構造計画研究所 | 情報通信グループ

これまでにOAIBOXという製品の紹介とOAIBOXを用いた無線通信におけるインターネット接続実験についてご紹介してきました。本記事では、OAIBOX40を用いて行なう通信負荷実験についてご紹介します。

実験準備

本実験ではOAIBOXとOAIBOX購入時に付属するユーザ端末モジュールのQuectelを使用した有線での通信を行ないます。以下に今回使用した機材をまとめました。

• OAIBOX 40
• Quectel RM500Q-GL(OAIBOX付属品)
• Quectel RM500Q-GL制御用のノートPC(別途用意)
  • ubuntu 20.04
  • Intel Core i7-9700K at 3.0 GHz, 16 GB RAM

上記の機材を付属のケーブルで接続します。

OAIBOX 40はインターネットに接続するためにLANケーブルを接続しておきます。あとは電源を入れて任意のPCでダッシュボード画面を表示するだけで、gNBとCN5Gの起動と停止をクリック一つで操作できます。

また、Quectelを制御するために必要なソフトウェアは、ダッシュボード上の「Downloads」から取得できます。インストールは、ダッシュボード上の「5G Lab Manual」からダウンロードできるマニュアルを参考に実行します。

Linuxの場合、インストールしたソフトウェアをコマンドライン上で実行することで、QuectelのUEモジュールを起動できます。

接続状況の確認

ダッシュボード上の表示についての説明は前回の記事をご覧ください。OAIBOXとUEの両方を起動すると、ダッシュボード上にアタッチしたUEの"IMSI"アイコンが表示されます。

負荷実験

OAIBOXとUEの間で通信が確立している場合、ダッシュボード上の操作と表示されるコマンドの実行によって、アップリンクおよびダウンリンクの負荷試験を行うことができます。

ダッシュボード上のOAI-EXT-DNアイコンをクリックすると、以下のコンフィグレーション設定用のウィンドウが表示されます。

Uplink Testでは、UEからOAIBOXに対してアップリンクの負荷試験を実行するためのコマンドが表示されます。Port番号を入力し、プロトコルをTCP/UDPから選択した後、Startボタンを押すと、UE側のPCで実行する2行のコマンドが表示されます。1行目はUEとOAIBOXの間のルートを確立するためのコマンドであり、2行目はiperfコマンドです。負荷試験の時間長や結果表示の時間間隔、目標帯域幅などについては、iperfコマンドのオプションで設定できます。

Downlink Testでは、OAIBOXからUEに対してダウンリンクの負荷試験を実行します。帯域幅、送り先のIPアドレス、ポート番号、およびプロトコルを設定した後、Startボタンを押すと、Uplink Testと同様にUE側のPCで実行する2行のコマンドが表示されます。

アップリンクおよびダウンリンクの帯域幅の最大値はOAIBOXの製品によって異なるため、こちらをご確認ください。

双方向のiperfを動かした状態でのビットレートのリアルタイムの変化は以下のようになりました。

また、ダッシュボードの "Open Speed Test" アイコンからOAIBOXとUEのスピードテストを実施することも可能です。UEを接続しているPC上でダッシュボードの"Open Speed Test"アイコンの↗をクリックすると、新規タブでOpenSpeedTestのページが開かれます。OpenSpeedTestのページでStartボタンをクリックするとスピードテストが開始されます。

スピードテストを開始すると、ダウンリンク、アップリンクの順で帯域の限界に達するレベルの負荷が与えられます。試験中の負荷については、OAIBOXのダッシュボード画面でもリアルタイムに観察することができます。

また、OAIBOX 40ではgNBの帯域幅を20MHzと40MHzから選択することができます。

以下に、帯域幅を20MHzと40MHzに設定した場合のビットレートを示します。

2つの帯域幅設定の結果を比較すると、帯域幅を広げることでスピードテスト実行時のダウンリンクおよびアップリンクのビットレートが約2倍に上昇していることがわかります。また、ダッシュボードを使用せずに直接コンフィグファイルを編集することで、より柔軟な帯域幅の設定も可能です。

まとめ

今回はOAIBOX 40を用いて5G通信の負荷試験を行いました。OAIBOX MAXやOAIBOX O-RANでは、使用するUSRPを変更することで、より広い帯域幅の設定も可能となります。

また、今回の実験では帯域幅の設定のみを変更しましたが、TDDのスロット設定や3GPP周波数帯など、様々な項目をダッシュボード上から変更することができます。

実験のパフォーマンスデータをリアルタイムに収集し、研究結果を迅速に記録・分析できるツールとしてOAIBOX 40を使用した実験のご紹介でした。ご参考になれば幸いです。