住宅内のWi-Fiのスループット性能評価
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。
（赤色は1階の送信点、緑色は2階の送信点）
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。
