住宅内のWi-Fiのスループット性能評価

目的

• 住宅内のWi-Fiルーター（802.11ac）のスループットをシミュレーションにより計算し、Wi-Fiの性能を評価する。

使用する解析ソフト

• 3次元電波伝搬シミュレータ Wireless InSite を用いて理論的なWi-Fi（802.11ac）のスループットを計算する。
• ネットワークシミュレータ QualNet は使用しない。

解析条件

• 解析モデルは2階建ての住宅である。 送信点（Wi-Fiルーター）は各階に1つずつ配置し、 受信点は各階のフロアをカバーするようにグリッド上に配置する。

• 解析条件は以下のとおりである。

解析条件
Wi-Fi規格	802.11ac
周波数	5GHz
帯域	80MHz
送信電力	7dBm
アンテナ、偏波	ダイポール、垂直偏波
受信点とリンクを確立する送信点	最大受信レベルをとる送信点
ノイズ電力密度	-174dBm/Hz
データストリーム数	1
伝搬経路計算の制限（最大回数）	反射=3、回折=1、透過=3

解析の結果

スループット

• スループットの計算結果を下記に示す。

チャネル容量

• 2つの送信点の住宅内のチャネル容量を下記に示す。
• チャネル容量とは、Shannon-Hartleyの定理に基づき帯域とSINR（Signal to Interference plus Noise Ratio）から求められる、理想的な最大スループットである。

• チャネル容量を計算すると1500Mbpsであり、80MHz帯域幅の802.11acにおけるデータ転送速度390Mbps（256QAM、5/6 coding rate）より大きい。

スループットカットオフ

• スループットカットオフを200Mbpsに設定し、200Mbpsのスループットを満たす受信点の割合を下記に示す。
• 2つの送信点の合計ではスループット200Mbps以上の受信点の割合は83.45%である。

1階の送信点	2階の送信点	送信点合計
50.72%	65.79%	83.45%

• 802.11acのWi-Fiシステムでは、ルーターと端末間で複数のストリームを確立することで、より高いデータ転送速度を実現できる。
• データストリーム数を2に設定した場合、200Mbpsのスループットを満たす受信点の割合を下記に示す。
• 2データストリームでは、スループットレート200Mbps以上の受信点の割合は83.45％から93.20％に増加した。

1階の送信点	2階の送信点	送信点合計
69.19%	81.04%	93.20%

まとめ

• 住宅内のWi-Fiルーター（802.11ac）のスループットをシミュレーションにより計算し、Wi-Fiの性能を評価した。
• 802.11ac以外に802.11n、LTE、WiMAXの性能も評価できる。
• 本稿はRemcom社のWebサイト( WiFi Performance Simulation in a House with Two Routers )をもとに作成した。


• 電波伝搬シミュレーションには、3次元電波伝搬シミュレータ Wireless InSite を用いた。