(57)【要約】【課題】  無線チャンネルの品質測定方法及びその測定装置を提供する。【解決手段】競合基盤の媒体接近方式を使用する無線チャンネルを介したフレームの伝送時、ステーション間の競合の発生程度を算出し、算出された競合発生程度に基づいて無線チャンネルの品質を測定する無線チャンネルの品質測定方法及びその測定装置である。これにより、競合の発生程度を考慮して、無線チャンネルの品質をさらに正確に測定できる。【選択図】      図４
2007068171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
競合基盤の媒体接近方式を使用する無線チャンネルを介したフレームの伝送時、ステーション間の競合発生程度を算出するステップと、
前記競合発生程度に基づいて、前記無線チャンネルの品質を測定するステップとを含むことを特徴とする無線チャンネルの品質測定方法。
【請求項２】
前記競合発生程度は、前記フレームの伝送時、フレーム当りディファーの回数に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の無線チャンネルの品質測定方法。
【請求項３】
前記無線チャンネルの品質は、前記フレームの有効伝送速度により測定されることを特徴とする請求項２に記載の無線チャンネルの品質測定方法。
【請求項４】
前記ステーションは、ＭＡＣ階層のノードであることを特徴とする請求項１に記載の無線チャンネルの品質測定方法。
【請求項５】
前記無線ネットワークは、ＣＳＭＡ／ＣＡ  ＭＡＣ方式を使用する無線ネットワークであることを特徴とする請求項１に記載の無線チャンネルの品質測定方法。
【請求項６】
複数のステーションが通信可能に結合された無線ネットワークで、フレームの伝送時にフレーム当りディファーの回数を測定するステップと、
前記フレーム当りディファーの回数に基づいて、前記ステーション間の競合によって、前記フレームの伝送速度が影響を受ける尺度を表す競合係数を算出するステップとを含むことを特徴とする無線チャンネルの品質測定方法。
【請求項７】
前記競合係数に基づいて、前記無線ネットワークを介して有効にフレームを伝送できる有効伝送速度を算出するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の無線チャンネルの品質測定方法。
【請求項８】
前記有効伝送速度は、次の式により算出されることを特徴とする請求項７に記載の無線チャンネルの品質測定方法：
【数１】
2007068171.tif 000013
ここで、Ｓｅｆｆは、前記有効伝送速度を表し、ＳＰＨＹは、競合がないときにフレームを伝送できる物理チャンネルの伝送速度を表し、Ｄｒａｔｅは、前記フレーム当りディファーの回数を表す。
【請求項９】
前記競合係数は、次の式により算出されることを特徴とする請求項６に記載の無線チャンネルの品質測定方法：
【数２】
2007068171.tif 000014
ここで、Ｃｆは、前記競合係数を表し、Ｄｒａｔｅは、前記フレーム当りディファーの回数を表す。
【請求項１０】
前記無線ネットワークは、ＣＳＭＡ／ＣＡ  ＭＡＣ方式を使用する無線ネットワークであることを特徴とする請求項６に記載の無線チャンネルの品質測定方法。
【請求項１１】
複数のステーションが、複数の無線リンクを通じて通信可能に結合された無線ネットワークにおいて、前記ステーション間の競合発生比率を算出するステップと、
前記競合発生比率に基づいて、前記複数の無線リンクのうち、何れか一つを通信用リンクとして選定するステップとを含むことを特徴とする無線チャンネルの品質測定方法。
【請求項１２】
前記通信用リンクの選定は、前記競合発生比率に基づいて算出された前記複数の無線リンクのそれぞれのフレーム有効伝送速度の比較結果により選定されることを特徴とする請求項１１に記載の無線チャンネルの品質測定方法。
【請求項１３】
前記複数の無線リンクは、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式により、媒体接近制御を行うことを特徴とする請求項１１に記載の無線チャンネルの品質測定方法。
【請求項１４】
複数のステーションが、通信可能に結合された無線ネットワークの物理チャンネルの伝送速度を算出する信号品質分析部と、
前記ステーション間の競合によって、フレームの伝送速度が影響を受ける尺度を表す競合係数を算出する競合分析部と、
前記競合係数及び前記物理チャンネルの伝送速度に基づいて、前記無線ネットワークを介して有効にフレームを伝送できる有効伝送速度を算出する有効伝送速度算出部とを備えることを特徴とする無線チャンネルの品質測定装置。
【請求項１５】
前記競合分析部は、
前記無線ネットワークで、フレームの伝送時にフレーム当りディファーの回数を算出するディファードレート算出部と、
前記フレーム当りディファーの回数に基づいて、前記競合係数を算出する競合係数算出部とを備えることを特徴とする請求項１４に記載の無線チャンネルの品質測定装置。
【請求項１６】
複数のステーションが、複数の無線リンクを通じて通信可能に結合された無線ネットワークにおいて、前記ステーション間の競合発生比率を算出する競合分析部と、
前記無線ネットワークの物理チャンネルの伝送速度を算出する信号品質分析部と、
前記競合発生比率及び前記物理チャンネルの伝送速度に基づいて、前記複数の無線リンクを通じて有効にフレームを伝送できる有効伝送速度を前記無線リンク別にそれぞれ算出する有効伝送速度算出部と、
算出された有効伝送速度に基づいて、前記複数の無線リンクのうち、何れか一つを通信用リンクとして割り当てるリンク割当ブロックとを備える無線チャンネルの品質測定装置。
【請求項１７】
前記無線ネットワークは、ＣＳＭＡ／ＣＡ  ＭＡＣ方式を使用する無線ネットワークであることを特徴とする請求項１６に記載の無線チャンネルの品質測定装置。
【請求項１８】
競合基盤の媒体接近方式を使用する無線チャンネルを介したフレームの伝送時、ステーション間の競合発生程度を算出するステップと、
前記競合発生程度に基づいて、前記無線チャンネルの品質を測定するステップとを含むことを特徴とする無線チャンネルの品質測定方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項１９】
複数のステーションが通信可能に結合された無線ネットワークにおいて、フレームの伝送時にフレーム当りディファーの回数を測定するステップと、
前記フレーム当りディファーの回数に基づいて、前記ステーション間の競合によって前記フレームの伝送速度が影響を受ける尺度を表す競合係数を算出するステップと、
前記競合係数に基づいて、前記無線ネットワークを介して有効にフレームを伝送できる有効伝送速度を算出するステップとを含むことを特徴とする無線チャンネルの品質測定方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項２０】
複数のステーションが、複数の無線リンクを通じて通信可能に結合された無線ネットワークにおいて、前記ステーション間の競合発生比率を算出するステップと、
前記競合発生比率に基づいて、前記複数の無線リンクのうち、何れか一つを通信用リンクとして選定するステップとを含むことを特徴とする無線チャンネルの品質測定方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線チャンネルの品質測定方法及びその測定装置に係り、さらに詳細には、ＩＥＥＥ ８０２.１１のようなＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）方式を使用する無線ネットワークで、ステーション間の競合発生程度を測定した結果を利用して、無線チャンネルの品質を測定する無線チャンネルの品質測定方法及びその測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線データ伝送装置の性能向上のためには、データフレームが送受信される無線チャンネルの品質を測定して利用することが必要である。測定された無線チャンネルの品質は、ユーザにより高品質のサービスを提供するための基準指標として使用されうる。例えば、複数の無線チャンネルの使用可能な状態で、現在使用中の無線チャンネルの品質が劣悪な場合には、測定された無線チャンネルの品質結果によって、残りの無線チャンネルのうち、品質が最も良好なチャンネルを選択して使用できる。このような無線チャンネルの品質に影響を及ぼす要素としては、伝播信号の強度や、複数の無線ステーションが同時に共通のチャンネルを使用する時に発生する競争などがある。
【０００３】
一方、有線または無線ネットワークを通じてデータを送受信するときには、ネットワークの機能を効率的に使用するために、通信を所望する個体間に何を、如何に、いつ通信するかについての標準化された通信規約によって行われるが、このような通信規約をプロトコルと言う。通信プロトコルは、ＯＳＩ７階層（Ｏｐｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ７−ｌａｙｅｒ）を基本構造として、有線または無線ネットワークであるか、及びデータを伝送する伝達媒体が何であるかのようなそれぞれのネットワーク特性によって適切に構成されうる。
【０００４】
ＯＳＩ７階層で、伝達媒体が無線ＬＡＮである場合、無線ＬＡＮ規格に定義されて無線ＬＡＮの固有な機能を行う階層は、データリンク階層と物理階層である。ここで、データリンク階層の主な役割は、無線リンクのエラー制御、ノードの無線網に対する接近制御などの機能であり、物理階層の主な役割は、無線周波数にデータを載せて、実際に無線パケットを伝送することである。データリンク階層は、さらに論理的リンク制御とＭＡＣ階層とに区分される。論理的リンク制御は、ＯＳＩ階層２の同期化及びエラー制御を担当する。そして、ＭＡＣ階層は、隣接するノードとの無線媒体に対する接近制御を行って、複数のノードが、伝送媒体を衝突なしに効率的に使用させる役割を行う。ＩＥＥＥ
８０２.１１無線ＬＡＮの規約は、このような無線ＬＡＮの機能のうち、特に、ＭＡＣ階層及び物理階層の機能を規定している。
【０００５】
ＭＡＣ方式には、大きくＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）やＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）のように、媒体を時間及び周波数帯域を基準にチャンネルに分けて、特定のチャンネルは、特定のユーザのみが使用できるようにマッピングする方式であるｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ−ｆｒｅｅ方式があり、媒体を複数のユーザが共有し、ユーザのデータ伝送の必要時ごとに媒体に対する接近は許容するが、競合が発生する場合、これを適切なアルゴリズムで解決する競合方式がある。ＣＳＭＡ／ＣＡ方式は、代表的な競合基盤のＭＡＣ方式である。この方式は、送信ノードが、伝送媒体が使用可能か否かをチェックする搬送波感知機能を使用して、伝送媒体に対する接近を制御し、衝突回避方法を使用して、データフレーム衝突によって伝送容量を浪費しないようにする。ＣＳＭＡ／ＣＡ方式は、ＩＥＥＥ  ８０２.１１でＭＡＣ標準として使用される。
【０００６】
図１は、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式をランダム・バックオフ方法と並行して示す図である。ここで、ＤＩＦＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ  Ｉｎｔｅｒ−Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）は、フレーム伝送時にデータフレームを保護するために、フレーム間の基本的な間隔を表示している。
【０００７】
図１に示すように、フレーム伝送を所望するステーションは、まず、チャンネルの状態をセンシングする。センシングの結果、チャンネルが他のステーションにより使用されていないアイドル（ｉｄｌｅ）状態であれば、フレームを伝送する。もし、他のステーションがチャンネルを使用中のビジー（ｂｕｓｙ）状態であれば、しばらくフレーム伝送を遅延させた後、再び伝送を試みる。このように、チャンネルがビジー状態である場合、フレーム伝送を遅延させる過程をバックオフ過程と言い、フレーム伝送を遅延させる時間は、バックオフ過程に進む瞬間、ランダムに決定されるが、この時間をバックオフ時間と言う。すなわち、他のステーションがチャンネル使用を終えたとき、ＤＩＦＳ期間中にチャンネルがアイドル状態であることを確認した後、フレーム伝送を待っていたさらに他のステーションとの衝突を避けるために、バックオフ時間にバックオフタイマーを設定し、このバックオフタイマーが減少して‘０’になれば、そのときにデータを伝送できる。
【０００８】
実際に、フレームを伝送するまでただバックオフ時間ほど遅延されるのではなく、追加的に、バックオフ過程中にチャンネルがビジー状態にあった時間ほどさらに遅延される。すなわち、バックオフ過程に進むとき、当該ステーションは、バックオフ時間にバックオフタイマーを初期設定した後、チャンネルがアイドルである状態でのみバックオフタイマーを減少させ、バックオフタイマーが‘０’になれば、フレームを伝送する。したがって、チャンネルがアイドル状態と判断されて、タイマーの減少中にチャンネルが再びビジー状態になれば、バックオフタイマーを停止させた後に待ち、チャンネルが再びアイドル状態になれば、バックオフタイマーを再び減少させて行く。ＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、ＲＴＳ／ＣＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ  ｔｏ  Ｓｅｎｄ／Ｃｌｅａｒ  ｔｏ  Ｓｅｎｄ）などの制御パケットを導入して、ステーションが自身がチャンネルを使用する期間を予約して、該当期間を隣接するステーションに知らせて、この期間中に他のステーションをして伝送媒体を使用させないことによって、無線チャンネルでの衝突可能性をさらに下げている。
【０００９】
図２は、ＣＳＭＡ／ＣＡの競合発生時にフレーム伝送過程を説明するために参照される図である。図２には、ＣＳＭＡ／ＣＡのランダム・バックオフ方式が、複数のステーションの間で動作する過程と、これにより、フレームが伝送される過程とを示しており、チャンネルを使用しようとするステーションが複数個である場合、競合を如何に解決し、かつフレームを伝送するかを示している。
【００１０】
図２に示すように、ステーションＢは、伝送すべきフレームがある場合、チャンネルがアイドル状態であるか、またはビジー状態であるかを調べる。図２の場合、既にステーションＡがフレームを伝送中であり、チャンネルがビジー状態であるので、ステーションＢは、フレーム伝送を直ちに試みずにバックオフ過程に進む。バックオフ過程では、バックオフ時間をランダムに設定し、チャンネルがアイドル状態になるまで待った後、バックオフタイマーを駆動させてバックオフ時間を短縮させて行く。図２で、ステーションＡの伝送が終わった後、バックオフ過程中にあったステーションＢ、Ｃ、Ｄはバックオフタイマーを駆動させるが、ステーションＣの場合、バックオフタイムが最も短く設定されており、最初にチャンネルを占有してフレームを伝送する。
【００１１】
一旦、ステーションＣがチャンネルを占有すれば、周りのステーションは、チャンネルがビジー状態であると判断し、これにより、既にバックオフタイマーを駆動させていたステーションＢ及びＣは、バックオフタイマーの動作を中断させ、チャンネルが再びアイドル状態になるまで待つ。また、ステーションＣがフレームの伝送中に伝送すべきフレームが発生したステーションＥのような場合にも、既にチャンネルがビジー状態であるので、フレームを伝送できず、ステーションＢ、Ｄのようなバックオフ過程に進む。このような過程を経つづけて、ステーションＢのチャンネルがアイドル状態で自身のバックオフタイマーが‘０’に減少すれば、はじめて自身のフレームを伝送する。
【００１２】
ＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、伝送したデータフレームの伝送成功如何を、ＡＣＫ（ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）フレームを受信することによって確認する。もし、所定時間内にＡＣＫフレームを受信できない場合、フレームが、伝送中のチャンネルのエラーあるいは衝突によって伝送が失敗したと判別し、この場合、バックオフ過程を経た後にフレームを再伝送する。また、このような再伝送過程でもフレーム伝送を失敗し続ければ、再伝送の回数に制限をおいて、所定の再伝送の回数に達してもフレームの伝送に失敗した場合には、当該フレームの伝送をあきらめる。
【００１３】
ところが、このようなＣＳＭＡ／ＣＡＭＡＣ方式は、ＴＤＭＡやＦＡＭＡのような固定されたチャンネルを特定のステーションが独占して使用するのではなく、複数のステーションが共通されたチャンネルを使用するので、このときに発生する競合の効果的な解決に主眼点をおいている。ＣＳＭＡ／ＣＡのような競合基盤のＭＡＣ方式を使用するユーザは、物理的チャンネルから発生するノイズや干渉のような信号自体の不安定性によるリンクの品質低下効果の他に、複数のステーション間の競合によるリンクの品質低下効果の影響を多く受ける。したがって、ＣＳＭＡ／ＣＡのようなＭＡＣ方式を使用するシステムでは、リンクのスループットのような無線チャンネルの品質を測定するとき、複数のステーション間の競合による影響を考慮せねばならない。
【特許文献１】日本特許公開２００３−１８８８８３号公報
【特許文献２】米国特許公開２００３−１４７４１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、本発明の目的は、複数のステーションが共通の無線チャンネルを使用することによって発生する競合発生程度を把握し、これを利用して無線チャンネルの品質を測定する無線チャンネルの品質測定装置及び方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を解決するための本発明に係る無線チャンネルの品質測定方法は、競合基盤の媒体接近方式を使用する無線チャンネルを介したフレームの伝送時、ステーション間の競合発生程度を算出するステップと、前記競合発生程度に基づいて、前記無線チャンネルの品質を測定するステップとを含む。
【００１６】
前記競合発生程度は、前記フレームの伝送時、フレーム当りディファーの回数に基づいて算出されることが望ましく、前記無線チャンネルの品質は、前記フレームの有効伝送速度により測定されることが望ましい。
【００１７】
また、前記目的を解決するための本発明に係る無線チャンネルの品質測定方法は、複数のステーションが通信可能に結合された無線ネットワークで、フレームの伝送時にフレーム当りディファーの回数を測定するステップと、前記フレーム当りディファーの回数に基づいて、前記ステーション間の競合によって、前記フレームの伝送速度が影響を受ける尺度を表す競合係数を算出するステップとを含む。
【００１８】
そして、本発明によれば、複数のステーションが、複数の無線リンクを通じて通信可能に結合された無線ネットワークにおいて、前記ステーション間の競合発生比率を算出するステップと、前記競合発生比率に基づいて、前記複数の無線リンクのうち、何れか一つを通信用リンクとして選定するステップとを含む無線チャンネルの品質測定方法が提供される。
【００１９】
一方、本発明の無線ネットワーク品質測定装置は、複数のステーションが、通信可能に結合された無線ネットワークの物理チャンネルの伝送速度を算出する信号品質分析部と、前記ステーション間の競合によって、フレームの伝送速度が影響を受ける尺度を表す競合係数を算出する競合分析部と、前記競合係数及び前記物理チャンネルの伝送速度に基づいて、前記無線ネットワークを介して有効にフレームを伝送できる有効伝送速度を算出する有効伝送速度算出部とを備える。
【００２０】
前記目的を解決するための本発明に係る無線チャンネルの品質測定装置は、複数のステーションが、複数の無線リンクを通じて通信可能に結合された無線ネットワークにおいて、前記ステーション間の競合発生比率を算出する競合分析部と、前記無線ネットワークの物理チャンネルの伝送速度を算出する信号品質分析部と、前記競合発生比率及び前記物理チャンネルの伝送速度に基づいて、前記複数の無線リンクを通じて有効にフレームを伝送できる有効伝送速度を前記無線リンク別にそれぞれ算出する有効伝送速度算出部と、算出された有効伝送速度に基づいて、前記複数の無線リンクのうち、何れか一つを通信用リンクとして割り当てるリンク割当ブロックとを備える。
【００２１】
前記目的を解決するために、本発明では、前記方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、伝播信号の強度やノイズの影響の他に、ＣＳＭＡ／ＣＡ  ８０２.１１のようなシステムで複数のステーションが共通の無線チャンネルを使用することによって発生可能な競合の発生程度を考慮して、無線チャンネルの品質をさらに正確に評価できる。また、このような品質測定により利用可能な複数の無線チャンネルのうち、品質が最も良い無線チャンネルを選択してフレームを伝送させて、効率的にリンク品質を管理できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
【００２４】
本発明に係る無線チャンネルの品質測定装置は、基本的に、ＩＥＥＥ  ８０２.１１のようなＣＳＭＡ／ＣＡ  ＭＡＣ方式を使用する無線ネットワーク環境に適用されるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、本発明に係る条件を満たす他の無線ネットワーク環境でも適用が可能である。
【００２５】
図３は、本発明に係る無線チャンネルの品質測定装置を備えるシステムの構成の一例を示す図である。図４に示すように、無線チャンネルの品質測定装置１００は、デバイスインターフェース５０を通じてステーションＳ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎ（１０ａ、１０ｂ、・・・、１０ｎ）と通信可能に結合され、デバイスインターフェース５０を通じて無線チャンネルの信号強度、ノイズ強度、データレートなどの無線信号情報と、競合発生によってフレーム伝送が遅延されるディファー発生回数Ｄｃｎｔ、及びフレーム伝送試み回数Ｔｃｎｔの情報とを入力され、それらに基づいて有効伝送速度Ｓｅｆｆを算出する。このような無線チャンネルの品質測定装置１００は、一つあるいは複数の無線リンクから構成されたシステムに対しても適用されうる。
【００２６】
無線チャンネルの品質測定装置１００で算出された有効伝送速度は、これを必要とする上位アプリケーションブロック２００に伝達されて、その応用範囲によって多様に使用されうる。例えば、アプリケーションブロック２００がリンク割当ブロックである場合、無線チャンネルの品質測定装置１００で算出された有効伝送速度により複数の無線リンクの総合的な品質を比較し、その比較結果によって、最も高い品質を表す無線リンクを選択してフレーム伝送に利用できる。無線チャンネルの品質のうち、信号品質が特別に大きな影響がないか、または関心のないシステムでは、競合発生程度が無線チャンネルの総合的な品質を代表できる。
【００２７】
図４は、本発明の一実施例に係る無線チャンネルの品質測定装置のブロック図である。図４に示すように、本無線チャンネルの品質測定装置１００は、信号品質分析部１１０、競合分析部１２０、及び有効伝送速度算出部１３０を備える。競合分析部１２０は、ディファードレート算出部１２３及び競合係数算出部１２５を備える。
【００２８】
信号品質分析部１１０は、無線信号情報に基づいて無線チャンネルの信号品質を分析する。競合分析部１２０は、無線チャンネルからフレーム伝送試み回数及びディファー発生回数情報に基づいて無線チャンネルで競合発生程度を分析する。有効伝送速度算出部１３０は、信号品質分析部１１０で分析した信号品質、及び競合分析部１２０で分析した競合程度に基づいて、無線チャンネルの有効なフレーム伝送速度、すなわち、有効スループットを算出する。
【００２９】
図５は、本発明の一実施例に係る無線チャンネルの品質測定装置で有効伝送速度を算出する過程の説明に提供されるフローチャートである。図５に示すように、競合分析部１２０内のディファードレート算出部１２３は、デバイスインターフェース５０を通じてディファー発生回数Ｄｃｎｔ及びフレーム伝送試み回数Ｔｃｎｔを入力されて、フレーム当りディファーの回数のディファードレートＤｒａｔｅを算出する（Ｓ３００）。このとき、Ｄｒａｔｅは、次のような式（１）により算出できる。
【００３０】
【数３】
2007068171.tif 000003
ディファードレートＤｒａｔｅが算出されれば、これを利用して、競合の発生によって実際のフレーム伝送速度がある程度影響を受けるかを表す競合係数Ｃｆを算出する。このとき、競合係数Ｃｆは、次のような式（２）により算出できる。
【００３１】
【数４】
2007068171.tif 000004
算出された競合係数Ｃｆは、有効伝送速度算出部１３０に伝達されて、有効伝送速度算出部１３０は、競合係数Ｃｆ及び、信号品質分析部１１０から伝えられたＳＰＨＹを利用して、次の式（３）のような方法で無線チャンネルの有効伝送速度を算出させる。
【００３２】
【数５】
2007068171.tif 000005
ここで、Ｓｅｆｆは、ＭＡＣ階層で実際のフレームの伝送速度、すなわち、競合の発生による遅延効果を考慮に入れたフレーム伝送速度を表す。また、ＳＰＨＹは、競合がないとき、フレームを伝送できる物理チャンネルの伝送速度を表し、変調方法や無線伝播信号の強度、ノイズ強度などにより影響を受ける。
【００３３】
図６は、有効伝送速度の算出式の説明のために参照される図である。図６には、複数のステーションが共有された無線チャンネルを通じてフレームを伝送するとき、それらのステーション間に発生する競合を解決しつつ、複数のフレームが伝送される過程を示している。図６に示すように、ステーションＸは、自身のフレーム伝送を決定した後、実際にフレームを伝送するまでｎ回のディファーを行った状態であり、この間にｎ個のステーションが、ＣＳＭＡ／ＣＡのバックオフ過程を通じて競合を解決しつつフレームを伝送する過程を示している。図６では、この過程を単純化するためにＲＴＳ／ＣＴＳの交換過程は省略し、衝突は発生していないと仮定する。
【００３４】
まず、以下の説明で使用される変数の意味を説明すると、次の通りである。
【００３５】
●ＴＤＩＦＳ：ＤＩＦＳ時間の長さ
●Ｔｂ＿Ｓｉ：ステーションｉが、フレーム伝送直前のＤＩＦＳ区間からフレーム伝送までバックオフした時間の長さ
●ＴＢ＿Ｘ：ステーションＸが、データフレームを伝送するために、初期にチャンネルをセンシングしたチャンネルがビジー状態であると判断されて、フレーム伝送をディファーしつつバックオフすることに決定したバックオフ時間の長さ
●ＴＦｒａｍｅ＿Ｓｉ：ステーションｉが、フレームの伝送にかかった時間の長さ、これには、ステーションｉがデータフレームを伝送し、これに対する受信側からＳＩＦＳ後にＡＣＫ  ｆｒａｍｅを伝送する時間まで含まれている。
【００３６】
●ＬＦＲＡＭＥ＿Ｘ：ステーションＸが送ったデータフレームの長さ
●ＬＦＲＡＭＥ：一般的に、ステーションが送るデータフレームの長さを同一であると仮定するときのデータフレームの長さ
●ＴＦＲＡＭＥ：ＬＦＲＡＭＥのデータフレームをｐｈｙｓｉｃａｌ  ｌａｙｅｒでの伝送にかかった時間の長さ
図６で、ステーションＸ及び隣接するノードであるステーションＳ１、Ｓ２、Ｓ３・・・、Ｓｎのフレームがサービスされる過程は、下記の通りである。まず、ステーションＸは、Ａ区間で、フレーム伝送決定後にチャンネルをセンシングした結果、チャンネルがビジー状態であることを見て第一のディファー過程に進む。このとき、ステーションＸは、バックオフする時間としてＴＢ＿Ｘを決定し、自身のバックオフタイマーをＴＢ＿Ｘに設定して、バックオフ過程を行う。ステーションＸのバックオフタイマーは、チャンネルがビジー状態である場合には動作せず、チャンネルがアイドル状態であるときに、ＤＦＩＳ区間後にバックオフタイマーに設定された値が減少し始める。
【００３７】
Ｂ区間で、第１のディファー過程後、ステーションＳ２がフレームを伝送して再びチャンネルがビジー状態になるので、ステーションＸは、第２のディファー過程を行う。Ｃ及びＤ区間で、このようなディファー過程中に他のステーションが再びチャンネルを占有して使用すれば、ステーションＸは、再びディファーを決定し、バックオフタイマーを止めてバックオフを行う。そして、再びチャンネルがアイドル状態になれば、バックオフタイマーを減少させる。最後に、Ｅ区間で、結局、バックオフタイマーが‘０’になったとき、ステーションＸは、自身のデータフレームを伝送する。
【００３８】
このような場合、ステーションＸの伝送効率を調べるために、ステーションＸのフレーム有効伝送速度を計算すれば、次の通りである。まず、フレーム有効伝送速度は、次のような式（４）により算出される。
【００３９】
【数６】
2007068171.tif 000006
ステーションＸがフレームの伝送でかかった総時間は、図６に示すように、各区間（Ａ区間〜Ｅ区間）でかかった時間を合算した時間になる。これを表す式は、次の通りである。
【００４０】
【数７】
2007068171.tif 000007
一般的に、ファイル伝送のように、アプリケーション階層のデータサイズが大きい場合、トラスポート階層あるいはデータリンク階層でデータの大きさを同じくデフラグして、ＭＡＣ階層が伝送するデータフレームのサイズは類似していると仮定できる。したがって、データフレームの長さをＬＦＲＡＭＥとし、データフレームの伝送時間の長さがＴＦＲＡＭＥと同じであると仮定すれば、ステーションＸがフレームの伝送にかかった時間は、下記のように簡単に整理できる。
【００４１】
【数８】
2007068171.tif 000008
データフレームの長さは、インターフレームスペースよりははるかに大きく、バックオフ時間も、再伝送するフレームではない場合、大きい値に選択される確率は高くないので、ＴＦＲＡＭ》ＴＤＩＦＳであり、ＴＦＲＡＭ》ＴＢ＿Ｘであると仮定できる。したがって、フレームの伝送にかかった総時間は、次の通りである。
【００４２】
【数９】
2007068171.tif 000009
したがって、式（７）で算出されたフレームの伝送にかかった総時間を式（４）に代入して、有効伝送速度を算出して整理すると、次の通りである。
【００４３】
【数１０】
2007068171.tif 000010
ここで、式（４）のように、ＳＰＨＹは、競合がないとき、ステーションがフレームを伝送できる物理チャンネルの伝送速度を表し、ｎは、ステーションＸがフレームの伝送をディファーした回数である。したがって、式（４）のような有効伝送速度の数式で誘導されるということが分かり、このように算出された有効伝送速度により、無線チャンネルの品質を測定できる。
【００４４】
図７は、フレームの伝送に参与するステーション数を調整して競合を変化させつつ、これによる各ステーションのスループット及びＳＣＣ（Ｓｅｌｆ  ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎＲａｔｅ）の変化を測定したグラフである。
【００４５】
テスト環境は、４個の受信ノードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、これにそれぞれ対応する４個の送信ノードＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈとから構成され、受信ノードでは、‘ｎｅｔｓｅｒｖｅｒ’を実行させ、送信ノードは、それぞれ受信ノードとして‘ｎｅｔｐｅｒｆ’を利用してトラフィックを発生させて、一定時間の平均スループット及び平均ＳＣＣを測定した。初期には一対のノードのみが通信し、以後には、順に一対ずつノードを追加して、競合の変化による各ノードのスループットを測定した。テスト中には、ＳＮＲの変化によるチャンネル品質の変化を誘発しないために、すなわち、純粋なノード間の競合によるチャンネルの品質に対する変化をテストするために、ノードの位置は固定させた。次の表１は、‘ｎｅｔｐｅｒｔ’の設定を表す。
【００４６】
【表１】
2007068171.tif 000011
このようなテストの結果、ＳＣＣの場合、ノード、すなわち、ステーション数を増やすことによって、競合及び衝突が大きい相関関係を表し、これは、スループットの変化につながった。この場合、ＳＣＣとスループットとの関係は、反比例する実験値データを形成したが、これは、図７を通じて確認できる。図７を通じて確認できるさらに他の状況は、ステーションで競合のない場合の基本的なスループット自体が差があるが、これは、無線状態、すなわち、ＳＮＲが決定する要素として推定される。
【００４７】
図８及び図９は、環境で各ノードが１、６、１１番のチャンネルのうち、ランダムにチャンネルを選択してテストしたものと、各チャンネルに対してリンク品質を測定し、その結果に基づいてチャンネルを選択させたときとの結果を比較した図である。この場合の測定単位は、Ｍｂｐｓである。図９で、‘ＲＡＮＤＯＭ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ’と表記した部分は、ランダムに無線チャンネルを選択してフレームを伝送した結果を測定したものであり、“ｑｕａｌｉｔｙ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ‘と表記した部分は、本発明によって無線チャンネルの品質測定方法を通じて、その結果に基づいて最も品質の良い無線チャンネルを選択してフレームを伝送した結果を表したものであり、‘Ｔ’は、各列の和を表す。
【００４８】
テスト環境は、図９に示すような５つの受信ノード及び５つの送信ノードから構成される。各ノードは、８０２.１１ｂ  １番、６番、１１番のチャンネルのうち、何れか一つを選択して通信する。受信ノードでは、‘ｎｅｔｓｅｒｖｅｒ’を実行させ、送信ノードは、それぞれ受信ノードとして‘ｎｅｔｐｅｒｆ’を利用してＵＤＰトラフィックを発生させて、一定時間の平均スループットを測定した。次の表２は、‘ｎｅｔｐｅｒｔ’の設定を表す。
【００４９】
【表２】
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このようなテストの結果、任意にチャンネルを選択したときに比べて、リンクの品質を測定してさらに良いチャンネルを選択をした場合にさらに良い性能を表した。これは、リンクの品質測定アルゴリズムが現在のリンク品質の低下如何をよく反映し、その結果、各ノードが１、６、１１番のチャンネルのうち、競合が少なく行われるチャンネルを選択して、チャンネルの使用効率が高まったことを意味する。このように、本発明に係る無線チャンネルの品質測定方法により、利用可能な複数の無線チャンネルのうち、何れか一つを選択してフレームを伝送することによって、全体的な通信効率を向上させうる。
【００５０】
また、本発明は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータで読み取り可能なコードとして具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取られうるデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含む。コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ記録装置などがあり、また、キャリアウェーブ（例えば、インターネットを介した伝送）の形態で具現されるものも含む。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式でコンピュータで読み取り可能なコードが保存され、かつ実行されうる。
【００５１】
また、以上では、本発明の望ましい実施例について図示及び説明したが、本発明は、前述した特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱せずに、当業者によって多様な変形実施が可能であるということは言うまでも無く、このような変形実施は、本発明の技術的思想や見込みから個別的に理解されてはならないであろう。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、無線ネットワークに関連した技術分野に好適に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】ＣＳＭＡ／ＣＡ方式をランダム・バックオフ方法と並行して示す図である。
【図２】ＣＳＭＡ／ＣＡの競合発生時にフレームの伝送過程を説明するために参照図である。
【図３】本発明に係る無線チャンネルの品質測定装置を備えるシステム構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の一実施例に係る無線チャンネルの品質測定装置のブロック図である。
【図５】本発明に係る無線チャンネルの品質測定装置で有効伝送速度を算出する過程の説明に提供されるフローチャートである。
【図６】有効伝送速度の算出過程の説明に参照される図である。
【図７】ＳＣＣ対スループットの変化を示すグラフである。
【図８】本発明に係る無線チャンネルの品質測定方法により測定した結果によって、選択された無線チャンネルを通じてフレームを伝送した結果を一般的な場合と比較した結果を示す図である。
【図９】本発明に係る無線チャンネルの品質測定方法により測定した結果によって、選択された無線チャンネルを通じてフレームを伝送した結果を一般的な場合と比較した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００  無線チャンネルの品質測定装置
１１０  信号品質分析部
１２０  競合分析部
１２３  ディファードレート算出部
１２５  競合係数算出部
１３０  有効伝送速度算出部
Ｄｃｎｔ    ディファー発生回数
Ｔｃｎｔ    フレーム伝送試み回数
Ｄｒａｔｅ  ディファードレート
Ｓｅｆｆ    有効伝送速度
Ｃｆ    競合係数
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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