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技術 伝送品質評価装置、伝送品質評価方法、およびプログラム

出願人 日本電信電話株式会社
発明者 池田奈美子寺田和彦鵜澤寛之重松智志
出願日 2016年1月15日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2016-005833
公開日 2017年7月20日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2017-126936
状態 特許登録済
技術分野 エラーの検出、防止
主要キーワード 認識ビット FCS値 廃棄フレーム 最小ビット数 品質評価装置 擬似ランダムパターン 冗長信号 カウントステップ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年7月20日)のものです。
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図面 (5)

課題

ビット誤り率が低い領域でもフレーム単位で高精度にビット誤り率を算出する方法を提供する。

解決手段

伝送路送出するためにフレーム発生部によって発生された送信フレームフレーム受信部によって認識された受信フレームとに基づいて、伝送路を介するフレームの伝送品質を表す評価指標を算出する評価部13と、評価指標を出力する出力部とを設ける。評価部13は、送信フレーム数C1と受信フレーム数C2とから廃棄フレーム数C3を算出する廃棄フレーム数算出部133と、廃棄フレーム数C3と送信フレーム数C1との比からフレーム廃棄率R0を算出するフレーム廃棄率算出部132と、フレーム廃棄率R0から算出される、フレーム認識に必要な認識ビット誤り率を考慮し、送信フレームに含まれるビットに対して伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りビットの割合を示すビット誤り率R2を算出する誤り率算出部134とを備える。

概要

背景

ネットワークを通じてデジタル信号伝送する際には、伝送されたデジタル信号の信頼性を確保するために、伝送されたデジタル信号の品質を評価する必要がある。

従来より、伝送されたデジタル信号の品質を評価する際の代表的な指標としてビット誤り率が用いられている。

第1の従来技術は、測定対象となる通信機伝送路に対して基準パターン信号を送信して、この測定対象を通過したデジタル信号のビットパターンが元の基準パターン信号のビットパターンに対してどの程度のビット誤りを有するかを測定するものである。この第1の従来技術において用いられる品質評価装置6の構成を図4に示す。この品質評価装置6は、例えば擬似ランダムパターン(PRBS)信号などの基準パターン信号を発生し、これを測定対象となる通信機や伝送路2に対して送信する第1パターン発生部61と、このパターン発生部61が発生する基準パターン信号と同一の信号を生成する第2パターン発生部64と、測定対象(伝送路2)から得られる受信デジタル信号と第2パターン発生部64が発生する基準パターン信号との同期を取る同期確立部63と、例えば排他的論理和回路などを備え、誤りビットを検出する誤り検出部62とを備えている。この第1の従来技術に係る品質評価装置6は、伝送路2からの受信デジタル信号と、この受信デジタル信号と同期した、第2パターン発生部64からの基準パターン信号との排他的論理和を取ることにより、伝送過程誤りが発生したビットを検出し、これを計数することによってビット誤り率を測定している(例えば、特許文献1、特許文献2)。

また、第2の従来技術として、検査ビットを用いて、誤りが発生したビット(「エラービット」または「誤りビット」)を検出する手法もある。これは、伝送したいデータに対する検査ビットを予め計算し、この冗長な検査ビットをデータに付加して伝送するとともに、この検査ビットを用いて伝送路から受信した受信デジタル信号のシンドロームを計算することにより、誤りビットを検出するものである(特許文献3、特許文献4)。

また、第3の従来技術として、誤りビットを含むフレームもフレームと認識可能な場合はフレーム内の誤りビット数カウントし、フレームと認識できず廃棄されたフレームの誤りビット数はフレーム廃棄率から推定して、ビット誤り率を算出する手法がある(特許文献5)。

概要

ビット誤り率が低い領域でもフレーム単位で高精度にビット誤り率を算出する方法を提供する。伝送路に送出するためにフレーム発生部によって発生された送信フレームフレーム受信部によって認識された受信フレームとに基づいて、伝送路を介するフレームの伝送品質を表す評価指標を算出する評価部13と、評価指標を出力する出力部とを設ける。評価部13は、送信フレーム数C1と受信フレーム数C2とから廃棄フレーム数C3を算出する廃棄フレーム数算出部133と、廃棄フレーム数C3と送信フレーム数C1との比からフレーム廃棄率R0を算出するフレーム廃棄率算出部132と、フレーム廃棄率R0から算出される、フレーム認識に必要な認識ビット誤り率を考慮し、送信フレームに含まれるビットに対して伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りビットの割合を示すビット誤り率R2を算出する誤り率算出部134とを備える。

目的

本発明の第1の目的は、デジタル信号をフレーム単位で伝送するという実状に即した伝送品質の評価を行うことにあり、フレーム構成前提とした伝送品質の評価指標を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

複数のフレームを発生し、これらのフレームを含む信号を伝送路送出するフレーム発生部と、このフレーム発生部から送出された前記信号を前記伝送路を介して受信し、この受信した信号からフレームを認識するフレーム受信部と、前記フレーム発生部によって発生され前記伝送路に送出される送信フレームと前記フレーム受信部によって認識された受信フレームとに基づいて、前記伝送路を介するフレームの伝送品質を表す評価指標を算出する評価部と、この評価部によって算出された前記評価指標を出力する出力部とを備え、前記評価部は、前記フレーム発生部によって発生され前記伝送路に送出される送信フレーム数(C1)を数える送信フレームカウント部と、前記フレーム受信部によって認識された受信フレーム数(C2)を数える受信フレームカウント部と、前記送信フレーム数(C1)と前記受信フレーム数(C2)の差である廃棄フレーム数(C3)を算出する廃棄フレーム数算出部と、前記廃棄フレーム数(C3)と前記送信フレーム数(C1)との比から、前記送信フレームの内、廃棄されたフレームの割合を示すフレーム廃棄率(R0)を算出するフレーム廃棄率算出部と、前記フレーム廃棄率(R0)から算出される、フレーム認識に必要な認識ビット誤り率(R3)を考慮して、送信フレームに含まれるビットに対して前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りビットの割合を示すビット誤り率(R2)を算出する誤り率算出部とを備えることを特徴とする伝送品質評価装置

請求項2

請求項1に記載された伝送品質評価装置において、前記評価部は、さらに前記受信フレームにおいて発生した誤りビットの数(C5)を数える誤りビットカウント部を備え、前記誤り率算出部は、前記フレーム廃棄率(R0)から前記認識ビットの誤り率(R3)を算出する認識ビット誤り率算出部と、前記送信フレーム数(C1)と前記廃棄フレーム数(C3)と前記認識ビット誤り率(R3)と前記誤りビット数(C5)とフレーム長(n)とに基づいて前記ビット誤り率(R2)を算出するビット誤り率算出部とを備えることを特徴とする伝送品質評価装置。

請求項3

請求項2に記載された伝送品質評価装置において、前記認識ビット誤り率算出部は、前記フレーム受信部におけるフレーム認識に必要な認識ビット(mビット)に1ビット以上の誤りがある場合にフレームが廃棄されると仮定したときの前記フレーム廃棄率(R0)と送信フレームのビット誤り率との関係を表す関係式1−(1−R3)^m=R0を用いてフレーム廃棄率(R0)からフレーム認識に必要な認識ビットの誤り率(R3)を算出し、前記ビット誤り率算出部は、前記フレーム認識に必要な認識ビットの誤り率(R3)と前記フレーム長(n)とを用いて、廃棄フレームの平均誤りビット数(N5)を以下の式で求め、前記廃棄フレームの平均誤りビット数(N5)に廃棄フレーム数(C3)を乗じた値と前記誤りのあるビット数(C5)との和と、前記送信フレームに含まれるビット総数(送信フレーム数C1×フレーム長n)との比から、ビット誤り率(R2)を算出することを特徴とする伝送品質評価装置。

請求項4

請求項1乃至3のいずれかに記載された伝送品質評価装置において、前記評価部は、さらに、前記受信フレームの内、前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りフレームの数(C4)を数える誤りフレームカウント部と、前記送信フレーム数(C1)と前記廃棄フレーム数(C3)と前記誤りフレーム数(C4)とに基づいて、前記送信フレームの内、前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じたフレームの割合を表すフレーム誤り率(R1)を算出するフレーム誤り率算出部とを備えることを特徴とする伝送品質評価装置。

請求項5

フレーム発生部より複数のビットから構成される複数のフレームを発生し、これらのフレームを含む信号を伝送路に送出するフレーム発生ステップと、フレーム受信部により前記フレーム発生部から送出された前記信号を前記伝送路を介して受信し、この受信した信号からフレームを認識するフレーム受信ステップと、前記伝送路に送出するために前記フレーム発生部によって発生された送信フレームと前記フレーム受信部によって認識された受信フレームとに基づいて、前記伝送路を介するフレームの伝送品質を表す評価指標を算出する評価ステップと、この評価ステップによって算出された前記評価指標を出力する出力ステップとを有し、前記評価ステップは、前記フレーム発生部によって発生され前記伝送路に送出される送信フレーム数(C1)を数える送信フレームカウントステップと、前記フレーム受信部によって認識された受信フレーム数(C2)を数える受信フレームカウントステップと、前記送信フレーム数(C1)と前記受信フレーム数(C2)の差である廃棄フレーム数(C3)を算出する廃棄フレーム数算出ステップと、前記廃棄フレーム数(C3)と前記送信フレーム数(C1)との比から、前記送信フレームの内、廃棄されたフレームの割合を示すフレーム廃棄率(R0)を算出するフレーム廃棄率算出ステップと、前記フレーム廃棄率(R0)から算出される、フレーム認識に必要な認識ビットの誤り率(R3)を考慮して、送信フレームに含まれるビットに対して前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りビットの割合を示すビット誤り率(R2)を算出する誤り率算出ステップとを有することを特徴とする伝送品質評価方法

請求項6

請求項5に記載された伝送品質評価方法において、前記評価ステップは、さらに前記受信フレームにおいて発生した誤りビットの数(C5)を数える誤りビットカウントステップを有し、前記誤り率算出ステップは、前記フレーム廃棄率(R0)から前記認識ビットの誤り率(R3)を算出する認識ビット誤り率算出ステップと、前記送信フレーム数(C1)と前記廃棄フレーム数(C3)と前記認識ビット誤り率(R3)と前記誤りビット数(C5)とフレーム長(n)とに基づいて前記ビット誤り率(R2)を算出するビット誤り率算出ステップとを有することを特徴とする伝送品質評価方法。

請求項7

請求項5または6に記載された伝送品質評価方法において、前記評価ステップは、さらに、前記受信フレームの内、前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りフレームの数(C4)を数える誤りフレームカウントステップと、前記送信フレーム数(C1)と前記廃棄フレーム数(C3)と前記誤りフレーム数(C4)とに基づいて、前記送信フレームの内、前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じたフレームの割合を表すフレーム誤り率(R1)を算出するフレーム誤り率算出ステップとを有することを特徴とする伝送品質評価方法。

請求項8

コンピュータを請求項1乃至4のいずれかに記載された伝送品質評価装置として機能させるための伝送品質評価プログラム

技術分野

0001

本発明は、デジタル信号伝送品質を評価する伝送品質評価装置、伝送品質評価方法、およびプログラムに関し、特にフレーム単位伝送されたデジタル信号の品質を評価する装置、方法およびプログラムに関する。

背景技術

0002

ネットワークを通じてデジタル信号を伝送する際には、伝送されたデジタル信号の信頼性を確保するために、伝送されたデジタル信号の品質を評価する必要がある。

0003

従来より、伝送されたデジタル信号の品質を評価する際の代表的な指標としてビット誤り率が用いられている。

0004

第1の従来技術は、測定対象となる通信機伝送路に対して基準パターン信号を送信して、この測定対象を通過したデジタル信号のビットパターンが元の基準パターン信号のビットパターンに対してどの程度のビット誤りを有するかを測定するものである。この第1の従来技術において用いられる品質評価装置6の構成を図4に示す。この品質評価装置6は、例えば擬似ランダムパターン(PRBS)信号などの基準パターン信号を発生し、これを測定対象となる通信機や伝送路2に対して送信する第1パターン発生部61と、このパターン発生部61が発生する基準パターン信号と同一の信号を生成する第2パターン発生部64と、測定対象(伝送路2)から得られる受信デジタル信号と第2パターン発生部64が発生する基準パターン信号との同期を取る同期確立部63と、例えば排他的論理和回路などを備え、誤りビットを検出する誤り検出部62とを備えている。この第1の従来技術に係る品質評価装置6は、伝送路2からの受信デジタル信号と、この受信デジタル信号と同期した、第2パターン発生部64からの基準パターン信号との排他的論理和を取ることにより、伝送過程誤りが発生したビットを検出し、これを計数することによってビット誤り率を測定している(例えば、特許文献1、特許文献2)。

0005

また、第2の従来技術として、検査ビットを用いて、誤りが発生したビット(「エラービット」または「誤りビット」)を検出する手法もある。これは、伝送したいデータに対する検査ビットを予め計算し、この冗長な検査ビットをデータに付加して伝送するとともに、この検査ビットを用いて伝送路から受信した受信デジタル信号のシンドロームを計算することにより、誤りビットを検出するものである(特許文献3、特許文献4)。

0006

また、第3の従来技術として、誤りビットを含むフレームもフレームと認識可能な場合はフレーム内の誤りビット数カウントし、フレームと認識できず廃棄されたフレームの誤りビット数はフレーム廃棄率から推定して、ビット誤り率を算出する手法がある(特許文献5)。

先行技術

0007

特開平11−46184号公報
特許番号第3058805号公報
特開平5−327523号公報
特開平8−255111号公報
特開2011−176444号公報

発明が解決しようとする課題

0008

ところで、実際の伝送においては、多くの場合、デジタル信号は連続したビット列としてではなく、有限の長さを持ったフレーム単位で送受信される。したがって、伝送品質の評価においても、フレーム単位での伝送を踏まえ評価指標として、フレーム誤り率やビット誤り率を測定することが必要である。

0009

しかしながら、上述した第1の従来技術は、連続ビット信号を使ってビット誤り率を測定するものである。したがって、第1の従来技術は、フレームを受信するために必要なフレーム認識処理などがないために、フレーム単位でデジタル信号を伝送する場合の伝送品質評価に用いることはできない。

0010

また、第1の従来技術では、もし伝送路中でなんらかの処理を行うことで少しでもビット数増減してしまうと、基準パターン信号と受信デジタル信号との同期がずれてしまい、誤りが発生したビットを検出することができなくなる。したがって、伝送の過程で符号化や復号化などの処理を伴う場合には、第1の従来技術によって、その伝送品質の評価をすることができない。

0011

また、第2の従来技術では、伝送に使用するデータに応じて予め検査ビットを計算し、これを付加しなければならない。さらに、検出できる誤りビット数には、検査ビット長によって決まる上限があるため、受信デジタル信号が多くのエラーを含む場合には誤りビット数を検出することができなくなってしまう。

0012

また、第3の従来技術では、全フレームに1ビット以上エラーがあることを前提に、廃棄フレームの誤りビット数を推定しているため、ビット誤り率が高い領域では誤差が少なく廃棄フレームの誤りビット数が推定できるが、ビット誤り率が低い領域では誤差が大きく高精度にビット誤り率を求めることができない。

0013

そこで、本発明の第1の目的は、デジタル信号をフレーム単位で伝送するという実状に即した伝送品質の評価を行うことにあり、フレーム構成を前提とした伝送品質の評価指標を提供することにある。

0014

また、本発明の第2の目的は、検出できる誤りビット数に上限がなく、仮に受信デジタル信号がエラーを多く含む場合でもフレーム単位での伝送品質の評価を行えるようにすることにある。

0015

また、本発明の第3の目的は、ビット誤り率が低い領域でもフレーム単位で高精度にビット誤り率の算出を可能にすることにある。

課題を解決するための手段

0016

上述した目的を達成するために、本発明に係る伝送品質評価装置は、複数のフレームを発生し、これらのフレームを含む信号を伝送路に送出するフレーム発生部と、このフレーム発生部から送出された前記信号を前記伝送路を介して受信し、この受信した信号からフレームを認識するフレーム受信部と、前記フレーム発生部によって発生され前記伝送路に送出される送信フレームと前記フレーム受信部によって認識された受信フレームとに基づいて、前記伝送路を介するフレームの伝送品質を表す評価指標を算出する評価部と、この評価部によって算出された前記評価指標を出力する出力部とを備え、前記評価部は、前記フレーム発生部によって発生され前記伝送路に送出される送信フレーム数(C1)を数える送信フレームカウント部(131a)と、前記フレーム受信部によって認識された受信フレーム数(C2)を数える受信フレームカウント部(131b)と、前記送信フレーム数(C1)と前記受信フレーム数(C2)の差である廃棄フレーム数(C3)を算出する廃棄フレーム数算出部(133)と、前記廃棄フレーム数(C3)と前記送信フレーム数(C1)との比から、前記送信フレームの内、廃棄されたフレームの割合を示すフレーム廃棄率(R0)を算出するフレーム廃棄率算出部(132)と、前記フレーム廃棄率(R0)から算出される、フレーム認識に必要な認識ビット誤り率(R3)を考慮して、送信フレームに含まれるビットに対して前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りビットの割合を示すビット誤り率(R2)を算出する誤り率算出部(134)とを備えることを特徴とする。

0017

本発明に係る伝送品質評価装置において、前記評価部は、さらに前記受信フレームにおいて発生した誤りビットの数(C5)を数える誤りビットカウント部(131d)を備え、前記誤り率算出部(134)は、前記フレーム廃棄率(R0)から前記認識ビットの誤り率(R3)を算出する認識ビット誤り率算出部(134b−1)と、前記送信フレーム数(C1)と前記廃棄フレーム数(C3)と前記認識ビット誤り率(R3)と前記誤りビット数(C5)とフレーム長(n)とに基づいて前記ビット誤り率(R2)を算出するビット誤り率算出部(134b−2、134b−3)とを備えるようにしてもよい。

0018

また、本発明に係る伝送品質評価装置においては、前記認識ビット誤り率算出部(134b−1)は、前記フレーム受信部におけるフレーム認識に必要な認識ビット(mビット)に1ビット以上の誤りがある場合にフレームが廃棄されると仮定したときの前記フレーム廃棄率(R0)と送信フレームのビット誤り率との関係を表す関係式
1−(1−R3)^m=R0
を用いてフレーム廃棄率(R0)からフレーム認識に必要な認識ビットの誤り率(R3)を算出し、前記ビット誤り率算出部(134b−2、134b−3)は、前記フレーム認識に必要な認識ビットの誤り率(R3)と前記フレーム長(n)とを用いて、廃棄フレームの平均誤りビット数(N5)を以下の式で求め、前記廃棄フレームの平均誤りビット数(N5)に廃棄フレーム数(C3)を乗じた値と前記誤りのあるビット数(C5)との和と、前記送信フレームに含まれるビット総数(送信フレーム数C1×フレーム長n)との比から、ビット誤り率(R2)を算出するようにしてもよい。

0019

0020

また、本発明に係る伝送品質評価装置において、前記評価部は、さらに、前記受信フレームの内、前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りフレームの数(C4)を数える誤りフレームカウント部(131c)と、前記送信フレーム数(C1)と前記廃棄フレーム数(C3)と前記誤りフレーム数(C4)とに基づいて、前記送信フレームの内、前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じたフレームの割合を表すフレーム誤り率(R1)を算出するフレーム誤り率算出部(134a)とを備えるようにしてもよい。

0021

また、本発明に係る伝送品質評価方法は、フレーム発生部より複数のビットから構成される複数のフレームを発生し、これらのフレームを含む信号を伝送路に送出するフレーム発生ステップと、フレーム受信部により前記フレーム発生部から送出された前記信号を前記伝送路を介して受信し、この受信した信号からフレームを認識するフレーム受信ステップと、前記伝送路に送出するために前記フレーム発生部によって発生された送信フレームと前記フレーム受信部によって認識された受信フレームとに基づいて、前記伝送路を介するフレームの伝送品質を表す評価指標を算出する評価ステップと、この評価ステップによって算出された前記評価指標を出力する出力ステップとを有し、前記評価ステップは、前記フレーム発生部によって発生され前記伝送路に送出される送信フレーム数(C1)を数える送信フレームカウントステップと、前記フレーム受信部によって認識された受信フレーム数(C2)を数える受信フレームカウントステップと、前記送信フレーム数(C1)と前記受信フレーム数(C2)の差である廃棄フレーム数(C3)を算出する廃棄フレーム数算出ステップと、前記廃棄フレーム数(C3)と前記送信フレーム数(C1)との比から、前記送信フレームの内、廃棄されたフレームの割合を示すフレーム廃棄率(R0)を算出するフレーム廃棄率算出ステップと、前記フレーム廃棄率(R0)から算出される、フレーム認識に必要な認識ビットの誤り率(R3)を考慮して、送信フレームに含まれるビットに対して前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りビットの割合を示すビット誤り率(R2)を算出する誤り率算出ステップとを有することを特徴とする。

0022

また、本発明に係る伝送品質評価プログラムは、コンピュータを上述した伝送品質評価装置として機能させるための伝送品質評価プログラムである。

発明の効果

0023

本発明によれば、第1の従来技術で示したような単なるビット列としての信号の品質を評価するのではなく、フレーム構成を前提とした伝送品質の評価指標を測定できるので、実使用に即した評価ができ、また、検出できる誤りビット数に上限がないので、受信デジタル信号にエラーを多く含む場合でも伝送品質を評価できる。
加えて、エラーを含まないフレームも加味してビット誤り率を算出しているため、ビット誤り率が低い領域でもフレーム単位で高精度にビット誤り率の算出が可能である。

図面の簡単な説明

0024

本発明の実施の形態に係る伝送品質評価装置の構成を示す図である。
本実施の形態に係る伝送品質評価装置の評価部の構成を示す図である。
本実施の形態に係る伝送品質評価装置の誤り算出部の構成を示す図である。
従来の技術を説明する図である。

実施例

0025

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本発明の実施の形態に係る伝送品質評価装置1は、図1に示すように、フレーム発生部11と、フレーム発生部11から送出された信号を伝送路2を介してデジタル受信してその中からフレームを認識するフレーム受信部12と、伝送路2を介するフレームの伝送品質を表す評価指標を算出する評価部13と、この評価部13によって算出された評価指標を出力する出力部14とから構成される。

0026

フレーム発生部11は、複数のフレームを発生し、これらのフレームを含む信号を伝送路2に送出する。フレーム発生部11が発生するフレームは、複数のビットから構成される有限の長さを持ったデジタル信号である。

0027

このようなフレームの代表的なものとしては、例えば、イーサネット登録商標)・フレームが挙げられる。イーサネット・フレームは、「プリアンブル」、「MACヘッダー」、「データ」、「FCSフレームチェックシーケンス)」の4つの部分からなる。ここで、フレームの冒頭部分に付加される「プリアンブル」は、フレームの始まりを示す特別なビット列である。また、フレームの末尾に付加される「FCS」は、これに先立つMACヘッダーやデータ部分に誤り(エラー)がないかを検査するための値(「FCS値」とも呼ばれ、一例としては、フレームの全ビットを加算した値。)を含んでいる。このFCSは、フレームを作る時にフレームを送信する側において計算して追加される。一般に、受信側では、プリアンブルが検出されたときに、FCS値の算出と同じ計算を行って、その計算結果とフレームのFCS値とが一致すれば、伝送されたデジタル信号がフレームと認識され受信されるが、本実施の形態では、フレーム受信部12は、フレーム全体ではなく、その一部のビットに基づいてフレームの認識・受信を行う。したがって、伝送路を介して伝送されたフレームに誤り(エラー)が含まれていたとしても、フレームとして認識するために必要な所定のビット(本願において「認識ビット」ということがある。)に誤りがなければ、その他のビットに誤りが含まれていても廃棄せず、フレームとして認識して受信される。その結果、フレーム受信部12は、フレームの認識に必要な所定のビット(認識ビット)に誤りが生じているフレームのみを廃棄する。イーサネット・フレームの場合には、上述した「フレームとして認識するために必要な所定のビット(認識ビット)」としては、例えば、フレームの冒頭部分に付加されたプリアンブルを用いればよい。

0028

評価部13は、伝送路2に送出するためにフレーム発生部11によって発生されたフレーム(以下、「送信フレーム」という。)Aとフレーム受信部12によって認識され受信されたフレーム(以下、「受信フレーム」という。)Bとに基づいて、伝送路2を介するフレームの伝送品質を表す評価指標を算出する。

0029

評価部13は、送信フレーム数(C1)、受信フレーム数(C2)、誤りフレーム数(C4)、および受信フレームの誤りビット数(C5)をそれぞれカウントするカウント部131と、フレーム廃棄率(R0)算出部132と、廃棄フレーム数(C3)算出部133と、フレーム誤り率(R1)およびビット誤り率(R2)をそれぞれ算出する誤り率算出部134とを備えている。
図2に、評価部13の構成を示す。カウント部131は、フレーム発生部11からフレームを受信して、フレーム発生部11が伝送路2に送出した送信フレームAの数(以下、「送信フレーム数」といい、「C1」と表す。)を数える送信フレームカウント部131aを備える。また、カウント部131は、フレーム受信部12において認識され受信された受信フレームBをフレーム受信部12から受信して、受信フレームBの数(以下、「受信フレーム数」といい、「C2」と表す。)を数える受信フレームカウント部131bを備える。

0030

廃棄フレーム数算出部133は、送信フレームカウント部131aおよび受信フレームカウント部131bによってそれぞれカウントされた送信フレーム数(C1)および受信フレーム数(C2)を入力とし、送信フレーム数(C1)から受信フレーム数(C2)を引いて廃棄フレームの数(以下、「廃棄フレーム数」といい、「C3」と表す。)(C3=C1−C2)を算出する。この「廃棄フレーム数」は、フレーム発生部11から伝送路2に送出されたものの、フレーム受信部12においてはフレームとして認識・受信されなかったフレームの数、すなわち、廃棄されたフレームの数を表す。

0031

フレーム廃棄率算出部132は、廃棄フレーム数(C3)を送信フレーム数(C1)で除することによりフレーム廃棄率(R0=C3/C1)を算出する。

0032

このようにして求められたフレーム廃棄率(R0)は、伝送路2を介するフレームの伝送品質を表す評価指標として出力部14から出力されるとともに、誤り率算出部134に送られる。

0033

また、評価部13は、フレーム受信部12が上述した機能を有することに伴って、図2に示すように、受信フレームBの内、伝送路を介して伝送されて誤り(エラー)が生じた誤りフレームの数(以下、「誤りフレーム数」といい、「C4」と表す。)を数える誤りフレームカウント部131cと、誤りビットの数(以下、「誤りビット数」といい、「C5」と表す。)をカウントする誤りビットカウント部131dとを備える。

0034

具体的には、誤りフレームカウント部131cと誤りビットカウント部131dとは、ともにフレーム発生部11において発生された送信フレームAに含まれる各ビットとフレーム受信部12において認識・受信された受信フレームBに含まれる各ビットとを比較する。そして、誤りビットカウント部131dは、両者の間で異なるビットがあれば、これを誤りビットとしてカウントして誤りビット数(C5)を求める。また、誤りフレームカウント部131cは、受信フレームBに一つでも誤りビットが含まれるなら、そのフレームを誤りフレームとしてカウントし、誤りビットを含む誤りフレームの数(誤りフレーム数(C4))を求める。

0035

本実施の形態において、フレーム誤り率算出部134aおよびビット誤り率算出部134bにおけるフレーム誤り率およびビット誤り率の算出は次の通りである。

0036

〈フレーム誤り率の算出〉
フレーム誤り率算出部134aは、例えば次の式(1)に従って、送信フレームカウント部131aにおいてカウントされた送信フレーム数(C1)と、廃棄フレーム数算出部133において算出された廃棄フレーム数(C3)と誤りフレーム数(C4)とに基づいてフレーム誤り率(R1)を求める。

0037

R1=(C3+C4)/C1 ・・・(1)

0038

ここで(C3+C4)は、伝送路2を介して伝送されて、フレームとして認識するために必要な所定のビットであるか否かを問わず、誤り(エラー)が生じたビットを有するフレームの数であるから、これを送信フレーム数(C1)で除した値が、「送信フレームAの内、伝送路を介して伝送されて誤り(エラー)が生じたフレームの割合、すなわちフレーム誤り率(R1)となる。

0039

〈ビット誤り率の算出〉
ビット誤り率算出部134bは、図3に示すように、例えば、フレームとして認識するために必要な所定のビット(例えばプリアンブル)の誤り率(以下、「R3」と表す。)を下記の式(2)から求める認識ビットの誤り率(R3)算出部134b−1と、送信フレーム数(C1)と廃棄フレーム数(C3)と認識ビット誤り率(R3)とから廃棄フレームにおける平均誤りビットの数(N5)を算出する廃棄フレームの平均誤りビット数算出部134b−2と、この廃棄フレームにおける平均誤りビットの数(N5)と廃棄フレーム数(C3)と誤りビット数(C5)とフレーム長(n)とに基づいてビット誤り率(R2)を算出するビット誤り率算出部(134b−3)とを備えている。

0040

1−(1−R3)m = C3/C1 ・・・(2)

0041

ここで、mは、フレーム受信部12が伝送路2を介して受信したデジタル信号を「フレームとして認識するために必要な所定のビット」のビット数である。例えば、フレーム受信部12が、フレーム先頭の64ビットのプリアンブルを検出してフレームを認識している場合は、mの値は64となる。

0042

式(2)は、フレーム中、mビットの内1ビットでもエラーならフレームが廃棄される場合の、廃棄フレーム数と送信フレーム数の比、すなわちフレーム廃棄率(R0=C3/C1)と、フレーム認識に必要な認識ビットの誤り率(R3)との関係を表している。

0043

ここで、Reed Solomon(h,k)のような誤り訂正符号を適用している場合、R3は次のように求めても良い。

0044

Reed Solomon(h,k)とは、hバイトの信号にp(p=k−h)バイトの冗長信号を付加して送信し、受信時は冗長信号を用い、kバイトの信号に含まれるエラーを訂正する符号である。Reed Solomon(h,k)では、kバイトに含まれるエラーのバイト数Bが、pに0.5を乗じた値以下の場合(B≦0.5p)エラーを訂正でき、それより大きい場合(B≧0.5p+1)エラーを訂正できないという性質を持つ。ここで、訂正不可の最小バイト数をq(q=0.5p+1)とする。kバイト区切りのデータをコードワードと定義し、コードワードのビット数をNCWとする。コードワードのエラーレート(CER)は、式(2−1)から求められる。CERから、式(2−2)でFEC訂正前のバイトエラーレートPSEを求め、式(2−3)により、FEC訂正後のバイトエラーレートPUEを求める。FEC訂正後のビット誤り率(R3)を算出するには、式(2−4)でバイト誤り率をビット誤り率に変換する。FEC訂正前のビット誤り率をR3として用いたい場合には、式(2−4)のPUEにPSEを代入してR3を求める。

0045

0046

上記の式を用いることで、さらに高精度にR3を算出することが可能である。
次に、ビット誤り率算出部134b−3は、式(3)から、廃棄フレームに含まれる平均誤りビット数(N5)と廃棄フレーム数C3を用いて送信フレームAに含まれるビットに対して伝送路を介して伝送されて誤り(エラー)が生じた誤りビットの割合を示すビット誤り率(R2)を算出する。式(3)におけるnはフレーム長(フレームを構成するビット数)である(m≦n)。

0047

R2=(N5×C3+C5)/(C1×n) ・・・(3)

0048

式(3)は、受信フレームBの誤りビット数(C5)と、廃棄フレーム(すなわち、受信フレームB以外のフレーム)における誤りビットの数(N5×C3)との和を、送信フレームAの総ビット数(C1×n)で除することによってビット誤り率(R2)を算出するものである。

0049

このようにして算出されたフレーム誤り率(R1)とビット誤り率(R2)は、フレームの伝送品質を表す評価指標として出力部14から出力される。

0050

<廃棄フレームの平均誤りビットの数(N5)の算出>
廃棄フレームの平均誤りビット数算出部134b−2において、廃棄フレームにおける平均誤りビットの数(N5)は、以下に述べるいずれかの手法で求めることができる。

0051

[手法1]
一つの廃棄フレームに含まれる誤りビット数の最小値をLビットとし、全ての廃棄フレームに含まれる平均誤りビット数(N5)を以下の式(4)で求める。

0052

N5=L+R3×(n−L) ・・・(4)

0053

本実施の形態における伝送品質評価装置が、誤り訂正機能を備えない場合、Lは1とする。廃棄フレームには必ず1ビットのエラーが存在し、それ以外(n−L)ビットの誤りビット数はフレーム認識に必要な認識ビットの誤り率(R3)を乗じて1フレームあたりの誤りビット数(N5)を求める。本実施の形態における伝送品質評価装置が、Reed Solomon等の誤り訂正符号を搭載する場合、Lは誤りを訂正するコードワードにおいて訂正ができない最小ビット数とする。例えば、10G−EPONシステムに搭載されるRS(223,255)符号では、受信した信号をコードワード長(255byte)で区切り、コードワード毎に誤りを訂正するが、Lは1コードワードにおいて訂正ができない誤りビットの最小値(この場合17ビット)とする。
また、廃棄フレームのビット誤り率(R7)は、以下の式(5)で求められる。

0054

R7={L+R3×(n−L)}/n ・・・(5)

0055

ここで、エラーがランダムに発生し、廃棄フレームと受信したエラーフレームのビット誤り率が等しいと想定される場合、例えば、誤りビットカウント部131dでカウントした誤りビット数(C5)を受信した誤りフレームのビット数(C4×n)で割ることで、受信した誤りフレームのビット誤り率(R8)を求め(式(6))、受信した誤りフレームのビット誤り率(R8)を式(7)における(R7)に代入して、廃棄フレームにおける誤りビット数(N5)を求めても良い。式(7)は、廃棄フレームのビット誤り率(R7)に、廃棄フレームのビット総数を乗じて、廃棄フレームの平均誤りビット数(N5)を求める式である。

0056

R8=C5/(C4×n) ・・・(6)
N5=R7×n ・・・(7)

0057

ここで、エラーフレームのビット誤り率(R8)は、以下の式(8)のように、受信したフレームのビット誤り率(R11)を受信したフレームの誤り率(R12)で割ることで求めても良い。

0058

R8=C5/(C4×n)=R11/R12 ・・・(8)

0059

[手法2]
エラーがランダムに発生すると想定される場合、以下のように、フレームの認識に必要な認識ビットの誤り率(R3)をフレーム誤り率(R1)で割ることで求めた、エラーフレームと廃棄フレーム全体のビット誤り率(R10)を式(7)における廃棄フレームのビット誤り率(R7)としても良い。この場合、廃棄フレームの誤りビット数(N5)は、式(7)を用い、R7にR10を代入して求める。

0060

R10=R3/R1 ・・・(9)

0061

[手法3]
また、廃棄フレームの平均誤りビット数(N5)は、フレーム認識に必要な認識ビットの誤り率(R3)に全送信フレームのビット数(C1×n)を乗じて全送信フレームに含まれる誤りビット数を算出し、算出した値をから受信フレームに含まれる誤りビット数(C5)を引いた値を廃棄フレーム数C3で割ることで求めても良い。エラーが多い場合等は、以下の式(10)では、R3として、受信したフレームのビット誤り率(R11)を用いても良い。

0062

N5=(R3×C1×n−C5)/C3 ・・・(10)

0063

[手法4]
ここで、フレームが廃棄される確率、つまりフレーム廃棄率R0は、フレーム認識に必要な認識ビットの誤り率(R3)を用いて、フレーム認識に必要な認識ビット(mビット)に1ビット以上エラーが入り、それ以外のビット((n−m)ビット)には、エラー訂正ができない最小のビット数(L)からフレーム認識に必要な認識ビットに含まれる誤りビット数を引いた数の誤りビットが含まれる確率と等しいとし、以下の式(11)を用いてR0からR3を求め、式(12)を用いてフレームを認識する為に必要な認識ビットの誤り率(R3)及びフレーム廃棄率(R0)から廃棄フレームの平均誤りビット数(N5)を求めても良い。

0064

0065

訂正ができない最小の誤りビット数Lは、誤り訂正符号を適用しない場合、Lは1となり、式(11)は以下の式(13)のように簡便化される。

0066

0067

また、フレーム内に置いてビットの位置に関わらず1ビット以上エラーを含むフレームを全て廃棄する場合は(m=n)、式(14)で示すようにフレーム誤り率(R1)はフレーム廃棄率(R0)と等しく、廃棄フレーム数(C3)及び送信フレーム数(C1)を用いて求める(受信される誤りフレーム数(C4)は0となる)。ビット誤り率(R2)は、フレーム認識に必要な所定のビット(認識ビット)の誤り率(R3)と等しくなり(R2=R3)、式(15)で求められる。廃棄フレームの誤りビット率(R7)を求める際には、ビット誤り率(R2)をフレーム廃棄率(R0)で割ることで式(16)で求めても良い(エラーフレームと廃棄フレーム全体のビット誤り率(R10)は廃棄フレームのBER(R7)と等しくなる)。

0068

R1=R0=C3/C1 ・・・(14)
1−(1−R2)n=R0 ・・・(15)
R7=R2/R0 ・・・(16)

0069

算出されたビット誤り率(R2)は、フレーム誤り率(R1)と同様に、伝送路を介するフレームの伝送品質を表す評価指標として出力部14から出力される。

0070

上述した本実施の形態にかかる伝送品質評価装置は、コンピュータに伝送品質評価プログラムをインストールすることによっても実現することができる。コンピュータは、ハードウェア資源としては、中央処理装置(CPU)、ROMやRAMといった内部記憶装置、各種インターフェース装置(I/F)を備え、このI/Fを介して、HDDなどの外部記憶装置や、キーボードディスプレイなどの入出力装置等の外部装置が接続される。伝送品質評価プログラムは、上記のハードウェア資源と協働し、上述した伝送品質評価装置の各種機能を実現する。
伝送品質評価プログラムは、記録媒体に記録することもできるが、ネットワークを通して提供することも可能である。

0071

本実施の形態に係る伝送品質評価装置によれば、廃棄フレームを含めた全送信フレームAのフレーム誤り率やビット誤り率を測定でき、フレームを単位として高精度に伝送品質の評価を行うことができる。特に、実測が困難な廃棄フレームに含まれる誤りビット数を高精度に推定することができるため、算出するビット誤り率の精度を高めることができる。
また、様々なレベルのエラーの発生状態を調べるために、伝送路に減衰器を入れ、故意にフレームにエラーを入れるようにしても良い。
また、フレームの送信方法としては、フレーム間にアイドル信号を入れて連続送信としても、フレーム間に信号を送信しないバースト送信としてもどちらでも良い。

0072

本発明は、伝送分野、特にデジタル伝送に利用することができる。

0073

1…伝送品質評価装置、2…伝送路、11…フレーム発生部、12…フレーム受信部、13…評価部、14…出力部、131a…送信フレームカウント部、131b…受信フレームカウント部、132…フレーム廃棄率算出部、133…廃棄フレーム数算出部、134…誤り率算出部、134a…フレーム誤り率算出部、134b…ビット誤り率算出部、134b−1…認識ビット誤り率算出部、134b−2…廃棄フレーム平均誤りビット数算出部、134b−3…ビット誤り率算出部。

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