(57)【要約】【課題】実システムを設置することなく、伝送環境を効率よく把握することを目的とする。【解決手段】マルチホップ無線ネットワーク機能を備えた模擬無線端末と、模擬無線端末を制御する為にグラフィカルユーザインターフェース機能を備えた操作端末を備える。マルチホップ無線ネットワークシステムの設計・設置前に、実システム稼動時の問題点有無を検証するために、伝送路での損失率、スループット、通信エラー発生頻度などの伝送環境の評価を行う。【選択図】図１
2008228186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチホップ無線ネットワーク機能を備えた模擬無線端末と、模擬無線端末を制御する為にグラフィカルユーザインターフェース機能を備えた操作端末を備え、
マルチホップ無線ネットワークシステムの設計・設置前に、実システム稼動時の問題点有無を検証するために、伝送路での損失率、スループット、通信エラー発生頻度などの伝送環境の評価を行うことを特徴とする伝送環境評価装置。
【請求項２】
各模擬通信端末の無線送信電力を設定する機能を備えることを特徴とする請求項１記載の伝送環境評価装置。
【請求項３】
各模擬通信端末の通信周期を設定する機能を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載伝送環境評価装置。
【請求項４】
計測、取得したデータを時系列に記録、表示、及び出力する機能を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の伝送環境評価装置。
【請求項５】
各模擬無線端末に対するネットワーク構成を、指定した構成に設定可能とする機能を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1項に記載の伝送環境評価装置。
【請求項６】
実システムにおける通信周期と、実システムにおける通信路設定を入力することにより、模擬無線端末の消費電力、又は電池駆動時における電池寿命を計算する機能を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の伝送環境評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチホップ無線ネットワークシステムを設置する前に、設置場所の伝送環境を評価する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マルチホップ無線ネットワークは、アドホック性やネットワークのメッシュ構造を特徴としている。すなわち、端末Ａから端末Ｂへの通信において、端末間で直接伝送する構成と、他の端末Ｃを経由して通信する構成とを、伝送環境に応じて変化、選択して使用することが可能である。通常の１対１伝送の場合には、端末Ａから端末Ｂまでの伝送路は固定であり、当該伝送路の環境が悪化した場合には直ちに通信品質の低下、または通信不能となるが、マルチホップ無線ネットワークでは、他の端末を経由し、迂回ルートでの伝送を可能とすることで、直接の伝送ルートにおける伝送環境が悪い場合でも通信を行う事を可能としている。
【０００３】
また、端末の数が多い場合には、伝送ルートとして選択可能なルートは複数となり、どのルートを選択し伝送を実施するかにより、通信のパフォーマンスが決定される。
【０００４】
上述の特徴から、実際の通信システムを設置場所に応じた最適な設計とするためには、端末の設置場所や伝送ルートの構成方法を最適化する必要が有り、事前に設置場所における無線通信環境を把握する必要がある。
【特許文献１】特開２００６−２２２６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実際にシステムが設置される場所は、家庭、事務所、工場、屋外など多岐に渡る。端末間に壁、天井などの障害物が存在する場合にも、障害物の材料の物性により、信号の減衰様相が異なる。また、産業機械、電子レンジ、コードレス電話などの無線応用機器がノイズ発生源として存在する場合には、通信環境は著しく悪化する。
【０００６】
上述のような設置条件、ノイズ条件を考慮し、最適な伝送ルートの構成を決定する必要があるが、机上でのシミュレーションは手法が確立されていない。
【０００７】
このため、従来は、実際の適用システム（実システム）を仮に設置した上で、無線通信の状況を傍受する事で伝送環境を把握し、通信環境が不十分で対策が必要な場合には、端末の増加、設置場所の変更などを実施する、という対応を行っていた。
【０００８】
しかし、このような実システムを利用して伝送環境を把握する方法の場合、単に伝送が成功したか、失敗したかといった限定的な情報を取得できるにとどまるため、トライアンドエラー的な対応とならざるを得なかった。
【０００９】
このため、設計開始から実際にシステムを設置し、運用を開始するまでに時間を要したり、端末の増設により費用や日程が計画通りにいかない場合があった。
【００１０】
また、障害物及びノイズ発生源の影響は、実システム設置環境におけるドアの開閉状態や機械の電源入り切りなどの状態に依存し、従ってその様相は、時間とともに変化するため、データの採取には、実際の適用システムを仮設置した上で、数日間の期間を要しており、更に作業工程を圧迫していた。
【００１１】
そこで、本発明は、実システムを設置することなく、伝送環境を効率よく把握することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に関わる伝送環境評価装置は、マルチホップ無線ネットワーク機能を備えた模擬無線端末と、模擬無線端末を制御する為にグラフィカルユーザインターフェース機能を備えた操作端末を備え、マルチホップ無線ネットワークシステムの設計・設置前に、実システム稼動時の問題点有無を検証するために、伝送路での損失率、スループット、通信エラー発生頻度などの伝送環境の評価を行うことを特徴とする。
【００１３】
好適には、各模擬通信端末の無線送信電力を設定する機能を備えることを特徴とする。
【００１４】
また好適には、各模擬通信端末の通信周期を設定する機能を備えることを特徴とする。
【００１５】
また好適には、計測、取得したデータを時系列に記録、表示、及び出力する機能を備えることを特徴とする。
【００１６】
また好適には、各模擬無線端末に対するネットワーク構成を、指定した構成に設定可能とする機能を備えることを特徴とする。
【００１７】
また好適には、実システムにおける通信周期と、実システムにおける通信路設定を入力することにより、模擬無線端末の消費電力、又は電池駆動時における電池寿命を計算する機能を備えることを特徴とする。
【００１８】
また好適には、通信用模擬端末に対して、局構成、伝送ルート構成、通信頻度、送信出力の設定を可能とする手段、伝送環境の測定を実施する手段、そして模擬端末と接続された操作端末にて、測定データを時系列的に蓄積する手段、そして、それらを総括的に表示する手段を兼ね備える事を特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に関わる伝送環境評価装置を使用すれば、実際のシステムを設置する前に、伝送環境を把握し、最適な構成、設定を知る事が可能となり、結果を実システムの設計に反映することが可能なため、従来、実際のシステムを導入する段階で必要とされていた調整段階の工程短縮、ひいては、導入費用の削減が可能である。
【００２０】
また、各端末の送信出力の最適値を選定する事が可能となり、端末を電池駆動する際の電池寿命を最適化することが可能である。
【００２１】
また、本発明に関わる伝送環境評価装置によって時系列に採取されるデータと、工場であれば機械の稼動状況、家庭であれば、電気機器の稼動状況や人間の動きといった既存のデータとを組合せる事で、伝送失敗の原因などを推定する事が容易となり、対策を効果的に実施する事が出来る。
【実施例１】
【００２２】
図１〜７に基づき、本発明の実施例１を説明する。
【００２３】
図１は、実施例１によるマルチホップ無線ネットワークの伝送環境評価装置の構成を示すブロック図である。本実施例では、家庭内へセンサネットワークを設置するに際しての伝送環境評価装置とする。
図１を参照すると、伝送環境評価装置は、操作端末１、無線親局２および無線端末３〜８を有している。
【００２４】
実際に適用されるセンサネットワークシステムでは、無線親局２および無線端末３〜８の各々に対して、センサおよび制御装置が接続され、各センサおよび制御装置は、無線端末３〜８を経由して無線親局２とデータ通信が可能であるが、本発明の実施例ではセンサおよび制御装置は接続されない。
【００２５】
本実施例においては、無線端末の数、および接続はこの構成に限定されるものではない。また、無線親局２および無線端末３〜８は移動可能であっても、固定設置されていても良い。
【００２６】
図１において、実線は有線による接続を示し、点線は無線による接続を示す。
【００２７】
無線親局２および無線端末３〜８の相互間では、マルチホップ無線ネットワークが構成されている。例えば、無線端末５が無線親局２にデータ送信する場合、無線端末３がデータを中継する。また、無線親局２が無線端末８にデータ送信する場合、無線端末４及び６がデータを中継する。したがって、中間に位置する無線端末３，４，６は、自局分のデータ送受信に加え、無線親局２と無線端末５，７，８とのデータの中継動作も行う。
【００２８】
ここでは、図１に示したように、無線親局２をルートとして無線端末３〜８がツリー状に接続されたマルチホップ経路が構成されているものとする。また、無線親局２および無線端末３〜８には、それぞれユニークな端末識別ＩＤが付与されており、この端末識別ＩＤにより、各装置を識別可能であるとする。
【００２９】
操作端末１は、画面への設定、表示機能を有するとともに、無線親局２と有線にて接続され、伝送路環境評価のために必要な制御・監視情報を送受信する。操作端末１と無線親局２が送受信するデータには、通信試験用設定値、計測結果がある。
【００３０】
図２は、無線親局２の構成を示す機能ブロック図である。
【００３１】
操作端末１から有線通信により設定される情報は、制御部１０にて処理され、無線端末に対する設定内容は、送信部１１、アンテナ１２を介して、無線端末３〜８に送信される。無線端末３〜８からの通信信号は、アンテナ１２を経由し、受信部１３に入力される。受信部１３の出力データは、制御部１０へ入力される。また、受信部１３の出力は並行して受信信号レベル検出部１４に入力される。受信信号レベル検出部１４の出力は、制御部１０へ入力される。制御部１０では、無線端末３〜８からの通信信号、通信成功、失敗状況と受信信号レベル検出部１４からの受信信号レベルデータを保存、加工し、操作端末１へ送信する。
【００３２】
図３は、無線端末３〜８のうち１局分の構成を示す機能ブロック図である。
【００３３】
無線端末では、無線親局２及び他の無線端末からの通信信号を、アンテナ２０を経由し、受信部２１に入力する。無線親局２での動作と同様に、受信部２１の出力データは、制御部２２へ入力される。また、受信部２１の出力は並行して、受信信号レベル検出部２３に入力される。受信信号レベル検出部２３の出力は、制御部２２へ入力される。
【００３４】
制御部２２では、無線親局２からの設定情報に基づき、ネットワーク構成の制御、伝送路環境計測を実施すべく、送信部２４、アンテナ２０を制御し、また、これらを経由し、他の端子へ通信信号を出力する。また、制御部２２では他の無線端末からの通信信号、通信成功、失敗状況と、受信信号レベル検出部２３の受信信号レベル出力から、本端末での伝送路環境計測結果を生成し、送信部２４、アンテナ２０を介して、無線親局２へ送信する。
【００３５】
図４は、操作端末１から、無線端末６及び無線端末８への設定情報が伝達され、無線端末６〜無線端末８間にて伝送路環境計測が実施され、その結果が操作端末１まで戻るシーケンスを示す。
【００３６】
以下、図４に従い、実際の伝送環境計測機能の動作を説明する。
【００３７】
初期段階で通信ルートが構成されていることを前提とする。
【００３８】
通信ルートの構成を設定する機能について、手順を説明する。
【００３９】
まず、操作端末１において、ネットワーク構成として、端末局の属性、通信ルートの構成などを設定する。操作端末１は、有線通信にて無線親局２に本情報を伝達し、無線親局２は、無線通信により無線端末３〜８に本情報を伝達する。無線親局２、及び無線端末３〜８は、操作端末１から指定されたタイミングで、一斉に通信ルートの構成を設定されたものへと切替える。
【００４０】
次に、伝送路環境を計測するルートの設定方法を説明する。
【００４１】
操作端末１において、試験用データフレームを送受信する無線端末の番号を設定する。ここでは、無線端末６から８への伝送路環境を計測する例について述べる。操作端末１は、有線通信にて無線親局２に本情報を伝達し、無線親局２は、無線通信を使用し無線端末６に対して送信端子の設定と、無線端末８への伝送路の計測であることの設定情報を伝達する。また、無線親局２は、無線端末８に対しては、受信端子の設定と、無線端末６からの伝送路の計測であることの設定情報を伝達する。
【００４２】
次に、伝送路環境を計測するルートにおける、パラメータの設定方法について説明する。
【００４３】
操作端末１において、試験用データフレームのデータ長、送信回数、送信間隔、無線端末の無線送信電力などを設定する。図５に設定画面の１例を示す。
【００４４】
ここでは、上記の例と同様に、無線端末６から８への伝送路環境を計測する例について述べる。操作端末１は、有線通信にて無線親局２に本情報を伝達し、無線親局２は、無線通信を使用し無線端末６及び無線端末８に対して上記パラメータを伝達する。
【００４５】
次に、伝送路環境を計測する方法と、評価試験の結果を転送する方法、また当該データを操作端末にて表示する方法を説明する。
【００４６】
操作端末１において、伝送路環境を計測するルートの設定、及び、パラメータの設定を実施した後、計測実行のコマンドを発効する。ここでは、上記の例と同様に、無線端末６から８への伝送路環境を計測する例について述べる。操作端末１は、有線通信にて無線親局２に本情報を伝達し、無線親局２は、無線通信を使用し無線端末６及び無線端末８に対して上記の計測実行コマンドを伝達する。
【００４７】
無線端末６及び８は、計測実行コマンド受信により、パラメータに設定された内容で通信フレームの送受信を行い、伝送成功、失敗の回数、通信時の信号受信レベル検出、通信スループットの計測を実施する。無線端末６及び８は、上記計測の結果を、無線通信を使用し無線親局２へ伝達し、無線親局２は有線通信により、操作端末１へ伝達する。操作端末１では、伝送成功、失敗の回数、通信時の信号受信レベル、通信スループットなどの計測結果に基づいて、伝送路での損失率、通信エラー発生頻度などを算出し、計測結果とともに画面へ表示する。
【００４８】
図６に計測結果や算出結果の画面表示の１例を示す。
【００４９】
なお、ここに述べる計測動作は、一回の設定により、一回のみの計測とすることも可能であるし、一回の設定により繰り返し計測動作を行う事も可能である。繰り返し試験を行う場合には、操作端末１にて、パラメータとして繰り返し計測実行周期（通信周期）を設定し、他のパラメータと同様の経路、方式にて無線端末へ伝達する。
【００５０】
次に、時系列データを採取する場合の設定方法と、採取された試験結果の表示方法について説明する。
【００５１】
操作端末１において、伝送路環境を計測するルートの設定、及び、繰り返し計測実行周期を含めたパラメータの設定を実施した後、時系列データ採取コマンドを発効する。ここでは、上記の例と同様に、無線端末６から８への通信ルートの環境評価を実施する例について述べる。操作端末１は、有線通信にて無線親局２に本情報を伝達し、無線親局２は、無線通信を使用し無線端末６及び無線端末８に対して上記の時系列データ採取コマンドを伝達する。
【００５２】
無線端末６及び８は、時系列データ採取コマンド受信により、パラメータに設定された内容で通信フレームの送受信を行い、伝送成功、失敗の回数、通信時の信号受信レベル検出、通信スループットの計測を繰り返し実施する。無線端末６及び８は、上記計測１回の実行につき一式の試験データを、無線通信を使用し無線親局２へ伝達し、無線親局２は有線通信により、操作端末１へ伝達する。操作端末１では、繰り返し試験のデータに時刻データを付加し、データ保存するとともに、伝送成功、失敗の回数、通信時の信号受信レベル、通信スループットなどの計測結果に基づいて、伝送路での損失率、通信エラー発生頻度などを算出し、計測結果とともに画面へ表示する。
【００５３】
図７に、時系列データの画面表示の１例を示す。
【００５４】
次に、端末の消費電力、及び電池駆動時における電池寿命を計算する機能について説明する。
【００５５】
操作端末１において、無線親局２、及び無線端末３〜８の伝送路構成、通信フレームの長さ、通信実施頻度を設定する。予め保存されている無線通信に要する電力量と、各種電池の電力容量を使用し、設定された伝送路構成と通信実施頻度に従った計算により、通信による消費電力を計算し、電池動作の場合には電池寿命を計算する。
【００５６】
なお、図１では、ツリー状のネットワーク構成の場合を例示したが、スター状、メッシュ状のネットワークにおいても同様である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例１による伝送路環境評価装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１による無線親局の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１による無線端末の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例１による伝送路環境測定手順を示す図である。
【図５】本発明の実施例１による伝送路環境評価時のパラメータ設定画面の一例を模式的に示した図である。
【図６】本発明の実施例１による伝送路環境測定結果の表示画面の一例を模式的に示した図である。
【図７】本発明の実施例１による伝送路環境を測定した場合の、時系列データの表示画面の一例を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  操作端末
２  無線親局
３〜８  無線端末
１０、２２  制御部
１１、２４  送信部
１２、２０  アンテナ
１３、２１  受信部
１４、２３  受信信号レベル検出部
【図１】
2008228186.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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