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株式会社 日立国際電気

日立国際電気 京都大学

2017年3月16日
株式会社日立国際電気
国立大学法人 京都大学

従来比100倍のエリアをカバーするIoTデータ収集・制御用
広域系無線地域ネットワーク(Wi-RAN)システム用小型無線機の基礎開発に成功

   株式会社 日立国際電気(以下、日立国際電気、代表執行役 執行役社長: 佐久間 嘉一郎)と国立大学法人 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)は、広域系無線地域ネットワーク(Wireless Regional Area Network: Wi-RAN)システム用無線機(以下、本装置)の小型化、基礎開発に成功しました。

  広域系Wi-RANシステムは、伝送レートは数Mbpsの伝送を実現しつつ、通信距離は基地局から最大数kmという、現在の携帯電話の数倍の広い通信エリアを有しており、地域に局所的に設置されたモニターやセンサー情報を、クラウドに伝送する基幹回線として期待され、実導入が進んでいます。しかし、従来の無線機は、自身で中継機能を有していなかったため、数十km等の超広域かつ広帯域なデータ収集システムを構成することの障壁となっていました。また、装置の小型化、軽量化が望まれていました。

  本装置は、従来の広域系Wi-RANシステム用無線機の伝送速度を保ちつつ、従来に比べ小型かつ軽量(容積:従来比約1/5、重量:従来比約1/4)であるとともに、中継段数無制限のスケーラブルな多段中継機能を1台の無線機の中に具備させることにより、従来比10〜100倍である数十kmという飛躍的な通信距離拡大を実現するものです。

  本装置開発の成功により、数十kmに存在する数百から数千のモニター、センサーから創出されたビッグデータを処理エンジンが搭載されたクラウドまで伝送する超ビッグデータ創出ネットワーク基盤の構築の研究開発が促進されます。今後は、本装置の実フィールドでの実証試験、商用化に向けた機器試験を行っていく予定です。

【本研究成果のポイント】

  • 中継段数無制限の無線多段中継(マルチホップ)を具備し、飛躍的に通信距離を拡大(半径数十km内の数千のモニター、センサーデバイスからの情報を収集可能)
  • 大幅に小型・軽量化したARIB STD-T103 Mode1準拠無線機 (従来無線中継装置の容積約1/5化・重量約1/4化を実現)
  • 実機による方式検証により、超広域かつ広帯域なデータ収集システムを構成するための研究開発を加速

【研究の内容】
  日立国際電気は、広域系Wi-RANシステム用無線機を開発しました(外観図:図1、主要諸元:図2)。本装置は、ARIB STD-T103 mode1の機能を有しつつ従来比約1/5の容積、約1/4の重量で中継機能を実現しています(図3)。京都大学は、無線通信プロトコルおよび無線信号処理ソフトウェアの開発を行いました。特に、飛躍的な通信距離拡大を実現することが可能な中継段数無制限のスケーラブルな多段中継プロトコルを開発しました。日立国際電気は、このプロトコルと信号処理ソフトウェアを本装置に搭載しました。

  その結果、本装置は、従来の広域系Wi-RANシステム用無線機に比べ、低消費電力かつ小型であるとともに、中継段数無制限のスケーラブルな多段中継機能を1台の無線機の中に具備させることにより、従来比10〜100倍である数十kmという飛躍的な通信距離拡大を実現することが可能になります。また、従来のWi-RAN装置では2台の無線機を用いてしか実現できなかった無線多段中継を1台の無線機で行うことにより、大幅に小型・軽量化を実現することに成功しました。

図1 開発した装置の外観図(左:従来無線機、右:開発した無線機)
図1 開発した装置の外観図(左:従来無線機、右:開発した無線機)

図2.広域系Wi-RAN無線多段中継装置 主要諸元
項目 内容
通信方式 OFDMA/TDD
変調方式 下り(DL) QPSK,16QAM,64QAM
上り(UL) QPSK,16QAM,64QAM
定格送信出力 1W (30dBm)
ダイバシチ受信 最大比合成方式(2ブランチ)
外形寸法 W:210×H:90×D:200(mm) (突起物含まず)
質 量 3kg以下(本体)
環境対応 RoHS対応
消費電力 公称70VA以下
その他機能 多段中継機能 36ホップ(原理的には無制限)
想定するカバーエリア 基地局から最大半径約3km(オムニアンテナ利用時)

図2.広域系Wi-RAN無線多段中継装置 主要諸元

図3.従来型との比較様
仕様項目 従来型無線機 小型無線機
送信出力 1W 1W
消費電力 80VA以下 70VA以下
外形寸法 W:228×H:335×D:122(mm) W:210×H:90×D:200(mm)
質量 6kg以下 3kg以下
容積 約10L 約4L
中継使用時 従来型多段中継無線機 小型多段中継無線機
中継利用時の消費電力 160VA※ 70VA以下
中継利用時の所要スペース 約20L※ 約4L
中継利用時の質量 12kg以下 3kg以下
多段中継機能 2ホップ 36ホップ(原理的には無制限)
想定する中継通信距離 約15km 約117km(原理的には無制限に延伸可能)

図3.従来型との比較

報道関係者のお問い合せ先

日立国際電気

株式会社日立国際電気(CSR本部広報室)
〒105-8039 東京都港区西新橋2-15-12(日立愛宕別館6F)
Tel:03-6734-9401 Fax:03-3502-2507
E-mail:corporate.hike@hitachi.co.jp

京都大学

京都大学 企画・情報部 広報課 国際広報室
〒606-8501 京都市左京区吉田本町36番地
Tel: 075-753-5727 Fax: 075-753-2094
Email: comms@mail2.adm.kyoto-u.ac.jp

詳しい研究内容について

従来比100倍のエリアをカバーするIoTデータ収集・制御用広域系Wi-RANシステム用小型無線機の基礎開発に成功

以上

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