京都大学と日立国際電気、Wi-RANシステムによる無線多段中継伝送を用いた多地点同時映像情報収集基礎試験に成功

京都大学大学院情報学研究科 原田 博司教授および株式会社日立国際電気の加藤 数衞氏の研究グループは、今回IoTデータ収集・制御用広域系Wi-RANシステム用無線機による無線多段中継伝送を用いた多地点同時映像情報収集基礎試験に成功した。これは一つの長距離無線回線を用い、見通し外通信環境においても遠隔地のみならず中継地の情報を同時に収集するものだという。

従来の広域系Wi-RANシステムでは、中継接続時に1拠点あたり複数の無線機を必要とするなど、設置場所・消費電力等の観点から、超広域かつ広帯域なデータ収集システムを容易に構成する際の障壁となっていた。また、従来の中継伝送では中継局は情報の中継、転送しか行わず、中継局自身が情報収集を行い、情報追加して、転送を行うことができなかった。さらに数kmを超える中継を無線で行う場合、双方が見通せる環境が必須であり、間に山等が存在する見通し外環境での数kmを超える中継の実現は困難だったという。

同開発では、従来2台の無線機で実現していた無線多段中継を1台の無線機で実現でき、かつ遠隔地からの情報中継だけでなく、自身が情報収集を行い、情報追加して、転送を行うことができるマルチホップ中継方式のファームウェア(物理層、MAC層)を開発し、従来のWi-RAN無線機に実装した。この無線機は利用シーンに応じて、基地局、中継局、端末局になることができるという。さらに中継接続した各無線機の通信の状態及びGPS情報位置情報を基地局で収集し、基地局において視覚的に各無線機の状態を表示する回線監視サーバの開発を行った。

そして、この無線機を用い、京都市役所の協力のもと、遠隔地および中継地点における映像情報の収集実験を京都市内で行った。無線機同士が見通せない環境において、最大8.4kmの距離を中継接続で接続し(単区間中継距離最大6.4km)、遠隔地の車上端末局および中継局からの二拠点同時リアルタイム映像伝送に成功したという。

同研究成果のポイントは以下の通り。

  • 見通し外屋外環境において多段中継基礎接続試験に成功(単区間中継距離最大6.4km)
  • 中継局は1台の無線機の機能で遠隔地の情報収集、情報転送を実現
  • 中継局は遠隔地からの情報中継のみならず、自身が収集した情報を追加して伝送

同試験では1ホップのみの基本中継動作の確認のみが行われたが、今後は以下に示す機能を順次実証、必要に応じて追加実装するという。

  • 数10台程度のホップ等で数10kmのカバーの実現
  • 各無線機配下に100〜1000台のWi-SUNシステムを接続、情報伝送の実現
    接続可能なハード構成の実現および情報伝送の方式検討を行う。
  • 無線機情報のセンシング機能を用いたスケーラブルな経路割り当て
  • 無線機にセンシング機能を搭載し、周辺の中継局の存在有無を検知し、その無線情報を基地局に集約し、最適な無線リソースの再計算・経路割り当てを行う。

平成30年度末のプログラム完了までに、京都大学、日立国際電気の産学官連携体制のもと、医療関係、工場関係の数kmから数10km以内に存在する1000から数万のモニタ、センサーから1日数百万から数億生成されるビッグデータを、高信頼性、高レスポンス性(数10ms)を保ちつつ自らネットワーク構築し収集することができる無線通信ネットワーク(従来比100倍のカバーエリア、収容能力)を可能とする「超ビッグデータ創出ドライバ」の実現を目指すとしている。

【関連リンク】
京都大学(Kyoto University)
京都大学大学院情報学研究科(Graduate School of Informatics Kyoto University)
日立国際電気(Hitachi Kokusai Electric)

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