3.
3.
2 ワイヤレスネットワーク研究所 ディペンダブルワイヤレス研究室
研究室長 三浦 龍 ほか 12名 障害に強い頼りになる自律分散ワイヤレス技術の研究開発 【概 要】 無線ネットワークにおける低遅延接続や基幹網の負荷軽減、カバーエリアの拡大、回線品質確保、耐災害性 などの高機能化を実現するため、特定の基地局、アクセスポイント、あるいは経路に依存せず、多数の端末や ノード(中継点)同士が自律的かつ多元的に接続する自律分散ワイヤレスネットワーク技術ならびに人体の周 辺や機械の内部など電波が伝わりにくい領域での高信頼な無線ネットワーク技術を確立することを目指す。平 成 23年度は、コンクリートの建物の中や人の体の周辺など、電波の伝わりにくい環境での電波の伝わり方に関 する基礎的な検討を行い、端末やノード間で互いに協調しながら確実に通信を行うための方式設計を行うとと もに、基本的なシミュレーション評価を行った。また、地震や津波などの大災害にも耐えうる構造をもったワ イヤレスネットワークの実現に向けた基本検討を行った。人体周辺での無線ネットワークについては、無線方 式の国際標準化を主導してこれを達成するとともに、具体的なアプリケーションを想定したプロトタイプを試 作し、成果の対外アピールを進めた。 【平成 23年度の成果】 (1) 自律分散ワイヤレスネットワーク ● 壁などの遮蔽に比較的強い 400MHz帯電波を用い、厚いコンクリートで仕切られたプラント建物内など厳 しい伝搬環境での信頼性の向上と通信距離の拡大のための伝搬解析評価、ならびにネットワークコーディ ング技術を応用した場合の品質改善効果の評価を実施し、合わせて試作機の開発と伝搬特性の基本測定評 価を行った。 ● 移動ノード(車両や航空機等)を含むメッシュ型自営網による災害時にも壊れにくい重層的なネットワー クの設計を行い(図 1)、東北拠点に評価用のテストベッドを構築するためのプロジェクトを NICT内の他 の研究室と連携して立ち上げた。 26 3.3 ワイヤレスネットワーク研究所 図 1 耐災害ワイヤレスメッシュネットワークの全体概念࣡ࣖࣞࢫࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡ◊✲ᡤ ࢹ࣌ࣥࢲࣈࣝ࣡ࣖࣞࢫ◊✲ᐊ
ᴫ せ
ᖹᡂᖺᗘࡢᡂᯝ
ྛ✀ྍᦙᆺ䞉⛣ືᆺ 䝯䝑䝅䝳䝜䞊䝗 䠄ኴ㝧㟁ụ䜔䝞䝑䝔䝸➼ഛ䠅 ྛ✀䝉䞁䝃䞉RFID➼䛻䜘䜛 ᗈᇦ㐲㝸䝕䞊䝍㞟 ᆅᇦ ⅏ᐖᑐ⟇ᮏ㒊 ↓ே⯟✵ᶵ䠄UAS䠅 ྍᦙᆺ䝜䞊䝗タ⨨䛻䜘䜚 ⅏ᐖ䜶䝸䜰䜢㠃ⓗ䛻䜹䝞䞊 ᒣ㛫㒊䜔㞳ᓥ䛺䛹䛾 Ꮩ❧ᆅᇦ䜢᥋⥆ 㑊㞴ᡤA 㑊㞴ᡤB 㑊㞴ᡤ㛫䛾Ᏻྰ☜ㄆ ᨭ≀㈨䞉ሗὶ㏻䛾 㑊㞴⪅䛾䝦䝹䝇䝰䝙䝍䝸䞁䜾 㞀ᐖ䛻ᙉ䛟䚸ᖹ䛿♫䜰䝥䝸䜿䞊䝅䝵䞁䛾ᥦ౪ 䜢ᨭ䛘䜛⮬Ⴀ⣔䝽䜲䝲䝺䝇䝯䝑䝅䝳䝛䝑䝖䝽䞊䜽 ⎔ቃ䜔ᗣ➼䝉䞁䝃ሗ䜢ᐜ䛧ᖹ䞉㠀ᖖ䛾䜰䝥䝸 䜿䞊䝅䝵䞁䜢ᥦ౪䛩䜛䝕䜱䝨䞁䝎䝤䝹ሗ䝅䝇䝔䝮 ⛣ືᆺ䝜䞊䝗䠄㌴㍕䠅 䝁䜾䝙䝔䜱䝤↓⥺ ྍᦙᆺ䝜䞊䝗 ㏻ಙ⾨ᫍ ୖ✵䛛䜙䛾ᫎീ䞉䝉 䞁䝃ሗ㞟䞉ఏ㏦ ⏝⪅䛿ᦠᖏ➃ᮎ䜔PC䛾↓ ⥺LANᶵ⬟䜢䛳䛶㡢ኌ䚸 䝯䞊䝹䚸䝕䞊䝍㓄ಙ䞉㞟 ྍᦙᆺ 䝜䞊䝗 ⾨ᫍ䛒䜛䛔䛿UAS䛸ᆅୖ㛫䛷ᶵືⓗ䛻⮫䝛䝑䝖䝽䞊䜽 䜢ᵓᡂ䛩䜛⾨ᫍ䞉⯟✵䝤䝸䝑䝆3
活 動 状 況 (2) 機器内や人体周辺での無線ネットワーク ● 国際標準化機関である IEEEにおいてタスクグループの副議長やセクレ タリ等の役職を担当して、人体に装着した各種生体センサの情報を無線 で収集するためのボディエリアネットワーク(BAN)方式の国際標準化 を主導して進めた。その結果、IEEE802.15.6として標準規格が成立し、こ れまで精力的に寄与を行ってきた関係者 5名が IEEEから表彰された(図 2は副議長への表彰)。なお、この活動は、大学からの受託研究の一環と して実施した。 ● その標準規格の1つである超広帯域無線(UWB)技術において、世界共 通に使用できるようになったハイバンド(7.7−8.2GHz)を用いて視覚障 がい者の行動を支援する BANシステムのプロトタイプを開発し(図 3)、 報 道 発 表 な ら び に 国 際 的 展 示 会(ITU TELECOM WORLD 2011や WTP2011など)での技術展示を行った(図 4)。また、UWBの広帯域 性と低消費電力性を利用し、脳内の多数の埋め込み型センサの情報を体 外まで多重伝送するブレインマシンインタフェースのための UWB無線 伝送システムの評価用インタフェースについて設計試作を進めた。さらに、UWB通信信号のもつ高精度 測距機能を利用した、目的物までの相対的な位置を測定し、携帯端末上で利用者に知らせるシステムの新 規開発に着手した(以上は NICT内の他の研究室、国内外の大学の医学部や工学部、あるいは企業と連 携・共同研究)。 ● 外部への漏れ電波が少なく、情報伝送と同時に電力を供給してデバイスへの充電が可能な近接場通信技術 により、脳情報や胎児心拍情報等を収集する柔軟なシート媒体の新規開発とその性能評価に着手した(外 部資金を活用し、大学と連携)。 ● 自動車内でのボディ情報やビデオ情報、運転者の生体情報の伝送に UWBを応用したシステムの設計検討 に着手した(自動車部品メーカと NDA締結)。 (3) その他 ● 人体の消化器官等の内部を調べる内視鏡用として考案した、画像のひずみが少なく、かつ低消費電力を実 現する効率の高い独自の画像符号化方式と CCDカメラを組み合わせた小型の装置を試作し、性能評価を 行った(外部資金を活用、内視鏡メーカとの共同研究)。 ● 研究室の主任研究員が 1名、研修のため、平成 23年 8月より 11か月間の予定でフィンランド・アアルト 大学に長期出張を実施した。 27 3.3 ワイヤレスネットワーク研究所 図 2 IEEEからの表彰(標準化への 貢献) 図 3 UWBを用いた視覚障がい者支援 BANシステム図 4 ITU TELECOM WORLD 2011で の 視 覚 障 がい者支援 BANシステムの展示の様子