標位置の受信ノード数は、移動前の受信ノード数をそのまま維持することで形成する。   The distribution after the movement is a coordinate within the reach of the node at the coordinate position “B2” in the distribution before the movement (see FIG. 10A), and the arrival range centered on the coordinate position “C2” after the movement. The number of receiving nodes at a coordinate position that no longer belongs to is less by 1 than before the movement, and the number of receiving nodes at a coordinate position outside the reaching range before the movement and within the reaching range after the movement is 1 before the movement. The number of received nodes at the coordinate position within the reach range before and after the movement and the number of receive nodes at the coordinate position outside the reach range both before and after the move are formed by maintaining the number of receive nodes before the move as it is. .

この移動のシミュレーションで、周囲のノードも全て、最小タイムスロット期間以上の期間を確保できることが判明できたならば(各ノードが位置する座標位置の受信ノード数が8以下であれば)、ノードを実際に移動させることに決定する。   If it is found by simulation of this movement that all surrounding nodes can secure a period longer than the minimum time slot period (if the number of receiving nodes at the coordinate position where each node is located is 8 or less), Decide to actually move.

なお、移動のシミュレーションによる結果でも、最小タイムスロット期間を確保できないノードがあれば(当初よりできない場合だけでなく移動により新たに出現した場合を含む)、ノードを別の位置に移動させた状態のシミュレーションをさらに行う。   In addition, even if the result of the movement simulation shows that there is a node that cannot secure the minimum time slot period (including not only the case where the minimum time slot period is not possible from the beginning, but also a case where the node newly appears as a result of movement) Perform more simulations.

以上のような各種のシミュレーションを利用しながら最適なネットワーク状態を予測しつつ、実際の解析結果をも参照しながら、ネットワーク状態を最適化する。   The network state is optimized while referring to the actual analysis result while predicting the optimum network state using the various simulations as described above.

(A−4)第1の実施形態の効果
第1の実施形態によれば、各ノードが、自ノードの近傍ノード情報を含むパケットを送信し、パケットアナライザがこのようなパケットを収集し、各ノードからのパケット(電波)の到達範囲やノード密度(各座標位置での受信ノード数)を解析するようにしたので、無線ネットワークの性能や障害状況をほぼリアルタイムに検知できるという効果を奏する。
(A-4) Effect of First Embodiment According to the first embodiment, each node transmits a packet including neighboring node information of its own node, and a packet analyzer collects such a packet. Since the reach of the packet (radio wave) from the node and the node density (the number of received nodes at each coordinate position) are analyzed, the performance and failure status of the wireless network can be detected almost in real time.

また、ノードの状態(位置や送信出力パワー)を変化させた後のネットワークの状態の推定機能を設けたので、広範囲にノードを設置している場合でも、最適なノード設置設計や障害回避対策を迅速に行うことができるようになる。   In addition, the network state estimation function after changing the node state (position and transmission output power) is provided, so even if the node is installed in a wide range, optimal node installation design and failure avoidance measures can be taken. You can do it quickly.

(B)第2の実施形態
次に、本発明によるネットワーク解析システム及び方法の第2の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。以下では、上述した第1の実施形態との相違点を説明する。
(B) Second Embodiment Next, a second embodiment of the network analysis system and method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, differences from the above-described first embodiment will be described.

上述した第1の実施形態では、各ノードの位置や電波到達範囲(ノードからの出力パワー)をパケットアナライザ12に予め登録しておくことができる場合について説明したが、第2の実施形態では、パケットアナライザ12に各ノードの位置や電波到達範囲を予め登録できない場合に関し、各ノードの電波到達範囲やノードの位置を推定して解析しようとしたものである。   In the first embodiment described above, the case where the position of each node and the radio wave arrival range (output power from the node) can be registered in the packet analyzer 12 in advance has been described. In the second embodiment, Regarding the case where the position and radio wave reach of each node cannot be registered in the packet analyzer 12 in advance, the radio wave reach and node position of each node are estimated and analyzed.

第2の実施形態においても、解析対象の無線ネットワークの構成やネットワーク解析システムの構成などは図1で表すことができ、また、パケットアナライザ12の内部構成も図2で表すことができる。   Also in the second embodiment, the configuration of the wireless network to be analyzed, the configuration of the network analysis system, and the like can be represented by FIG. 1, and the internal configuration of the packet analyzer 12 can also be represented by FIG.

この第2の実施形態では、各パケットキャプチャ装置11に識別子を付与しておく。パケットアナライザ12において、各パケットキャプチャ装置11の識別子と位置とを予め対応付けておく。   In the second embodiment, an identifier is assigned to each packet capture device 11. In the packet analyzer 12, the identifier and position of each packet capture device 11 are associated in advance.

また、第2の実施形態の場合、各パケットキャプチャ装置11は、受信パケットの電界強度を計測する機能を有している。パケットキャプチャ装置11からパケットアナライザ12には、受信パケットと共に、パケットキャプチャ装置11の識別子及び電界強度も入力する。   In the case of the second embodiment, each packet capture device 11 has a function of measuring the electric field strength of the received packet. From the packet capture device 11 to the packet analyzer 12, the identifier of the packet capture device 11 and the electric field strength are also input together with the received packet.

第2の実施形態の場合、ノード情報テーブル26は、図13に示すように、ノードが送信したパケットについて、受信可能なパケットキャプチャ装置11−iとそのパケットキャプチャ装置11−iにおける受信電界強度(例えば、実測値の平均値)を少なくとも1以上参照できるような構成としておく。   In the case of the second embodiment, as shown in FIG. 13, the node information table 26 includes a packet capture device 11-i that can receive a packet transmitted by a node and a received electric field strength ( For example, it is configured such that at least one or more average values of actually measured values can be referred to.

図14は、第2の実施形態における電波到達範囲の推定動作を示すフローチャートである。   FIG. 14 is a flowchart illustrating an operation for estimating a radio wave arrival range in the second embodiment.

パケットキャプチャ装置11がパケットを受信すると、パケットアナライザ12に入力し、パケットアナライザ12は、解析対象のパケットであるか否かを判定する(S31、S32)。   When the packet capture device 11 receives the packet, the packet is input to the packet analyzer 12, and the packet analyzer 12 determines whether the packet is an analysis target packet (S31, S32).

解析対象パケットでなければ後述するステップS37に移行し、解析対象パケットであれば、ノード情報テーブル26の該当行を検索し、そのパケットキャプチャ装置11−iの識別子及び電界強度を記述する(S33)。   If it is not an analysis target packet, the process proceeds to step S37 described later. If it is an analysis target packet, the corresponding row of the node information table 26 is searched, and the identifier and field strength of the packet capture device 11-i are described (S33). .

図13のノード情報テーブル26では、パケットキャプチャ装置11の識別子及び電界強度を、3組まで記述できるようになっているが、4箇所目のパケットキャプチャ装置11が同一の送信元ノードからのパケットを受信したならば、最も電界強度の低い情報を削除する。ノード情報テーブル26を、パケットキャプチャ装置11の識別子及び電界強度を4組以上記述できるようにしても良い。 In the node information table 26 of FIG. 13, up to three sets of identifiers and field strengths of the packet capture device 11 can be described, but the packet capture device 11 at the fourth location can receive packets from the same transmission source node. If received, the information with the lowest electric field strength is deleted. The node information table 26 may describe four or more sets of identifiers and field strengths of the packet capture device 11.

次に、ノード情報テーブル26における複数組のパケットキャプチャ装置11の識別子及び電界強度の情報を用いて、パケットの送信元ノードの位置を計算する(S34)。所定位置での受信電界強度から、送信元の位置を推定する方法は、例えば、参考文献「沖テクニカルレビュー204号、Vol.72、No.4、pp24−27」に記載されている。受信電界強度と距離とは、図15のような関係になっているとする。仮に、3個のパケットキャプチャ装置での電界強度がRA、RB、RCであれば、これらの電界強度情報RA、RB、RCを距離dA、dB、dCに変換し、位置が分かっている各パケットキャプチャ装置からそれぞれ距離dA、dB、dCだけ離れた同一地点を、送信元ノードの位置として推定する。なお、この推定処理は、ノードの設置位置が固定ならば一度だけ実行するようにしても良い。   Next, the position of the transmission source node of the packet is calculated using the identifiers and electric field strength information of the plurality of sets of packet capture devices 11 in the node information table 26 (S34). A method for estimating the position of the transmission source from the received electric field intensity at a predetermined position is described in, for example, a reference document “Oki Technical Review No. 204, Vol. 72, No. 4, pp 24-27”. It is assumed that the received electric field intensity and the distance have a relationship as shown in FIG. If the field strengths at the three packet capture devices are RA, RB, and RC, these field strength information RA, RB, and RC are converted into distances dA, dB, and dC, and each packet whose position is known is converted. The same points that are separated from the capture device by distances dA, dB, and dC are estimated as the positions of the transmission source nodes. This estimation process may be executed only once if the node installation position is fixed.

送信元ノードの位置の推定方法は、上述した方法に限定されない。例えば、2個のパケットキャプチャ装置の受信時間差を用いて距離を推定し、このような距離の情報を、2個のパケットキャプチャ装置の組み合わせを変えることで複数得て、送信元ノードの位置を推定するようにしても良い。   The method of estimating the position of the transmission source node is not limited to the method described above. For example, the distance is estimated using the reception time difference between two packet capture devices, and a plurality of such distance information is obtained by changing the combination of the two packet capture devices to estimate the position of the transmission source node. You may make it do.

次に、電波到達範囲を推定する(S35)。推定方法は既存のいずれの方法を適用しても良い。   Next, the radio wave reachable range is estimated (S35). As the estimation method, any existing method may be applied.

例えば、ノード間の信号を利用する方法がある。特許文献1の記載技術では、通信タイミング制御信号を受信したノードはその通信タイミング制御信号を転送するようにしている。そこで、ある通信タイミング制御信号に対し、所定時間内に通信タイミング制御信号を転送したノードは元のノードの電波到達範囲内にあるノードとする。   For example, there is a method using a signal between nodes. In the technique described in Patent Document 1, a node that has received a communication timing control signal transfers the communication timing control signal. Therefore, a node that transfers a communication timing control signal within a predetermined time with respect to a certain communication timing control signal is a node that is within the radio wave reach of the original node.

図16に示す例では、ノードN1が通信タイミング制御信号を送信した後、所定時間Δt内にノードN2、N3、N6が通信タイミング制御信号を転送送信している。これにより、3個のノードN2、N3、N6を含む範囲をノードN1の電波到達範囲とする。このような場合であれば、制御用パケットには転送を行ったノードアドレスや、転送前のパケットか転送したパケットを区別できる情報を盛り込んでおき、パケットアナライザ12は、パケットキャプチャ装置11から与えられた受信時刻情報が付与されたパケットに基づき、各ノードからの電波到達範囲を推定する。   In the example illustrated in FIG. 16, after the node N1 transmits the communication timing control signal, the nodes N2, N3, and N6 transfer and transmit the communication timing control signal within a predetermined time Δt. Thus, a range including the three nodes N2, N3, and N6 is set as a radio wave reachable range of the node N1. In such a case, the control packet includes a node address that has been transferred, and information that can distinguish between the packet before transfer and the transferred packet, and the packet analyzer 12 is given by the packet capture device 11. The radio wave reach from each node is estimated based on the packet to which the reception time information is added.

また、図15に示すキャリアの存在を認定する最小レベルであるキャリアセンスレベルCLに相当する距離を、電波到達範囲の限界距離とするようにしても良い。   Further, the distance corresponding to the carrier sense level CL, which is the minimum level for certifying the presence of the carrier shown in FIG. 15, may be set as the limit distance of the radio wave reachable range.

電波到達範囲を推定した以降は、第1の実施形態の場合(図7のS24〜S26)と同様な表示制御を行う(S36〜S38)。   After estimating the radio wave reachable range, display control similar to that in the case of the first embodiment (S24 to S26 in FIG. 7) is performed (S36 to S38).

(B−3)第2の実施形態の効果
第2の実施形態によっても、第1の実施形態と同様な効果を奏することができ、さらに、以下のような効果を奏することができる。
(B-3) Effects of Second Embodiment Also according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and further, the following effects can be obtained.

複数地点でパケットキャプチャし、パケットの送信元ノードの位置と電波到達範囲を推測することにより、ノードに特殊な受信機能を持たせることなく、また、入力装置を介して予め情報を登録することなく、ノード位置や電波到達範囲を把握して表示することができる。   By capturing packets at multiple points and estimating the location of the source node of the packet and the radio wave arrival range, the node does not have a special reception function, and without registering information in advance via an input device The node position and radio wave reach can be grasped and displayed.

また、パケットアナライザが、あるノードが送信した信号に対する応答、転送を行うかを解析し、受信範囲(電波到達範囲)を判定する方法を適用した場合には、各ノードが、自ノードの通信範囲を周囲に通知するためのパケットを生成する必要なしに電波到達範囲を決定でき、信号のパケットサイズを小さくでき、ノードの簡易化を行うことができる。   In addition, when a method in which a packet analyzer analyzes whether a response to a signal transmitted by a certain node is transmitted or not and determines a reception range (radio wave reachable range), each node is in communication range of its own node. Can be determined without generating a packet for notifying the surroundings of the signal, the signal packet size can be reduced, and the node can be simplified.

さらに、予めノード設置位置をパケットアナライザに登録する必要がないので、ノードが移動する場合でも、実際の位置と容易に対応付けることができる。   Furthermore, since it is not necessary to register the node installation position in the packet analyzer in advance, even when the node moves, it can be easily associated with the actual position.

(C)他の実施形態
上記各実施形態では、最小タイムスロット期間を考慮した閾値ノード数に比較して受信ノード数が多いときに、パケットアナライザ12のシミュレーション機能を利用してネットワーク構成を見直す場合を説明したが、ネットワーク構成の見直しを、他の判定基準によって行うようにしても良い。例えば、送信出力パワーから計算できる電波到達範囲と、実際に測定された電波到達範囲とが異なるときに、両範囲が近付くように、ネットワーク構成を見直すようにしても良い。
(C) Other Embodiments In the above embodiments, when the number of receiving nodes is larger than the number of threshold nodes considering the minimum time slot period, the network configuration is reviewed using the simulation function of the packet analyzer 12 However, the network configuration may be reviewed based on other criteria. For example, when the radio wave reachable range that can be calculated from the transmission output power is different from the actually measured radio wave reachable range, the network configuration may be reviewed so that both ranges are close to each other.

第2の実施形態では、送信元ノードの位置の推定などに用いる受信電界強度はパケットキャプチャ装置でのもののみを示したが、解析対象パケットに挿入されている各ノードでの受信電界強度をも利用するようにしても良い。   In the second embodiment, the received electric field strength used for estimating the position of the transmission source node is only shown in the packet capture device, but the received electric field strength in each node inserted in the analysis target packet is also shown. It may be used.

上記各実施形態では、通常時には、電波到達範囲を表示出力するものを示したが、作業者の選択などにより、通常時に、各座標位置での受信ノード数を表示するようにしても良い。また、出力方法は、表示出力に限定されず、印刷出力などの他の方法であっても良く、複数の出力方法を併用したものであっても良い。   In each of the above-described embodiments, the radio wave reachable range is displayed and output at normal times. However, the number of receiving nodes at each coordinate position may be displayed at normal times by the operator's selection or the like. The output method is not limited to display output, and may be another method such as print output, or a combination of a plurality of output methods.

第1の実施形態に係るネットワーク解析システムと解析対象の無線ネットワークとの概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a network analysis system and an analysis target wireless network according to a first embodiment. 第1の実施形態に係るパケットアナライザの機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the packet analyzer which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態における解析対象パケットの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the analysis object packet in 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるノード情報テーブルの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the node information table in 1st Embodiment. 第1の実施形態の各ノードにおける通信タイミング計算方法の原理の説明図である。It is explanatory drawing of the principle of the communication timing calculation method in each node of 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるノード情報テーブルの作成、更新動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows creation and update operation | movement of the node information table in 1st Embodiment. 第1の実施形態における通信タイミングや到達範囲の解析、表示処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the analysis of the communication timing and reach | attainment range, and display processing in 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるパケットアナライザの解析結果の表示例(その1)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a display of the analysis result of the packet analyzer in 1st Embodiment (the 1). 第1の実施形態におけるパケットアナライザの解析結果の表示例(その2)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a display of the analysis result of the packet analyzer in 1st Embodiment (the 2). 第1の実施形態におけるパケットアナライザによる受信ノード数分布の解析結果の表示例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a display of the analysis result of the receiving node number distribution by the packet analyzer in 1st Embodiment. 第1の実施形態における任意位置でのパケットを受信できる送信元のノード数の推定方法例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of an estimation method of the number of nodes of the transmission source which can receive the packet in the arbitrary positions in 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるノードの位置変化後の受信ノード数の分布の推定結果例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of an estimation result of distribution of the number of receiving nodes after the position change of the node in 1st Embodiment. 第2の実施形態におけるノード情報テーブルの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the node information table in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における電波到達範囲の推定動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the estimation operation | movement of the electromagnetic wave range in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における送信元ノードの位置推定方法の説明図である。It is explanatory drawing of the position estimation method of the transmission source node in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における送信元ノードからの電波到達範囲の推定方法の説明図である。It is explanatory drawing of the estimation method of the electromagnetic wave arrival range from the transmission source node in 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…ネットワーク解析システム、11−1〜11−4…パケットキャプチャ装置、12…パケットアナライザ、13…表示装置、14…入力装置、21…パケット解析部、22…ノード情報更新部、23…到達範囲計算部、24…表示制御部、25…シミュレーション部、26…ノード情報テーブル、N1〜N20…ノード。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Network analysis system, 11-1 to 11-4 ... Packet capture apparatus, 12 ... Packet analyzer, 13 ... Display apparatus, 14 ... Input device, 21 ... Packet analysis part, 22 ... Node information update part, 23 ... Reaching range Calculation unit, 24 ... display control unit, 25 ... simulation unit, 26 ... node information table, N1 to N20 ... node.

Claims (5)

通信タイミング制御信号のノード間の授受に基づき、自ノードからのデータ信号を送信し得るタイムスロットを自律的に決定する通信タイミング制御手段を有する複数のノードにより構成された無線ネットワークを解析するネットワーク解析システムにおいて、
1又は複数のパケットキャプチャ装置及びパケットアナライザを有し、
上記各ノードはそれぞれ、送信元ノードアドレス、当該ノードの近傍に位置する近傍ノードの数、近傍ノードアドレスを含む上記通信タイミング制御信号を送信し、
上記各パケットキャプチャ装置は、上記無線ネットワーク上の上記通信タイミング制御信号を傍受して傍受情報を上記パケットアナライザに送出し、
上記パケットアナライザは、
上記各ノードについて、自ノードが受信できた通信タイミング制御信号を送信した近傍ノードの情報を含む受信範囲情報を記憶するノード情報記憶手段と、
上記パケットキャプチャ装置が傍受した通信タイミング制御信号の送信元ノードの関する、上記ノード情報記憶手段に記憶されている受信範囲情報を、傍受した通信タイミング制御信号の近傍ノードの数及び近傍ノードアドレスに基づいて更新する情報更新手段と、
上記ノード情報記憶手段に記憶されている情報から出力情報を形成する出力情報形成手段と、
形成された出力情報を出力する出力手段とを有する
ことを特徴とするネットワーク解析システム。
Network analysis for analyzing a wireless network composed of a plurality of nodes having communication timing control means for autonomously determining a time slot capable of transmitting a data signal from the own node based on transmission / reception of communication timing control signals between nodes In the system,
Having one or more packet capture devices and packet analyzers;
Each of the nodes transmits the communication timing control signal including the source node address, the number of neighboring nodes located in the vicinity of the node, and the neighboring node address,
Each packet capture device intercepts the communication timing control signal on the wireless network and sends intercept information to the packet analyzer,
The above packet analyzer
For each of the above nodes, node information storage means for storing reception range information including information of neighboring nodes that have transmitted the communication timing control signal that the local node has received,
Based on the number of neighboring nodes and the neighboring node address of the intercepted communication timing control signal , the reception range information stored in the node information storage means for the transmission source node of the communications timing control signal intercepted by the packet capture device. and information updating means for updating Te,
Output information forming means for forming output information from information stored in the node information storage means;
A network analysis system comprising: output means for outputting the formed output information.
上記出力情報が、送信元ノードからの、通信タイミング制御信号に係る電波到達範囲であることを特徴とする請求項1に記載のネットワーク解析システム。   The network analysis system according to claim 1, wherein the output information is a radio wave reachable range related to a communication timing control signal from a transmission source node. 上記出力情報が、無線ネットワークの通信領域内の各位置における、通信タイミング制御信号を受信できると推測できる送信元ノードの数であることを特徴とする請求項1又は2に記載のネットワーク解析システム。   The network analysis system according to claim 1 or 2, wherein the output information is the number of transmission source nodes that can be estimated to receive a communication timing control signal at each position in a communication area of a wireless network. 上記出力情報形成手段は、上記各ノードの状態を変更したと仮定した際の上記出力情報を、上記仮定前の出力情報に基づいて形成する機能を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のネットワーク解析システム。   The said output information formation means has a function which forms the said output information at the time of assuming that the state of each said node was changed based on the output information before the said assumption. The network analysis system according to any one of the above. 通信タイミング制御信号のノード間の授受に基づき、自ノードからのデータ信号を送信し得るタイムスロットを自律的に決定する通信タイミング制御手段を有する複数のノードにより構成された無線ネットワークを解析するネットワーク解析方法において、
1又は複数のパケットキャプチャ装置及びパケットアナライザを有すると共に、上記パケットアナライザは、ノード情報記憶手段、情報更新手段、出力情報形成手段及び出力手段を有し
上記各パケットキャプチャ装置は、上記無線ネットワーク上の上記通信タイミング制御信号を傍受して傍受情報を上記パケットアナライザに送出し、
上記ノード情報記憶手段は、上記各ノードについて、自ノードが受信できた通信タイミング制御信号を送信した近傍ノードの情報を含む受信範囲情報を記憶し、
上記情報更新手段は、上記パケットキャプチャ装置が傍受した通信タイミング制御信号の送信元ノードの関する、上記ノード情報記憶手段に記憶されている受信範囲情報を、傍受した通信タイミング制御信号の近傍ノードの数及び近傍ノードアドレスに基づいて更新し、
上記出力情報形成手段は、上記ノード情報記憶手段に記憶されている情報から出力情報を形成し、
上記出力手段が形成された出力情報を出力する
ことを特徴とするネットワーク解析方法。
Network analysis for analyzing a wireless network composed of a plurality of nodes having communication timing control means for autonomously determining a time slot capable of transmitting a data signal from the own node based on transmission / reception of communication timing control signals between nodes In the method
Together with one or more packet capturing device and a packet analyzer, the packet analyzer includes a node information memory means, information updating means, the output information forming means and output means,
Each packet capture device intercepts the communication timing control signal on the wireless network and sends intercept information to the packet analyzer,
The node information storage means stores, for each of the nodes, reception range information including information on neighboring nodes that have transmitted the communication timing control signal that the node has received,
The information update means includes the reception range information stored in the node information storage means related to the source node of the communication timing control signal intercepted by the packet capture device , and the number of neighboring nodes of the intercepted communication timing control signal. And updating based on neighboring node addresses ,
The output information forming means forms output information from information stored in the node information storage means,
A network analysis method characterized by outputting the output information formed by the output means.
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