JP6461736B2

JP6461736B2 - Ｃｓｍａ／ｃａ通信品質管理システムおよび方法

Info

Publication number: JP6461736B2
Application number: JP2015141425A
Authority: JP
Inventors: 理一工藤; ヒランタシティラアベーセーカラ; 松井　宗大; 宗大松井; 匡人溝口
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2015-07-15
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2035-07-15
Also published as: JP2017028340A

Description

本発明は、（Carrier Sense Multiple Access ／Collision Avoidance ）方式による無線通信を行う無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムにおいて、スループット特性の管理を行うＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質管理システムおよび方法に関する。

標準化規格IEEE802.11で規定される無線ＬＡＮシステムのスループットが年々向上しており、主要な無線アクセスの一つとして普及している（非特許文献１）。無線ＬＡＮシステムは、免許不要の周波数帯であるアンライセンスバンドで用いることができるため、多種多様な無線端末が普及している。特にスマートフォンの普及は、無線ＬＡＮシステムの利用の機会を著しく増大させている。

2.4ＧHz帯、５ＧHz帯の無線ＬＡＮシステムは、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式に基づくアクセス制御が行われるため、周辺の通信リンクによる干渉によりスループットが大きく低下するなど、物理リンクの信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal to noise ratio ）などの条件ではスループットが決定できないことが生じうる。ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によるアクセス制御を行うノード数が増えるほどこの問題が大きくなる。

このように予測の難しいスループット特性を評価するため、非特許文献２では、理想的なＣＳＭＡ／ＣＡネットワークを仮定し、ＣＳＭＡ／ＣＡネットワークにおけるリンクが互いに検出可能か否かで表せるコンテンショングラフにおける最大独立集合（ＭＩＳ：Maximum independent set)の組み合わせから、ある時間の中でどれだけデータフレームを送信できるかの比率を表す無線リソース占有時間を算出するＢｏＥ（Back-of-the-envelope）法が示されている。

IEEE Std 802.11ac(TM)-2013, IEEE Standard for Information technology -Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks - Specific requirements, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, December 2013 S. C. Liew et al.,"Back-of-the-envelope computation of throughput distributions in CSMA wireless networks, " IEEE Trans. on Mobile Computing, vol.9, no.9, Sep. 2010.

しかしながら、ＢｏＥ法では、常に全てのリンクのトラヒックが飽和状態であることを仮定しており、あるリンクＡが接続しているコンテンショングラフのうちいずれかのリンクのトラヒックが無くなると、当該リンクＡのスループットが変化してしまう可能性があるため、予想できない問題がある。

本発明は、ネットワークに接続され、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式に基づいた無線通信が行われる複数の無線局の品質を判定し、無線通信の利用効率を向上させることができるＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質管理システムおよび方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、ネットワークに接続され、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式に基づいた無線通信が行われる複数の無線局の品質を判定するＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質管理システムにおいて、無線局のうち、周辺の検出可能な無線局の識別情報を収集し、その識別情報を直接接続またはネットワークを介して情報収集部へ出力する管理無線局を備え、情報収集部は、管理無線局から収集した識別情報に基づいて、無線局の互いの検出関係を示すグラフ情報を構築し、そのグラフ情報をリンク評価部へ出力する手段を備え、リンク評価部は、グラフ情報から、条件１：隣接する無線局が実在し、その隣接する全ての無線局同士が互いに検出可能である、条件２：隣接する無線局が実在しない、とする条件１または条件２を満たす無線局を高信頼リンクとし、隣接する無線局が実在するが、該条件１を満たさない無線局を低信頼リンクとし、該高信頼リンクおよび該低信頼リンクのいずれかまたは両方を判定する手段を備える。

第１の発明のＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質管理システムにおいて、リンク評価部は、グラフ情報から、条件１を満たす高信頼リンクを判定した際に、最小標準化無線リソース占有率を、条件１を満たす無線局と隣接する全ての無線局からなる集合における無線局の数Ｎ _C の逆数として判定し、ネットワークの最低スループットの確認に用いる手段を含む。

第１の発明のＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質管理システムにおいて、リンク評価部は、グラフ情報から低信頼リンクとなる無線局を判定した際に、低信頼リンクが隣接する条件１を満たす無線局の数、または隣接する条件１を満たす無線局が互いに検出可能か否かを判定し、互いに検出不能の独立の無線局のグループの数が多いほど周辺の無線局との通信状況によってスループットが大きく低下する低品質リンクとなるとき、当該無線局との間でＣＳＭＡ／ＣＡによる通信を行わせる手段を含む。

第１の発明のＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質管理システムにおいて、さらに、無線局へ流れるトラヒック量の情報を収集し、そのトラヒック情報を必要な形式に圧縮してリンク評価部へ出力する無線局トラヒック情報収集部を備え、リンク評価部は、情報収集部から入力されたグラフ情報と、トラヒック情報収集部から入力されたトラヒック情報から、当該無線局を用いる時間条件によって、アクティブでないと考えられる無線局を排除したグラフ情報を用いて、高信頼リンクまたは低信頼リンクまたはその両方を判定する手段を含む。

第２の発明は、ネットワークに接続され、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式に基づいた無線通信が行われる複数の無線局の品質を判定するＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質管理方法において、無線局の互いの検出関係を示すグラフ情報を構築するグラフ情報生成ステップと、グラフ情報から、条件１：隣接する無線局が実在し、その隣接する全ての無線局同士が互いに検出可能である、条件２：隣接する無線局が実在しない、とする条件１または条件２を満たす無線局を高信頼リンクとし、隣接する無線局が実在するが、該条件１を満たさない無線局を低信頼リンクとし、該高信頼リンクおよび該低信頼リンクのいずれかまたは両方を判定する通信品質判定ステップとを有する。

本発明は、ある無線通信環境において、あるリンクが接続しているコンテンショングラフのうちいずれのリンクが通信していなかったとしても、最小スループットが０にならないリンクを高品質リンクとして検出するとともに、当該高品質リンクに対し最低保証できる無線リソース占有時間を算出することができる。さらに、隣接している高品質リンクグループの数により、低品質リンクを検出することができる。

これら高品質リンクと低品質リンク、および高品質リンクの最小無線リソース占有率の情報を用いることで、周辺の無線通信による干渉により、予期せぬスループット低下を受けないようにＣＳＭＡ／ＣＡによる無線リンクを活用することができる。その結果、ユーザエクスペリエンスの低下を防ぐことができる。

本発明が適用される無線通信システムの構成例を示す図である。コンテンショングラフの例を示す図である。高品質リンクおよび低品質リンクの条件を説明する図である。本発明の効果を検証するために用いたシミュレーションモデルを示す図である。シミュレーションモデルにおけるスループットの累積確率分布を示す図である。シミュレーションモデルにおけるΓ_Min,iとΓ_B,iの累積確率分布を示す図である。

図１は、本発明が適用される無線通信システムの構成例を示す。
図１において、無線局は、情報収集部４と接続している管理無線局１−１〜１−Ｎと、情報収集部４とは接続していない管理外無線局２−１〜２−Ｍとに分類される。ここで、Ｎ台の管理無線局１−１〜１−Ｎと、その周辺のＭ台の管理外無線局２−１〜２−Ｍは、１つ以上の周波数チャネルにおいてＣＳＭＡ／ＣＡに基づく無線通信を行っている。無線局は、固定で設置された無線基地局、無線基地局と通信を行うユーザ端末、ユーザ端末が基地局として動作するユーザ端末基地局、ユーザ端末基地局に接続されるユーザ子端末のうちいずれであってもよい。

本発明では、管理無線局１−１〜１−Ｎが周辺の無線局を検出し、検出した識別情報および利用周波数チャネルの情報を情報収取部４へ出力する。ここで、検出する情報は、自無線局で用いる周波数チャネルと同じもののみであってもよいし、情報収集部４から指定された周波数チャネルの情報であってもよいし、利用可能なすべての周波数チャネルであってもよい。

情報収集部４は、収集した無線局で検出した識別情報をもとに、周波数チャネルごとに互いに検出できるか否かを表すコンテンショングラフ情報を構築する。コンテンショングラフの例を図２に示す。

図２において、ＩＤ１からＩＤ９までの識別情報の無線局がｉ番目の周波数チャネルで通信しており、互いに検出できる場合（隣接局の関係）には「１」とし、検出できない場合（隣接していない）には「０」とする。ＩＤ１からＩＤ９は必ずしも管理無線局１ではなく、管理外無線局２であってもよい。管理外無線局２が検出した識別情報は直接収集できないが、管理無線局１と管理外無線局２との間の検出関係は、管理無線局１からの収集情報を用いてコンテンショングラフ情報を構築できる。管理外無線局２同士の検出関係は直接は収集できないが、管理外無線局２の位置情報を推定して補完したり、管理外無線局２の近くの管理無線局１で検出した識別情報を活用して補完することができる。

情報収集部４は、図２で表されるコンテンショングラフ情報をリンク評価部３へ出力する。リンク評価部３は、入力したコンテンショングラフ情報を用いて以下に示す高品質リンクおよび低品質リンクのいずれか、またはその両方を判定する。

（高品質リンクについて）
高品質リンクは、コンテンショングラフ情報から以下の条件１または条件２を満たす無線局が選出される。条件１は、隣接する無線局が実在し、その隣接する全ての無線局同士が互いに検出可能な無線局である。条件２は、隣接する無線局が実在しない無線局である。

図２で表されるコンテンショングラフ情報において、条件１を満たし高品質リンクと判定される無線局は次のように判定される。
ＩＤ２の無線局に隣接する無線局はＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ４であり、これらの無線局は互いに検出可能な隣接関係にある。
ＩＤ５の無線局に隣接する無線局はＩＤ３，ＩＤ６，ＩＤ９であり、これらの無線局は互いに検出可能な隣接関係にある。
ＩＤ６の無線局に隣接する無線局はＩＤ３，ＩＤ５，ＩＤ９であり、これらの無線局は互いに検出可能な隣接関係にある。

その他の無線局に隣接する無線局は、それぞれ互いに検出可能な隣接関係にないものを含んでいる。したがって、条件１を満たす高品質リンクは、ＩＤ２，ＩＤ５，ＩＤ６の無線局となる。

以下、高品質リンクが意味することについて説明する。非特許文献２のＢｏＥ法は、送受からなるリンクにおいて、理想的なＣＳＭＡ／ＣＡネットワークを構築した場合、全てのリンクのトラヒックが飽和している場合の各リンクのスループットを推定する方法である。理想的なＣＳＭＡ／ＣＡネットワークでは、電波の伝搬時間は０としており、隠れ端末問題も生じないことを仮定しているものの、当該リンクの干渉下で送信を行う能力を評価することができる。具体的にはＢｏＥ法は、リンクをグラフ理論における頂点ｖ∈Ｖとみなし、互いに検出できるリンクをグラフ理論におけるエッジ（ｖ，ｗ）∈Ｅとして与えたコンテンショングラフＧ（Ｖ，Ｅ）を生成した際に、Ｇ（Ｖ，Ｅ）の全ての最大独立集合の組み合わせを算出する。最大独立集合とは、エッジによって隣接する頂点を選択しないように、かつできるだけ多くの頂点を選択した組み合わせのことである。ｎ通りの最大独立集合が得られ、ｉ番目のリンクが最大独立集合に含まれていた通りが数ｎ_iのとき、規格化無線リソース占有率Ｒ_iを以下のように算出する。
Ｒ_i＝ｎ_i／ｎ …(1)

Ｒ_iが０になることは、当該リンクがいずれの最大独立集合にも含まれないことを意味する。この場合、当該リンクの飽和トラヒック条件でのスループットは０となりうることを意味する。このＢｏＥ法は、すべてのリンクのトラヒックが飽和している場合のスループットを推定できるが、問題はいずれかのリンクが通信していなかったり、トラヒック量に対し物理レイヤのスループットが大きい場合には、対応できない。これは、グラフのサブグラフの最大独立集合は、元のグラフの最大独立集合とは一致しないためである。

実際の無線通信システムでは、全てのリンクが常に通信しているとは限らないため、ＢｏＥ法の推定結果は必ずしも正確とはならない。よって、どのようなサブグラフとなっても、かならず最大独立集合に所属しているリンクを発見できれば、コンテンショングラフ内の他のリンクのトラヒック状況により、スループットが０になってしまうことを防ぐことができる。すなわち条件１をみたすリンクは、必ず当該グラフの最大独立集合に含まれ、かつグラフのどんなサブグラフにおいても最大独立集合に含まれる。

条件１について、図３を用いて説明する。自頂点と隣接する頂点が全て互いに接続している条件は、これらがクリーク（Ｃ）を構成していることを意味する。クリークとは、属する頂点の全てが互いに隣接している条件を満たす頂点の集合である。図３では、自頂点ｖ₁と隣接する全ての頂点｛ｖ₂，ｖ₃，ｖ₄，ｖ₅，ｖ₆，ｖ₇，ｖ₈｝が隣接しているクリークＣと、グラフＧ（Ｖ，Ｅ）の残りの頂点（Ｖ−Ｃ）で構成されるサブグラフの関係を表している。図３から、条件１を満たしている頂点は、サブグラフＧ（Ｖ−Ｃ）を構成する全ての頂点（Ｖ−Ｃ）と接していない。グラフＧの最大独立集合のサイズを関数Ｍisを用い、Ｍis（Ｇ）として定義する。グラフＧのサブグラフＧ（Ｖ−Ｃ）とＧ（Ｃ）に対し、以下の関係が満たされる。
Ｍis（Ｇ）≦Ｍis（Ｇ（Ｖ−Ｃ））＋Ｍis（Ｇ（Ｃ））
＝Ｍis（Ｇ（Ｖ−Ｃ））＋１ …(2)

ここで、条件１を満たす頂点は頂点（Ｖ−Ｃ）とは隣接しないため、Ｍis（Ｇ（Ｖ−Ｃ））の最大独立集合をＳとすると、Ｓ＋ｖ₁もサイズがＭis（Ｇ（Ｖ−Ｃ））＋１の独立集合である。よって、式(2) からＳ＋ｖ₁は最大独立集合かつＭis（Ｇ）＝Ｍis（Ｇ（Ｖ−Ｃ））＋１であることがわかる。

さらに、条件１を満たす頂点ｖは、当該頂点ｖを含む任意の頂点の集合Ｗ⊆Ｖにおいても、少なくとも１つの最大独立集合に含まれる。これは、クリークＣのうち、任意の頂点を選択しても、やはりクリークか、独立した頂点となり、頂点ｖはＶ−Ｃに含まれるいかなる頂点とも隣接しないためである。すなわち、頂点の集合ＷからなるグラフＧ（Ｗ）においても条件１を満たすか、独立した頂点となるため、いずれにせよ最大独立集合の１つに含まれる。

さらに、条件１を満たす頂点に対し、最小標準化無線リソース占有率Ｒ_min,iを以下のように定義できる。
Ｒ_min,i＝１／Ｎ_C …(3)

ここで、Ｎ_Cは条件１を満たす頂点と隣接する全ての頂点からなる集合における頂点の数である。条件１を満たす頂点はいずれもクリークＣ以外の頂点Ｖ−Ｃとは独立であるため、当該クリークに属する条件１を満たす頂点の数をＮ_C,1とする場合、当該頂点が最大独立集合に含まれる可能性は等しい。条件１を満たさないが、クリークＣに属する頂点は、クリーク以外の頂点と隣接するため、最大独立集合に含まれないこともありうる。クリークの中で、最大独立集合にふくまれる頂点となる数は必ず１であるため（Ｍis（Ｃ）＝１）、クリークＣに属する条件１を満たす頂点が最大独立集合の一部である可能性は、最も高くなるのは、クリークＣに属する条件１を満たさない頂点が最大独立集合に含まれない場合で、1 ／Ｎ_C,1、最も低くなる場合が、クリークＣに属する条件を満たさない頂点も最大独立集合に等しく含まれる場合で、1 ／Ｎ_Cとなる。よって、式(3) のようにＢｏＥ法における標準化無線リソース占有率の最小値が与えられる。この値より悪くはならないため、ＣＳＭＡ／ＣＡネットワークにおいて、あるスループットを下回るとユーザエクスペリエンスを損なう場合に、このスループットを下回りうるかを判断するための重要な情報として活用できる。図３の例では、条件１を満たす頂点は、ｖ₁〜ｖ₅であり、これら頂点（リンク）に対する最小標準化無線リソース占有率は、1 ／８である。

（低品質リンクについて）
低品質リンクは、隣接する無線局が実在するが、高品質リンクの条件１（隣接する全ての無線局同士が互いに検出可能）を満たさない無線局が選出される。

図３の例では、ｖ₁，ｖ₂，ｖ₃，ｖ₄，ｖ₅が高品質リンクに対応し、ｖ₆、ｖ₇、ｖ₈が低品質リンクに対応する頂点となる。低品質リンクは、確実に一定のスループットを得ることができる高品質リンクと隣接し、かつ高品質リンクから検出できない別のリンクと隣接するため、自リンクが独立に動作するＣＳＭＡ／ＣＡの送信源によりさらし端末問題によるスループット低下をこうむるリスクがある。よって、このようなリンクを低品質リンクとして予め判断しておくことで、周辺のリンクからの干渉条件により急激なスループット低下が生じたとしても、ユーザエクスペリエンスを低下させないように、当該リンクを活用できる。たとえば、複数の無線システムが併用できる場合に当該ＣＳＭＡ／ＣＡリンクを用いたり、ベストエフォート型のダウンロードなどのアプリケーションに用いたりするように判断できる。

低品質リンクを判定するために、さらにグレードを考慮することも可能である。すなわち、当該低品質リンクが隣接する条件１を満たす頂点を含むクリークの数を低品質さを表す指標として用いることができる。図３を例に説明すると、低品質リンクのうち、ｖ₈は、（Ｖ−Ｃ）の中で、ｗ_8,1、ｗ_8,2とさらにクリークを形成しており、ｗ_8,1、ｗ_8,2は条件１を満たしている。すなわち、ｖ₈は２つの独立したクリークに所属する条件１を満たす頂点と隣接している。このように、複数の条件１を満たす頂点を含むクリークと隣接すると、さらにスループットが低下するリスクが大きい。

以下、無線ＬＡＮシステムのIEEE802.11の諸元に従い、ＭＡＣシミュレーションによる本発明の効果について説明する。
図４は、本発明の効果を検証するために用いたシミュレーションモデルを示す。
図４において、横 100ｍ、縦20ｍ、高さ15ｍの建物に、送信局と受信局がペアとなってリンクが設置されている。

無線通信方式は、IEEE802.11のＣＳＭＡ／ＣＡに基づき決定した。シミュレーション諸元は次の通りである。
Time duration of data symbols,Ｔ_d ： 1520 μｓ
Time duration of data frame preamble： 44 μｓ
SIFS/AIFS ：16/34 μｓ
ＣＷ_min/ ＣＷ_max ：15/1023
Time duration of RTS,CTS,ACK,Polling： 28 μｓ
Short retry limit ： 7
Long retry limit ： 4

ＭＡＣシミュレータでは、ｉ番目のリンクに対する受信成功したデータフレームが占める時間率Ｓ_iが以下のように算出される。
Ｓ_i＝ｍ_iＴ_d／Ｔ …(4)

ここで、ｍ_iは正常に受信されたフレームの数、Ｔ_dはデータフレームのうちデータシンボルに対応する時間長、Ｔはシミュレーション時間である。本シミュレーションでは、Ｔ_dは1520μｓ、Ｔは30秒で設定した。ＢｏＥ法による方式と比較しながら効果を説明するため、標準化無線リソース占有率Ｒ_i、ランダムアクセスを取得するまでに有する平均時間およびトレーニング信号や制御信号などのオーバヘッドに使われる時間長Ｔ_trとしたときに、以下のパラメータも定義する。
Ｓ_B,i＝Ｔ_dＲ_i／Ｔ_tr …(5)

本シミュレーション条件では、Ｔ_d／Ｔ_trは0.845 となる。同様に、本発明により得られる最小標準化無線リソース占有率も以下のように補正できる。
Ｓ_Min,i＝Ｔ_d／(Ｔ_trＭ_i) …(6)

ここで、Ｍ_iは前記ｉ番目のリンクが所属するクリークに含まれるリンクの総数である。これら、補正された標準化無線リソース占有率と、ＭＡＣシミュレータで実際にｉ番目のリンクに対して評価した値を比をとって以下のように定義した。
Γ_B,i＝Ｓ_B,i／Ｓ_i …(7)
Γ_Min,i＝Ｓ_Min,i／Ｓ_i …(8)

図５は、図４の建物内に15個のリンクをランダムに配置した場合のスループットの累積確率分布を示す。15個のリンクは同じ部屋の中に２つ以上存在しないものとした。
図５において、標準化スループットＳ_iは０から0.84まで分布していることが確認できる。物理リンクの性能は理想状態であるため、スループット低下はパケット衝突および独立に動作するリンクによりさらし端末問題となることでアクセス権が取得しづらい条件になることにより生じる。この中で、高信頼リンクを選択した結果が破線で記載している。最低スループットは、頂点数５のクリークに属していた0.16のリンクであるが、全て選択された高信頼リンクにおいて、この値以上の標準化スループットを得ていることが確認できる。逆に低信頼リンクについては、低いスループットとなっていることが確認できる。特にグレード２の低信頼リンクは、スループットが非常に低く、飽和トラヒック状態では、著しくスループットが低下することが確認できる。

図６は、図４の建物内に15個のリンクをランダムに配置した場合のΓ_Min,iとΓ_B,iの累積確率分布を示す。
図６(a) は建物内に与えた全てのリンクが飽和トラヒック状態である時の結果を示す。ＢｏＥ法による推定結果はΓ_B,i＝１付近に分布しており、非常に高い推定精度を有することが確認できる。一方、本発明による最小標準化無線リソース利用率は、最低スループットをよく推定している。ＭＡＣシミュレータにより計算されたスループットが最小標準化無線リソース利用率を下回ることがほぼないことが確認でき、１より下となってしまう結果にのみ注目すれば、ＢｏＥより高い性能を有する。

図６(b),(c) では、15個のリンクの内、１つおよび２つをそれぞれトラヒック０の状態とした場合のＭＡＣシミュレータの結果を示す。ＢｏＥ法は飽和トラヒック状態のみに対応して無線リソース占有率を算出しているため、トラヒックがないリンクが生じると、Γ_B,iが０に近くなるような想定外のスループット低下が生じうることが確認できる。一方、本発明によるスループット予測は、いかなるサブグラフに対しても満たされるため、推定性能が低下しない。

なお、図１に示す無線局トラヒック情報収集部５は、無線局へ流れるトラヒック量の情報を収集し、そのトラヒック情報を必要な形式に圧縮してリンク評価部３へ出力する。その場合は、リンク評価部３は、情報収集部４から入力されたグラフ情報と、トラヒック情報収集部から入力されたトラヒック情報から、当該無線局を用いる時間条件によって、アクティブでないと考えられる無線局を排除したグラフ情報を用いて、高信頼リンクまたは低信頼リンクまたはその両方を判定する構成である。

また、図１に示すユーザトラヒック管理部６は、ユーザ端末との通信に活用できる無線局を送受信に活用するか否かを決定する際に、無線局に対してリンク評価部３が判定した結果、およびユーザ端末と当該無線局との間で得られる品質情報から、ユーザ端末との間の通信に要求される品質が無線局を送受信に活用する条件を満たしている場合に、無線局をユーザ端末との間の通信に用いると判定する構成である。

以上説明したように、無線局間の検出状態を表すグラフ情報から、無線局の通信品質を判定することにより、ＣＳＭＡ／ＣＡにおける周辺のトラヒックの変動に対して影響を受けずに一定の通信品質を保持できる高信頼リンクとなる無線局、または周辺の無線局の通信状況によってはスループットが大きく低下しうる低品質リンクとなる無線局、またはその両方を判定することができる。これにより、ＣＳＭＡ／ＣＡのリンクの不安定性を予め予期し、適切なユーザまたはアプリケーションに当該無線局との間でＣＳＭＡ／ＣＡによる通信を行わせることで、ユーザエクスペリエンスの低下を防ぐことができる。

１管理無線局
２管理外無線局
３リンク評価部
４情報収集部
５無線局トラヒック情報収集部
６ユーザトラヒック管理部

Claims

ネットワークに接続され、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式に基づいた無線通信が行われる複数の無線局の品質を判定するＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質管理システムにおいて、
前記無線局のうち、周辺の検出可能な無線局の識別情報を収集し、その識別情報を直接接続または前記ネットワークを介して情報収集部へ出力する管理無線局を備え、
前記情報収集部は、前記管理無線局から収集した前記識別情報に基づいて、前記無線局の互いの検出関係を示すグラフ情報を構築し、そのグラフ情報をリンク評価部へ出力する手段を備え、
前記リンク評価部は、前記グラフ情報から、条件１：隣接する無線局が実在し、その隣接する全ての無線局同士が互いに検出可能である、条件２：隣接する無線局が実在しない、とする条件１または条件２を満たす無線局を高信頼リンクとし、隣接する無線局が実在するが、該条件１を満たさない無線局を低信頼リンクとし、該高信頼リンクおよび該低信頼リンクのいずれかまたは両方を判定する手段を備えた
ことを特徴とするＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質管理システム。
請求項１に記載のＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質管理システムにおいて、
前記リンク評価部は、前記グラフ情報から、前記条件１を満たす高信頼リンクを判定した際に、最小標準化無線リソース占有率を、前記条件１を満たす無線局と隣接する全ての無線局からなる集合における無線局の数Ｎ_C の逆数として判定し、前記ネットワークの最低スループットの確認に用いる手段を含む
ことを特徴とするＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質管理システム。
請求項１に記載のＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質管理システムにおいて、
前記リンク評価部は、前記グラフ情報から前記低信頼リンクとなる無線局を判定した際に、前記低信頼リンクが隣接する条件１を満たす無線局の数、または隣接する条件１を満たす無線局が互いに検出可能か否かを判定し、互いに検出不能の独立の無線局のグループの数が多いほど周辺の無線局との通信状況によってスループットが大きく低下する低品質リンクとなるとき、当該無線局との間でＣＳＭＡ／ＣＡによる通信を行わせる手段を含むことを特徴とするＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質管理システム。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質管理システムにおいて、
さらに、前記無線局へ流れるトラヒック量の情報を収集し、そのトラヒック情報を必要な形式に圧縮して前記リンク評価部へ出力する無線局トラヒック情報収集部を備え、
前記リンク評価部は、前記情報収集部から入力された前記グラフ情報と、前記トラヒック情報収集部から入力された前記トラヒック情報から、当該無線局を用いる時間条件によって、アクティブでないと考えられる無線局を排除したグラフ情報を用いて、前記高信頼リンクまたは低信頼リンクまたはその両方を判定する手段を含む
ことを特徴とするＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質管理システム。
ネットワークに接続され、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式に基づいた無線通信が行われる複数の無線局の品質を判定するＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質管理方法において、
前記無線局の互いの検出関係を示すグラフ情報を構築するグラフ情報生成ステップと、前記グラフ情報から、条件１：隣接する無線局が実在し、その隣接する全ての無線局同士が互いに検出可能である、条件２：隣接する無線局が実在しない、とする条件１または条件２を満たす無線局を高信頼リンクとし、隣接する無線局が実在するが、該条件１を満たさない無線局を低信頼リンクとし、該高信頼リンクおよび該低信頼リンクのいずれかまたは両方を判定する通信品質判定ステップと
を有することを特徴とするＣＳＭＡ／ＣＡ通信品質管理方法。