仮想空間上で電波利用システムを模擬・評価するワイヤレスエミュレータを用いてWi-SUN FAN無線機10,000台の通信試験に成功

国立大学法人 京都大学 大学院情報学研究科の原田博司教授の研究グループ（以下 京都大学）と国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT（エヌアイシーティー））の総合テストベッド研究開発推進センターは、仮想空間上で電波利用システムを模擬・評価するワイヤレスエミュレータを用いて、モノのインターネット（Internet of Things、以下：IoT）用国際無線通信規格 Wi-SUN FAN（Field Area Network）を搭載した10,000台の無線機によるマルチホップを利用した通信試験を行うことに世界で初めて成功しました。今回の成果により、実無線機を用意することなく仮想空間上に任意に多数の無線機を配置し、通信試験を実現できるため、現実空間での実証試験が困難である、大都市を網羅する超大規模IoTシステムを想定した様々な試験が可能となり、スマートシティ構築のための無線システムの研究開発の加速化が期待できます。

センサー、メーター、モニター等に通信機能を搭載し、都市環境における様々な課題を解決するスマートシティやスマートメータリングと呼ばれる大規模IoTシステムが現在検討されており、このシステムの実現のためには、屋外での高品質でかつ建物等による遮蔽に対する耐障害性に優れた堅牢な無線通信ネットワークが必要となります。Wi-SUN FANは、これらの要求を満たすIoT用国際無線通信規格「Wi-SUN」の規格の一つであり、既に電気・ガス・水道のメータリングのほか、スマートシティ、スマートグリッド、高度道路交通システム等のセンサー、モニター等を用いた各種インフラ、アプリケーションにおいて、相互運用可能な通信ネットワーク技術として導入が検討されています。NICTでは、このWi-SUNの基本通信方式を研究開発、国際標準化を行い、京都大学では、Wi-SUN FANの通信技術の実用化に向けて、接続方式や技術の研究開発、実無線機の開発、大規模ネットワーク確立に向けた実証試験を行ってきました。しかしながら、大都市を網羅するスマートメータリングネットワークの実現のためには、1,000台を超える無線機を用いて自律的にネットワークを構築させ、このネットワークを複数構築し、システム全体での検証が必要となりますが、現実環境では無線機数や設置場所の制限のため実現が困難でした。

これらの問題を解決するため、NICTでは、総務省　仮想空間における電波模擬システム技術の高度化に向けた研究開発^※1の一環として、仮想空間上で大規模な電波利用システムを模擬・評価するワイヤレスエミュレータの研究開発を進めてまいりました。このワイヤレスエミュレータでは、各種電波利用システムを構築可能な実機で動作可能な無線機の通信機能をソフトウェアで記載し、これを仮想無線機として評価に必要な台数用意し、ワイヤレスエミュレータが模擬する電波伝搬環境において、通信試験を屋外実験することなく仮想空間で実施するものです。

仮想無線機10,000台の環境で通信を実現するため、主に下記の4点について研究開発しました。