JP5151906B2 - 通信品質評価プログラム、方法及び装置 - Google Patents

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Description

本技術は、車車間通信に代表されるブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）通信品質を評価する分野の技術に関する。
近年、例えばブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信サービスとして、IEEE 802.11pプロトコルを用いて車両を対象とした通信サービスの研究開発が進められている。特に、特定の路側機−車両間、及び車両−車両間の通信によって、車両位置や速度の情報を相互に交換し、危険車両の警告、注意喚起を実現することを目指した車両安全サービスが注目されており、それらの通信品質特性を評価する仕組みが急務となっている。
例えば道路上の車両位置などの端末環境をネットワークシミュレータに設定し、packet-by-packetのシミュレーションを行うことにより個々のパケットの通信品質を評価する方式が考えられる。この方式によれば、通信品質特性を評価することはできるかもしれないが、例えば膨大な数の端末を想定した場合、packet-by-packetのシミュレーションを実行するのに数十時間かかってしまい、様々なパターンを検証するためには数日かかることとなる。そのため、様々な通信特性を評価するためには適切ではない。
なお、例えばＣＳＭＡ／ＣＡの仕組みを数式によりモデル化したＣＳＭＡ／ＣＡモデルやＰｕｒｅＡｈｏｈａモデルなどが従来から存在している。しかしながら、これらのモデルは、すべての端末間通信に対する干渉影響が均一的な理想環境を想定したもので、現実環境との乖離が存在するため、これらのモデルを用いて通信品質特性を高精度に評価することはできない。また、IEEE 802.11pプロトコルに従うＡＣＫパケット応答や再送を行わないブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信における実環境の特性に適合するような統計モデルの提案もなされていない。
L. Kleinrock and F. A. Tobagi, Packet Switching in Radio Channels: Part1 Carrier Sense Multiple-Access Modes and their Throughput-Delay Characteristics, IEEE Transactions on Communications, Vol.COM-23, No.12, pp.1400-1416, December 1975 Norman Abramson, Multiple Access Communications: Foundations for Emerging Technologies, IEEE Press, pp.272-288, 1992
従って、本技術の目的は、車車間通信のようなＡＣＫパケット応答や再送を行わないブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信において、特定の端末間の通信品質を短時間で評価することである。
本通信品質評価方法は、ブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質を評価する方法であって、特定の送信端末についてキャリアセンスが働く送信エリアと、他の端末の送信パケットと衝突した場合に特定の送信端末と通信している特定の受信端末に電力干渉を与える干渉エリアとが重なる重複領域に存在する端末の台数、端末１台当たりのパケット生起量、分散制御用フレーム間隔分の時間を含む第１の正規化単位時間、及びキャリアセンスの結果によりパケット送信が再スケジュールされる確率を用いて、第１の正規化単位時間において重複領域内の端末から生起するトラフィック量の総量から第１の正規化トラフィック量を算出し、所定の統計モデルに対して、当該第１の正規化トラフィック量を適用して、特定の送信端末における希望波送信成功率を算出する希望波送信成功率算出ステップと、干渉エリアにおいて送信エリアに含まれないエリアであって、特定の受信端末の周りで特定の送信端末の信号をキャリアセンスできずにパケットを送出してしまう隠れ端末が存在する隠れ端末干渉エリアを、干渉電力強度に従って複数の分割領域に分割した場合における複数の分割領域の各々に存在する隠れ端末の台数と、端末１台当たりのパケット生起量と、第１の正規化単位時間より分散制御用フレーム間隔分短い第２の正規化単位時間とを用いて、第２の正規化単位時間において各分割領域内の隠れ端末から生起する分割領域毎の第２の正規化トラフィック量を算出する正規化トラフィック量算出ステップと、分割領域毎の第２の正規化トラフィック量と、干渉電力強度毎にパケットエラーレートを格納するパケットエラーレート格納部に格納されているパケットエラーレートとを用いて、隠れ端末によるパケット誤り率を算出するパケット誤り率算出ステップと、パケット誤り率から算出される、隠れ端末に起因する干渉回避率と、特定の送信端末における希望波送信成功率との積である、特定の送信端末から特定の受信端末へのパケット到達率を算出するステップとを含む。
車車間通信のようなＡＣＫパケット応答や再送を行わないブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信において、特定の端末間の通信品質を短時間で評価できるようになる。
［本技術の実施の形態における前提］
ここでは、例としてＡＣＫパケット応答や再送を行わないブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信を前提とした車車間通信システムを実施形態として扱う。ただし、ＡＣＫパケット応答や再送を行わないブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信を行う端末としては、路側機などの道路インフラ端末であってもよい。図１に、車車間通信の車両環境の一例を示す。図１における送信エリアは、送信車両のキャリアセンスの範囲であり、電波特性を表す伝播モデルにより特定される。また、隠れ端末干渉エリアは、受信車両に対して許容ＣＩＮＲ（Carrier-to-Interference plus Noise Ratio）を確保できない領域（以下、干渉エリアと呼ぶ）から、送信エリアと干渉エリアの重なる領域を除いたエリアであり、同じく伝播モデルにより特定される。IEEE 802.11pプロトコルに従ったＡＣＫパケット応答や再送を行わないブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信に基づく車車間通信において、送信車両と送信エリア内の他の車両とは、キャリアセンスし、同期を取るため、いずれかの車両がパケット送信中である場合には、一定時間待ってからパケット送信を行う。送信エリア内においては、送信車両におけるパケット送信時に、同時あるいは伝播遅延時間内にキャリアを検出できずに周辺車両がパケットを送信してしまい、パケット送信が衝突する場合がある。一方で、隠れ端末干渉エリア内の車両（図１における「隠れ端末となる車両」。以下、「隠れ端末」と呼ぶ場合もある。）は、送信車両のキャリアセンスの範囲（送信エリア）から外れているので、送信車両のパケット送信を検知できず、同期を取ることができない。そのため、送信車両と隠れ端末となる車両で、パケット送信が衝突する場合がある。
例えば、図１に示した車両環境を想定した場合に、送信車両から受信車両への車車間通信における通信品質を評価する方法として、次のような方法が考えられる。すなわち、送信エリア内のパケット到達率特性と隠れ端末干渉エリア内のパケット到達率特性とをそれぞれ独立した統計モデルによって解析し、各々の特性の積を通信品質特性として求める方法である。具体的には、送信エリア内の解析として、既存のＣＳＭＡ／ＣＡモデルｆ１により特定の送信端末における希望波送信成功率を算出し、隠れ端末干渉エリア内の解析として、既存のＰｕｒｅＡｈｏｈａモデルｆ２により隠れ端末によるパケット誤り率を算出する。そして、例えば以下の式を用いて、送信車両から受信車両へのパケット到達率を算出する。
パケット到達率
＝ 送信車両における希望波送信成功率 × 隠れ端末に起因する干渉回避率
＝ 送信車両における希望波送信成功率
×（１−隠れ端末によるパケット誤り率） （１）
しかしながら、ＣＳＭＡ／ＣＡモデルｆ１及びＰｕｒｅＡｈｏｈａモデルｆ２は、理想環境を想定してモデル化されたものであり、電力量の関係や車両の位置関係などを一切考慮していない。そのため、これらのモデルをそのまま適用しただけでは、ネットワークシミュレータを用いた場合と同じ精度での評価を行うことはできない。
そこで、本実施の形態では、実環境を想定した正規化トラフィック量（すなわち、電力量の関係や車両の位置関係を考慮した正規化トラフィック量）を算出し、既存の統計モデルに適用することで、ネットワークシミュレータを用いた場合と同じ精度での評価を実現する。以下、本実施の形態について説明する。
［本技術の実施の形態の説明］
図２に本技術の実施の形態に係る通信品質評価装置の機能ブロック図の一例を示す。図２の例では、通信品質評価装置は、シミュレーション条件入力部１と、シミュレーション条件格納部３と、送信エリア解析部５と、ＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブル格納部７と、隠れ端末干渉エリア解析部９と、特性算出部１１と、特性算出結果格納部１３と、出力部１５とを有する。
なお、シミュレーション条件入力部１は、道路モデル、電波特性を表す伝播モデル、車両密度（台／ｋｍ）、送信車両及び受信車両の位置、隠れ端末干渉エリアの分割数などを含むシミュレーション条件の入力を受け付ける。シミュレーション条件格納部３は、シミュレーション条件入力部１の受け付けたシミュレーション条件を格納する。送信エリア解析部５は、シミュレーション条件格納部３に格納されているシミュレーション条件を用いて、後で説明する送信エリア解析処理を実施することにより、特定の送信車両における希望波送信成功率を算出する。ＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブル格納部７は、ＣＩＮＲをＰＥＲ（Packet Error Rate）に変換するためのＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブルを格納する。隠れ端末干渉エリア解析部９は、シミュレーション条件格納部３に格納されているシミュレーション条件と、ＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブル格納部７に格納されているＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブルとを用いて、後で説明する隠れ端末干渉エリア解析処理を実施することにより、隠れ端末によるパケット誤り率を算出する。特性算出部１１は、送信エリア解析部５により算出された希望波送信成功率と、隠れ端末干渉エリア解析部９により算出された隠れ端末によるパケット誤り率とを用いて、（１）式に従ってパケット到達率を算出する。特性算出結果格納部１３は、特性算出部１１により算出されたパケット到達率を格納する。出力部１５は、特定算出結果格納部１３に格納されているパケット到達率を表示装置等に出力する。
さらに、送信エリア解析部５は、第１車両台数算出部５１と、第１正規化トラフィック量算出部５３と、希望波送信成功率算出部５５とを有する。第１車両台数算出部５１は、シミュレーション条件格納部３に格納されているシミュレーション条件を用いて、送信エリアと干渉エリアとの重なる重複領域に存在する車両の台数を算出する。第１正規化トラフィック量算出部５３は、第１車両台数算出部５１により算出された重複領域内の車両の台数と、後で説明する第１の正規化単位時間と、車両１台当たりのパケット生起量とを用いて、送信エリアにおける正規化トラフィック量を算出する。希望波送信成功率算出部５５は、第１正規化トラフィック量算出部５３により算出された正規化トラフィック量を、既存のＣＳＭＡ／ＣＡモデルに適用して、希望波送信成功率を算出する。
また、隠れ端末干渉エリア解析部９は、第２車両台数算出部９１と、第２正規化トラフィック量算出部９３と、パケット誤り率算出部９５とを有する。第２車両台数算出部９１は、シミュレーション条件格納部３に格納されているシミュレーション条件を用いて、隠れ端末干渉エリアを干渉電力強度に従って複数の分割領域に分割した場合における各分割領域に存在する車両（すなわち、隠れ端末となる車両）の台数を算出する。第２正規化トラフィック量算出部９３は、第２車両台数算出部９１により算出された分割領域毎の隠れ端末となる車両の台数と、後で説明する第２の正規化単位時間と、車両１台当たりのパケット生起量とを用いて、分割領域毎の正規化トラフィック量を算出する。パケット誤り率算出部９５は、第２正規化トラフィック量算出部９３により算出された分割領域毎の正規化トラフィック量と、ＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブル格納部７に格納されているＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブルとを用いて、隠れ端末干渉に起因するパケット誤り率を算出する。
図３に、ＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブル格納部７に格納されるＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブルの一例を示す。図３の例では、ＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブルには、ＣＩＮＲの列と、ＰＥＲの列とが含まれる。
次に、図４を用いて、図２に示した通信品質評価装置の全体の処理フローを説明する。なお、図５に示すような車両環境を想定する。図５において、斜線部分は、送信エリアと干渉エリアとの重なる重複領域を示す。また、図５において、網掛け部分は、干渉エリアから重複領域を除いたエリアである隠れ端末干渉エリアを示す。
まず、シミュレーション条件入力部１が、ユーザからのシミュレーション条件の入力を受け付ける（図４：ステップＳ１）。なお、シミュレーション条件には、道路モデル、車両密度、伝播モデル、送信車両及び受信車両の位置、隠れ端末干渉エリアの分割数などが含まれる。そして、送信エリア解析部５が、シミュレーション条件格納部３に格納されているシミュレーション条件を用いて、送信エリア解析処理を実施する（ステップＳ３）。
送信エリア解析処理については図６乃至図１０を用いて説明する。まず、送信エリア解析部５の第１車両台数算出部５１が、シミュレーション条件に含まれる送信車両の位置と受信車両の位置と伝播モデルとを用いて、送信エリアと干渉エリアとの重なる重複領域（図５の車線部分）を特定する（図６：ステップＳ１１）。なお、伝播モデルから電波の伝わり方や強さが決定されるので、送信車両の位置と伝播モデルとから送信エリアを特定することができる。同様に、受信車両の位置と伝播モデルとから干渉エリアを特定することができる。
そして、第１車両台数算出部５１は、シミュレーション条件に含まれる道路モデルと車両密度とを用いて、重複領域に存在する車両の台数Ｎを算出する（ステップＳ１３）。なお、道路モデルから重複領域内の車線の配置及び長さが決定されるので、さらに車両密度を用いることにより、重複領域内の車両の台数Ｎを算出することができる。
そして、送信エリア解析部５の第１正規化トラフィック量算出部５３は、第１の正規化単位時間Ｔｐ１を計算する（ステップＳ１５）。図７に示すように、第１の正規化単位時間Ｔｐ１には、ＤＩＦＳ（DCF（Distributed Coordination Function） Inter Frame Space：分散制御用フレーム間隔）の時間と、プリアンブルの時間と、データの送信時間とが含まれる。ただし、図７の値は、例えば非特許文献「IEEE P802.11/D4.0, March2008.」及び「IEEE P802.11/D0.26, January 2006.」などにおいて示されるIEEE 802.11pの仕様を例に、ＤＩＦＳ時間を６４μｓｅｃ、プリアンブルの時間を４０μｓｅｃ、ＭＡＣヘッダ（２４ｂｙｔｅｓ）を含む１２４ｂｙｔｅｓのデータ送信時間を８８μｓｅｃとしている。すなわち、第１の正規化単位時間Ｔｐ１は、１９２（＝６４＋４０＋８８）μｓｅｃとなる。このように、本実施の形態では、通信オーバヘッド（ＤＩＦＳ＋プリアンブル）の時間を含む第１の正規化単位時間Ｔｐ１を、１つのデータ送信時間とみなす。特にＤＩＦＳ時間を含むことにより、詳細は後で説明するが、車両間の同期にかかる時間を考慮した正規化トラフィック量を算出することができるようになる。
そして、第１正規化トラフィック量算出部５３は、ステップＳ１３において算出された車両の台数Ｎと、ステップＳ１５において計算された第１の正規化単位時間Ｔｐ１と、車両１台当たりのパケット生起量とを用いて、送信エリア内における正規化トラフィック量Ｇを算出する（ステップＳ１７）。なお、ここでは、１台の車両から１００ｍｓｅｃ毎に１個のパケットが生起するものとする。１台当たりのパケット生起量を１０（パケット／ｓｅｃ）とすると、送信エリア内における正規化トラフィック量Ｇは、Ｇ＝１０×Ｎ×Ｔｐ１となる。この正規化トラフィック量Ｇは、第１の正規化単位時間Ｔｐ１において重複領域内の車両から生起するトラフィック量を表す。
そして、第１正規化トラフィック量算出部５３は、再スケジュールされるパケット生起確率を算出し、正規化トラフィック量を更新する（ステップＳ１９）。この処理については、図８及び図９を用いて説明する。
まず、図８にIEEE 802.11pに基づく車車間通信の動作の一例を示す。例えば、ｔ１の時点で車両Ａにおいてパケット送信要求が発生し、車両Ａは、キャリアセンスを開始する。そして、ｉｄｌｅ状態がＤＩＦＳ時間継続した場合、車両Ａは、パケット送信を開始する。また、ｔ３の時点で車両Ｃにおいてパケット送信要求が発生し、キャリアセンスを開始するが、車両Ａがパケット送信中であるため、ｂｕｓｙを検出する。同様に、ｔ４の時点で車両Ｄにおいてパケット送信要求が発生し、キャリアセンスを開始するが、車両Ａがパケット送信中であるため、ｂｕｓｙを検出する。車両Ｃ及びＤは、ｉｄｌｅ状態になるまで（すなわち、ｔ５の時点まで）待機し、さらにＤＩＦＳ時間経過するまで（すなわち、ｔ６の時点まで）待機する。そして、車両Ｃ及びＤは、乱数をそれぞれ発生させ、ＢＯ（Back Off）時間（＝乱数×スロットタイム）待機する。車両Ｃは、ＢＯC（＝３×スロットタイム）時間経過するまで（すなわち、ｔ７の時点まで）待機すると、ｉｄｌｅを検出し、パケット送信を開始する。一方で、車両Ｄは、ＢＯD（＝５×スロットタイム）時間経過するまで待機するが、車両Ｃがパケット送信中であるため、ｂｕｓｙを検出する。そのため、車両Ｄは、ｉｄｌｅ状態になるまで（すなわち、ｔ８の時点まで）待機し、さらにＤＩＦＳ時間経過するまで（すなわち、ｔ９の時点まで）待機する。そして、車両Ｄは、ＢＯDとＢＯCの差分（すなわち、２×スロットタイム）だけさらに待機すると、ｉｄｌｅを検出し、パケット送信を開始する。このように、IEEE 802.11pに基づく車車間通信においては、キャリアセンスによりｂｕｓｙを検出した場合、パケット送信は一定期間後に再スケジュールされる。ここで、例えば図９に示すような第１の正規化単位時間Ｔｐ１にパケットが生起する確率（すなわち、正規化トラフィック量Ｇに対し、キャリアセンスして再スケジュールされる確率）は、平均伝播遅延時間ａを用いて、１−exp（−（１＋ａ）× Ｇ）として表される。そして、再スケジュールされるパケット生起量は、１回目：Ｇre{1}＝Ｇ（１−exp（−（１＋ａ）× Ｇ））、２回目：Ｇre{2}＝Ｇre{1}（１−exp（−（１＋ａ）× Ｇre{1}））、・・・と表される。すなわち、再スケジュールされるパケット生起量＝ΣＧre{i}（１−exp（−（１＋ａ）× Ｇre{i}））（iは１から∞まで）となる。ただし、Ｇre{i}（１−exp（−（１＋ａ）× Ｇre{i}））の値は徐々に小さくなるため、∞まで計算する必要はなく、ある程度まで計算すればよい。そして、再スケジュールされるパケット生起量を正規化トラフィック量Ｇに加算することにより、正規化トラフィック量Ｇを更新する。なお、更新後の正規化トラフィック量をＧ^（「^」はＧの上のバーを示す。以下同じ。）とすると、以下の式で表される。
Figure 0005151906
そして、第１正規化トラフィック量算出部５３は、車両通信においてパケットの送信周期が定められているか判断する（ステップＳ２１）。車両通信においてパケットの送信周期が定められている場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓルート）、第１正規化トラフィック量算出部５３は、正規化トラフィック量Ｇ^を２で除算することにより補正する（ステップＳ２３）。この処理については、図１０を用いて説明する。
例えばＣＳＭＡ／ＣＡモデルは、１台の車両からのパケット生起が指数分布（例えば、平均レート：１パケット／１００ｍｓｅｃ）に従うという前提の下でモデル化されたものである。すなわち、全ての微小時間領域Δ（ｍｓｅｃ）において平均０．０１Δ個のパケットが理論上生起し得る。しかし、実際は、パケットは１００ｍｓｅｃ毎に送信されており、一度送信されると１００ｍｓｅｃ経過するまでパケットは送信されない。このような送信周期性を持つトラフィックに対し、指数分布という前提で評価すると厳しい評価になってしまう。そこで、本実施の形態では、指数分布という前提で過剰に見積もっていた部分を小さく見積もるようにすることで、適切な評価を導き出すことができるようにする。
ここで、平均Ｇのポアソン分布を想定すると、送信周期内に発生するパケット数は∞個とされているが、ここでは送信周期内に発生するパケット数はＧ個という上限制約がある。従って、送信周期内におけるパケット発生の累積確率は、以下の式で表される。
Figure 0005151906
そして、（２）式から、微小時間Δ内におけるパケット発生確率分布は、図１０に示すようにＧΔ／２と近似することができる。従って、送信周期性を考慮した場合は、Ｇ^＝Ｇ^／２とすることにより評価精度を向上させることができる。
一方、車両通信においてパケットの送信周期が定められていなければ（ステップＳ２１：Ｎｏルート）、更新後の正規化トラフィック量Ｇ^を補正する必要はないため、ステップＳ２３の処理をスキップし、ステップＳ２５の処理に移行する。
そして、第１正規化トラフィック量算出部５３は、正規化トラフィック量Ｇ^をＣＳＭＡ／ＣＡモデルｆ１に適用して、希望波送信成功率を算出し、一旦記憶装置に格納する（ステップＳ２５）。なお、ＣＳＭＡ／ＣＡモデルｆ１については、背景技術の欄で示した非特許文献（Packet Switching in Radio Channels: Part1 Carrier Sense Multiple-Access Modes and their Throughput-Delay Characteristics）に詳細が開示されている。そして、送信エリア解析処理を終了し、元の処理に戻る。
以上のような処理を実施することにより、実環境を想定した正規化トラフィック量Ｇ^を算出することができ、適切な特性の送信車両における希望波送信成功率を算出することができる。
図４の説明に戻って、ステップＳ３の処理の後、隠れ端末干渉エリア解析部９が、シミュレーション条件格納部３に格納されているシミュレーション条件と、ＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブル格納部７に格納されているＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブルとを用いて、隠れ端末干渉エリア解析処理を実施する（ステップＳ５）。
隠れ端末干渉エリア解析処理については図１１乃至図１８を用いて説明する。まず、隠れ端末干渉エリア解析部９の第２車両台数算出部９１が、シミュレーション条件に含まれる送信車両の位置と受信車両の位置と伝播モデルとを用いて、隠れ端末干渉エリア（図５の網掛け部分）を特定する（図１１：ステップＳ３１）。上で説明したように、伝播モデルと、送信車両及び受信車両の位置とから特定することができる。
そして、第２車両台数算出部９１は、干渉電力強度に従って、隠れ端末干渉エリアを、シミュレーション条件に含まれる隠れ端末干渉エリアの分割数分の分割領域に分割する（ステップＳ３３）。例えば、分割数が２の場合、送信車両の送信電力を１００ｍＷ（＝２ｄＢｍ）とし、受信車両における受信電力を−７７ｄＢｍとすると、図１２に示すように分割領域１と分割領域２とに分割される。図１２において、分割領域１は、受信車両を中心として、干渉電力−８７ｄＢｍ（すなわち、ＣＩＮＲ＝１０ｄＢ）までの円状の領域となっている。また、分割領域２は、同じく受信車両を中心として、干渉電力−８７ｄＢｍから干渉電力−９７ｄＢｍ（すなわち、ＣＩＮＲ＝２０ｄＢ）までのドーナッツ状の領域となっている。なお、図１２に示したように分割領域１と分割領域２との２つの分割領域に分割したものとして、以下、説明する。
そして、第２車両台数算出部９１は、シミュレーション条件に含まれる道路モデルと車両密度とを用いて、各分割領域について、当該分割領域に存在する隠れ端末の台数を算出する（ステップＳ３５）。なお、道路モデルから各分割領域内の車線の配置及び長さが決定されるので、さらに車両密度を用いることにより、各分割領域内の隠れ端末の台数を算出することができる。ここでは、分割領域１内の隠れ端末の台数をＮ１とし、分割領域２内の隠れ端末の台数をＮ２とする。
そして、隠れ端末干渉エリア解析部９の第２正規化トラフィック量算出部９３は、第２の正規化単位時間Ｔｐ２を計算する（ステップＳ３７）。図１３に示すように、第２の正規化単位時間Ｔｐ２には、プリアンブルの時間と、データの送信時間とが含まれる。ただし、図１３に示す値は、IEEE 802.11pの仕様を例に、プリアンブルの時間を４０μｓｅｃ、ＭＡＣヘッダ（２４ｂｙｔｅｓ）を含む１２４ｂｙｔｅｓのデータ送信時間を８８μｓｅｃとしている。すなわち、第２の正規化単位時間Ｔｐ２は、１２８（＝４０＋８８）μｓｅｃとなる。なお、隠れ端末干渉エリアは送信車両のキャリアセンスの範囲外であるため、第２の正規化単位時間においてＤＩＦＳ時間は考慮されていない。
そして、第２正規化トラフィック量算出部９３は、ステップＳ３５において算出された当該分割領域内の隠れ端末の台数（Ｎ１及びＮ２）と、ステップＳ３７において計算された第２の正規化単位時間Ｔｐ２と、車両１台当たりのパケット生起量とを用いて、各分割領域について、当該分割領域に係る正規化トラフィック量を算出する（ステップＳ３９）。例えば図１４に示すように、１台当たりのパケット生起量を１０（パケット／ｓｅｃ）としたときの、分割領域１に係る正規化トラフィック量をＧ1とすると、Ｇ1＝１０×Ｎ１×Ｔｐ２となる。なお、正規化トラフィック量Ｇ1は、第２の正規化単位時間Ｔｐ２において分割領域１内の隠れ端末から生起するトラフィック量を表す。また、分割領域２に係る正規化トラフィック量をＧ2とすると、Ｇ2＝１０×Ｎ２×Ｔｐ２となる。なお、正規化トラフィック量Ｇ2は、第２の正規化単位時間Ｔｐ２において分割領域２内の隠れ端末から生起するトラフィック量を表す。なお、図１４における１台干渉当たりのＰＥＲの値については後で説明する。
そして、第２正規化トラフィック量算出部９３は、車両通信においてパケットの送信周期が定められているか判断する（ステップＳ４１）。車両通信においてパケットの送信周期が定められている場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓルート）、第２正規化トラフィック量算出部９３は、分割領域に係る正規化トラフィック量（Ｇ1及びＧ2）の各々を２で除算することにより補正する（ステップＳ４３）。すなわち、送信周期性を考慮した場合、Ｇ1／２の値を分割領域１に係る正規化トラフィック量Ｇ1とし、Ｇ2／２の値を分割領域２に係る正規化トラフィック量Ｇ2とすることにより評価精度を向上させることができる。なお、送信周期性の考え方については、上で述べたとおりであるため、ここでは述べない。
一方、車両通信においてパケットの送信周期が定められていなければ（ステップＳ４１：Ｎｏルート）、分割領域に係る正規化トラフィック量（Ｇ1及びＧ2）を補正する必要はないため、ステップＳ４３の処理をスキップし、ステップＳ４５の処理に移行する。
そして、隠れ端末干渉エリア解析部９のパケット誤り率算出部９５は、分割領域の数及びＣＩＮＲに応じてＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブルを更新する（ステップＳ４５）。例えば図１５の左側に示すＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブルには、１０ｄＢから２０ｄＢまでの１ｄＢ毎に、対応するＰＥＲが設定されているが、本ステップの処理を実施する場合、例えば図１５の右側に示すようなＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブルとなる。なお、図１５の右側のＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブルには、分割領域１（ＣＩＮＲ：１０ｄＢ）に対応するＰＥＲ（１００％）と分割領域２（ＣＩＮＲ：２０ｄＢ）に対応するＰＥＲ（１０％）とが含まれる。ここでは、更新前のＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブルの１１ｄＢから２０ｄＢまでの各ＣＩＮＲに対応するＰＥＲの平均が、分割領域２に対応するＰＥＲとして設定される。なお、更新前のデータを一旦記憶装置に格納しておき、処理が終了した場合や新たなシミュレーション条件が入力された場合に、更新前のデータで、ＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブルを元の状態に戻すようにする。
そして、パケット誤り率算出部９５は、カウンタｋを１に設定する（ステップＳ４７）。その後、端子Ａを介してステップＳ４９（図１６）の処理に移行する。
図１６の説明に移行して、端子Ａの後、パケット誤り率算出部９５は、隠れ端末によるパケット誤り率を算出するための処理（ステップＳ４９乃至ステップＳ６３）を実施する。各ステップについての詳細を説明する前に、隠れ端末によるパケット誤り率を算出するための処理の概要を簡単に説明しておく。
例えば、分割領域の数が２、隠れ端末干渉エリアから１個の干渉波が送出されるものとする。この場合、図１７（ａ）に示すように、２つの送出パターン（パターン１及び２）が考えられる。具体的には、パターン１は、分割領域１から送出される干渉波の数が１かつ分割領域２から送出される干渉波の数が０の場合のパターンである。また、パターン２は、分割領域１から送出される干渉波の数が０かつ分割領域２から送出される干渉波の数が１の場合のパターンである。本実施の形態では、パターン１及び２の各パターンについて干渉波衝突確率とＰＥＲとの積を計算し、積の総和を、１個の干渉波が送出される場合のパケット誤り率として算出する。
そして、ｋを１から順にインクリメントしてゆき、ｋ個の干渉波が同時に送出され衝突する衝突確率が所定値（例えば０．０１）未満となるまで上記のような処理を繰り返す。例えば、隠れ端末干渉エリアから２個の干渉波が送出される場合には、図１７（ｂ）に示すように、３つの送出パターン（パターン３乃至５）が考えられる。具体的には、パターン３は、分割領域１から送出される干渉波の数が２かつ分割領域２から送出される干渉波の数が０の場合のパターンである。また、パターン４は、分割領域１から送出される干渉波の数が０かつ分割領域２から送出される干渉波の数が２の場合のパターンである。さらに、パターン５は、分割領域１から送出される干渉波の数が１かつ分割領域２から送出される干渉波の数が１の場合のパターンである。すなわち、パターン３乃至５の各パターンについて干渉波衝突確率とＰＥＲとの積を計算し、積の総和を、２個の干渉波が送出される場合のパケット誤り率として算出する。なお、ｋ≧２の場合、算出済みのパケット誤り率に、今回算出したパケット誤り率を加算することにより、パケット誤り率を更新してゆく。例えば、３個の干渉波が同時に送出され衝突する衝突確率が所定値未満となった場合、１個の干渉波が送出される場合のパケット誤り率と、２個の干渉波が送出される場合のパケット誤り率との合計が、隠れ端末によるパケット誤り率となる。以上の内容をまとめると、隠れ端末によるパケット誤り率は、以下の式で算出することができる。
隠れ端末によるパケット誤り率 ＝
Σ_{ｋ}ｋ個の干渉波衝突確率 × ＰＥＲ（ｋ個の総干渉電力）
ここで、例えば、図１８に示すように、希望波（送信車両から受信車両に送出したパケット）に対して、希望波の２倍の範囲で送出した干渉波（隠れ端末からの干渉パケット）が影響を与えるものと考えられる。従って、ｋ＝１の場合のパターン１及び２の各々における干渉波衝突確率とＰＥＲとの積は、以下の式で表される。
（パターン１）
Figure 0005151906
 （パターン２）
Figure 0005151906
なお、干渉電力強度によって干渉波の影響度が変わってくるため、ＣＩＮＲに対応するＰＥＲがそれぞれ用いられるようになっている。例えば、（３）式では、１０ｄＢに対応するＰＥＲ（１００％）が用いられる。また、（４）式では、２０ｄＢに対応するＰＥＲ（１０％）が用いられる。
同様に、ｋ＝２の場合のパターン３乃至５の各々における干渉波衝突確率とＰＥＲとの積は、以下の式で表される。
（パターン３）
Figure 0005151906
 （パターン４）
Figure 0005151906
 （パターン５）
Figure 0005151906
なお、パターン３における干渉電力量は、１０^（−８.７）ｍＷ（＝−８７ｄＢｍ）×２＝（１０^（−８.７）×２）ｍＷ＝１０ｌｏｇ１０（１０^（−８.７）×２）＝−８３.９８ｄＢｍとなる。従って、ＣＩＮＲ＜１０ｄＢであり、（５）式では、１０ｄＢに対応するＰＥＲ（１００％）が用いられる。また、パターン４における干渉電力量は、１０^（−９.７）ｍＷ（＝−９７ｄＢｍ）×２＝（１０^（−９.７）×２）ｍＷ＝１０ｌｏｇ１０（１０^（−９.７）×２）＝−９３.９８ｄＢｍとなる。従って、２０ｄＢ＞ＣＩＮＲ＞１０ｄＢであり、（６）式では、２０ｄＢに対応するＰＥＲ（１０％）が用いられる。さらに、パターン５における干渉電力量は、１０^（−８．７）ｍＷ＋１０^（−９.７）ｍＷ＝１０ｌｏｇ１０（１０^（−８.７）×１０^（−９.７））＝−８６.５８ｄＢｍとなる。従って、ＣＩＮＲ＜１０ｄＢであり、（７）式では、１０ｄＢに対応するＰＥＲ（１００％）が用いられる。
図１６の説明に戻って、ステップＳ４９乃至ステップＳ６３の各ステップについての詳細を説明する。パケット誤り率算出部９５は、ｋ個の干渉波が同時に送出され衝突する衝突確率を算出する（図１６：ステップＳ４９）。例えば分割領域の数が２の場合、この衝突確率は、（２（Ｇ1＋Ｇ2）k／ｋ！）× exp（−２（Ｇ1＋Ｇ2））で算出することができる。例えばｋ＝１の場合、衝突確率は（２（Ｇ1＋Ｇ2））× exp（−２（Ｇ1＋Ｇ2））となる。また、例えばｋ＝２の場合、衝突確率は（２（Ｇ1＋Ｇ2）2／２！）× exp（−２（Ｇ1＋Ｇ2））となる。
そして、パケット誤り率算出部９５は、算出した衝突確率が所定値以上であるか判断する（ステップＳ５１）。算出した衝突確率が所定値未満であると判断された場合（ステップＳ５１：Ｎｏルート）、隠れ端末干渉エリア解析処理を終了し、元の処理に戻る。
一方、算出した衝突確率が所定値以上であると判断された場合（ステップＳ５１：Ｙｅｓルート）、パケット誤り率算出部９５は、ｋ個の干渉波が送出される場合における送出パターンを抽出する（ステップＳ５３）。例えば、分割領域の数が２であり、ｋ＝１の場合には、図１７（ａ）に示したような送出パターンが抽出される。また、分割領域の数が２であり、ｋ＝２の場合には、図１７（ｂ）に示したような送出パターンが抽出される。
そして、パケット誤り率算出部９５は、干渉波衝突確率とＰＥＲとの積を送出パターン毎に計算し、積の総和を算出する（ステップＳ５５）。例えばｋ＝１の場合は、（３）式で算出された値と、（４）式で算出された値との総和を算出する。また、例えばｋ＝２の場合には、（５）式で算出された値と、（６）式で算出された値と、（７）式で算出された値との総和を算出する。
そして、パケット誤り率算出部９５は、ｋ＝１であるか判断する（ステップＳ５７）。ｋ＝１であると判断された場合（ステップＳ５７：Ｙｅｓルート）、パケット誤り率算出部９５は、ステップＳ５５において算出した総和を隠れ端末によるパケット誤り率として記憶装置に格納する（ステップＳ５９）。そして、ステップＳ６３の処理に移行する。
一方、ｋ＝１でないと判断された場合（ステップＳ５７：Ｎｏルート）、すなわちｋ≧２の場合、パケット誤り率算出部９５は、格納済みの隠れ端末によるパケット誤り率に、ステップＳ５５において算出した総和を加算することにより、隠れ端末によるパケット誤り率を更新し（ステップＳ６１）、更新後の隠れ端末によるパケット誤り率を記憶装置に格納する。そして、ステップＳ６３の処理に移行する。
そして、パケット誤り率算出部９５は、カウンタｋをインクリメントし（ステップＳ６３）、ステップＳ４９の処理に戻る。すなわち、ステップＳ５１において衝突確率が所定値未満であると判断されるまで、ステップＳ４９乃至ステップＳ６３の処理を繰り返す。
以上のような処理を実施することにより、干渉電力強度を考慮した隠れ端末によるパケット誤り率を算出することができる。また、干渉電力強度に応じて複数の分割領域に分割することで、同一の分割領域内の隠れ端末の干渉影響度を同一とみなすことができ、従来よりも小さい計算量且つ短時間で隠れ端末によるパケット誤り率を算出することができる。
図４の説明に戻って、ステップＳ５の処理の後、特性算出部１１が、希望波送信成功率と、隠れ端末によるパケット誤り率とを用いて、送信車両から受信車両へのパケット到達率を算出し、特性算出結果格納部１３に格納する（ステップＳ７）。なお、パケット到達率は、（１）式によって算出することができる。
そして、出力部１５が、特性算出結果格納部１３に格納されたパケット誤り率を表示装置等に出力する。そして、本処理を終了する。
以上のような処理を実施することにより、ネットワークシミュレータでパケットを流すような従来のシミュレーションを行わなくとも、同じ精度のパケット到達率を算出することができる。すなわち、特定の車両間の通信品質を短時間で評価できるようになる。
以上本技術の一実施の形態を説明したが、本技術はこれに限定されるものではない。例えば、上で説明した通信品質評価装置の機能ブロック図は必ずしも実際のプログラムモジュール構成に対応するものではない。
また、上で説明した各テーブルの構成は一例であって、必ずしも上記のような構成でなければならないわけではない。さらに、処理フローにおいても、処理結果が変わらなければ処理の順番を入れ替えることも可能である。さらに、並列に実行させるようにしても良い。
また、上では、隠れ端末干渉エリア解析処理において、２つの分割領域に分割する例を説明したが、計算式を適切に変形させることで３つ以上の分割領域に分割した場合についても適用可能である。
また、上では、車両密度をシミュレーション条件として入力する場合を例に説明したが、車両密度の代わりに、個々の車両の位置を入力するようにしてもよい。
以上、端末として車両を想定した本実施の形態をまとめると以下のようになる。
本通信品質評価方法は、ブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質を評価する方法であって、特定の送信端末についてキャリアセンスが働く送信エリアと、他の端末の送信パケットと衝突した場合に特定の送信端末と通信している特定の受信端末に電力干渉を与える干渉エリアとが重なる重複領域に存在する端末の台数、端末１台当たりのパケット生起量、分散制御用フレーム間隔分の時間を含む第１の正規化単位時間、及びキャリアセンスの結果によりパケット送信が再スケジュールされる確率を用いて、第１の正規化単位時間において重複領域内の端末から生起するトラフィック量の総量から第１の正規化トラフィック量を算出し、所定の統計モデルに対して、当該第１の正規化トラフィック量を適用して、特定の送信端末における希望波送信成功率を算出する希望波送信成功率算出ステップと、干渉エリアにおいて送信エリアに含まれないエリアであって、特定の受信端末の周りで特定の送信端末の信号をキャリアセンスできずにパケットを送出してしまう隠れ端末が存在する隠れ端末干渉エリアを、干渉電力強度に従って複数の分割領域に分割した場合における複数の分割領域の各々に存在する隠れ端末の台数と、端末１台当たりのパケット生起量と、第１の正規化単位時間より分散制御用フレーム間隔分短い第２の正規化単位時間とを用いて、第２の正規化単位時間において各分割領域内の隠れ端末から生起する分割領域毎の第２の正規化トラフィック量を算出する正規化トラフィック量算出ステップと、分割領域毎の第２の正規化トラフィック量と、干渉電力強度毎にパケットエラーレートを格納するパケットエラーレート格納部に格納されているパケットエラーレートとを用いて、隠れ端末によるパケット誤り率を算出するパケット誤り率算出ステップと、パケット誤り率から算出される、隠れ端末に起因する干渉回避率と、特定の送信端末における希望波送信成功率との積である、特定の送信端末から特定の受信端末へのパケット到達率を算出するステップとを含む。
このようにすれば、上記のような計算によってパケット到達率を算出することができる。すなわち、ネットワークシミュレータでパケットを流すようなシミュレーションを行う必要がなくなり、短時間で通信品質を評価できるようになる。なお、再スケジュールされるパケット生起量や第１及び第２の正規化単位時間が考慮され、実環境を想定した第１及び第２の正規化トラフィック量を算出することができ、より精度の高いパケット到達率を短時間で算出できるようになる。
また、道路モデルと特定の送信端末の位置と特定の受信端末の位置と電波の伝播特性を表す伝播モデルとを含むシミュレーション条件の入力を受け付けるステップと、シミュレーション条件に含まれる道路モデルと特定の送信端末の位置と伝播モデルとに従って、特定の送信端末の送信エリアを特定するステップと、シミュレーション条件に含まれる道路モデルと特定の受信端末の位置と伝播モデルとに従って、特定の受信端末の干渉エリアを特定するステップとをさらに含むようにしてもよい。例えばシミュレーション条件を適切に組み合わせることで、様々なパターンを容易に検証できるようになる。
さらに、上で述べた希望波送信成功率算出ステップが、ブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信において、個々の端末におけるパケットの送信周期が定められている場合、第１の正規化トラフィック量を２で除算することにより、第１の正規化トラフィック量を補正するステップを含むようにしてもよい。また、上で述べた正規化トラフィック量算出ステップが、ブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信において、個々の端末におけるパケットの送信周期が定められている場合、第２の正規化トラフィック量を２で除算することにより、第２の正規化トラフィック量を補正するステップを含むようにしてもよい。このようにすれば、パケットの送信周期が定められている場合にも、適切なパケット到達率を算出できるようになる。
また、上で述べた希望波送信成功率算出ステップが、重複領域に存在する端末の台数と、端末１台当たりのパケット生起量と、第１の正規化単位時間とを乗ずることにより、第１の正規化単位時間において重複領域内の端末から生起するトラフィック量を算出するステップと、第１の正規化単位時間において重複領域内の端末から生起するトラフィック量と、再スケジュールされる確率とを用いて、再スケジュールされるパケット生起量を算出するステップとを含むようにしてもよい。このようにすれば、実環境を想定した第１の正規化トラフィック量を算出することができる。
さらに、上で述べた正規化トラフィック量算出ステップが、各分割領域について、当該分割領域に存在する隠れ端末の台数と、端末１台当たりのパケット生起量と、第２の正規化単位時間とを乗ずることにより、当該分割領域における第２の正規化トラフィック量を算出するステップを含むようにしてもよい。このようにすれば、実環境を想定した第２の正規化トラフィック量を算出することができる。
また、上で述べたパケット誤り率算出ステップが、隠れ端末干渉エリアからｋ個以下の干渉波が送出される場合における送出パターン毎に、第２の正規化トラフィック量に従って計算される干渉波衝突確率と、当該送出パターンにおける干渉電力強度に応じたパケットエラーレートとの積を算出し、積の総和を、隠れ端末によるパケット誤り率として算出するステップを含むようにしてもよい。このようにすれば、送出パターン毎の干渉電力強度に応じたパケットエラーレートを用いて隠れ端末によるパケット誤り率が算出されるので、干渉電力強度を考慮した評価を行うことができるようになる。
さらに、上で述べた所定の統計モデルが、ＣＳＭＡ／ＣＡモデルである場合もある。
なお、通信品質評価装置をハードウェアと共に実現するためのプログラムを作成することができ、当該プログラムは、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等の記憶媒体又は記憶装置に格納される。尚、中間的な処理結果はメインメモリ等の記憶装置に一時保管される。
なお、通信品質評価装置は、図１９に示すように、メモリ２５０１（記憶部）とＣＰＵ２５０３（処理部）とハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）２５０５と表示装置２５０９に接続される表示制御部２５０７とリムーバブル・ディスク２５１１用のドライブ装置２５１３と入力装置２５１５とネットワークに接続するための通信制御部２５１７とがバス２５１９で接続されている。ＯＳ及びＷｅｂブラウザを含むアプリケーション・プログラムは、ＨＤＤ２５０５に格納されており、ＣＰＵ２５０３により実行される際にはＨＤＤ２５０５からメモリ２５０１に読み出される。必要に応じてＣＰＵ２５０３は、表示制御部２５０７、通信制御部２５１７、ドライブ装置２５１３を制御して、必要な動作を行わせる。また、処理途中のデータについては、メモリ２５０１に格納され、必要があればＨＤＤ２５０５に格納される。このようなコンピュータは、上で述べたＣＰＵ２５０３、メモリ２５０１などのハードウエアとＯＳ及び必要なアプリケーション・プログラムとが有機的に協働することにより、上で述べたような各種機能を実現する。
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
ブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質を評価するプログラムであって、
特定の送信端末についてキャリアセンスが働く送信エリアと、他の端末の送信パケットと衝突した場合に前記特定の送信端末と通信している特定の受信端末に電力干渉を与える干渉エリアとが重なる重複領域に存在する端末の台数、端末１台当たりのパケット生起量、分散制御用フレーム間隔分の時間を含む第１の正規化単位時間、及びキャリアセンスの結果によりパケット送信が再スケジュールされる確率を用いて、前記第１の正規化単位時間において前記重複領域内の端末から生起するトラフィック量の総量から第１の正規化トラフィック量を算出し、所定の統計モデルに対して、当該第１の正規化トラフィック量を適用して、前記特定の送信端末における希望波送信成功率を算出する希望波送信成功率算出ステップと、
前記干渉エリアにおいて前記送信エリアに含まれないエリアであって、前記特定の受信端末の周りで前記特定の送信端末の信号をキャリアセンスできずにパケットを送出してしまう隠れ端末が存在する隠れ端末干渉エリアを、干渉電力強度に従って複数の分割領域に分割した場合における前記複数の分割領域の各々に存在する前記隠れ端末の台数と、前記端末１台当たりのパケット生起量と、前記第１の正規化単位時間より前記分散制御用フレーム間隔分短い第２の正規化単位時間とを用いて、前記第２の正規化単位時間において各前記分割領域内の前記隠れ端末から生起する前記分割領域毎の第２の正規化トラフィック量を算出する正規化トラフィック量算出ステップと、
前記分割領域毎の前記第２の正規化トラフィック量と、前記干渉電力強度毎にパケットエラーレートを格納するパケットエラーレート格納部に格納されている前記パケットエラーレートとを用いて、前記隠れ端末によるパケット誤り率を算出するパケット誤り率算出ステップと、
前記パケット誤り率から算出される、隠れ端末に起因する干渉回避率と、前記特定の送信端末における希望波送信成功率との積である、前記特定の送信端末から前記特定の受信端末へのパケット到達率を算出するステップと、
をコンピュータに実行させるための通信品質評価プログラム。
（付記２）
道路モデルに代表される端末配置モデルと前記特定の送信端末の位置と前記特定の受信端末の位置と電波の伝播特性を表す伝播モデルとを含むシミュレーション条件の入力を受け付けるステップと、
前記シミュレーション条件に含まれる前記道路モデルと前記特定の送信端末の位置と前記伝播モデルとに従って、前記特定の送信端末の送信エリアを特定するステップと、
前記シミュレーション条件に含まれる前記道路モデルと前記特定の受信端末の位置と前記伝播モデルとに従って、前記特定の受信端末の干渉エリアを特定するステップと、
をさらに実行させる付記１記載の通信品質評価プログラム。
（付記３）
前記希望波送信成功率算出ステップが、
前記ブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信において、個々の端末におけるパケットの送信周期が定められている場合、前記第１の正規化トラフィック量を２で除算することにより、前記第１の正規化トラフィック量を補正するステップ
を含み、
前記正規化トラフィック量算出ステップが、
前記ブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信において、個々の端末におけるパケットの送信周期が定められている場合、前記第２の正規化トラフィック量を２で除算することにより、前記第２の正規化トラフィック量を補正するステップ
を含む付記１又は２記載の通信品質評価プログラム。
（付記４）
前記希望波送信成功率算出ステップが、
前記重複領域に存在する端末の台数と、前記端末１台当たりのパケット生起量と、前記第１の正規化単位時間とを乗ずることにより、前記第１の正規化単位時間において前記重複領域内の端末から生起するトラフィック量を算出するステップと、
前記第１の正規化単位時間において前記重複領域内の端末から生起するトラフィック量と、前記再スケジュールされる確率とを用いて、前記再スケジュールされるパケット生起量を算出するステップと、
を含む付記１乃至３のいずれか１つ記載の通信品質評価プログラム。
（付記５）
前記正規化トラフィック量算出ステップが、
各前記分割領域について、当該分割領域に存在する前記隠れ端末の台数と、前記端末１台当たりのパケット生起量と、前記第２の正規化単位時間とを乗ずることにより、当該分割領域における前記第２の正規化トラフィック量を算出するステップ
を含む付記１乃至４のいずれか１つ記載の通信品質評価プログラム。
（付記６）
前記パケット誤り率算出ステップが、
前記隠れ端末干渉エリアからｋ個以下の干渉波が送出される場合における送出パターン毎に、前記第２の正規化トラフィック量に従って計算される干渉波衝突確率と、当該送出パターンにおける干渉電力強度に応じた前記パケットエラーレートとの積を算出し、前記積の総和を、前記パケット誤り率として算出するステップ
を含む付記１乃至５のいずれか１つ記載の通信品質評価プログラム。
（付記７）
前記所定の統計モデルが、ＣＳＭＡ／ＣＡモデルである
ことを特徴とする付記１乃至６のいずれか１つ記載の通信品質評価プログラム。
（付記８）
ブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質を評価する方法であって、
特定の送信端末についてキャリアセンスが働く送信エリアと、他の端末の送信パケットと衝突した場合に前記特定の送信端末と通信している特定の受信端末に電力干渉を与える干渉エリアとが重なる重複領域に存在する端末の台数、端末１台当たりのパケット生起量、分散制御用フレーム間隔分の時間を含む第１の正規化単位時間、及びキャリアセンスの結果によりパケット送信が再スケジュールされる確率を用いて、前記第１の正規化単位時間において前記重複領域内の端末から生起するトラフィック量の総量から第１の正規化トラフィック量を算出し、所定の統計モデルに対して、当該第１の正規化トラフィック量を適用して、前記特定の送信端末における希望波送信成功率を算出する希望波送信成功率算出ステップと、
前記干渉エリアにおいて前記送信エリアに含まれないエリアであって、前記特定の受信端末の周りで前記特定の送信端末の信号をキャリアセンスできずにパケットを送出してしまう隠れ端末が存在する隠れ端末干渉エリアを、干渉電力強度に従って複数の分割領域に分割した場合における前記複数の分割領域の各々に存在する前記隠れ端末の台数と、前記端末１台当たりのパケット生起量と、前記第１の正規化単位時間より前記分散制御用フレーム間隔分短い第２の正規化単位時間とを用いて、前記第２の正規化単位時間において各前記分割領域内の前記隠れ端末から生起する前記分割領域毎の第２の正規化トラフィック量を算出する正規化トラフィック量算出ステップと、
前記分割領域毎の前記第２の正規化トラフィック量と、前記干渉電力強度毎にパケットエラーレートを格納するパケットエラーレート格納部に格納されている前記パケットエラーレートとを用いて、前記隠れ端末によるパケット誤り率を算出するパケット誤り率算出ステップと、
前記パケット誤り率から算出される、隠れ端末に起因する干渉回避率と、前記特定の送信端末における希望波送信成功率との積である、前記特定の送信端末から前記特定の受信端末へのパケット到達率を算出するステップと、
を含み、コンピュータにより実行される通信品質評価方法。
（付記９）
ブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質を評価する装置であって、
特定の送信端末についてキャリアセンスが働く送信エリアと、他の端末の送信パケットと衝突した場合に前記特定の送信端末と通信している特定の受信端末に電力干渉を与える干渉エリアとが重なる重複領域に存在する端末の台数、端末１台当たりのパケット生起量、分散制御用フレーム間隔分の時間を含む第１の正規化単位時間、及びキャリアセンスの結果によりパケット送信が再スケジュールされる確率を用いて、前記第１の正規化単位時間において前記重複領域内の端末から生起するトラフィック量の総量から第１の正規化トラフィック量を算出し、所定の統計モデルに対して、当該第１の正規化トラフィック量を適用して、前記特定の送信端末における希望波送信成功率を算出する送信エリア解析手段と、
前記干渉エリアにおいて前記送信エリアに含まれないエリアであって、前記特定の受信端末の周りで前記特定の送信端末の信号をキャリアセンスできずにパケットを送出してしまう隠れ端末が存在する隠れ端末干渉エリアを、干渉電力強度に従って複数の分割領域に分割した場合における前記複数の分割領域の各々に存在する前記隠れ端末の台数と、前記端末１台当たりのパケット生起量と、前記第１の正規化単位時間より前記分散制御用フレーム間隔分短い第２の正規化単位時間とを用いて、前記第２の正規化単位時間において各前記分割領域内の前記隠れ端末から生起する前記分割領域毎の第２の正規化トラフィック量を算出し、前記分割領域毎の前記第２の正規化トラフィック量と、前記干渉電力強度毎にパケットエラーレートを格納するパケットエラーレート格納部に格納されている前記パケットエラーレートとを用いて、前記隠れ端末によるパケット誤り率を算出する隠れ端末干渉エリア解析手段と、
前記パケット誤り率から算出される、隠れ端末に起因する干渉回避率と、前記特定の送信端末における希望波送信成功率との積である、前記特定の送信端末から前記特定の受信端末へのパケット到達率を算出する特性算出手段と、
を有する通信品質評価装置。
車車間通信の車両環境の一例を示す図である。 本技術の実施の形態に係る通信品質評価装置の機能ブロック図である。 ＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブルのテーブル例を示す図である。 本技術の実施の形態に係る通信品質評価装置の全体の処理フローを示す図である。 車車間通信の車両環境の一例を示す図である。 送信エリア解析処理の処理フローを示す図である。 第１の正規化単位時間の構成を示す図である。 IEEE 802.11pに基づく車車間通信の動作の一例を示す図である。 パケット送信が再スケジュールされる確率を説明するための図である。 微小時間Δ内におけるパケット発生確率分布を示す図である。 隠れ端末干渉エリア解析処理の処理フロー（第１の部分）を示す図である。 隠れ端末干渉エリアを複数の分割領域に分割した場合の一例を示す図である。 第２の正規化単位時間の構成を示す図である。 各分割領域に係る正規化トラフィック量を示す図である。 更新前及び更新後のＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブルに格納されるデータの一例を示す図である。 隠れ端末干渉エリア解析処理の処理フロー（第２の部分）を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、送出パターンの一例を示す図である。 希望波に対して、影響を与える干渉波の範囲を示す図である。 コンピュータの機能ブロック図である。
符号の説明
１ シミュレーション条件入力部 ３ シミュレーション条件格納部
５ 送信エリア解析部 ７ ＣＩＮＲ−ＰＥＲテーブル格納部
９ 隠れ端末干渉エリア解析部 １１ 特性算出部
１３ 特性算出結果格納部 １５ 出力部
５１ 第１車両台数算出部 ５３ 第１正規化トラフィック量算出部
５５ 希望波送信成功率算出部
９１ 第２車両台数算出部 ９３ 第２正規化トラフィック量算出部
９５ パケット誤り率算出部

Claims (7)

  1. ブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質を評価するプログラムであって、
    特定の送信端末についてキャリアセンスが働く送信エリアと、他の端末の送信パケットと衝突した場合に前記特定の送信端末と通信している特定の受信端末に電力干渉を与える干渉エリアとが重なる重複領域に存在する端末の台数、端末１台当たりのパケット生起量、分散制御用フレーム間隔分の時間を含む第１の正規化単位時間、及びキャリアセンスの結果によりパケット送信が再スケジュールされる確率を用いて、前記第１の正規化単位時間において前記重複領域内の端末から生起するトラフィック量の総量から第１の正規化トラフィック量を算出し、所定の統計モデルに対して、当該第１の正規化トラフィック量を適用して、前記特定の送信端末における希望波送信成功率を算出する希望波送信成功率算出ステップと、
    前記干渉エリアにおいて前記送信エリアに含まれないエリアであって、前記特定の受信端末の周りで前記特定の送信端末の信号をキャリアセンスできずにパケットを送出してしまう隠れ端末が存在する隠れ端末干渉エリアを、干渉電力強度に従って複数の分割領域に分割した場合における前記複数の分割領域の各々に存在する前記隠れ端末の台数と、前記端末１台当たりのパケット生起量と、前記第１の正規化単位時間より前記分散制御用フレーム間隔分短い第２の正規化単位時間とを用いて、前記第２の正規化単位時間において各前記分割領域内の前記隠れ端末から生起する前記分割領域毎の第２の正規化トラフィック量を算出する正規化トラフィック量算出ステップと、
    前記分割領域毎の前記第２の正規化トラフィック量と、前記干渉電力強度毎にパケットエラーレートを格納するパケットエラーレート格納部に格納されている前記パケットエラーレートとを用いて、前記隠れ端末によるパケット誤り率を算出するパケット誤り率算出ステップと、
    前記パケット誤り率から算出される、隠れ端末に起因する干渉回避率と、前記特定の送信端末における希望波送信成功率との積である、前記特定の送信端末から前記特定の受信端末へのパケット到達率を算出するステップと、
    をコンピュータに実行させるための通信品質評価プログラム。
  2. 前記希望波送信成功率算出ステップが、
    前記ブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信において、個々の端末におけるパケットの送信周期が定められている場合、前記第１の正規化トラフィック量を２で除算することにより、前記第１の正規化トラフィック量を補正するステップ
    を含み、
    前記正規化トラフィック量算出ステップが、
    前記ブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信において、個々の端末におけるパケットの送信周期が定められている場合、前記第２の正規化トラフィック量を２で除算することにより、前記第２の正規化トラフィック量を補正するステップ
    を含む請求項１記載の通信品質評価プログラム。
  3. 前記希望波送信成功率算出ステップが、
    前記重複領域に存在する端末の台数と、前記端末１台当たりのパケット生起量と、前記第１の正規化単位時間とを乗ずることにより、前記第１の正規化単位時間において前記重複領域内の端末から生起するトラフィック量を算出するステップと、
    前記第１の正規化単位時間において前記重複領域内の端末から生起するトラフィック量と、前記再スケジュールされる確率とを用いて、前記再スケジュールされるパケット生起量を算出するステップと、
    を含む請求項１又は２記載の通信品質評価プログラム。
  4. 前記正規化トラフィック量算出ステップが、
    各前記分割領域について、当該分割領域に存在する前記隠れ端末の台数と、前記端末１台当たりのパケット生起量と、前記第２の正規化単位時間とを乗ずることにより、当該分割領域における前記第２の正規化トラフィック量を算出するステップ
    を含む請求項１乃至３のいずれか１つ記載の通信品質評価プログラム。
  5. 前記パケット誤り率算出ステップが、
    前記隠れ端末干渉エリアからｋ個以下の干渉波が送出される場合における送出パターン毎に、前記第２の正規化トラフィック量に従って計算される干渉波衝突確率と、当該送出パターンにおける干渉電力強度に応じた前記パケットエラーレートとの積を算出し、前記積の総和を、前記パケット誤り率として算出するステップ
    を含む請求項１乃至４のいずれか１つ記載の通信品質評価プログラム。
  6. ブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質を評価する方法であって、
    特定の送信端末についてキャリアセンスが働く送信エリアと、他の端末の送信パケットと衝突した場合に前記特定の送信端末と通信している特定の受信端末に電力干渉を与える干渉エリアとが重なる重複領域に存在する端末の台数、端末１台当たりのパケット生起量、分散制御用フレーム間隔分の時間を含む第１の正規化単位時間、及びキャリアセンスの結果によりパケット送信が再スケジュールされる確率を用いて、前記第１の正規化単位時間において前記重複領域内の端末から生起するトラフィック量の総量から第１の正規化トラフィック量を算出し、所定の統計モデルに対して、当該第１の正規化トラフィック量を適用して、前記特定の送信端末における希望波送信成功率を算出する希望波送信成功率算出ステップと、
    前記干渉エリアにおいて前記送信エリアに含まれないエリアであって、前記特定の受信端末の周りで前記特定の送信端末の信号をキャリアセンスできずにパケットを送出してしまう隠れ端末が存在する隠れ端末干渉エリアを、干渉電力強度に従って複数の分割領域に分割した場合における前記複数の分割領域の各々に存在する前記隠れ端末の台数と、前記端末１台当たりのパケット生起量と、前記第１の正規化単位時間より前記分散制御用フレーム間隔分短い第２の正規化単位時間とを用いて、前記第２の正規化単位時間において各前記分割領域内の前記隠れ端末から生起する前記分割領域毎の第２の正規化トラフィック量を算出する正規化トラフィック量算出ステップと、
    前記分割領域毎の前記第２の正規化トラフィック量と、前記干渉電力強度毎にパケットエラーレートを格納するパケットエラーレート格納部に格納されている前記パケットエラーレートとを用いて、前記隠れ端末によるパケット誤り率を算出するパケット誤り率算出ステップと、
    前記パケット誤り率から算出される、隠れ端末に起因する干渉回避率と、前記特定の送信端末における希望波送信成功率との積である、前記特定の送信端末から前記特定の受信端末へのパケット到達率を算出するステップと、
    を含み、コンピュータにより実行される通信品質評価方法。
  7. ブロードキャスト型のＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質を評価する装置であって、
    特定の送信端末についてキャリアセンスが働く送信エリアと、他の端末の送信パケットと衝突した場合に前記特定の送信端末と通信している特定の受信端末に電力干渉を与える干渉エリアとが重なる重複領域に存在する端末の台数、端末１台当たりのパケット生起量、分散制御用フレーム間隔分の時間を含む第１の正規化単位時間、及びキャリアセンスの結果によりパケット送信が再スケジュールされる確率を用いて、前記第１の正規化単位時間において前記重複領域内の端末から生起するトラフィック量の総量から第１の正規化トラフィック量を算出し、所定の統計モデルに対して、当該第１の正規化トラフィック量を適用して、前記特定の送信端末における希望波送信成功率を算出する送信エリア解析手段と、
    前記干渉エリアにおいて前記送信エリアに含まれないエリアであって、前記特定の受信端末の周りで前記特定の送信端末の信号をキャリアセンスできずにパケットを送出してしまう隠れ端末が存在する隠れ端末干渉エリアを、干渉電力強度に従って複数の分割領域に分割した場合における前記複数の分割領域の各々に存在する前記隠れ端末の台数と、前記端末１台当たりのパケット生起量と、前記第１の正規化単位時間より前記分散制御用フレーム間隔分短い第２の正規化単位時間とを用いて、前記第２の正規化単位時間において各前記分割領域内の前記隠れ端末から生起する前記分割領域毎の第２の正規化トラフィック量を算出し、前記分割領域毎の前記第２の正規化トラフィック量と、前記干渉電力強度毎にパケットエラーレートを格納するパケットエラーレート格納部に格納されている前記パケットエラーレートとを用いて、前記隠れ端末によるパケット誤り率を算出する隠れ端末干渉エリア解析手段と、
    前記パケット誤り率から算出される、隠れ端末に起因する干渉回避率と、前記特定の送信端末における希望波送信成功率との積である、前記特定の送信端末から前記特定の受信端末へのパケット到達率を算出する特性算出手段と、
    を有する通信品質評価装置。
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US20100057422A1 (en) * 2006-10-06 2010-03-04 Nec Corporation Communication quality evaluation method, communication quality evaluation device and communication quality evaluation program for wireless lan system
JP2009177481A (ja) * 2008-01-24 2009-08-06 Ntt Docomo Inc 無線通信装置、無線通信システム、および、無線通信方法
JP5125572B2 (ja) * 2008-02-12 2013-01-23 日本電気株式会社 無線ネットワークのトラヒック性能評価システム及びその方法並びにプログラム

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