JP7497651B2 - 分析装置、モニタ装置、分析システム、フェージング判定方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
本開示は分析装置、モニタ装置、分析システム、フェージング判定方法、及びプログラムに関する。
ある空間内における無線通信障害の原因を分析する方法として、無線フレームをモニタするモニタ装置を空間内に設置し、モニタ装置においてモニタされた無線フレームを分析する方法がある。無線通信障害の原因には、例えば、電波の干渉、もしくはフェージングの発生等が含まれる。
特許文献１には、複数の無線端末と、アクセスポイントとの通信において、複数の無線端末からアクセスポイントへ無線フレームが送信された場合に、アクセスポイント付近における干渉の発生有無を判定するシステムが開示されている。
例えば、無線端末は、送信した無線フレームに対してACK信号を受信しなかった回数をカウントする。例えば、アクセスポイント付近において干渉が発生した際に、アクセスポイントは、無線端末から送信された無線フレームを正常に受信することができないため、無線端末に対してACK信号を送信しない。アクセスポイントは、無線端末における、ACK信号を受信しなかった回数が閾値を超えている場合に、アクセスポイント付近において干渉が発生している可能性があると判定する。
さらに、特許文献１には、無線端末からアクセスポイントへ送信される無線フレームの重複フレームの数が閾値を超えている場合、かつ、無線フレームのアクセスポイント上で取得した受信信号強度が閾値よりも高いにもかかわらず、アクセスポイントが無線端末へ送信した無線フレームに対して、アクセスポイントが受信しなかったACK信号の回数が閾値を超えている場合がある。このような場合、無線端末からアクセスポイントに対する通信において、フェージングが発生していると判定する。
特許文献１に開示されている干渉及びフェージングの発生有無の判定処理を、モニタ装置においてモニタされた無線フレームを分析することによって、干渉の発生有無を特定する手法に適用することを検討する。例えば、モニタ装置は、干渉の発生有無を判定するために、無線端末から、ACK信号を受信しなかった回数に関する情報を取得する必要がある。しかし、ACK信号を受信しなかった回数に関する情報は、モニタ装置においてモニタされた無線フレームから推定することは困難であるため、モニタ装置は、ACK信号を受信しなかった回数に関する情報を無線端末から取得する必要がある。その結果、モニタ装置は、無線端末から、特定の情報を受信するという新たな機能を搭載しなければならないという課題が発生する。
さらに、特許文献１に開示されているフェージングの発生有無の判定処理を、モニタ装置においてモニタされた無線フレームを分析することによって、フェージングの発生有無を特定する手法に適用することを検討する。例えば、モニタ装置の設置された位置が、アクセスポイントと離れている場合、モニタ装置においてモニタした無線フレームの受信電力が、アクセスポイントにおいて受信された無線フレームの受信電力とは一致しない場合がある。この場合、モニタ装置は、無線端末からアクセスポイントへ送信される無線フレームのアクセスポイントにおける受信信号強度を正確に計測できないため、正確にフェージングの発生有無を判定することができないという課題がある。
本開示の目的は、上述の課題のうち少なくとも一つを解決するために用いられる、分析装置、モニタ装置、分析システム、フェージング判定方法、及びプログラムを提供することにある。
本開示の第１の態様にかかる分析装置は、アクセスポイントと無線通信端末との間のアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の少なくとも一方において伝送される無線フレームをモニタするモニタ装置からモニタされた前記無線フレームを受信する通信部と、第１のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームの伝送レート及び第２のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームと同一のシーケンス番号の第２の無線フレームの伝送レートの差と、所定の第１の閾値との比較結果に基づいて、フェージングの発生有無を判定するフェージング判定部と、を備える。
本開示の第２の態様にかかるモニタ装置は、アクセスポイントと無線通信端末との間のアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の少なくとも一方において伝送される無線フレームをモニタする通信部と、第１のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームの伝送レート及び第２のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームと同一のシーケンス番号の第２の無線フレームの伝送レートの差と、所定の第１の閾値との比較結果に基づいて、フェージングの発生有無を判定するフェージング判定部と、を備える。
本開示の第３の態様にかかる分析システムは、アクセスポイントと無線通信端末との間のアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の少なくとも一方において伝送される無線フレームをモニタするモニタ装置と、第１のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームの伝送レート及び第２のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームと同一のシーケンス番号の第２の無線フレームの伝送レートの差と、所定の第１の閾値との比較結果に基づいて、フェージングの発生有無を判定する分析装置と、を備える。
本開示の第４の態様にかかるフェージング判定方法は、アクセスポイントと無線通信端末との間のアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の少なくとも一方において伝送される無線フレームをモニタするモニタ装置からモニタされた前記無線フレームを受信し、第１のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームの伝送レート及び第２のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームと同一のシーケンス番号の第２の無線フレームの伝送レートの差と、所定の第１の閾値との比較結果に基づいて、フェージングの発生有無を判定する。
本開示の第５の態様にかかるプログラムは、アクセスポイントと無線通信端末との間のアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の少なくとも一方において伝送される無線フレームをモニタするモニタ装置からモニタされた前記無線フレームを受信し、第１のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームの伝送レート及び第２のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームと同一のシーケンス番号の第２の無線フレームの伝送レートの差と、所定の第１の閾値との比較結果に基づいて、フェージングの発生有無を判定することをコンピュータに実行させる。
本開示により、受信電力を正確に計測できない場合であっても、フェージングの発生有無を判定することができる分析装置、モニタ装置、分析システム、フェージング判定方法、及びプログラムを提供することができる。
（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。はじめに、図１を用いて実施の形態１にかかる分析システムの構成例について説明する。図１の分析システムは、分析装置１０、アクセスポイント２０、無線端末３０、及びモニタ端末４０を有している。分析装置１０、アクセスポイント２０、無線端末３０、及びモニタ端末４０は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって動作するコンピュータ装置であってもよい。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。はじめに、図１を用いて実施の形態１にかかる分析システムの構成例について説明する。図１の分析システムは、分析装置１０、アクセスポイント２０、無線端末３０、及びモニタ端末４０を有している。分析装置１０、アクセスポイント２０、無線端末３０、及びモニタ端末４０は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって動作するコンピュータ装置であってもよい。
アクセスポイント２０は、無線端末３０と無線LAN（Local Area Network）通信を行う。無線LAN通信は、例えば、IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）802.11において規定された通信規格を用いた通信である。アクセスポイント２０は、親機と称されてもよく、無線端末３０は、子機と称されてもよい。アクセスポイント２０から無線端末３０へ無線フレームを送信する通信をダウンストリーム通信とし、無線端末３０からアクセスポイント２０へ無線フレームを送信する通信をアップストリーム通信とする。ダウンストリーム通信は、ダウンリンク通信と称されてもよく、アップストリーム通信は、アップリンク通信と称されてもよい。
モニタ端末４０は、アクセスポイント２０と無線端末３０との間のアップストリーム通信及びダウンストリーム通信において伝送される無線フレームをモニタする。モニタ端末４０が無線フレームをモニタするとは、モニタ端末４０が無線フレームを取得する、と言い換えられてもよい。モニタ端末４０は、モニタした無線フレームを分析装置１０へ送信する。モニタ端末４０は、無線通信回線を介して無線フレームを分析装置１０へ送信してもよく、有線通信回線を介して無線フレームを分析装置１０へ送信してもよい。無線通信は、例えば、モバイル通信（LTE（Long Term Evolution）、5G（5th Generation）等）や無線LAN通信であってもよく、Bluetooth（登録商標）通信もしくは赤外線通信等の近距離無線通信であってもよい。
続いて、分析装置１０の構成例について説明する。分析装置１０は、通信部１１及び干渉判定部１２を有している。通信部１１及び干渉判定部１２は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。または、通信部１１及び干渉判定部１２は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。
通信部１１は、モニタ端末４０から、モニタ端末４０においてモニタされた無線フレームを受信する。モニタ端末４０は、無線フレームをモニタするたびに、実質的にリアルタイムに無線フレームを分析装置１０へ送信してもよく、所定の数の無線フレームをモニタした後に複数の無線フレームをまとめて分析装置１０へ送信してもよい。もしくは、モニタ端末４０は、定期的に、モニタした無線フレームを分析装置１０へ送信してもよい。
干渉判定部１２は、通信部１１において受信された無線フレームを用いて、アップストリーム通信において伝送される無線フレームの再送率と、ダウンストリーム通信において伝送される無線フレームの再送率とを算出する。再送は、アクセスポイント２０もしくは無線端末３０が、以前に送信した無線フレームを繰り返し送信することである。アップストリーム通信において伝送される無線フレームの再送率は、無線端末３０からアクセスポイント２０へ送信されるすべての無線フレームのうち、再送された無線フレームが占める割合を示す。ダウンストリーム通信において伝送される無線フレームの再送率は、アクセスポイント２０から無線端末３０へ送信されるすべての無線フレームのうち、再送された無線フレームが占める割合を示す。再送された無線フレームは、以下の説明において、再送無線フレームと称することがある。
干渉判定部１２は、アップストリーム通信において伝送される無線フレームの再送率と、ダウンストリーム通信において伝送される無線フレームの再送率とを用いた分析結果に基づいて、干渉の有無を判定する。
以上説明したように、分析装置１０は、モニタ端末４０から受信した無線フレームから算出した再送率の分析結果に基づいて、干渉の発生有無を判定する。また、モニタ端末４０は、アクセスポイント２０と無線端末３０との間のアップストリーム通信及びダウンストリーム通信において伝送される無線フレームのみをモニタする。言い換えると、モニタ端末４０は、アクセスポイント２０もしくは無線端末３０から、アップストリーム通信もしくはダウンストリーム通信において伝送されないデータを受信することはない。これより、図１の分析システムにおいては、アクセスポイント２０と無線端末３０との間のアップストリーム通信及びダウンストリーム通信において伝送される無線フレームのみから算出可能な再送率用いて、干渉の発生有無を判定することができる。
（実施の形態２）
続いて、図２を用いて、アップストリーム通信において発生する干渉について説明する。無線端末３１及び無線端末３２は、アクセスポイント２０と無線LAN通信を行う。図２においては、無線端末３１及び無線端末３２が、アップストリーム通信において無線フレームをアクセスポイント２０へ送信する例が示されている。
続いて、図２を用いて、アップストリーム通信において発生する干渉について説明する。無線端末３１及び無線端末３２は、アクセスポイント２０と無線LAN通信を行う。図２においては、無線端末３１及び無線端末３２が、アップストリーム通信において無線フレームをアクセスポイント２０へ送信する例が示されている。
無線端末３１及び無線端末３２は、キャリアセンスが働かない距離に存在する。つまり、無線端末３１は、無線端末３２が、無線フレームを送信したタイミングを検知することができず、無線端末３２も、無線端末３１が無線フレームを送信したタイミングを検知することができない。そのため、無線端末３１及び無線端末３２は、実質的に同一のタイミングにアクセスポイント２０に対して無線フレームを送信することがある。このような場合、アクセスポイント２０付近において無線フレームが衝突し、アクセスポイント２０は、送信されたフレームをデコードすることができなくなる。本開示においては、このような現象を、アップストリーム通信において干渉が発生したと称する。もしくは、アクセスポイント２０において干渉が発生したと称する。
また、図２においては、無線端末３１と無線端末３２とが、当該個々のキャリアセンスが働かない距離に存在する場合に発生する、アップストリーム通信における干渉について説明した。ここで、無線端末３１と無線端末３２との間の距離が、通常であれば、キャリアセンスが働く距離であっても、無線端末３１と、無線端末３２との間に、電波の伝搬を遮る障害物が存在する場合にも、干渉が発生することがある。無線端末３１と無線端末３２との間に障害物が存在する場合にも、無線端末３１と無線端末３２とは、互いに、相手の端末が無線フレームを送信したタイミングを検出することができない。
また、図２は、アクセスポイント２０が無線端末３２へ無線フレームを送信するダウンストリーム通信においては、干渉が発生していないことを示している。
続いて、図３を用いて、ダウンストリーム通信において発生する干渉について説明する。無線端末３３は、アクセスポイント２０と無線LAN通信を行い、無線端末３４は、アクセスポイント２５と無線LAN通信を行う。
無線端末３３は、アクセスポイント２０と無線LAN通信を行い、アクセスポイント２０からダウンストリーム通信において無線フレームを受信する。また、無線端末３４は、主に、アクセスポイント２５と無線LAN通信を行い、アクセスポイント２５へアップストリーム通信において無線フレームを送信する。この時、無線端末３３が、無線端末３４から送信された無線フレームを受信することがある。その結果、無線端末３３の付近において、無線端末３４から送信された無線フレームと、アクセスポイント２０から送信されたダウンストリーム通信における無線フレームとが衝突することがある。この場合、無線端末３３は、アクセスポイント２０からダウンストリーム通信において伝送された無線フレームをデコードすることができない。本開示においては、このような現象を、ダウンストリーム通信において干渉が発生したと称する。もしくは無線端末３３において干渉が発生したと称する。
続いて、図４を用いて、実施の形態２にかかる分析装置１０における干渉の判定処理の流れについて説明する。はじめに、通信部１１は、モニタ端末４０から無線フレームを取得する（Ｓ１１）。通信部１１がモニタ端末４０から取得する無線フレームは、アクセスポイント２０と複数の無線端末との間において伝送された無線フレームであり、モニタ端末４０においてモニタされた無線フレームである。また、モニタ端末４０は、アップストリーム通信において伝送される無線フレーム及びダウンストリーム通信において伝送される無線フレームをモニタする。そのため、通信部１１は、アップストリーム通信において伝送される無線フレーム及びダウンストリーム通信において伝送される無線フレームを取得する。
次に、干渉判定部１２は、通信ペアのアップストリーム通信における再送率を算出する（Ｓ１２）。通信ペアは、例えば、アクセスポイント２０と無線端末３０とによって構成されるペアである。無線端末３０は、アクセスポイント２０と無線LAN通信を行う。また、他の通信ペアとして、アクセスポイント２０と無線端末３１とのペア、さらに、アクセスポイント２０と無線端末３２とのペアとが存在する。通信ペアの数は、アクセスポイント２０が無線LAN通信を行う無線端末の数だけ存在する。通信ペアのアップストリーム通信における再送率は、例えば、無線端末３０がアクセスポイント２０へ送信する全ての無線フレームのうち、再送された無線フレームが占める割合である。干渉判定部１２は、例えば、ヘッダに再生フラグが設定されている無線フレームを、再送無線フレームと識別してもよい。もしくは、干渉判定部１２は、ヘッダに他の無線フレームと同一のシーケンス番号が付与された無線フレームを、再送無線フレームと識別してもよい。ステップＳ１２においては、干渉判定部１２は、アクセスポイント２０と無線端末３０との通信ペアのアップストリーム通信における再送率を算出することを前提とする。
次に、干渉判定部１２は、通信ペアのダウンストリーム通信における再送率を算出する（Ｓ１３）。ステップＳ１３においては、干渉判定部１２は、ステップＳ１２においてアップストリーム通信の再送率が算出された通信ペアと同じ通信ペアのダウンストリーム通信の再送率を算出する。具体的には、ステップＳ１３においては、干渉判定部１２は、アクセスポイント２０と無線端末３０との通信ペアのダウンストリーム通信における再送率を算出する。通信ペアのダウンストリーム通信における再送率は、例えば、アクセスポイント２０が無線端末３０へ送信する全ての無線フレームのうち、再送された無線フレームが占める割合である。
次に、干渉判定部１２は、ダウンストリーム通信の再送率に対するアップストリーム通信の再送率の大きさを算出する（Ｓ１４）。具体的には、干渉判定部１２は、ダウンストリーム通信の再送率をＲｄｏｗｎ、アップストリーム通信の再送率Ｒｕｐとすると、Ｒｕｐ／Ｒｄｏｗｎを算出してもよい（但し“／”は割り算を表す。以下同様）。もしくは、干渉判定部１２は、通信ペアにおいて伝送されるすべての再送無線フレームに対するアップストリーム通信の再送無線フレームの割合を算出してもよい。具体的には、干渉判定部１２は、Ｒｕｐ／（Ｒｕｐ＋Ｒｄｏｗｎ）を算出してもよい。もしくは、干渉判定部１２は、通信ペアにおけるダウンストリーム通信の再送率からアップストリーム通信の差を算出してもよい。具体的には、干渉判定部１２は、Ｒｕｐ－Ｒｄｏｗｎを算出してもよい。
次に、干渉判定部１２は、ステップＳ１４において算出した値が所定の閾値を超過しているか否かを判定する（Ｓ１５）。所定の閾値は、例えば、分析装置１０を操作するユーザ等によって予め入力された値であってもよい。もしくは、所定の閾値は、機械学習等を用いて算出された値であってもよい。
干渉判定部１２は、ステップＳ１４において算出した値が所定の閾値を超過している場合、干渉が発生していると判定する（Ｓ１６）。具体的には、干渉判定部１２は、アップストリーム通信に干渉が発生していると判定する。
例えば、アクセスポイント２０と無線端末３０との間の電波伝搬環境もしくは無線環境が悪化している場合、アップストリーム通信の再送率及びダウンストリーム通信の再送率は、無線デバイスの性能にも依るが、概ね一致する。もしくは、アクセスポイント２０と無線端末３０との間の電波伝搬環境もしくは無線環境が悪化している場合、アップストリーム通信の再送率とダウンストリーム通信の再送率との差の値は、所定の範囲内に収まる。また、アップストリーム通信及びダウンストリーム通信に干渉が発生しておらず、さらに、電波伝搬環境が良好である場合にも、アップストリーム通信の再送率及びダウンストリーム通信の再送率は、無線デバイスの性能にも依るが、概ね一致する。
このような場合、Ｒｕｐ／Ｒｄｏｗｎは、１に近い値となり、Ｒｕｐ／（Ｒｕｐ＋Ｒｄｏｗｎ）は、０．５に近い値となり、Ｒｄｏｗｎ－Ｒｕｐは、０に近い値となる。
一方、アクセスポイント２０におけるアップストリーム通信に干渉が発生している場合、アップストリーム通信の通信品質が悪化し、再送率が高くなるのに対して、ダウンストリーム通信の通信品質は悪化することがない。そのため、アクセスポイント２０におけるアップストリーム通信に干渉が発生している場合、アップストリーム通信の再送率は、ダウンストリーム通信の再送率と比較して高くなる。このような場合、Ｒｕｐ／Ｒｄｏｗｎは、１以上であり、１から所定の値離れた値となり、Ｒｕｐ／（Ｒｕｐ＋Ｒｄｏｗｎ）は、０．５以上であり、０．５から所定の値離れた値となる。さらに、Ｒｄｏｗｎ－Ｒｕｐは、０以下のマイナスの値となり、０から所定の値離れた値となる。ステップＳ１５においては、例えば、Ｒｕｐ－Ｒｄｏｗｎは、０以上の値となり、０から所定の値離れた値となる。
干渉判定部１２は、ステップＳ１４において算出した値が閾値を超えていないと判定した場合、及び、ステップＳ１６においてアップストリーム通信において干渉が発生していると判定した場合、ステップＳ１７の処理を実行する。具体的には、干渉判定部１２は、ダウンストリーム通信の再送率に対するアップストリーム通信の再送率の大きさが算出されていない通信ペアが存在するか否かを判定する（Ｓ１７）。干渉判定部１２は、ステップＳ１７においてダウンストリーム通信の再送率に対するアップストリーム通信の再送率の大きさが算出されていない通信ペアが存在すると判定した場合、ステップＳ１２以降の処理を実行する。例えば、干渉判定部１２は、引き続き、アクセスポイント２０と無線端末３１との通信ペアにおけるアップストリーム通信の再送率を算出する。
図４の説明においては、ステップＳ１６において、アップストリーム通信において干渉が発生していることを説明した。ここで、図４のステップＳ１４において、干渉判定部１２は、アップストリーム通信の再送率に対するダウンストリーム通信の再送率の大きさを算出してもよい。この場合、干渉判定部１２は、ステップＳ１５において、アップストリーム通信の再送率に対するダウンストリーム通信の再送率の大きさが、所定の閾値を超えている場合、ダウンストリーム通信において干渉が発生していると判定する。アップストリーム通信の再送率に対するダウンストリーム通信の再送率の大きさは、例えば、Ｒｄｏｗｎ／Ｒｕｐ、Ｒｄｏｗｎ／（Ｒｕｐ＋Ｒｄｏｗｎ）、もしくは、Ｒｄｏｗｎ－Ｒｕｐであってもよい。
また、干渉判定部１２は、図４のステップＳ１７の前に、アップストリーム通信の再送率に対するダウンストリーム通信の再送率の大きさを算出し、算出した値が所定の閾値を超過しているか否かを判定してもよい。これにより、干渉判定部１２は、アップストリーム通信及びダウンストリーム通信の両方において、干渉が発生しているか否かを判定することができる。
以上説明したように、分析装置１０は、通信ペアごとに、アップストリーム通信及びダウンストリーム通信の再送率を用いることによって、アップストリーム通信及びダウンストリーム通信の少なくとも一方において、干渉の発生有無を判定することができる。分析装置１０は、アクセスポイント２０と無線端末３０との間において伝送される無線フレームのみを用いてアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の再送率を算出することができる。これより、分析装置１０は、アクセスポイント２０と無線端末３０との間において伝送される無線フレーム以外の情報を用いることなく、アップストリーム通信及びダウンストリーム通信の少なくとも一方における干渉の発生有無を判定することができる。
（実施の形態３）
続いて、図５を用いて実施の形態３にかかる、分析装置１０における干渉の判定処理の流れについて説明する。図５のステップＳ２１乃至Ｓ２３は、図４のステップＳ１１乃至Ｓ１３と同様であるため詳細な説明を省略する。干渉判定部１２は、ステップＳ２３の次に、通信ペアのアップストリーム通信もしくはダウンストリーム通信のいずれかの再送率が、所定の閾値を超えているか否かを判定する（Ｓ２４）。ここで、通信ペアのアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の両方共の再送率が、所定の閾値を超えていない場合、いずれの通信においても干渉が発生していない可能性が高い。言い換えると、通信ペアのアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の両方共の再送率が、所定の閾値を超えていない場合、アップストリーム通信及びダウンストリーム通信において良好な通信品質を保った通信が行われているといえる。そのため、干渉判定部１２は、通信ペアのアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の両方共の再送率が、所定の閾値を超えていない場合、干渉が発生しているか否かの判定処理を行うことなく処理を終了する。干渉判定部１２は、通信ペアのアップストリーム通信もしくはダウンストリーム通信のいずれかの再送率が、所定の閾値を超えていると判定した場合、図４のステップＳ１４以降の処理を実行する。
続いて、図５を用いて実施の形態３にかかる、分析装置１０における干渉の判定処理の流れについて説明する。図５のステップＳ２１乃至Ｓ２３は、図４のステップＳ１１乃至Ｓ１３と同様であるため詳細な説明を省略する。干渉判定部１２は、ステップＳ２３の次に、通信ペアのアップストリーム通信もしくはダウンストリーム通信のいずれかの再送率が、所定の閾値を超えているか否かを判定する（Ｓ２４）。ここで、通信ペアのアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の両方共の再送率が、所定の閾値を超えていない場合、いずれの通信においても干渉が発生していない可能性が高い。言い換えると、通信ペアのアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の両方共の再送率が、所定の閾値を超えていない場合、アップストリーム通信及びダウンストリーム通信において良好な通信品質を保った通信が行われているといえる。そのため、干渉判定部１２は、通信ペアのアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の両方共の再送率が、所定の閾値を超えていない場合、干渉が発生しているか否かの判定処理を行うことなく処理を終了する。干渉判定部１２は、通信ペアのアップストリーム通信もしくはダウンストリーム通信のいずれかの再送率が、所定の閾値を超えていると判定した場合、図４のステップＳ１４以降の処理を実行する。
以上説明したように、実施の形態３にかかる分析装置１０は、通信ペアのアップストリーム通信もしくはダウンストリーム通信のいずれかの再送率が、所定の閾値を超えているか否かを判定した後に、干渉が発生しているか否かの判定処理を行う。これにより、干渉判定部１２は、全ての通信ペアに関して、干渉が発生しているか否かの判定を行う必要が無くなる。その結果、実施の形態３にかかる分析装置１０は、全ての通信ペアに関して、干渉が発生しているか否かの判定を行う場合と比較して、処理負荷を軽減させることができる。
また、分析装置１０は、再送率の算出もしくは干渉の発生有無の判定を、予め構築された学習モデルに従って実行してもよい。
（実施の形態４）
続いて、図６を用いて実施の形態４にかかる分析システムの構成例について説明する。図６の分析システムは、図１の分析システムにおける分析装置１０が、分析装置５０に置き換えられた構成となっている。図６の説明において、図１と同様の構成については詳細な説明を省略する。
続いて、図６を用いて実施の形態４にかかる分析システムの構成例について説明する。図６の分析システムは、図１の分析システムにおける分析装置１０が、分析装置５０に置き換えられた構成となっている。図６の説明において、図１と同様の構成については詳細な説明を省略する。
モニタ端末４０は、アクセスポイント２０と無線端末３０との間のアップストリーム通信及びダウンストリーム通信において伝送される無線フレームをモニタする。モニタ端末４０は、モニタした無線フレームを分析装置１０へ送信する。モニタ端末４０は、無線通信回線を介して無線フレームを分析装置５０へ送信してもよく、有線通信回線を介して無線フレームを分析装置５０へ送信してもよい。無線通信は、例えば、無線LAN通信であってもよく、Bluetooth（登録商標）通信もしくは赤外線通信等の近距離無線通信であってもよい。
続いて、分析装置５０の構成例について説明する。分析装置５０は、通信部５１及びフェージング判定部５２を有している。通信部５１及びフェージング判定部５２は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。または、通信部５１及びフェージング判定部５２は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。
通信部５１は、モニタ端末４０から、モニタ端末４０においてモニタされた無線フレームを受信する。モニタ端末４０は、無線フレームをモニタした際に、実質的にリアルタイムに無線フレームを分析装置５０へ送信してもよく、所定の数の無線フレームをモニタした後に複数の無線フレームをまとめて分析装置５０へ送信してもよい。もしくは、モニタ端末４０は、定期的に、モニタした無線フレームを分析装置５０へ送信してもよい。
フェージング判定部５２は、通信部５１において受信された無線フレームを用いて、フェージングの発生有無を判定する。具体的には、フェージング判定部５２は、同一シーケンス内の第１のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームの伝送レート及び第２のタイミングにおいて送信された第２の無線フレームの伝送レートの差を算出する。第１の無線フレーム及び第２の無線フレームは、通信部５１において受信された無線フレームに含まれる。同一シーケンスとは、無線フレームに設定もしくは付与されたシーケンス番号が同一の無線フレームの集合である。例えば、アクセスポイント２０が無線端末３０へ無線フレームを送信する際に、最初に送信した無線フレームと、既に送信した無線フレームと同じ内容もしくはデータを示す再送無線フレームとには、同じシーケンス番号が付与される。無線端末３０からアクセスポイント２０へ送信される無線フレームについても、アクセスポイント２０から無線端末３０へ送信される無線フレームと同様にシーケンス番号が付与有れる。
第１の無線フレームと第２の無線フレームとは、例えば、異なるタイミングにアクセスポイント２０から無線端末３０へ送信された再送無線フレームであってもよい。もしくは、第１の無線フレームと第２の無線フレームとは、アクセスポイント２０から最初に送信された無線フレームと、そのフレームの再送無線フレームであってもよい。第１の無線フレーム及び第２の無線フレームは、無線端末３０からアクセスポイント２０へ送信される無線フレームであってもよい。伝送レートは、単位時間あたりに送信するデータ量を示す値であり、ｂｐｓ（bit per second）等を用いて示される。
無線フレームの送信側の装置は、最初に、予め定められた伝送レートにて無線フレームを受信側の装置へ送信する。送信側の装置は、送信した無線フレームが正常に受信側装置において受信されたかったことを検知すると、最初に無線フレームを送信する際に適用した伝送レートよりも低い伝送レートにて再送無線フレームを送信する場合が多い。例えば、送信側の装置は、受信側の装置から送達確認メッセージ、例えば、ACKメッセージを受信しなかった場合に、送信した無線フレームが正常に受信側装置において受信されたかったことを検知する。送信側の装置は、送信した再送無線フレームが正常に受信側装置において受信されたかったことを検知すると、再度、伝送フレームを下げて、再送無線フレームを送信する。
このように、送信側の装置は、同一の無線フレームの再送を繰り返すごとに、伝送レートを下げていく。このように無線フレームを送信する際の伝送レートを下げることによって、電波伝搬環境が悪化している場合であっても、受信側の装置において無線フレームを正常に受信させる可能性を高くする。
つまり、再送が繰り返されている場合、同一シーケンスにおいて、第１のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームの伝送レートと、第２のタイミングにおいて送信された第２の無線フレームの伝送レートとの間に差が生じる場合がある。言い換えると、第１の無線フレームの伝送レートと第２の無線フレームの伝送レートとの差が所定の閾値を超えている場合、再送が発生する要因である電波伝搬環境の悪化が起こっていることが想定される。電波伝搬環境が悪化する主な要因の一つに、フェージングの発生がある。そのため、フェージング判定部５２は、第１の無線フレームの伝送レートと第２の無線フレームの伝送レートとの差が所定の閾値を超えている場合、フェージングが発生していると判定する。
以上説明したように、実施の形態４にかかる分析装置５０は、異なるタイミングに送信された少なくとも２つの無線フレームの伝送レートの差に基づいて、フェージングの発生有無を判定することができる。そのため、モニタ装置が、アクセスポイント２０もしくは無線端末３０の近傍に配置されず、それぞれの装置における受信電力を正確に測定することができない場合であっても、分析装置５０は、フェージングの発生有無を判定することができる。
（実施の形態５）
続いて、図７を用いて実施の形態５にかかる、分析装置５０におけるフェージング発生有無の判定処理の流れについて説明する。フェージングの発生有無を判定する分析装置５０は、図６における分析装置５０と同様とする。
続いて、図７を用いて実施の形態５にかかる、分析装置５０におけるフェージング発生有無の判定処理の流れについて説明する。フェージングの発生有無を判定する分析装置５０は、図６における分析装置５０と同様とする。
はじめに、通信部５１は、モニタ端末４０から無線フレームを取得する（Ｓ３１）。通信部５１がモニタ端末４０から取得する無線フレームは、アクセスポイント２０と複数の無線端末との間において伝送された無線フレームであり、モニタ端末４０においてモニタされた無線フレームである。また、モニタ端末４０は、アップストリーム通信において伝送される無線フレーム及びダウンストリーム通信において伝送される無線フレームをモニタする。そのため、通信部５１は、アップストリーム通信において伝送される無線フレーム及びダウンストリーム通信において伝送される無線フレームを取得する。
次に、フェージング判定部５２は、通信ペアにおける同一シーケンス内の複数の無線フレームを抽出する（Ｓ３２）。通信ペアは、例えば、アクセスポイント２０と無線端末３０とのペアである。無線端末３０は、アクセスポイント２０と無線LAN通信を行う。また、他の通信ペアとして、アクセスポイント２０と無線端末３１とのペア、さらに、アクセスポイント２０と無線端末３２とのペアとが存在する。通信ペアの数は、アクセスポイント２０が無線LAN通信を行う無線端末の数だけ存在する。
さらに、同一シーケンス内の複数の無線フレームは、同じシーケンス番号が付与された複数の無線フレームであってもよい。つまり、フェージング判定部５２は、ある通信ペアにおいて、同じシーケンス番号が付与された複数の無線フレームを抽出する。
次に、フェージング判定部５２は、ステップＳ３２において抽出した無線フレームのうち、ダウンストリーム通信における二つの無線フレームの伝送レートの差を算出する（Ｓ３３）。例えば、フェージング判定部５２は、あるシーケンス番号に関する最初にアクセスポイント２０から無線端末３０へ送信された無線フレームと、最後にアクセスポイント２０から無線端末３０へ送信された同一のシーケンス番号の無線フレームとにおける伝送レートの差を算出してもよい。同一のシーケンス番号の無線フレームが１つのみの場合、伝送レートの差は０とする。
次に、フェージング判定部５２は、伝送レートの差を算出していないシーケンスが存在するか否かを判定する（Ｓ３４）。つまり、フェージング判定部５２は、通信ペアにおいて伝送された無線フレームについて、全てのシーケンスにおける無線フレーム間の伝送レート差を算出する。フェージング判定部５２は、伝送レートの差を算出していないシーケンスが存在すると判定した場合、伝送レートの差を算出していないシーケンス内の無線フレームを算出するために、ステップＳ３２以降の処理を実行する。
フェージング判定部５２は、通信ペアにおいて伝送された無線フレームについて、全てのシーケンスにおける無線フレーム間の伝送レートの差を算出したと判定した場合、算出したすべての伝送レートの差の平均を算出する（Ｓ３５）。
次に、フェージング判定部５２は、ステップＳ３５において算出した伝送レートの差の平均が、所定の閾値を超えているか否かを判定する（Ｓ３６）。フェージング判定部５２は、伝送レートの差の平均が、所定の閾値を超えている場合、通信ペアの無線通信環境において、フェージングが発生していると判定する（Ｓ３７）。フェージング判定部５２は、伝送レートの差の平均が、所定の閾値を超えていない場合、処理を終了する。
以上説明したように、実施の形態２にかかる分析装置５０は、通信ペアにおけるシーケンス毎に、ダウンストリーム通信における二つの無線フレームの伝送レートの差を算出する。さらに、分析装置５０は、シーケンス毎に算出された伝送レートの平均を算出する。分析装置５０は、伝送レートの平均と、所定の閾値とを比較することによって、フェージングの発生有無を判定することができる。このように、分析装置５０は、モニタ端末４０の設置位置によって異なる無線フレームの受信電力等を用いることなく、フェージングの発生有無を判定することができる。
また、図７においては、ステップＳ３３において、フェージング判定部５２は、ダウンストリーム通信の無線フレームに関する伝送レート差を算出したが、アップストリーム通信の無線フレームに関する伝送レート差を算出してもよい。もしくは、フェージング判定部５２は、ステップＳ３３において、ダウンストリーム通信及びアップストリーム通信のそれぞれの無線フレームに関する伝送レート差を算出してもよい。この場合、ステップＳ３６において、フェージング判定部５２は、アップストリーム通信及びダウンストリーム通信の両方の無線フレームに関する伝送レートの差の平均が、所定の閾値を超えているか否かを判定してもよい。この場合、フェージング判定部５２は、アップストリーム通信及びダウンストリーム通信の少なくとも一方の伝送レートの差の平均が所定の閾値を超えている場合に、通信ペアにおいてフェージングが発生していると判定してもよい。
また、図７のフェージング発生有無の判定処理は、図５の処理と組み合わせて実施されてもよい。具体的には、図５のステップＳ２４の後に、図７におけるステップＳ３２以降の処理が実行されてもよい。フェージングが発生している場合、電波伝搬環境が悪化しているため、無線フレームの伝送において、再送が発生する。言い換えると、再送が所定の割合以上発生していない場合、フェージングが発生している可能性も低くなる。そのため、図５に示されるように、分析装置５０は、ダウンストリーム通信及びアップストリーム通信のいずれかの再送率が所定の閾値を超えている場合にのみ、フェージング発生有無の判定処理を行ってもよい。これにより、フェージング判定部５２は、全ての通信ペアに関して、フェージングが発生しているか否かの判定を行う必要が無くなる。その結果、実施の形態５にかかる分析装置５０は、全ての通信ペアに関して、フェージングが発生しているか否かの判定を行う場合と比較して、処理負荷を軽減させることができる。
また、分析装置５０は、伝送レート差の算出もしくはフェージングの発生有無の判定を、予め構築された学習モデルに従って実行してもよい。
上記の実施の形態においては、分析装置１０もしくは分析装置５０が、モニタ端末４０と異なる装置であることを前提として説明しているが、分析装置１０及び分析装置５０は、モニタ端末４０と一体の装置として動作してもよい。
また、上記の実施の形態においては、干渉の発生有無を判定する分析装置１０と、フェージングの発生有無を判定する分析装置５０とを分けて説明したが、一つの分析装置が、干渉の発生有無及びフェージングの発生有無を判定してもよい。この場合、分析装置は、モニタ端末４０においてモニタされた無線フレームを用いて通信ペアにおいて、干渉及びフェージングの少なくとも一方が発生しているか否かを判定することができる。
図８は、分析装置１０及び分析装置５０（以下、分析装置１０等と称する）の構成例を示すブロック図である。図８を参照すると、分析装置１０等は、ネットワークインタフェース１２０１、プロセッサ１２０２、及びメモリ１２０３を含む。ネットワークインタフェース１２０１は、ネットワークノード（e.g., eNB、MME、P-GW、）と通信するために使用される。ネットワークインタフェース１２０１は、例えば、IEEE 802.3 seriesに準拠したネットワークインタフェースカード（NIC）を含んでもよい。ここで、eNBはevolved Node B、MMEはMobility Management Entity、P-GWはPacket Data Network Gatewayを表す。IEEEは、Institute of Electrical and Electronics Engineersを表す。
プロセッサ１２０２は、メモリ１２０３からソフトウェア（コンピュータプログラム）を読み出して実行することで、上述の実施形態においてフローチャートを用いて説明された分析装置１０等の処理を行う。プロセッサ１２０２は、例えば、マイクロプロセッサ、MPU、又はCPUであってもよい。プロセッサ１２０２は、複数のプロセッサを含んでもよい。
メモリ１２０３は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。メモリ１２０３は、プロセッサ１２０２から離れて配置されたストレージを含んでもよい。この場合、プロセッサ１２０２は、図示されていないI/O（Input/Output）インタフェースを介してメモリ１２０３にアクセスしてもよい。
図８の例では、メモリ１２０３は、ソフトウェアモジュール群を格納するために使用される。プロセッサ１２０２は、これらのソフトウェアモジュール群をメモリ１２０３から読み出して実行することで、上述の実施形態において説明された分析装置１０等の処理を行うことができる。
図８を用いて説明したように、上述の実施形態における分析装置１０等が有するプロセッサの各々は、図面を用いて説明されたアルゴリズムをコンピュータに行わせるための命令群を含む１又は複数のプログラムを実行する。
上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
１０ 分析装置
１１ 通信部
１２ 干渉判定部
２０ アクセスポイント
２５ アクセスポイント
３０ 無線端末
３１ 無線端末
３２ 無線端末
３３ 無線端末
３４ 無線端末
４０ モニタ端末
５０ 分析装置
５１ 通信部
５２ フェージング判定部
１１ 通信部
１２ 干渉判定部
２０ アクセスポイント
２５ アクセスポイント
３０ 無線端末
３１ 無線端末
３２ 無線端末
３３ 無線端末
３４ 無線端末
４０ モニタ端末
５０ 分析装置
５１ 通信部
５２ フェージング判定部
Claims (13)
- アクセスポイントと無線通信端末との間のアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の少なくとも一方において伝送される無線フレームをモニタするモニタ装置からモニタされた前記無線フレームを受信する通信部と、
第１のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームの伝送レート及び第２のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームと同一のシーケンス番号の第２の無線フレームの伝送レートの差と、所定の第１の閾値との比較結果に基づいて、フェージングの発生有無を判定するフェージング判定部と、を備える分析装置。 - 前記フェージング判定部は、
前記第１の無線フレームの伝送レートと、前記第２の無線フレームの伝送レートとの差が、前記第１の閾値を上回る場合、フェージングが発生していると判定する、請求項１に記載の分析装置。 - 前記フェージング判定部は、
複数のシーケンス番号を含む複数の無線フレームのそれぞれのシーケンス番号における前記第１の無線フレームの伝送レートと、前記第２の無線フレームの伝送レートとの差の平均値を算出し、前記平均値が、所定の第２の閾値を上回る場合、フェージングが発生していると判定する、請求項１又は２に記載の分析装置。 - 前記フェージング判定部は、
同一シーケンス番号の無線フレーム内において最初に送信された前記第１の無線フレームの伝送レートと、最後に送信された前記第２の無線フレームの伝送レートとの差を用いる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の分析装置。 - 前記フェージング判定部は、
前記アクセスポイントと通信を行う複数の前記無線通信端末のそれぞれの前記無線通信端末と、前記アクセスポイントと、の通信ペアごとに、前記第１の無線フレームの伝送レート及び前記第２の無線フレームの伝送レートの差を算出する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の分析装置。 - アクセスポイントと無線通信端末との間のアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の少なくとも一方において伝送される無線フレームをモニタする通信部と、
第１のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームの伝送レート及び第２のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームと同一のシーケンス番号の第２の無線フレームの伝送レートの差と、所定の第１の閾値との比較結果に基づいて、フェージングの発生有無を判定するフェージング判定部と、を備えるモニタ装置。 - 前記フェージング判定部は、
前記第１の無線フレームの伝送レートと、前記第２の無線フレームの伝送レートとの差が、前記第１の閾値を上回る場合、フェージングが発生していると判定する、請求項６に記載のモニタ装置。 - アクセスポイントと無線通信端末との間のアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の少なくとも一方において伝送される無線フレームをモニタするモニタ装置と、
第１のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームの伝送レート及び第２のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームと同一のシーケンス番号の第２の無線フレームの伝送レートの差と、所定の第１の閾値との比較結果に基づいて、フェージングの発生有無を判定する分析装置と、を備える分析システム。 - 前記分析システムは、
前記第１の無線フレームの伝送レートと、前記第２の無線フレームの伝送レートとの差が、前記第１の閾値を上回る場合、フェージングが発生していると判定する、請求項８に記載の分析システム。 - アクセスポイントと無線通信端末との間のアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の少なくとも一方において伝送される無線フレームをモニタするモニタ装置からモニタされた前記無線フレームを受信し、
第１のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームの伝送レート及び第２のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームと同一のシーケンス番号の第２の無線フレームの伝送レートの差と、所定の第１の閾値との比較結果に基づいて、フェージングの発生有無を判定する、分析装置において実行されるフェージング判定方法。 - アクセスポイントと無線通信端末との間のアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の少なくとも一方において伝送される無線フレームをモニタし、
第１のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームの伝送レート及び第２のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームと同一のシーケンス番号の第２の無線フレームの伝送レートの差と、所定の第１の閾値との比較結果に基づいて、フェージングの発生有無を判定する、モニタ装置において実行されるフェージング判定方法。 - アクセスポイントと無線通信端末との間のアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の少なくとも一方において伝送される無線フレームをモニタするモニタ装置からモニタされた前記無線フレームを受信し、
第１のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームの伝送レート及び第２のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームと同一のシーケンス番号の第２の無線フレームの伝送レートの差と、所定の第１の閾値との比較結果に基づいて、フェージングの発生有無を判定することをコンピュータに実行させるプログラム。 - アクセスポイントと無線通信端末との間のアップストリーム通信及びダウンストリーム通信の少なくとも一方において伝送される無線フレームをモニタし、
第１のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームの伝送レート及び第２のタイミングにおいて送信された第１の無線フレームと同一のシーケンス番号の第２の無線フレームの伝送レートの差と、所定の第１の閾値との比較結果に基づいて、フェージングの発生有無を判定することをコンピュータに実行させるプログラム。
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