(57)【要約】【課題】実システムを使用した場合と同様の通信動作を模擬することが可能であり、通信性能の評価の精度を向上すると共に、実際に通信を行った場合の使い勝手を評価することを可能とする移動体通信システム性能評価装置を提供する【解決手段】無線でパケットを送受信するための手順である無線アクセスプロトコルと、移動体の移動特性をモデル化したものであり、複数の地上局無線アクセスプロトコル模擬部と、地上局切替模擬部と、移動局無線アクセスプロトコル模擬部から構成され、各地上局無線アクセスプロトコル模擬部はそれぞれ対応する地上局設備へ接続され、移動局無線アクセス模擬部は移動局設備へ接続される。【選択図】図１
2008022388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局と地上局とを接続して用いられ、前記移動局と前記地上局間の通信性能を評価するための移動体通信システム性能評価装置において、
前記地上局から伝送データが受信されたときから前記移動局へ伝送データを送信したときまでの経過する予測時間を予め定められた無線アクセスプロトコルに基づいて計算し、前記地上局から伝送データが受信されたときから実時間を計測していき、前記実時間が前記予測時間を超えた場合、前記伝送データを転送する地上局無線アクセスプロトコル模擬部と、
前記地上局無線アクセスプロトコル模擬部に接続された前記地上局の無線通信可能領域内に転送された前記伝送データの伝送宛先である移動局が存在しているか否かを判断し、存在している場合、前記伝送データを転送し、存在していない場合、前記伝送データを破棄する地上局切替模擬部と、
前記地上局切替模擬部から転送された前記伝送データを前記伝送宛先の移動局へ転送する移動局無線アクセスプロトコル模擬部と、を有する移動体通信システム性能評価装置。
【請求項２】
移動局と地上局とを接続して用いられ、前記移動局と前記地上局間の通信性能を評価するための移動体通信システム性能評価装置において、
前記移動局から伝送データが受信されたときから前記地上局へ伝送データを送信したときまでの経過する予測時間を予め定められた無線アクセスプロトコルに基づいて計算し、前記移動局から伝送データが受信されたときから実時間を計測していき、前記実時間が前記予測時間を超えた場合、前記伝送データを転送する移動局無線アクセスプロトコル模擬部と、
前記伝送データを送信した前記移動局が前記複数の地上局のうちいずれかの地上局の無線通信可能領域内に存在しているか否かを判断し、存在している場合、前記伝送データを前記移動局が存在している前記無線通信可能領域を持つ地上局に接続された地上局無線アクセスプロトコル模擬部へ転送し、存在していない場合、前記伝送データを破棄する地上局切替模擬部と、
前記地上局切替模擬部から転送された前記伝送データを接続された地上局へ転送する地上局無線アクセスプロトコル模擬部と、を有する移動体通信システム性能評価装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の移動体通信システム性能評価装置において、
前記地上局または前記移動局から受信された伝送データを記憶する記憶部を有する移動体通信システム性能評価装置。
【請求項４】
請求項１記載の移動体通信システム性能評価装置において、
前記地上局切替模擬部は、前記移動局が複数の地上局の各無線通信可能領域に対する進入及び離脱を時系列で定められた予め設定された移動パターンに基づいて、前記地上局無線アクセスプロトコル模擬部に接続された前記地上局の無線通信可能領域内に、転送された前記伝送データの伝送宛先である移動局が存在しているか否かを判断する移動体通信システム性能評価装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２記載の移動体通信システム性能評価装置において、
前記地上局切替模擬部または前記移動局無線アクセスプロトコル模擬部から転送された前記伝送データ内にビットエラーが発生していないかを判断し、ビットエラーが発生していなければ前記移動局無線アクセスプロトコル模擬部または前記地上局切替模擬部へ前記伝送データを転送し、ビットエラーが発生していた場合は前記伝送データを破棄する無線伝送路模擬部を有する移動体通信システム性能評価装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２記載の移動体通信システム性能評価装置において、
複数の移動局が接続された場合、他の移動局の発生局数と前記他の移動局の発生及び消滅タイミングと前記他の移動局から発生するトラフィック量とを含む、データ送信権の競合の対象となる競合情報を設定する無線アクセス競合模擬部（１４）を有し、
前記地上局無線アクセスプロトコル模擬部は、前記地上局から伝送データが受信されたときから前記移動局へ伝送データを送信したときまでの経過する予測時間を予め定められた無線アクセスプロトコル及び前記競合情報に基づいて計算し、
前記移動局無線アクセスプロトコル模擬部は、前記移動局から伝送データが受信されたときから前記地上局へ伝送データを送信したときまでの経過する予測時間を予め定められた無線アクセスプロトコル及び前記競合情報に基づいて計算する移動体通信システム性能評価装置。
【請求項７】
請求項６記載の移動体通信システム性能評価装置において、
前記地上局切替模擬部は、前記複数の移動局のそれぞれに予め設定された識別情報を含む伝送データを移動局から受信した場合、前記伝送データ内の識別情報に基づいて、他の移動局に転送する移動体通信システム性能評価装置。
【請求項８】
請求項１または請求項２記載の移動体通信システム性能評価装置において、
前記地上局無線アクセスプロトコル模擬部及び前記移動局無線アクセスプロトコル模擬部で送受信した伝送データのパケット数またはバイトの累積値や、前記無線伝送路模擬部で設定されたビットエラー率や破棄された伝送データのパケット数の累積値や、前記地上局切替模擬部での切替動作発生時刻を蓄積する情報蓄積部を有する移動体通信システム性能評価装置。
【請求項９】
請求項８記載の移動体通信システム性能評価装置において、
前記情報蓄積部に蓄積された情報を表示する表示部を有する移動体通信システム性能評価装置。
【請求項１０】
請求項４記載の移動体通信システム性能評価装置において、
前記移動体パターンは、移動局が移動する順番，移動局の移動領域，前記移動領域内を通過する時間が対応付けられたパターンである移動体通信システム性能評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
移動局と地上局間、あるいは移動局相互間でのデータの送受信を模擬して通信性能を評価するための移動体通信システム性能評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線伝送路の特性や移動局の移動を模擬して通信性能を評価する移動体通信システム性能評価装置としては、例えば、特許文献１に記載の、移動体の移動特性シミュレーション方法を用いたシミュレータが知られている。
【０００３】
このシミュレータは、移動局，地上局を含む通信システム全体をモデル化し、移動体に発呼間隔，平均保留時間，使用回線数で代表される通信トラフィック特性情報を設定し、シミュレーションの対象とされる地域における現実の地理に適合した移動体の移動特性を実際の環境に近い状況で再現し評価を行う移動特性シミュレーション方法を提供するものである。
【０００４】
【特許文献１】特許第２９６８２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなシミュレータでは、移動局，地上局を含む通信システム全体、すなわち、通信端末から発生する通信トラフィック特性，移動体の移動特性など通信システムを構成する全機能をモデル化し、通信端末の発呼間隔，平均保留時間などのパラメータは統計的に得られた値を使用し、通信遅延時間や通信スループットなどのシステム全体の統計的な通信性能を出力するものであるため、個々の通信端末から実際にインターネットアクセスやＦＴＰ（File Transfer Protocol）などの通信アプリケーションを使用して通信を行った場合の表示待ち時間やファイル転送時間など、具体的な通信アプリケーション別の通信性能にかかわる評価や使い勝手にかかわる評価は不可能である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、実システムを使用した場合と同様の通信動作を模擬することが可能であり、通信性能の評価の精度を向上すると共に、実際に通信を行った場合の使い勝手を評価することを可能とする移動体通信システム性能評価装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を解決するために、本発明は、移動局と地上局とを接続して用いられ、移動局と地上局間の通信性能を評価するための移動体通信システム性能評価装置において、地上局から伝送データが受信されたときから移動局へ伝送データを送信したときまでの経過する予測時間を予め定められた無線アクセスプロトコルに基づいて計算し、地上局から伝送データが受信されたときから実時間を計測していき、実時間が予測時間を超えた場合、伝送データを転送する地上局無線アクセスプロトコル模擬部と、その地上局無線アクセスプロトコル模擬部に接続された地上局の無線通信可能領域内に転送された前記伝送データの伝送宛先である移動局が存在しているか否かを判断し、存在している場合、伝送データを転送し、存在していない場合、伝送データを破棄する地上局切替模擬部と、その地上局切替模擬部から転送された伝送データを伝送宛先の移動局へ転送する移動局無線アクセスプロトコル模擬部と、を有する構成とする。
【０００８】
また、移動局から伝送データが受信されたときから地上局へ伝送データを送信したときまでの経過する予測時間を予め定められた無線アクセスプロトコルに基づいて計算し、移動局から伝送データが受信されたときから実時間を計測していき、実時間が予測時間を超えた場合、前記伝送データを転送する移動局無線アクセスプロトコル模擬部と、その伝送データを送信した移動局が前記複数の地上局のうちいずれかの地上局の無線通信可能領域内に存在しているか否かを判断し、存在している場合、伝送データを移動局が存在している無線通信可能領域を持つ地上局に接続された地上局無線アクセスプロトコル模擬部へ転送し、存在していない場合、伝送データを破棄する地上局切替模擬部と、地上局切替模擬部から転送された伝送データを接続された地上局へ転送する地上局無線アクセスプロトコル模擬部と、を有する構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、実システムを使用した場合と同様の通信動作を模擬することが可能であり、通信性能の評価の精度を向上できると共に、実際に通信を行った場合の使い勝手を評価することを可能とする移動体通信システム性能評価装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、屋内あるいは屋外の空間を伝搬する電波を使用して、無線でパケットを送受信するための手順である無線アクセスプロトコルと、移動体の移動特性をモデル化し実時間で模擬する移動体通信システム性能評価装置に関するものであり、その他の通信端末などの機器は実際に使用するものを前記装置に接続し、前記通信端末から実際に使用する通信アプリケーションを用いてインターネットアクセスやＦＴＰなどの実用に近い通信トラフィックを発生させ、実システムを使用した場合と同様の通信動作を模擬することが可能であり、通信性能の評価の精度を向上させ、また通信端末から実際に通信を行った場合の使い勝手を評価することを可能とする移動体通信システム性能評価装置を提供することができる。また、鉄道分野など実走行試験が実施し難い移動体通信システムの通信性能を事前に精度良く評価するために本発明を適用することができる。
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１２】
第１の実施形態について説明する。
【００１３】
まず、図２に、第１実施形態に係る移動体通信システムの一構成例を示す。
【００１４】
図２における移動体通信システムは、中央局４と、その中央局４と地上側データ伝送網３経由で接続された複数の地上局２と、複数の地上局を移動していく移動局５と、から構成される。
【００１５】
移動局５は、送信する伝送データであるパケットを生成し、受信されたパケットを処理する移動局設備５０と、地上局との間で電波を送受信する送受信部である移動局アンテナ５２と、無線アクセスプロトコルに基づいて移動局設備５０から受信したパケットの無線伝送路への送信タイミング制御を行い、パケットを無線信号に変換し移動局アンテナ５２から送信し、また、移動局アンテナ５２から受信した無線信号をパケットに変換し、移動局設備５０へ送信する移動局無線機５１と、から構成される。
【００１６】
移動局設備５０は、例えばルータなどの通信中継装置やイーサネット（登録商標），無線ＬＡＮなどのデータ伝送網を介して複数の通信端末が接続されている。
【００１７】
地上局２は、移動局５との間で電波を送受信する送受信部である地上局アンテナ２２と、中央局４とのパケットの送受信を行う地上局設備２０と、無線アクセスプロトコルに基づいて地上局設備２０から受信したパケットの無線伝送路への送信タイミング制御を行い、パケットを無線信号に変換し地上局アンテナ２２から送信し、また、地上局アンテナ
２２から受信した無線信号をパケットに変換し、地上局設備２０へ送信する地上局無線機２１と、から構成される。なお地上局設備２０は、中央局４から送られてきたパケットを地上局無線機２１へ中継し、地上局無線機２１が受信したパケットを中央局４へ中継する機能を備え、例えばルータなどの通信中継装置で構成される。
【００１８】
地上側データ伝送網３は、複数の地上局２と中央局４との間でパケットを伝送するためのデータ伝送用のネットワークであり、例えば、広域イーサネット（登録商標）やＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy），ＷＡＮ（Wide Area Network）専用回線などで構成される。
【００１９】
中央局４は、地上局２を介して移動局５の通信端末に対して各種通信サービスを提供する機能を持ち、例えば、ルータなどの通信中継装置やサーバ，認証装置などから構成される。
【００２０】
図２の移動体通信システムの各構成要素をＩＴＳ分野に当てはめると、地上局アンテナ２２が路側に一定間隔で立ち並ぶアンテナ、地上局２は路側に設置された基地局、移動局５が自動車に相当し、基地局と自動車間で交通情報や沿線情報などをやり取りすることができる。
【００２１】
また、図２の移動体通信システムの各構成要素を鉄道分野に当てはめると、地上局アンテナ２２が沿線に一定間隔で立ち並ぶアンテナであり、地上局２は沿線あるいは駅に設置された基地局であり、移動局５が列車に相当し、基地局と列車間で相互に業務情報や旅客案内情報などをやり取りすることができる。
【００２２】
本発明である移動体通信システム性能評価装置は、図２に示すように移動体通信システム性能評価装置で模擬する範囲１９００、すなわち地上局無線機２１，地上局アンテナ
２２，無線伝送路，移動局アンテナ５２，移動局無線機５１を実時間で模擬するものである。
【００２３】
移動体通信システム性能評価装置１を接続した評価構成（模擬の移動体通信システム構成）を図３に示す。移動体通信システム性能評価装置１は、複数の地上局設備２０（地上局）および移動局設備５０（移動局）に直接接続される。各地上局設備２０は地上側データ伝送網３を介して中央局４と接続されている。
【００２４】
地上局設備２０および移動局設備５０と移動体通信システム性能評価装置１との間の通信方式は、地上局設備２０と地上局無線機２１との間の通信方式、および移動局設備５０と移動局無線機５１との間の通信方式と同じものであり、例えばイーサネット(登録商標)やＨＤＬＣ（High level Data Link Control）のような通信方式である。
【００２５】
移動体通信システム性能評価装置１の構成を図１に示す。
【００２６】
なお、本発明の移動体通信システム性能評価装置１は、ＦＰＧＡ（Field ProgrammableGate Array）などのＬＳＩやネットワークプロセッサや、パーソナルコンピュータ上で動作するソフトウェアにおいて実現可能であるが、以下の説明では、ソフトウェアにおいて実現するものについて説明する。
【００２７】
次に、図１において、移動体通信システム性能評価装置１の構成とその動作について説明する。
【００２８】
移動体通信システム評価装置１は、複数の地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０と地上局切替模擬部１１と移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２から構成される。複数の地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０は、それぞれ地上局の地上局設備２０に接続され、移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２は、移動局の移動局設備５０に接続される。その上で、移動体通信システム評価装置１では、地上局と移動局間の伝送データの送受信を模擬し、通信性能を評価する。
【００２９】
地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０は、地上局設備２０との間で伝送データであるパケットを送受信するインターフェース機能、および無線でパケットを送受信するための手順である無線アクセスプロトコルに基づいて無線伝送路にパケットを送信する動作を模擬してパケットを地上局切替模擬部１１へ転送する転送機能を持つ。
【００３０】
地上局切替模擬部１１は、地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０から伝送データであるパケットが転送されると、その転送されたパケット内に記された宛先の移動局５が前記地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０が接続されている地上局２の無線通信可能領域内に存在するか否かを判断し、存在していればそのパケットを移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２へ転送し、存在しなければパケットを廃棄する機能を持つ。また、移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２から伝送データであるパケットが転送されると、そのパケット内に記された送信元の移動局５が地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０が接続されているいずれかの地上局２の無線通信可能領域内に存在するか否かを判断し、存在している場合、そのパケットを該当する地上局に接続された地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０へ転送し、存在しなければパケットを廃棄する機能を持つ。
【００３１】
移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２は、接続された移動局の移動局設備５０との間で伝送データであるパケットを送受信するインターフェース機能、および無線でパケットを送受信するための手順である無線アクセスプロトコルに基づいて無線伝送路にパケットを送信する動作を模擬してパケットを地上局切替模擬部１１へ転送する転送機能を持つ。
【００３２】
以下、本発明の動作を説明する。
【００３３】
まず、地上局２から移動局５へ伝送データであるパケットを送信することに対する模擬方法を図４，図６，図８を用いて説明する。
【００３４】
地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０が地上局設備２０からパケットを受信したかどうか判断し（図４手順９０００）、受信した場合、そのパケットが受信されてから移動局５へ送信されるまでの送信待ち時間（予測時間）を予め定められた無線アクセスプロトコルに基づいて計算しておく（図４手順９００１）、その後、タイマ等の時間計測手段により送信待ち時間を計測開始する（図４手順９００２）。その送信待ち時間に相当する時間が経過したかどうか、つまり地上局から伝送データが受信されたときから実時間を計測していき、その実時間が計算された予測時間を超えたかどうかを判断し (図４手順9003) 、経過した場合（ｙｅｓの場合）、受信されたパケットを地上局切替模擬部１１に転送する（図４手順９００４）。経過しない場合（ｎｏの場合）は、その送信待ち時間に相当する時間が経過するまで待つ。
【００３５】
地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０から地上局切替模擬部１１へ伝送データであるパケットが転送され、地上局切替模擬部１１がパケットを受信したかどうか判断し（図６手順９０１０）、受信された場合、地上局切替模擬部１１は、そのパケットを転送した地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０が接続されている地上局の地上局設備２０の無線通信可能領域内にパケット内に記された伝送宛先の移動局５が存在しているか否かを判断し（図６手順９０１１）、伝送宛先の移動局５が存在していればパケットを移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２へ転送し（図６手順９０１２）、伝送宛先の移動局５が存在しなければパケットを廃棄する（図６手順９０１３）。
【００３６】
地上局切替模擬部１１から移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２へパケットが転送され、移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２がそのパケットを受信したかどうか判断し（図８手順９０３５）、受信した場合、移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２は、そのパケットを移動局である移動局設備５０へ送信する（図８手順９０３６）。
【００３７】
次に、移動局５から地上局２へ伝送データであるパケットを送信することに対する模擬方法を図８，図６，図４を用いて説明する。
【００３８】
移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２が移動局である移動局設備５０からパケットが受信されたかどうか判断し（図８手順９０３０）、受信された場合、移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２は、そのパケットが受信されたときから地上局２へ送信するまでの送信待ち時間（予測時間）を予め定められた無線アクセスプロトコルに基づいて計算しておく（図８手順９０３１）。その後、移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２は、タイマ等の時間計測手段により、その送信待ち時間に相当する時間を計測開始する（図８手順９０３２）。移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２は、その送信待ち時間に相当する時間が経過したかどうか、つまり移動局から伝送データが受信されたときから実時間を計測していき、その実時間が計算された予測時間を超えたかどうかを判断し（図８手順
９０３３）、経過した場合（ｙｅｓの場合）、受信されたパケットを地上局切替模擬部
１１に転送する（図８手順９０３４）。経過しない場合（ｎｏの場合）は、その送信待ち時間に相当する時間が経過するまで待つ。
【００３９】
移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２から地上局切替模擬部１１へパケットが転送され、地上局切替模擬部１１がパケットを受信したかどうか判断し（図６手順９０１５）、受信した場合、地上局切替模擬部１１は、パケットを転送した移動局５が複数の地上局のうちいずれかの地上局２の無線通信可能領域内に存在しているか否かを判断し（図６手順９０１６）、移動局５がいずれかの地上局の無線通信可能領域内に存在している場合
（ｙｅｓの場合）、そのパケットをその移動局が無線通信可能領域内に存在している地上局２に接続された地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０へ転送し(図６手順９０１７)、移動局がいずれの地上局の無線通信可能領域内にも存在していない場合（ｎｏの場合）、転送されてきたパケットを廃棄する（図６手順９０１８）。
【００４０】
次に、地上局切替模擬部１１から地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０へパケットが転送され、地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０がパケットを受信したかどうか判断し（図４手順９００５）、受信した場合、地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０は、そのパケットを接続された地上局の地上局設備２０へ送信する（図４手順９００６）。
【００４１】
ここで、地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０および移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２において、予測時間である送信待ち時間を無線アクセスプロトコルに基づいて計算する方法に関して２つの例を以下に示す。ただし、以下に述べる例以外でも無線アクセスプロトコルを数式などでモデル化できれば適用可能である。
【００４２】
送信待ち時間を計算する第１の例として、無線アクセスプロトコルが図５に示すポーリング方式である場合を示す。この方式では、地上局の地上局無線機２１が複数の移動局無線機５１に対して順番に１局ずつ呼び出し、呼び出された移動局無線機５１がそれに応答する。地上局および移動局は、送信するデータが発生した場合は、そのデータの呼び出しや応答の時に送信するパケット（２００１〜２００６）の中に入れて送信する。また、図５では、パケットは時間τ毎に送信されるものとし、各パケットの中に入れることができるデータ量を最大αバイトとする。
【００４３】
例えば、いま地上局２がβバイトのデータを送信する場合、γ＝ＣＥＩＬＩＮＧ［β／α］個のパケットが必要となる。なお、ＣＥＩＬＩＮＧ［＊］は＊の小数点以下を切り上げた整数値を示すとする。したがって、送信待ち時間（以下、送信完了までの待ち時間と同意）は（２γ−１）τ以上（２γ＋１）τ以下となり、平均値を取り２γτとしてもよい。
【００４４】
一方、移動局５がβバイトのデータを送信する場合、移動局５が１局の場合、送信待ち時間は（２γ−１）τ以上（２γ＋１）τ以下となり、平均値を取り２γτとしてもよい。また、後述する他の実施例のように、移動局５がｎ個になった場合、送信待ち時間は
｛２ｎ（γ−１）＋１｝τ以上（２ｎγ＋１）τ以下となり、平均値を取り｛(２γ−１)ｎ＋１｝τとしてもよい。
【００４５】
送信待ち時間を計算する第２の例として、無線アクセスプロトコルとしてIEEE802.11標準方式を使用する場合を示す。この場合の送信待ち時間の計算方法として、特開２００５−３０３６５８号に記載された方法を用いることができる。すなわち送信待ち時間として、特開２００５−３０３６５８号記載の式（４）のＴｆｔや式（６）のＴｔｃｏを用いてもよい。
【００４６】
以上、送信待ち時間を計算する方法の例を説明した。
【００４７】
次に、地上局切替模擬部１１が、地上局２の無線通信可能領域内に伝送データであるパケットが伝送される宛先の移動局５が存在しているか否かを判断する方法の例を以下に示す。
【００４８】
地上局切替模擬部１１が図７に示す手順により、移動局５が複数の地上局２の無線通信可能領域間を移動することを模擬し、種々の通信性能を評価するための情報を取得する。
【００４９】
まず、地上局切替模擬部１１は、移動局５が複数の地上局２の各無線通信可能領域に対する進入及び離脱を時系列で定められた移動パターンを予め設定する（手順９０２０）。前記移動パターンとは、例えば、移動開始からａ秒後に地上局Ａの無線通信可能領域に進入しｂ秒後に離脱し、ｃ秒後に地上局Ｂの無線通信可能領域に進入しｄ秒後に離脱すると設定する。移動パターンの一例を図１７に示す。移動局が４つの地上局上を順に移動する場合、地上局１の無線通信可能領域を６００秒で移動し、次に、地上局１と地上局２間の無線通信不可能領域（ハンドオーバ領域）を３０秒で移動し、次に地上局２の無線通信可能領域を１２００秒で移動する、というように移動局が移動する順番，移動局の移動領域、その移動領域内を通過する時間が対応付けて表になっているパターンである。これを予め記憶装置に設定しておく。
【００５０】
次に地上局切替模擬部１１は、設定された移動パターンに基づいて移動局５が次に進入すべき無線通信可能領域の地上局（図７では地上局ｋとする）を決定し（手順９０２１）、移動局が移動の最終地点（終点）まで到達したか否か、つまり移動終了か否かを移動パターンに基づいて判断し（手順９０２２）、移動終了であれば、処理を終了する。移動終了でなければ次の処理に進む。移動局５がいずれの地上局の無線通信可能領域にも入っていない状態（手順９０２３）から、地上局ｋの無線通信可能領域に進入する時刻かどうかを判断し（手順９０２４）、進入する時刻になった場合（ｙｅｓの場合）、移動局５が地上局ｋの無線通信可能領域内に存在している状態となる（手順９０２５）。さらに地上局ｋの無線通信可能領域から離脱する時刻かどうかを判断し（手順９０２６）、離脱する時刻になった場合（ｎｏの場合）、次に移動局５が次に進入すべき無線通信可能領域の地上局を決定し（手順９０２１）、以下同様に動作する。
【００５１】
以上、第１の実施形態について説明した。本実施形態によれば、実システムを使用した場合と同様の通信動作を模擬することが可能であり、特に、無線アクセスプロトコルおよび移動局の移動に伴う通信可能な地上局の変化を実時間で模擬することが可能であり、通信性能の評価の精度を向上できると共に、実際に通信を行った場合の使い勝手を評価することを可能とする移動体通信システム性能評価装置を提供できる。
【実施例２】
【００５２】
上述の第１の実施形態では、無線伝送路のビットエラーの影響や、他の移動体との無線アクセス競合の影響が考慮されておらず、また、移動体通信システム性能評価装置１を通過したパケット数や廃棄されたパケット数などを記録したログ情報を蓄積する機能があれば、性能評価の重要なデータとなる。
【００５３】
そこで、第２の実施形態では、無線伝送路のビットエラーの影響や他の移動体との無線アクセス競合の影響を考慮し、かつログ情報を蓄積することを考慮した機能を第１の実施形態に追加する。
【００５４】
以下、第２の実施形態について説明する。
【００５５】
まず、第２の実施形態における移動体通信システム性能評価装置１の構成図を図９に示す。図９において第１の実施形態の図１に追加された構成は、無線伝送路模擬部１３，無線アクセス競合模擬部１４，ログ情報蓄積部１５を備える点である。以下詳細に説明する。
【００５６】
図９における無線伝送路模擬部１３の動作を図１０に示す。
【００５７】
無線伝送路模擬部１３は地上局から送信された伝送データであるパケットが伝送地上局切替模擬部１１を介して転送されたか否か判断し（手順９０４０）、転送された場合
（ｙｅｓの場合）、転送されたパケット内にビットエラーが発生していないか判断し（手順９０４１）、ビットエラーが発生していない場合（ｎｏの場合）は、パケットを移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２へ転送する（手順９０４２）。パケット内にビットエラーが発生している場合（ｙｅｓの場合）は、パケットを廃棄するかあるいはパケット内にビットエラーを挿入する、つまりパケット内の任意のビットを反転させ、故意にビットエラーを発生させる（手順９０４３）。
【００５８】
また、無線伝送路模擬部１３は移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２からパケットが転送されたかどうか判断し（手順９０４４）、転送された場合（ｙｅｓの場合）、そのパケット内にビットエラーが発生しているかどうか判断し（手順９０４５）、パケット内にビットエラーが発生していない場合（ｎｏの場合）、パケットを地上局切替模擬部１１へ転送する(手順９０４６)。もしパケット内にビットエラーが発生している場合（ｙｅｓの場合）、パケットを廃棄するかあるいはパケット内にビットエラーを挿入する（手順
９０４７）。
【００５９】
ここで、無線伝送路模擬部１３がパケット内にビットエラーが発生しているか否かを判断する方法の例を図１１に示す。
【００６０】
図１１によれば、まず無線伝送路のビットエラー率εを時系列に予め記憶装置等に設定する（手順９０５０）。例えば、時刻ａから時刻ｂまでの間はε＝１０の−５乗、時刻ｂから時刻ｃまでの間はε＝１０の−６乗、というように設定する。
【００６１】
次に、無線伝送路模擬部１３は、現在の時刻に応じた値をεに代入し（手順９０５１）、１以上１／ε以下の整数からランダムに数値Ｙを選ぶ（手順９０５２）。パケットが転送されたかどうか判断し（手順９０５３）、転送された場合（ｙｅｓの場合）、数値Ｙから前記パケット長(ビット数)を減算しその減算結果を改めてＹに代入する(手順９０５５)。次にＹが０以下か否か判断し（手順９０５６）、もしＹが０以下の値であれば（ｙｅｓの場合）、パケット内でビットエラーが発生したと判定し（手順９０５７）、１／ε以下の最大の整数値をＹに代入する（手順９０６１）。またＹが０以下ではない、つまりＹが０より大きい値であれば（ｎｏの場合）、パケット内にはビットエラーが発生していないと判定する（手順９０５９）。
【００６２】
さらに手順９０５７及び手順９０６１、手順９０５９のビットエラー判定が終了した時、あるいは手順９０５３にてパケットが転送されていない場合（ｎｏの場合）は、εの値が変化する時刻か否かを監視し（手順９０５８，９０６０，９０５４）、εの値が変化する時刻である場合(ｙｅｓの場合)、現在の時刻に応じた値をεに代入する(手順９０５１)。εの値が変化する時刻ではない場合（ｎｏの場合）、パケットが転送されたかどうか判断する（手順９０５３）。以下、同様の動作を繰返す。
【００６３】
また、上記説明では、無線伝送路のビットエラーの影響を模擬するために、ビットエラー率に基づいたビットエラー挿入あるいはパケット廃棄を行ったが、ビットエラーの影響を模擬する別の方法として、指定された特定のパケットのみにビットエラー挿入あるいはパケット廃棄を行う方法も可能である。前記特定のパケットとは、例えば、ＴＣＰ
(Transmission Control Protocol) のＳＹＮパケット，ＡＣＫパケット，ＦＩＮパケットなどが挙げられる。これらはＴＣＰヘッダの制御ビットを参照することで判断できる。
【００６４】
ただし特定のパケットとは、上記以外でも、パケットのビット配列から判断可能なものであれば、どのようなパケットでも指定できる。
【００６５】
特定のパケットのみにビットエラー挿入あるいはパケット廃棄を行うと、その特定のパケットが消失した場合に通信システムがどのような動作を行うかを検証することが可能となる。
【００６６】
次に、図９における無線アクセス競合模擬部１４の動作を図１２に示す。
【００６７】
無線アクセス競合模擬部１４の動作内容は、地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０および移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２に反映される。
【００６８】
図１２によれば、まず、ある移動局における他の移動局の発生局数と、その他の移動局の発生および消滅タイミングと、各他の移動局から発生するトラフィック量とを含み、データ送信権の競合の対象となる競合情報を予め記憶装置等に設定する（手順９０７０）。例えば、時刻ａに他の移動局がｋ局発生し、各局から連続的にηバイトのパケットが発生し、時刻ｂにｋ′局が消滅する、という内容で設定する。
【００６９】
無線アクセス競合模擬部１４は、設定された競合情報に基づいて、他の移動局の発生時刻（上記設定では時刻ａ）かどうかを判断し（手順９０７１）、発生時刻となった場合
（ｙｅｓの場合）、他の移動局の数(上記設定ではｋ)をインクリメントし(手順９０７２)、他の移動局の擬似トラフィック（上記設定では各局から連続的にηバイト）を発生している状態とする（手順９０７３）。また、設定された競合情報に基づいて、他の移動局の消滅時刻（上記設定では時刻ｂ）かどうか判断し（手順９０７４）、消滅時刻である場合（ｙｅｓの場合）、他の移動局の数(上記設定ではｋ′)をデクリメントし(手順９０７５)、他の移動局の擬似トラフィック（上記設定では各局から連続的にηバイト）が消滅した状態とする（手順９０７６）。
【００７０】
他の移動局の擬似トラフィックの第１の例として、図５のポーリング方式を考える。他の移動局の擬似トラフィックの影響は自移動局の送信待ち時間に反映される。
【００７１】
時刻ａから他の移動局数がｋ局となる場合、すなわち自移動局も含めた全移動局数が
（ｋ＋１）局の場合、γ′＝ＣＥＩＬＩＮＧ［η／α］として、送信待ち時間は時刻ａより｛２（ｋ＋１）（γ′−１）＋１｝τ以上｛２（ｋ＋１）γ′＋１｝τ以下となり、平均値を取ると｛（２γ′−１）（ｋ＋１）＋１｝τとなる。
【００７２】
さらに、時刻ｂから他移動局数がｋ′局消滅する場合、すなわち自移動局も含めた全移動局数が（ｋ＋１−ｋ′）局となる場合、送信待ち時間は時刻ｂより｛２(ｋ＋１−ｋ′)（γ′−１）＋１｝τ以上｛２（ｋ＋１−ｋ′）γ′＋１｝τ以下となり、平均値を取ると｛（２γ′−１）（ｋ＋１−ｋ′）＋１｝τとなる。
【００７３】
他の移動局の擬似トラフィックの第２の例として、無線アクセスプロトコルにＩＥＥＥ８０２．１１標準方式を使用する場合を例にすると、第１の例と同様に他移動局の擬似トラフィックの影響は自移動局の送信待ち時間に反映される。
【００７４】
この場合の送信待ち時間の計算方法として、特開２００５−３０３６５８号に記載された方法を用いることができる。すなわち、送信待ち時間として、特開２００５−303658号記載の式（１７）のＴｔｃを用いてもよい。
【００７５】
ところで、図９における地上局切替模擬部１１の動作は第１の実施形態の図６と同様だが、手順９０１２と手順９０１５の「地上局切替模擬部」の記述を「無線伝送路模擬部」に置き換えればよい。
【００７６】
また、図９における移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２の動作は第１の実施形態の図８と同様だが、手順９０３４と手順９０３５の「地上局切替模擬部」の記述を「無線伝送路模擬部」に置き換えればよい。
【００７７】
最後に、ログ情報蓄積部１５の動作について説明する。情報蓄積部であるログ情報蓄積部１５は移動体通信システム性能評価装置１の動作中に発生した各種イベントを観測し蓄積する機能を持つ。観測するイベントとしては、例えば、地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０や移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２で送受信した伝送データのパケット数やバイト数の累積値、無線伝送路模擬部１３で設定されたビットエラー率や廃棄された伝送データのパケット数の累積値、地上局切替模擬部１１での切替動作発生時刻、無線アクセス競合模擬部１４で発生および消滅した他の移動局数および発生トラフィックなどが挙げられる。このようにログ情報蓄積部１５に蓄積された情報を後述する表示部に表示することで、操作者は表示部を見ながら、その模擬を評価することができる。
【００７８】
以上、第２の実施形態について説明した。本実施形態によれば、実システムを使用した場合と同様の通信動作を模擬することが可能であり、特に、無線伝送路上でのエラー発生や他の移動局との無線アクセス競合を実時間で模擬することが可能であり、また、動作中に発生した各種ログ情報を参照可能であり、通信性能の評価の精度を向上できると共に、実際に通信を行った場合の使い勝手を評価することを可能とする移動体通信システム性能評価装置を提供できる。
【実施例３】
【００７９】
上述の実施例１および実施例２では接続する移動局設備５０は１局のみであったが、図１３に示すように複数の移動局における複数の移動局設備５０を接続して、地上局と通信可能な端末である複数の通信端末から評価可能とすることもできる。
【００８０】
この場合の移動体通信システム性能評価装置１の構成を図１４に示す。
【００８１】
図１４における、複数の地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０，地上局切替模擬部１１，複数の移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２，その複数の移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２に対応する複数の無線伝送路模擬部１３，無線アクセス競合模擬部１４およびログ情報蓄積部１５の動作内容は、図９と同様である。
【００８２】
ただし、地上局切替模擬部１１は、各移動局設備５０の識別情報であるアドレス（MACアドレスあるいはＩＰアドレスなど）を設定するか、あるいは通過パケットより学習することにより、各移動局設備５０接続場所とアドレスを対応付ける機能を持つ必要がある。これは複数の移動局がそれぞれ移動局無線アクセスプロトコル模擬部に接続されている場合、地上局切替模擬部は、地上局側から受信したパケットに含まれる宛先アドレス（MACアドレスあるいはＩＰアドレスなど）を基に、そのパケットをどの移動局無線アクセスプロトコル模擬部に転送するかを判断する必要があるからである。
【００８３】
また、地上局切替模擬部１１の切替動作に関しては、各移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２に対して個別に設定および処理を行うものとする。
【００８４】
また、無線アクセス競合模擬部１４も各移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２に対して個別に設定および処理を行うが、接続された複数の移動局設備５０が同一の無線通信可能領域内に存在する場合は、自移動局設備５０に対する他移動局のパラメータ（他移動局の発生局数，発生および消滅タイミング，各他移動局から発生するトラフィック量）に他の移動局設備５０の動作を反映させることにより、接続された複数の移動局設備５０どうしの無線アクセス競合を模擬することが可能である。
【００８５】
また、図１４においては、移動体通信システム性能評価装置１に複数の移動局を接続し、移動局設備５０どうしのパケット送受信を模擬することも可能である。すなわち、上述より地上局切替模擬部１１は、各移動局設備５０接続場所とアドレスを対応付ける機能を持つため、移動局設備５０からのパケットをアドレスより判断して別の移動局設備５０へ送ることが可能である。
【００８６】
なお、図１において複数の移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２を設けて複数の移動局設備５０を接続した構成は図１４の機能に包含されるため、図示は省略する。
【００８７】
以上、第３の実施形態について説明した。本実施形態によれば、実システムを使用した場合と同様の通信動作を模擬することが可能であり、特に、複数の移動局における通信を実時間で模擬することが可能であり、通信性能の評価の精度を向上できると共に、実際に通信を行った場合の使い勝手を評価することを可能とする移動体通信システム性能評価装置を提供できる。
【００８８】
これまでに述べた移動体通信システム性能評価装置１は、上述したように、各機能毎にＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などでＬＳＩ化したり、ネットワークプロセッサなどで各機能を並列に動作させることが可能である。
【００８９】
さらに、パーソナルコンピュータ上で動作するソフトウェアにおいても実現可能であり、その場合のハードウェア構成例を図１５に示す。
【００９０】
図１５では、移動体通信システム性能評価装置１は、各模擬部（地上局無線アクセスプロトコル模擬部１０，地上局切替模擬部１１，移動局無線アクセスプロトコル模擬部１２，無線伝送路模擬部１３，無線アクセス競合模擬部１４）の処理を行うＣＰＵやキャッシュメモリや主記憶メモリなどの演算装置１０００と、移動局の移動パターンの設定（手順９０２０）や無線伝送路のビットエラー率を時系列にする設定（手順９０５０）や競合情報の設定（手順９０７０）などの設定項目を入力するキーボードやマウスなどの入力装置１００１と、設定項目入力時の確認やログ情報蓄積部１５に蓄積された動作状態やログ情報をモニタするディスプレイ（表示部）などの出力装置１００２と、送受信する伝送データのパケットを蓄積したり、競合情報やログ情報を蓄積しておくハードディスクやシリコンディスク，不揮発性メモリなどの記憶装置１００３と、地上局設備２０や移動局設備
５０との間の接続ネットワークのインターフェース機能を持つ複数の外部インターフェース装置１００４から構成される。
【００９１】
さらに、図１６に示すように、上述した設定項目やログ情報を印刷するためのプリンタや印刷機などの外部出力装置１００５や、他のパーソナルコンピュータへ設定データを移動させるためのＵＳＢメモリや、記憶装置１００３に蓄積できない大容量のログ情報などを蓄積しておく外部記憶装置１００６を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に係る移動体通信システム性能評価装置の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の移動体通信システムの構成例を示す図である。
【図３】本発明の移動体通信システム性能評価装置と実際の通信機器の接続関係を示す図である。
【図４】本発明の移動体通信システム性能評価装置の地上局無線アクセスプロトコル模擬部の動作内容を示す図である。
【図５】本発明の地上局無線アクセスプロトコル模擬部に係るパケット送信タイミング例を示す図である。
【図６】本発明の移動体通信システム性能評価装置の地上局切替模擬部の動作内容を示す図である。
【図７】本発明の移動体通信システム性能評価装置の地上局切替模擬部の動作内容を示す図である。
【図８】本発明の移動体通信システム性能評価装置の移動局無線アクセスプロトコル模擬部の動作内容を示す図である。
【図９】本発明に係る移動体通信システム性能評価装置の他の実施形態の構成を示す図である。
【図１０】本発明の移動体通信システム性能評価装置の無線伝送路模擬部の動作内容を示す図である。
【図１１】本発明の移動体通信システム性能評価装置の無線伝送路模擬部の動作内容を示す図である。
【図１２】本発明の移動体通信システム性能評価装置の無線アクセス競合模擬部の動作内容を示す図である。
【図１３】本発明の移動体通信システム性能評価装置と実際の通信機器の接続関係を示す図である。
【図１４】本発明に係る移動体通信システム性能評価装置の他の実施形態の構成を示す図である。
【図１５】本発明の移動体通信システム性能評価装置のハードウェア構成の一実施形態を示す図である。
【図１６】本発明の移動体通信システム性能評価装置のハードウェア構成の他の実施形態を示す図である。
【図１７】本発明の移動パターンの一例を示した図である。
【符号の説明】
【００９３】
１…移動体通信システム性能評価装置、２…地上局、３…地上側データ伝送網、４…中央局、５…移動局、１０…地上局無線アクセスプロトコル模擬部、１１…地上局切替模擬部、１２…移動局無線アクセスプロトコル模擬部、１３…無線伝送路模擬部、１４…無線アクセス競合模擬部、１５…ログ情報蓄積部、２０…地上局設備、２１…地上局無線機、２２…地上局アンテナ、５０…移動局設備、５１…移動局無線機、５２…移動局アンテナ、１０００…演算装置、１００１…入力装置、１００２…出力装置、１００３…記憶装置、１００４…外部インターフェース装置、１００５…外部出力装置、１００６…外部記憶装置、１９００…移動体通信システム性能評価装置で模擬する範囲、２００１〜２００７…パケット。
【図１】
2008022388.tif 000003
【図２】
2008022388.tif 000004
【図３】
2008022388.tif 000005
【図４】
2008022388.tif 000006
【図５】
2008022388.tif 000007
【図６】
2008022388.tif 000008
【図７】
2008022388.tif 000009
【図８】
2008022388.tif 000010
【図９】
2008022388.tif 000011
【図１０】
2008022388.tif 000012
【図１１】
2008022388.tif 000013
【図１２】
2008022388.tif 000014
【図１３】
2008022388.tif 000015
【図１４】
2008022388.tif 000016
【図１５】
2008022388.tif 000017
【図１６】
2008022388.tif 000018
【図１７】
2008022388.tif 000019