JP5890435B2 - 異なる変調速度で送信されるパケットの往復時間を測定することによるＷｉ−Ｆｉコネクティビティのトラブルシューティング - Google Patents

Description

本発明は、ステーションおよびアクセスポイントを含むワイヤレス通信ネットワークをテストする方法に関する。

ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）用のワイヤレス送信は、今や、エンドユーザのための十分に確立された技術である。ローカルエリアネットワークの基本的な部分は、ローカルエリアネットワークをインターネットに接続する住居用ゲートウェイである。ワイヤレスデバイスをローカルエリアネットワークに接続するためのメカニズムは、Ｗｉ−Ｆｉと呼ばれる。これは、ワイヤレス送信に関するＩＥＥＥ８０２．１１規格群を使用するデバイスについてのＷｉ−Ｆｉ Ａｌｌｉａｎｃｅのブランド名である。ＩＥＥＥ８０２．１１規格は、住居用ゲートウェイをアクセスポイントとして定義し、アクセスポイントに接続されたワイヤレスデバイスがステーションと呼ばれる。Ｗｉ−Ｆｉ規格は、家庭のあらゆるところに分散されたワイヤレスデバイスをデータケーブルの必要なしに住居用ゲートウェイに接続できるように定義されている。ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格およびＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格は、２．４ＧＨＺ ＩＳＭ帯域を使用し、後から開発された８０２．１１ｇ規格では、最大で５４Ｍｂｉｔ／ｓのデータレートが可能である。これをさらに改良したのが８０２．１１ｎ規格であり、２．４ＧＨＺ ＩＳＭ帯域と５ＧＨＺ Ｕ−ＮＩＩ帯域の両方を使用することができ、最大で６００Ｍｂｉｔ／ｓの理論データレートが可能になる。Ｗｉ−Ｆｉネットワークは、ＷＬＡＮ（ワイヤレスローカルエリアネットワーク）と呼ばれることも多い。

しかし、Ｗｉ−Ｆｉ技術は、それ自体の成功の犠牲になっている。すなわち、データ送信に選択することのできるいくつかの重なり合わない周波数チャネルがある場合でも（ヨーロッパでは４つ、米国では３つ）、都市部では近傍のＷｉ−Ｆｉデバイスからの干渉が重大な問題になっている。また、２．４ＧＨＺ ＩＳＭ帯域を使用する他のデバイス、たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、電子レンジ、ベビーフォンなどもある。

したがって、ある環境では、Ｗｉ−Ｆｉ接続の性能が不十分になり、場合によっては接続が失われることがある。これらの環境のうちのいくつかは自明であり、エンドユーザに対して容易に説明できる。たとえば、ステーションとアクセスポイントとの間の距離が遠過ぎる場合、信号レベルが低く、性能が影響を受ける。これらの環境のうちの他のいくつかの環境は、「目に見えず」、エンドユーザから理解されず、たとえば、ステーションとアクセスポイントとの間の天井または壁内のメタルグリッド、または他のＷｉ−Ｆｉデバイスおよび非Ｗｉ−Ｆｉデバイスからの干渉などである。多くの場合、エンドユーザは問題の原因を診断し問題を是正することができない。エンドユーザがヘルプデスクに電話をかける可能性がある場合にも、専門家が特殊なテスト機器を携えて現場に出向くことなくＷｉ−Ｆｉの問題を診断するのは非常に困難である。

Ｗｉ−Ｆｉコネクティビティのトラブルシュートは、オペレータおよび機器ベンダにとって多くの理由で重大な問題である。

− ユーザは、ワイヤレス技術を十分に理解しておらず、ユーザは、関連付けられた後、「固定回線」による安定したリンクコネクティビティおよび帯域幅を期待する。

− 時間に応じて変化するワイヤレスリンク品質に関する正確なデータを得るのは困難である。

− 多数の因子、たとえば、他のアクセスポイント、干渉、隠れたノード、送信電力、受信感度がワイヤレスリンク品質に影響を与え、したがって、部分的な情報では問題を診断するのに不十分である。したがって、１つのアクセスポイントのみまたはステーションのみの情報では不十分であることが多い。

− サービスプロバイダまたは機器ベンダは、Ｗｉ−Ｆｉネットワークが使用される建物に関する情報をほとんどまたはまったく有さないが、建物のトポロジーはＷｉ−Ｆｉネットワークリンク性能に影響を与える。

それに応じて、家庭用Ｗｉ−Ｆｉネットワークコネクティビティは、主インターネットサービスプロバイダサポートコストおよびヘルプデスクへの電話の原因の１つになる。オペレータが現在注目しているのは主として、ステーションをアクセスポイントに関連付けるＷｉ−Ｆｉネットワークインストールである。したがって、インターネットサービスプロバイダは、リンク品質および性能を含むエンドユーザのワイヤレス環境をよりうまく理解する方法を探している。Ｗｉ−Ｆｉ性能に関しては、オペレータは、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｇａｔｅｗａｙ ＤｅｖｉｃｅデータモデルＢＢＦ ＴＲ−０９８に規定されているようなＷｉ−Ｆｉパラメータへのアクセスを可能にする、Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｆｏｒｕｍ ＴＲ−０６９プロトコルなどのリモート管理プロトコルを使用してもよい。しかし、ＴＲ−０６９を介して得られる情報は、非常に限定されており、エンドユーザがヘルプデスクに電話をかける場合、家庭のトポロジーおよび問題についての説明は、たとえば、自分のアクセスポイントが部屋Ｘにあり、ワイヤレスプリンタが部屋Ｙにあるが、ワイヤレスプリンタがオンである場合、自分のワイヤレスデバイスＺのコネクティビティが限定されるかあるいはまったくなくなるなどというように、時間およびコストのかかるプロセスになることがある。したがって、情報を収集し、これを解釈し、解決策をエンドユーザに提案するＷｉ−Ｆｉ診断ツールが特に必要である。

複数のＷｉ−Ｆｉアクセスポイントおよび複数のアクセスネットワークの予備評価を実施する方法が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。事前評価は、アクセスポイントがインターネットに接続されているか否かを判定し、アクセスネットワークがモバイルデバイスと事前に指定されたインターネットホストとの間で実現することのできるパス性能を測定する。インターネットコネクティビティを判定するために、ピングメッセージ、たとえばＩＣＭＰエコーを使用してテスト側パーティをピングする手順が記載されている。評価ソフトウェアは、ピング結果、たとえば応答時間、および試行の割合として表された成功した応答の数を記憶する。アクセスポイントのエンドツーエンドパス性能を判定するために、ＩＣＭＰピングメッセージを使用してユーザクライアントデバイスとテスト中のアクセスポイントとの間のスループットおよび遅延特性が記録される。

望ましいレベルのネットワーク性能を得るためにワイヤレスネットワークデバイスまたは有線ネットワークデバイスの最適な構成設定または好ましい構成設定を判定する方法が開示されている（たとえば、特許文献２参照）。サイト特有のネットワークモデルが適応的処理と一緒に使用され、効率的な設計およびネットワーク性能の継続的管理が実行される。この方法は、全体的なネットワーク性能およびコストを反復的に求め、さらに機器の設定、位置、および向きを反復する。サイト特有のソフトウェアアプリケーションとネットワークの物理的構成要素との間でリアルタイム制御が実現され、絶えず変動するトラフィック状態および干渉状態を表示し、記憶し、それらの状態に任意のデバイスを反復的に適応させるのが可能になる。

米国特許出願公開第２０１０／０１１０９２１号明細書 米国特許第７２９５９６０号明細書

ステーションおよびアクセスポイントを含むワイヤレス通信ネットワークをテストするための方法は、異なる変調速度を有するパケットをある周波数帯域内でステーションからアクセスポイントに送信するステップと、確認のために待機し、各パケットの往復時間を測定するステップと、各パケットの測定された往復時間およびパケットの基準往復時間を考慮することによって性能値を算出するステップとを含む。

好ましい実施形態では、性能値は、基準往復時間と測定された往復時間との比を算出することによって求められ、パケットの往復時間は、パケットをステーションからアクセスポイントに送信しアクセスポイントからステーションに送り返すことによって測定される。あるいは、ステーションがアクセスポイントにパケットを送信し、アクセスポイントがステーションに肯定応答パケットを送り返し、それぞれの往復時間が測定される。この方法は有利なことに、ピング管理ユーティリティを使用してパケットを送信し、往復時間を測定する。

変調速度は、特に最低変調速度と最高変調速度との間で変化させ、パケットサイズは、一定であるかあるいは最小パケットサイズと最大パケットサイズとの間で変化させる。

本発明の一態様では、この方法は、性能値の数値評価を使用し、たとえば、性能クラスを性能値に関連付けるためのしきい値を使用することによって、ユーザのために自動化される。性能クラスはたとえば、「最適性能」、「レンジ限定」、「干渉問題」などであってもよい。それぞれのしきい値を使用することによって、ユーザのホームネットワークのいくつかの位置の性能を特徴付ける多数の性能クラスを定義することができる。

本発明のさらなる態様では、この方法は、ユーザのホームネットワークを分析するための、モバイルワイヤレスデバイス用のテストアプリケーションとして設けられる。モバイルデバイスは、アプリケーションを起動した後テストの開始時にそれぞれのアクセスポイントに接続される、たとえばスマートフォン、タブレットＰＣ、またはラップトップである。テスト時に、ユーザは、家屋内の異なる場所、たとえば各部屋またはカバレージの問題を有する特定の部屋内の異なる場所にモバイルデバイスを運ぶ。ユーザは、特定の時間に特定の場所で多数のテストを開始し、モバイルデバイスまたはステーションは、モバイルデバイスに関する情報をできるだけ多くログに記録する。

本発明の好ましい実施形態について、以下に一例として概略図を参照して詳しく説明する。
Ｗｉ−Ｆｉネットワークの性能を例示するためにＩＰピングマトリックスとして構成された、テスト方法によって得られた性能値を示す図である。 図１によるテスト方法によって得られた特定のシナリオの結果の図である。

本発明の図および説明が、本発明を明確に理解するのに適切な要素を例示し、一方、説明を明確にするために、代表的なデジタルマルチメディアコンテンツ配信方法およびシステムに見いだされる他の要素を省略するように簡略化されていることを理解されたい。しかし、そのような要素は本技術分野で公知であるので、本明細書ではそのような要素について詳しくは説明しない。本明細書の開示は、当業者に知られているすべてのそのような変形例および修正例に関する。

本発明は、ステーションのＷｉ−Ｆｉ構成を操作してマクロレベルテストを実行する。本発明の態様では、アクセスポイントの変調速度設定値が下限、たとえば１Ｍｂ／ｓまで減らされ、次いで、この変調速度は元の変調速度設定値の範囲全体にわたって上限まで変化させられる。各変調速度について、マクロレベルテスト結果が測定される。マクロレベルテストによって、ステーションからアクセスポイントまでおよびアクセスポイントからステーションまでのパケットの往復時間が測定される。有利なことに、ピングパケットが使用され、次いで、所与のパケットサイズについてピング往復時間が測定される。次いで、これらのテスト結果が、同じテストで理想条件、すなわち、信号対雑音比（ＳＮＲ）が良好であり、干渉が生じないなどの条件で得られる結果と比較される。そのようにして、パーセント単位の性能値が得られる。しかし、ピングパケットの代わりに、任意の他のスループットテストを使用し、異なる変調速度を含めることによって、様々なサイズのパケットの往復時間を測定してもよい。

たとえば、パケットサイズが５００バイトのピングをＩＥＥＥ８０２．１１ｂに従って１Ｍｂ／ｓ変調速度で使用すると、理想的な条件では往復時間が１０ｍｓになり得る。この試験の結果、特定のテスト環境において往復時間が２０ｍｓになる場合、２つの結果が得られる。すなわち、ステーションとアクセスポイントとの間の無線パスは、１Ｍｂ／ｓの変調パケットを転送できるほど良好であり、すなわち、アップリンクとダウンリンクの両方のＳＮＲ比が十分であり、この変調による実際のスループットは理想的なスループットの２分の１に過ぎない。これは、Ｗｉ−Ｆｉ干渉、すなわち、別のＷｉ−Ｆｉネットワークとの媒体の共有、または非Ｗｉ−Ｆｉ干渉による結果であり得る。

所与のステーションについて所与のＷｉ−Ｆｉチャネルにおいて、単一のパケットサイズ、すなわち５００バイトに対して異なる変調速度を使用し、性能値を解釈した場合、性能問題の考えられる原因に関する結論を事前に導くことが可能である。具体例を示す。性能値が、２４Ｍｂ／ｓよりも低いすべての変調速度について１００％であり、この値よりも高いすべての変調速度について０％である場合、送信性能がＳＮＲによって、すなわち、ステーションとアクセスポイントとの間の距離またはパスロスによって限定されていると結論付けることができる。性能値がすべての変調速度について５０％である場合、無線パスは、ＳＮＲの観点からは良好であるが、このチャネルでは干渉が生じていると結論付けることができる。その場合、Ｗｉ−Ｆｉ設定を別のチャネルに変更してこの干渉から離れることは理にかなっている。

所与のチャネルでの所与のステーションについてのテスト結果を異なるチャネルおよび異なる位置ならびに／あるいは異なるステーションにおけるテスト結果と組み合わせると、Ｗｉ−Ｆｉネットワークの診断をさらに向上させることができる。最後に、たとえば別のＷｉ−Ｆｉチャネルが選択されるかまたはアクセスポイントが別の場所に移されたある構成が最終的に選択されたときに、上述のテスト方法を再び使用して変更の結果を評価することができる。

次に、アクセスポイントおよびステーションを含むＷｉ−Ｆｉネットワークの性能を例示するためのＩＰピングマトリックスを示す図１に関して、この方法の好ましい実施形態について詳しく説明する。この方法は、最小サイズと最大サイズの間、たとえば、１バイトと単一のＷｉ−Ｆｉフレームのペイロードの最大サイズである２３４６バイトとの間のサイズを有するピングパケットを使用する。各パケットの往復時間は、パケットをステーションからアクセスポイントに送信し、アクセスポイントからステーションに送り返すことによって測定される。あるいは、ステーションがアクセスポイントにパケットを送信し、アクセスポイントがステーションに肯定応答パケットを送り返し、それぞれの往復時間が測定される。

変調速度は、最低変調速度と最高変調速度との間、たとえば、１Ｍｂ／ｓとＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格による最高変調速度である５４Ｍｂ／ｓとの間で修正される。変調速度Ｒは、図１の縦軸に表され、パケットサイズＰが横軸に表されている。データ対ごとに、パケットサイズおよび変調速度、パーセント単位の性能値が公式ＲＴＴｐｅｒｆｅｃｔ／ＲＴＴｔｅｓｔｅｄに従って算出され、この場合、ＲＴＴｐｅｒｆｅｃｔは理想的な往復時間であり、ＲＴＴｔｅｓｔｅｄは測定された往復時間である。次いで、性能値は、各性能値の変調速度ＲおよびパケットサイズＰに従ってＩＰピングマトリックスとして表される。理想的な往復時間は、この場合、特に、ユーザの家庭内のすべての位置に対して同じである基準往復時間として使用される。あるいは、任意の他の一定の往復時間を基準往復時間として使用してもよい。さらに、任意の他の公式を使用して基準往復時間および測定された往復時間から性能値を求めてもよい。

理想的な往復時間は、たとえばモバイルワイヤレスデバイスをステーションの近くに配置し、低変調速度のパケットをステーションからアクセスポイントに送信し、確認を待ち、パケットの往復時間を測定することによって求めてもよい。様々なパケットサイズおよび様々な変調速度のピングパケットを送信し、それぞれの性能値を算出すると、テストされているＷｉ−Ｆｉネットワークの性能に関する詳細な情報が得られる。

ピングは、インターネットネットワーク上のホストのアクセス可能性をテストし、送信元ホストから送信先コンピュータに送信されるメッセージの往復時間を測定するのに使用されるコンピュータネットワーク管理ユーティリティである。ピングは、インターネットコントロールメッセージプロトコル（ＩＣＭＰ）エコーリクエストパケットを送信先コンピュータに送信し、ＩＣＭＰエコー返信応答を待つことによって動作する。ピングは、往復時間を測定し、任意のパケットロスを記録する。

図２に、アクセスポイントおよびステーションを備えるＷｉ−Ｆｉネットワークに関して生じる可能性のあるいくつかの状況に関する簡略化された結果が示されている。図２Ａには、テスト中に使用されるすべてのパケットサイズおよびすべての変調速度についてデータスループットが高く、たとえば１Ｍｂ／ｓから５４Ｍｂ／ｓまでの変調速度および１バイトから２３４６バイトまでのパケットサイズについて９０％よりも高いＷｉ−Ｆｉネットワークに関する結果が示されている。このテスト結果は、このＷｉ−Ｆｉネットワークが最適な条件で動作していることを示している。

図２Ｂには、より低い変調速度についてのすべてのパケットサイズについて性能レートが最適であり、たとえば２４Ｍｂ／ｓよりも低い変調速度について９０％よりも高いＷｉ−Ｆｉネットワークに関する結果が示されている。しかし、より高い変調速度については、性能レートは非常に低くなり、たとえば１０％よりも低くなる。このことは、ステーションとアクセスポイントとの間の距離がＷｉ−Ｆｉネットワークのカバレージの限界にあることを示す。その理由は、アクセスポイントによって変調速度がより高い場合よりも容易に復号することのできる低変調速度では、すべてのパケットサイズを認識できるからである。しかし、復号により優れた信号対雑音比が必要であるより高い変調速度では、すべてのサイズのパケットを復号するのはほとんど不可能であり、場合によってはまったく不可能である。したがって、図２Ｂのテスト結果は、テストされているＷｉ−Ｆｉネットワークがレンジ限界を有し、したがって、このネットワークでは高いデータスループットを得ることができないことを明確に示している。

図２Ｃには、ピングマトリックスがすべてのパケットサイズおよびすべての変調速度についての性能値が約５０％であるＷｉ−Ｆｉネットワークに関する結果が示されている。これは、別のＷｉ−Ｆｉネットワークの干渉信号があることを示す。その理由は、同じチャネルまたは近傍のチャネルにおける近傍のＷｉ−Ｆｉネットワークからの一定の信号がすべてのパケットサイズおよびすべての変調速度についてデータスループットに影響を与えるからである。

図２Ｄには、変調速度が低い場合、すべてのパケットサイズについて平均性能値が約５０％であるが、変調速度が高い場合にはすべてのパケットサイズについて性能値が非常に低く、たとえば１０％よりも低いＷｉ−Ｆｉネットワークに関する結果が示されている。これは、このＷｉ−Ｆｉネットワークが、図２Ｃに関して説明した干渉の問題を有し、さらに、図２Ｂに関するＷｉ−Ｆｉネットワークについて説明したように、このＷｉ−Ｆｉネットワークのレンジが限定されていることを示す。

最後に、変調速度が高くパケットサイズが小さい場合に性能値が高く、たとえば９０％よりも高く、パケットサイズが大きく変調速度が低い場合には性能値が低く、性能値が、パケットサイズが小さく変調速度が低い場合とパケットサイズが大きく変調速度が高い場合の中間では約５０％であるＷｉ−Ｆｉネットワークに関する結果が図２Ｅに示されている。これは、特に大きいパケットサイズに影響を与え、したがって、パケットサイズが大きい場合に性能値が最低になるバースト的な干渉信号があることを示す。他の場合には、より高い変調速度を使用した場合、このＷｉ−Ｆｉネットワークのデータスループットは高くなり、したがって、特定のサイズのパケットがステーションからアクセスポイントにより高速に配信される。したがって、最高変調速度で送信されたパケットは、バースト的な干渉信号による影響がより少なく、そのため、所与のパケットサイズについて、変調速度が高くなるほど性能値が高くなる。

図２に関して説明したように、この方法は、非常に様々な異なるＷｉ−Ｆｉネットワークシナリオを分析するのを可能にする。特に、Ｗｉ−Ｆｉ干渉または非Ｗｉ−Ｆｉ干渉が存在するシナリオをレンジ問題を有するＷｉ−Ｆｉネットワークから明確に区別することができる。図２から、たとえば５００バイトまたは１キロバイトの一定のパケットサイズを使用し、変調速度を１Ｍｂ／ｓから５４Ｍｂ／ｓの間で変化させた場合、たいていの状況では、Ｗｉ−Ｆｉネットワークの問題に関する明確な表示を事前に得ることができることも分かる。

本発明の他の態様では、この方法は、ユーザの家庭用ネットワークの特定の位置について、図１に関して説明したように、ＩＰピングマトリックスによって得られる性能値の数値評価を使用することによってユーザのために自動化される。この方法は、ＩＰピングマトリックスに従って性能値の多数の性能クラスを定義するためのしきい値を使用する。性能クラスは、たとえば、図２に関して説明したように「最適性能」、「レンジ限定」、「干渉問題」などであってもよい。性能クラス「最適性能」は、たとえば、図２Ａに関して説明したように、最小値と最大値との間の変調速度および最小値と最大値の間のパケットサイズについて９０％よりも高い性能値のみを含むＩＰピングマトリックスに関する。性能クラス「レンジ限定」は、たとえば、図２Ｂに関して説明したように、２４Ｍｂ／ｓよりも低い変調速度について９０％よりも高い性能値を含み、２４Ｍｂ／ｓよりも高い変調速度について１０％よりも低い性能値を含むＩＰピングマトリックスに関する。性能クラス「干渉問題」は、たとえば、図２Ｃに関して説明したように、最小値と最大値の間のすべての変調速度および最小値と最大値の間のパケットサイズについて３０％から７０％の間の性能値のみを含むＩＰピングマトリックスに関する。したがって、それぞれのしきい値を定義することによって、ＩＰピングマトリックスに多数の性能クラスを割り当てて、ユーザの家庭用ネットワークの性能を特徴付けることができる。

この自動化方法は有利なことに、ユーザの移動局上のテストアプリケーションとしてインストールすることができ、したがって、ユーザは、自分の家庭内の任意の位置に関するＷｉ−Ｆｉ接続の品質を容易に分析することができる。このテストアプリケーションは、たとえば、Ｗｉ−Ｆｉ干渉が存在するかどうかを結果として示し、それぞれの方策を提案して問題を解決することができる。

テストアプリケーションは、事前に新しい移動局上にインストールされてもあるいはインターネットを介してサービスプロバイダから供給されてもよい。ステーションは、テストの開始時にテストアプリケーションを起動する際にゲートウェイと対にされる。テストアプリケーションが起動されると、ユーザは自分の家屋内の好ましい位置に移動局を運んでテストを行うことができる。ユーザは、自分の家屋内で特定の時間に特定の位置でテストを開始し、移動局は専用の位置ごとにできるだけ多くの情報をロックする。したがって、テストアプリケーションは、ユーザのＷｉ−Ｆｉ家庭用ネットワークの性能に関する詳細な情報をユーザに提供する。

ユーザは、たとえばワイヤレスモバイルデバイス、たとえばテストアプリケーションが事前にインストールされたスマートフォン、タブレットＰＣ、またはラップトップを購入する。ユーザは、既存のＷｉ−Ｆｉメカニズムのいずれかを使用し、たとえば、新しいデバイス上のワイヤレスネットワークＷＰＡ事前共有キーを構成することによって、自分の家庭内のワイヤレスアクセスポイントにステーションとしてのワイヤレスモバイルデバイスを関連付ける。

あるいは、テストアプリケーションは、ユーザのアクセスポイント上にインストールされ、ユーザは、自分のモバイルデバイスによってアクセスポイントのエンベデッドグラフィカルユーザインターフェイスをブラウジングしてテストアプリケーションを起動する。ユーザが、たとえばリンクまたはボタンをクリックすることによってテストアプリケーションを起動した場合、ユーザのモバイルデバイス上にテストアプリケーションをインストールするにはどうするかに関するガイドが提示される。

テストアプリケーションがモバイルデバイス上にインストールされ実行された後、モバイルデバイスがＷｉ−Ｆｉ家庭用ネットワークをテストする準備が整う。アクセスポイントとモバイルデバイスが同期すると、テストアプリケーションのユーザインターフェイスがユーザにテスト手順を指導する。ユーザは、部屋の中の位置、たとえば角部を選択し、アプリケーション「テスト」ボタンを押すように求められる。この時点で、アプリケーションは、図１および図２に関して説明したように、それぞれの位置に必要なすべての情報を収集し、この情報を位置情報および時間情報と一緒にログに記録する。位置情報は、ユーザによって割り当てられた分かりやすい名前、またはモバイルデバイスがＧＰＳ受信機を有する場合には考えられるＧＰＳ座標のいずれかと現在の位置情報である。時間情報は、テストが完了した後に、位置情報を性能データに関係付けるのに使用される。

さらなるステップでは、ユーザは、テストを実施するための別の部屋または別の位置を選択し、再びその位置に分かりやすい名前を割り当て、その位置でさらなるテストを実施することができる。すべてのテストが完了した後、テストアプリケーションは、各テストが実施された日時および試験が実施された位置、たとえば実際の地理的位置情報および／またはユーザが割り当てた分かりやすい名前の各情報を含むテスト結果をユーザに表示する。これらの結果には特に、Ｗｉ−Ｆｉカバレージが良好である家屋またはアパート内の領域、どのワイヤレスデバイスも使用できないかまたは使用すべきでない領域、場合によっては、物理的に可能な場合のアクセスポイントの代替個所の考えられる提案、ユーザがリモートの場所でＷｉ−Ｆｉデバイスを使用しようとした場合にワイヤレスリピータを置くべき場所、および別のワイヤレスチャネルを使用するかまたは別の周波数帯域、たとえば２．４ＧＨｚではなく５ＧＨｚへ変更することの提案を含む家屋内の場所に関する干渉データが含まれる。

テスト結果は、インターネットサービスプロバイダによる利用および／またはリモート管理プロトコル、たとえばＢｒｏａｄｂａｎｄ Ｆｏｒｕｍ ＴＲ−０６９プロトコルを介してアクセスポイントの製造業者による利用が可能であってもよい。これによって、インターネットサービスプロバイダは、ユーザと連絡をとり追加のワイヤレスリピータをユーザの家庭用ネットワークに配置するかまたはある機器を最適な性能が得られるように最新のＷｉ−Ｆｉ技術にアップグレードすることが可能になる。

この方法は、ますます多くの人々が、サービスプロバイダまたはユーザに対する追加のコストなしにテストに使用できる、家庭でのラップトップ、ネットブック、スマートフォン、およびタブレットのようなモバイルワイヤレスデバイスを有するようになるという利点を有する。ユーザのモバイルワイヤレスデバイス上に容易にインストールすることのできるテストアプリケーションとしてこの方法を提供することによって、ユーザは、たとえば自分の家庭内の異なる場所でテストアプリケーションの起動ボタンを押すだけで、それぞれの場所で容易にテストを実施することができる。テスト結果は、ユーザがテスト後に他の介入なしに直ちに利用することができる。これらのテストは、ユーザによって単独で実施され、現在ユーザもインターネットサービスプロバイダも得ることができない貴重な情報を提供する。高価なテスト機器は必要とされない。

したがって、この方法は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格およびＷｉ−Ｆｉ Ａｌｌｉａｎｃｅガイドラインによって規定される挙動を除いて、ステーションの特定の挙動の仮定を必要としない。これらの仕様は、ワイヤレス家庭用ネットワークの特定の条件におけるＷｉ−Ｆｉ性能を最適化するのに使用されるアルゴリズムに関する自由度が高い。最も重要なアルゴリズムは特に、再送挙動およびレート適応アルゴリズムであり、再送挙動では、うまく受信されたＡからＢへのデータフレームが「肯定応答フレーム」によって肯定応答される必要がある。「肯定応答フレーム」が受信されない場合、場合によってはよりロバストな変調を使用することによってある回数の再送が試みられる。レート適応アルゴリズムでは、各Ｗｉ−Ｆｉノードが、データフレームを送信する際にどの変調速度を使用すべきかに関して最良のトレードオフを見つけることを連続的に試みる必要がある。変調速度が高速になるほど、受信機側での信号対雑音比を高くする必要があるが、フレームサイズが同じであるならばＷｉ−Ｆｉ媒体が占有される時間は短くなる。このトレードオフは、再送の数、ＲＸ信号強度などのような多数の異なるパラメータに基づいて行われてもよい。さらに、ＲＴＳ／ＣＴＳ挙動、ワイヤレスフレームのより短いいくつかのフレームへのフラグメント化などのようないくつかの他のアルゴリズムは、ワイヤレス家庭用ネットワークの特定のＷｉ−Ｆｉ実装形態の詳細な挙動に影響を及ぼす。

詳細な挙動の上述の自由度が、ステーションからの分析情報が利用できるかどうかに関して仮定がなされないという境界条件と相まって、アクセスポイント側で「マイクロレベル」分析、たとえばある変調時などにあるステーションとの間の再送の数の検査を実行し、これらをユーザにとって何らかの意味を有するものに変換できるように解釈することがある程度不可能になる。一方、マクロレベルテスト、すなわち、ＩＰレイヤでのスループットまたはパケットロスのような、ワイヤレスリンク上でのデータ転送レベルでの分析は、ワイヤレス性能に対するユーザの知覚を正確に反映するが、性能問題を生じさせている原因についての見識をほとんどまたはまったく与えない。

それに応じて、上記に図１に関して説明した方法は、テストに使用されるステーションの挙動および分析情報の利用可能性に関する仮定を行わず、この方法は、異なる変調速度を有するパケットをある周波数帯域内でステーションからアクセスポイントに送信し、確認のために待機して往復時間を測定し、パケットごとの測定された往復時間および基準往復時間を考慮して性能値を算出することによって、マクロレベルテストに基づいて行われる。最終結果は、ワイヤレス性能に関するユーザの意見と直接相関付けられる。そのために、Ｗｉ−Ｆｉ劣化のあらゆる原因を検出することができ、これはマイクロレベルテストでは不可能である。

さらに、当業者には、本発明の範囲から逸脱せずに本発明の他の実施形態を利用してもよい。ワイヤレス通信ネットワークは、特にＩＥＥＥ８０２．１１規格の１つに従ったネットワークであり、周波数帯域は２．４ＧＨｚ ＩＳＭ帯域または５ＧＨｚ Ｕ−ＮＩＩ帯域であるが、この方法では、任意の他の周波数帯域を使用する任意の他のワイヤレス通信ネットワークをテストしてもよい。したがって、本発明は、添付後の本明細書の特許請求の範囲に存在する。
本発明は以下の態様を含む。
（付記１）
ステーションおよびアクセスポイントを含むワイヤレス通信ネットワークをテストするための方法であって、
異なる変調速度（Ｒ）を有するパケットをある周波数帯域内で前記ステーションから前記アクセスポイントに送信するステップと、
確認のために待機し、各パケットの往復時間を測定するステップと、
各パケットの前記測定された往復時間および前記パケットの基準往復時間を考慮することによって性能値を算出するステップと、
を含む、前記方法。
（付記２）
前記ワイヤレス通信ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格の１つに従ったネットワークである、付記１に記載の方法。
（付記３）
ピング管理ユーティリティを使用して前記パケットを送信するステップを含む、付記１または２に記載の方法。
（付記４）
前記周波数帯域は２．４ＧＨｚ ＩＳＭ帯域または５ＧＨｚ Ｕ−ＮＩＩ帯域である、付記１、２、または３に記載の方法。
（付記５）
前記変調速度（Ｒ）は、最低変調速度と最高変調速度との間で変化する、付記１から４のいずれか一つに記載の方法。
（付記６）
前記最低変調速度（Ｒ）は１Ｍｂ／ｓであり、前記最高変調速度は５４Ｍｂ／ｓである、付記５に記載の方法。
（付記７）
パケットサイズ（Ｐ）は、一定であるかまたは最小パケットサイズと最大パケットサイズとの間で変化する、付記１から６のいずれか一つに記載の方法。
（付記８）
前記最小パケットサイズは１バイトであり、前記最大パケットサイズは、単一のＷｉ−Ｆｉフレームのペイロードの最大サイズである、付記７に記載の方法。
（付記９）
前記ステーションから前記アクセスポイントにパケットを送信し、前記アクセスポイントから前記ステーションに肯定応答パケットを送り返し、それぞれの前記往復時間を測定するステップを含む、付記１から８のいずれか一つに記載の方法。
（付記１０）
前記性能値は、前記基準往復時間と前記測定された往復時間との比を算出することによって求められる、付記１から９のいずれか一つに記載の方法。
（付記１１）
前記方法は、前記性能値の数値評価を使用することによってユーザのために自動化される、付記１から１０のいずれか一つに記載の方法。
（付記１２）
前記性能値の多数の性能クラスを定義するためのしきい値を使用するステップを含み、家庭用ネットワークの特定の位置の得られた性能値を前記性能クラスの１つに分類するステップを含む、付記１１に記載の方法。
（付記１３）
付記１から１２のいずれか一つに記載の方法を使用する、テストアプリケーション。
（付記１４）
付記１３に記載のテストアプリケーションを含む、モバイルデバイス。
（付記１５）
付記１から１２のいずれか一つに記載の方法を使用するように適合された、モバイルデバイス。

Claims (15)

1. ステーションおよびアクセスポイントを含むワイヤレス通信ネットワークをテストするための方法であって、
   異なる変調速度を有するパケットをある周波数帯域内で前記ステーションから前記アクセスポイントに送信するステップと、
   確認のために待機し、各パケットの往復時間を測定するステップと、
   各パケットの前記測定された往復時間および前記パケットの基準往復時間を考慮することによって性能値を算出するステップと、
   を含む、前記方法。
2. 前記ワイヤレス通信ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格の１つに従ったネットワークである、請求項１に記載の方法。
3. ピング管理ユーティリティを使用して前記パケットを送信するステップを含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記周波数帯域は２．４ＧＨｚ ＩＳＭ帯域または５ＧＨｚ Ｕ−ＮＩＩ帯域である、請求項１、２、または３に記載の方法。
5. 前記変調速度は、最低変調速度と最高変調速度との間で変化する、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記最低変調速度は１Ｍｂ／ｓであり、前記最高変調速度は５４Ｍｂ／ｓである、請求項５に記載の方法。
7. パケットサイズは、一定であるかまたは最小パケットサイズと最大パケットサイズとの間で変化する、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記最小パケットサイズは１バイトであり、前記最大パケットサイズは、単一のＷｉ−Ｆｉフレームのペイロードの最大サイズである、請求項７に記載の方法。
9. 前記ステーションから前記アクセスポイントにパケットを送信し、前記アクセスポイントから前記ステーションに肯定応答パケットを送り返し、それぞれの前記往復時間を測定するステップを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記性能値は、前記基準往復時間と前記測定された往復時間との比を算出することによって求められる、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記方法は、前記性能値の数値評価を使用することによってユーザのために自動化される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記性能値の多数の性能クラスを定義するためのしきい値を使用するステップを含み、家庭用ネットワークの特定の位置の得られた性能値を前記性能クラスの１つに分類するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法を使用する、テストアプリケーション。
14. 請求項１３に記載のテストアプリケーションを含む、モバイルデバイス。
15. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法を使用するように適合された、モバイルデバイス。

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