移動式ICTユニットの無線アクセスネットワーク 構成技術

遠隔制御
Wi-Fiネットワーク
集
M2M無線アクセス
特
大規模災害など突発的ICT需要に即応可能な「移動式ICTユニット方式」の研究開発
移動式ICTユニットの無線アクセスネットワーク
構成技術
NTT未来ねっと研究所では，大規模災害時にICT環境の即時回復を可能に
する移動式ICTユニットの研究開発に取り組んでいます．本稿では，M2M
無線アクセスを制御網として活用し，移動式ICTユニットの周囲の無線LAN
アクセスポイントを中継接続して無線アクセスネットワークを迅速かつ柔
軟に構築する無線アクセスネットワーク構成技術について紹介します．
M2M無線アクセスの災害時活用
近年，家庭内では設置や設定の容易
さから無線LANを利用する人が増え
し み ず
よしたか
くまがい
ともあき ※ 1
清水 芳孝
熊谷 智明
す ず き
や す お
ご と う
か ず と※2
/鈴木 康夫
/後藤 和人
NTT未来ねっと研究所
り，無線アクセスネットワークの構築
に示します．本システムでは，災害時
に時間を要してしまうという問題があ
に被災地に運び込んだM2M無線アク
ります．
セスの基地局とM2M無線アクセスの
そこでNTTでは，移動式ICTユニッ
（1）
, ＊１
端末を搭載した無線LANアクセスポ
ています．また，屋外においても，無
ト
とユーザを結ぶ無線アクセス
イントを無線接続して遠隔制御し，無
線LAN機能を具備するスマートフォ
ネットワークの迅速かつ柔軟な構築を
線LANアクセスポイント間を中継接
ンの普及や2020年に向けた外国人観
目指して，移動式ICTユニットから周
続することによって，M2M無線アク
光客の増加に向け，今後，屋内外にお
辺の無線LANアクセスポイントを直
セスの基地局周辺の半径500 mの広い
いて無線LANの利用機会がさらに増
接的に遠隔制御するために必要となる
エリアをカバーする無線アクセスネッ
えることが予想されます．
無線アクセスネットワーク構成技術に
トワークを迅速に構築します．このと
NTTでは，このように普及拡大し
ついて研究開発を行ってきました．遠
き，無線LANのみを用いて無線アク
ている無線LANを災害時にも活用す
隔制御にはNTTが研究開発を進めてい
セスネットワークを構築しようとする
ることが望ましいと考えています．災
る低速だが広域をカバーできるM2M
と，広いエリアをカバーするために多
害時には，無線LANアクセスポイン
＊２
くの無線LANアクセスポイントを中
トに接続している光ファイバなどのア
を制御網として活用します．具体的に
継接続することが必要となり，伝送遅
クセス回線が断絶するなど，日常とは
は，移動式ICTユニットに半径500 m
延時間や処理量が増加し，スループッ
異なったネットワーク環境に迅速に対
程度の広いエリアをカバーするM2M
トなどの伝送特性が劣化します．その
応する必要があります．例えば，アク
無線アクセスの基地局を設置し，無線
ため，準ミリ波FWA（Fixed Wireless
セス回線断絶時に，隣接無線LANア
LANアクセスポイントにはM2M無線ア
＊３
Access）
を無線エントランス回線と
クセスポイントにマルチホップで接続
クセスの基地局と無線通信を行うM2M
して利用することにより，無線LAN
するためには，無線LANアクセスポ
無線アクセス端末を設置することで，
イントの設定を変更する必要がありま
災害時であっても移動式ICTユニット
す．そのためには，利用者 ・ 保守者が
側からの遠隔制御が可能となります．
複数の無線LANアクセスポイントに
対して，各設置場所まで出向いて周辺
状況に応じた設定処理を行う必要があ
（Machine to Machine）無線アクセス
M2M無線アクセスを用いた無線
アクセスネットワークシステム
移動式ICTユニットの無線アクセス
※1
※2
現，国際電気通信基礎技術研究所
現，NTTブロードバンドプラットフォーム
ネットワーク構成技術を具現化した無
線アクセスネットワークシステムを図 １
＊1 移動式ICTユニット：ICTサービス提供に
必要なリソースを搭載した可搬型のユ
ニットおよび同ユニットを用いたサービ
ス 展 開 方 式 の こ と．MDRU（Movable
and Deployable ICT Resource Unit）と
いう呼称が使われることもあります．
＊2 M2M無線アクセス：自営無線で用いられる
標準方式を活用しつつ，ネットワーク主導
でアクセスポイントや端末を制御すること
で運用管理を簡素化し，通信品質を向上さ
せます．
＊3 FWA：位置が固定した離れた拠点間を無線
接続するのに適した固定無線アクセス装置．
NTT技術ジャーナル　2015.3
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大規模災害など突発的ICT需要に即応可能な「移動式ICTユニット方式」の研究開発
アクセスポイントによる中継接続数を
適した制御情報伝送技術が必要となり
に搭載された制御サーバが一元的に扱
減らし，より広いエリアをカバーする
ます．また，設定変更の対象となる無
うことができるようにする情報変換技
ことを可能とします．
線LANアクセスポイントとしてさま
術も併せて必要となります．
移動式ICTユニットのプロトタイプ
ざまな機種を想定する必要がありま
無線アクセスネットワーク構成技術
として開発された車載型移動式ICTユ
す．そのため，機種ごとに多様な様式
を実現するため，試作開発した制御プ
ニット（ICTカー）では，M2M無線
で規定される無線LANアクセスポイ
ラットフォームを図 ２ に示します．本
ア ク セ ス の 無 線 装 置 に 加 え， 無 線
ントの制御情報を移動式ICTユニット
プラットフォームでは，コマンド体系
LANアクセスポイントを屋外の電源
の取れない場所でも配備できるよう
に，ソーラーパネルとバッテリを搭載
中継：
5 GH
z
した可搬型無線LANアクセスポイン
トモジュールとFWAモジュールを複
数台搭載しています．被災地到着後，
アクセス：2.4 GHz
25 GHz
分散配置し，ICTカーからの遠隔制御
により災害時用の無線アクセスネット
ワークを構築できるため，エンジニア
M2M無線
アクセス
基地局
が出向いて設定作業を行ったりする必
技術的課題と実装技術
制
御
：
92
0
M
Hz
ソーラーパネル
FWA
無線LANアクセス
ポイント
バッテリ
サービス
ゲートウェイ
要がなく，効率良く迅速にICTサービ
ス提供環境が整います．
スマートフォンなど
の無線LAN端末
FWA
ICTカー周辺にこれらのモジュールを
（小型ボードPC）
外部ネットワーク
大型・中型・小型ユニット 制御
サーバ
M2M無線
アクセス
端末
可搬型無線LANアクセスポイントモジュール
図 1 M2M無線アクセスシステムを用いた無線アクセスネットワークシステム
移動式ICTユニットからの迅速かつ
柔軟な遠隔制御を実現するには，移動
式ICTユニットから短い時間で効率良
制御サーバ側
く多数の無線LANアクセスポイント
に対する多種多様な設定変更を行う必
要があります．しかしながら，M2M
無線アクセスは，広いエリアをカバー
しつつ端末局の消費電力を極めて小さ
く抑えるために，伝送速度が低速であ
り伝送遅延も大きいという特徴があり
ます．そのため，M2M無線アクセス
を介して短時間で効率良く多数の無線
LANアクセスポイントの設定変更を
行うためには，M2M無線アクセスに
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NTT技術ジャーナル　2015.3
無線LANアクセスポイント側
制御
アルゴリズム
無線LAN
アクセスポイント
共通コマンド
ライブラリ
コマンド
インタプリタ
（共通⇔個別）
無線アクセスネット
ワーク情報管理
コマンド・データ
処理
制御サーバ
M2M無線アク
セス基地局
M2M無線
アクセス端末
機種別コマ
ンド辞書
TEエミュレータ
サービスゲートウェイ
（小型ボードPC）
可搬型無線LANアクセスポイントモジュール
図 2 無線アクセスネットワーク構成技術を実装した制御プラットフォーム
特
集
が異なる複数機種の無線LANアクセ
に複数のコマンドを統合することで，
約147秒）を要しますが，今回実装し
スポイントを一元的に扱うことができ
伝送シーケンス数を少なくしてい
た高効率伝送（圧縮）により応答デー
るよう，制御サーバ側では新たに規定
ます．
タ長を1550 Byteへ削減でき，完了時
した機種非依存の共通コマンドを制御
コマンドライブラリとして実装しま
す．そして，制御コマンドのみを使用
無線アクセスネットワーク構成
技術の評価検証
間が68秒（伝送時間：約45秒）となり，
３ 分の 1 程度に短縮できることを確認
しました．
し，制御先の無線LANアクセスポイ
試作開発した本プラットフォームを
さらに，本フィールド実験では，A
ント側のサービスゲートウェイのコマ
用いて東北大学キャンパスで無線LAN
社とB社製の 2 機種の無線LANアクセ
ンドインタプリタにて機種ごとに異な
アクセスポイント 8 台を用いた小規模
スポイントを用いた無線アクセスネッ
る １ つあるいは複数の個別コマンドに
のフィールド実験を行いました．本評
トワークの構築を行いました．測定対
変換するコマンド変換処理を行うこと
価実験で用いたM2M無線アクセスの主
象の無線アクセスネットワークトポロ
で，無線LANアクセスポイントの機
要諸元を表に示します．本フィールド
ジを図 3 に示します．構築可能なWDS
種を隠ぺいしたかたちでの制御を実現
実験により，M2M無線アクセスの基地
＊４
（Wireless Distri­bution System）
機
しています．また，広域をカバーでき
局から直線距離で約430 m離れた建物
能を利用したアクセスポイント間接続
る一方，伝送速度が低速なM2M無線
内に設置した無線LANアクセスポイ
（WDS接続）の中で最大接続数を有す
アクセスを多数の機器の制御網として
ントの設定を変更できることを確認し
るトポロジを測定対象としました．本
利用するため，上下リンクとも，制御
ました．また，制御サーバから複数の
実験では，制御サーバから周辺情報取
に必要な情報量を絞り込んで伝送する
制御を実行することで，無線LANアク
＊５
得，SSID（Service Set Identifie）
ことで，制御情報の高効率伝送を実現
セスポイント間を中継接続した無線ア
設定，WDS接続設定，疎通確認の複
し，無線LANアクセスポイントの設
クセスネットワークが構築できること
数の制御を行うことで無線アクセス
定変更に要する時間を短縮していま
を確認しました．
ネットワークを構築します．
す．上りリンクでは，無線LANアク
データ圧縮の効果を検証するため，
本トポロジに対する無線アクセス
セスポイントからの取得情報をサービ
無線LANアクセスポイントから周辺
ネットワーク構築時間を図 ４ に示しま
スゲートウェイのコマンドインタプリ
情報を取得する制御を実行し，本処理
す．共通コマンドを利用することで無
タで必要最小限の情報のみを抽出（圧
完了までの時間を評価しました．非圧
線LANアクセスポイントの機種を隠
縮）
して伝送します．下りリンクでは，
縮時，取得したデータ長が5177 Byte
ぺいしたかたちでの制御が可能である
制御サーバから伝送する共通コマンド
の場合，
完了までに167秒（伝送時間：
こと，無線LANアクセスポイント設
置後，両機種とも 8 台の無線LANア
表　実験で使用したM2M無線アクセスシステムの主要諸元
無線周波数
280 MHz（実験用）
送信出力
1 W（基地局）, 10 mW（端末）
アクセス方式
TDMA/TDD
変復調方式
π/ 4 シフトQPSK−同期検波（基地局）, 遅延検波（端末）
誤り訂正
畳込符号−ビタビ復号, 符号化率 1 / 2
クセスポイントによる無線アクセス
ネットワークを30分以内に構築でき
ることを確認しました．なお，サービ
スゲートウェイでの無線LANアクセ
TDMA: Time Division Multiple Access
TDD: Time Division Dultiplex
QPSK: Quadrature Phase Shift Keying
＊4 WDS：本機能を利用することでアクセスポ
イント間接続を形成します．
＊5 SSID：無線LANの通信規格で定められてい
るアクセスポイントの識別子．
NTT技術ジャーナル　2015.3
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大規模災害など突発的ICT需要に即応可能な「移動式ICTユニット方式」の研究開発
び「被災地への緊急運搬及び複数接続
１アクセスポイント 場合
（ネットワーク なし）
2アクセスポイント
（最大WDS数＝1）
3アクセスポイント
（最大WDS数＝2）
運用が可能な移動式ICTユニットに関
する研究開発」によるものです．
■参考文献
5アクセスポイント
（最大WDS数＝4）
6アクセスポイント
(最大WDS数＝5）
7アクセスポイント
(最大WDS数＝6）
8アクセスポイント
（最大WDS数＝7）
（1） 坂野 ・ 小田部 ・ 小向：“移動式ICTユニット方
式 の 全 体 概 要，” NTT技 術 ジ ャ ー ナ ル，
Vol.27，No.3，pp.12-16，2015．
（2） 小田部 ・ 小向 ・ 坂野：“移動式ICTユニットの
ICTサービス提供技術，
” NTT技術ジャーナ
ル，Vol.27，No.3，pp.29-32，2015．
（3） 西沢 ・ 坂野 ・ 高橋 ・ 山口：“移動式ICTユニッ
トのグローバル展開——フィリピンにおける
国連プロジェクトと標準化活動，” NTT技術
ジャーナル，Vol.27，No.3，pp.33-36，2015．
図 3 測定対象のネットワークトポロジ
無線アクセスネットワーク構築時間
（分）
30
25
20
15
10
A社製
5
0
B社製
1
2
3
4
5
6
7
8
無線LANアクセスポイント数
図 ４ 無線アクセスネットワーク構築時間
スポイントからの応答待ち時間を適切
テムの有用性も検証しつつ，国内だけで
に調整することでさらなる短縮化が期
なく，国外においても国ごとの規格や
待できます．
ニーズに対応したシステムを目指します．
今後の展開
※本研究成果の一部は，総務省委託研
Wi-Fiベースの無線アクセスネット
究「大規模災害時における通信ネット
ワークを迅速に構築できるシステムとし
ワークに適用可能なリソースユニット
（3）
て，海外での実証実験 を通じて本シス
20
NTT技術ジャーナル　2015.3
構築 ・ 再構成技術の研究開発」
，およ
（上段左から）
清水 芳孝/ 鈴木 康夫
（下段左から）
熊谷 智明/ 後藤 和人
本無線アクセスネットワーク構成技術は，
災害時はもちろんですが，例えば，イベン
ト会場などでのWi-Fiベースの無線アクセス
ネットワーク構築等の平常時利用にも適用
できます．
◆問い合わせ先
NTT未来ねっと研究所
企画担当
レジリエントネットワーク戦略担当
TEL 046-859-3131
FAX 046-855-1284
E-mail　resilient-mirai lab.ntt.co.jp