yrpにおけるハイブリッドlpwaテストベッドのご紹介 · 20;...

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YRPにおけるハイブリッドLPWAテストベッドの

ご紹介

2019年9月24日YRP研究開発推進協会

柘植晃


Agenda

1. 背景

2. LPWA「どれくらい届くのか？」

3. 横須賀市／YRPにおける「ハイブリッドLPWAテストベッド」の取組み

4. 「ハイブリッドLPWAテストベッド」活用事例

５．今後の取組み


Agenda

1. 背景






http://www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/policyreports/joho_tsusin/index.html出典：総務省情報推進審議会

ネットワークに接続される IoT端末／デバイスの数がグローバルに急増

ネットワークに接続される端末数の予測

http://www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/policyreports/joho_tsusin/index.html


IoTにおけるワイヤレスセンサーネットワークの重要性

農業

畜産業漁業

環境防災・減災

エネルギー医療福祉見守り

インダストリー交通駐車場

鉄道

IoT システムのアプリケーションサービス

スマートシティ

温度センサー湿度センサー

PM2.5センサー風力センサー土壌水分センサー塩分濃度センサー加速度センサー

圧力センサー

水位センサー雨量センサー震度センサー傾斜センサーワイヤーセンサー人感センサーバイタルセンサー

放射能センサーphセンサー

アンモニアセンサー

・・・・・・・

あらゆるセンサー、機器をネットにつなげるワイヤレスセンサーネットワークの需要が拡大


IoTアプリユースケースによって要件が異なる

農業

畜産業漁業




鉄道





圧力センサー




・・・・・・・

・・・

アプリサービス分野、センサー種別によってワイヤレス方式への要件が異なる。

1日に何回か定期的ポーリング

リアルタイム割り込み処理

超低レイテンシーリアルタイム処理

積分値など分析データが必要

データ量よりも距離優先

距離よりもデータ量優先

セキュリティ優先

コスト優先

モビリティ優先

電池寿命優先

メッシュNWによるエリアカバー


農業

畜産業漁業




鉄道





圧力センサー




・・・・・・・

・・・

アプリサービス分野、センサー種別によってワイヤレス方式への要件が異なる。








コスト優先


電池寿命優先




漁業




鉄道





圧力センサー



アンモニアセンサー・・・

アプリサービス分野、センサー種別によってワイヤレス方式への要件整理が必要








コスト優先


電池寿命優先




Agenda

1. 背景






LPWA「どれくらい届くのか？」

通信距離

Sigfox 50km程度？数10km？

LoRa 15km程度？数km？

Wi-SUN 1km程度？

×チャンピョンデータの比較・条件によって全く異なる。・きちんとした評価が必要

https://goo.gl/GLjfqP出典：日経IT Pro

https://goo.gl/GLjfqP


長距離カバレッジの方式

http://www.co-nss.co.jp/solution/sol-wisun_fan.html※スマートシティにおけるWi-SUN FANソリューションより

長距離スター型（一般的なLPWA）

単一のゲートウェイにより広範囲をカバー×密集した都市部では不感地帯が発生×通信速度が遅い・屋外での低頻度・小データ収集用途

長距離メッシュ型（Wi-SUN FAN）

メッシュ構成により広範囲をカバー〇50kbps、100kbpsを選択可能〇ファームウェア更新なども可能×ホップ数が増えると遅延が発生・屋内外でのデータ収集および機器制御用途

http://www.co-nss.co.jp/solution/sol-wisun_fan.html


Agenda

1. 背景






スマートIoT推進フォーラムテストベッド分科会で横須賀市におけるLPWAテストベッド検討を推進


ハイブリッドLPWAテストベッド2018年3月9日に報道発表 ※横須賀市におけるハイブリッドLPWAテストベッドの

構築と利用開始についてhttp://www.nict.go.jp/info/topics/2018/03/180309-1.html

http://www.yrp.co.jp/yrprdc/wsn/index.html

http://www.nict.go.jp/info/topics/2018/03/180309-1.html


無料の試験運用から一部本運用開始

無料の試験運用を開始しました。（2018年9月）一部本運用を開始しました。（2019年2月）

ぜひ広くご活用下さい！http://www.yrp.co.jp/LPWA/index.html

http://www.yrp.co.jp/LPWA/index.html


ハイブリッドLPWA基地局

久里浜駅近辺

YRP野比駅近辺

横須賀中央近辺

衣笠近辺

横須賀市役所

YRPセンター

横須賀市ドローンフィールド

市街地エリア・横須賀市役所・久里浜駅、YRP野比駅、衣笠周辺起伏帯エリア・YRP・横須賀市ドローンフィールド

YRPを中心に市内3個所に「ハイブリッドLPWA基地局」を設置

通信プロトコル検証

大楠山


5方式の設置完了・LoRaWAN（Senseway）・Sigfox （京セラ）・Wi-SUN （日新S）・ELTRES （SONY）・LoRa (さくらインターネット)

設置検討中・Wi-Fi Halow（802.11ah)・ZETA

連携検討中・Cat-M

YRP屋上の基地局環境拡張状況


大楠山山頂ハイブリッドLPWAテストベッド基地局

大楠山山頂

2019年3月26日設置完了（Sigfox、LoRa、Wi-SUN）2019年6月14日追加工事下見実施（SONY ELTRES、LoRaWAN）


他のLPWAテストベッド関連取組み例

名称概要推進団体

Fukuoka City LoRaWANhttp://www.city.fukuoka.lg.jp/keizai/kagakugijutsu/business/lorawan.html

誰もが利用可能な実証環境を市内広域に構築。利用者は無償でLoRaネットワークを利用して実証実験が可能

福岡市NTTネオメイト

IoT(LPWA)プラットフォームを活用した実証実験http://www.city.fujieda.shizuoka.jp/boshu/1496191592605.html

藤枝市におけるIoT（LoRaWAN)プラットフォー

ムを実証フィールドとして提供。実証実験の実施事業者を公募。補助金交付（1/2以内で200万円を限度）。7月末で8件決定。

藤枝市ソフトバンク

「どこでもオープンにつながる街」実現に向けた大規模LoRaWANハッカソンhttp://uhuru.co.jp/information/20170509-2/

伊那市は20年前にADSL導入実験を国内初実施したこともあり、LPWAの一つであるLoRaWAN技術を付加することで日本最大の「IoTテストベッドシティ」とすべく活動

ウフルソラコム伊那市

AI/IoTを活用した次世代施設

園芸システムの確立に向けたテストベッドhttp://www.kccs.co.jp/release/2017/1010-2/

総務省のH28年度IoTテストベッド事業として採

択された事業として次世代施設園芸システムの確立に向け、栽培や生産管理などでのAI/IoT活用を実証する農的空間を整備したテストベッドを設置

ヤンマー

京セラコミュニケーションシステム

柏の葉IoTハッカソンhttp://senseway.net/iot-hackathon/

東京・本郷～柏～つくば地域を結び、柏の葉キャンパスを中心に最大規模のIoTハッカソンを開催。IoTを核にした地域振興プロジェクト

センスウェイ

LoRaWAN、Sigfoxなど単一のLPWA方式をベースにした取組み

http://www.city.fukuoka.lg.jp/keizai/kagakugijutsu/business/lorawan.html

http://www.city.fujieda.shizuoka.jp/boshu/1496191592605.html

http://uhuru.co.jp/information/20170509-2/

http://www.kccs.co.jp/release/2017/1010-2/

http://senseway.net/iot-hackathon/


ハイブリッドLPWAテストベッド市街地、起伏エリアなど全く同一条件で複数方式の通信実験が可能

ハイブリッドLPWAテストベッド基地局

クラウドサービス

センサーデータ取得IoTアプリケーション検証

通信距離、通信速度検証

通信プロトコル検証


エッジコンピューティングハイブリッドクラウド検討


テストベッド環境全体概要ハイブリッドLPWAテストベッド環境として5方式のLPWA環境を用意

分類サービス概要クラウド環境 LPWAテストベッド用にクラウド利用ID環境を提供基地局環境今後ご要望に応じて設置場所、設置方式を拡大予定

子機デバイス環境

標準センサー型温湿度、気圧など標準のセンサーを用いたデータ取得が可能

センサー持込型接続したいセンサーを持込んで接続が可能（一定の開発が必要）

測定環境・ツール環境簡易RFモニターからプロトコルモニタなどの測定環境を利用可能

+


Sigfox 貸出し端末

Arduino版

Sens’it


LoRa 貸出し端末

Arduino版

Raspberry Pi 版

評価ボード版


Wi-SUN FAN 貸出し端末

1ホップ 1ホップ 1ホップ 1ホップ

※ 日新S様のWi-SUN FAN評価キット端末を用いた接続実験https://www.co-nss.co.jp/products/wisunfan/wisunfan-p.html?webid=slide_wisunfan-p

1ホップ

https://www.co-nss.co.jp/products/wisunfan/wisunfan-p.html?webid=slide_wisunfan-p


SONY ELTRES 貸出し端末（予定）

SONY ELTRES端末トラッカー


1. 背景





Agenda


Wi-SUN FAN YRP実験


屋外広域位置情報センサネットワーク小型端末技術

施設内/施設周囲エリアマルチホップメッシュネットワーク

LPWA

LPWALPWA

LPWA

GPS

GPS GPS GPSGPS

レーダーセンサーレーダーセンサー

バイタルデータ高度センシング技術

GPS LPWA + GPS

IoTハイブリッドセンサーネットワーク

高度センシング技術

遠隔医療・介護施設向けハイブリッドワイヤレスシステム（あずみの市介護施設ななきの家様）

ハイブリッドワイヤレスセンサーネットワーク＋高度センシング技術・屋内高速通信 Wi-Fiマルチホップ挙動検出・バイタルデータ検出・施設敷地周辺 Wi-SUN FAN 24GHz帯レーダー・郊外 LoRa


①②

③④

⑤ ⑥現在地

約60m

約60m

約50m

約50m

約10m

Wi-SUN FAN マルチホップ通信実験（あずみの市介護施設ななきの家様）


ドローン連携 LPWA通信実験MCPC/JASA様と連携して横須賀市ドローンフィールドで

LPWA通信端末を装着したドローンによる通信実験を実施 (2019/1/21, 22)

LoRa、Sigfox、ELTRES、Wi-SUNの4方式の通信モジュールをドローンに装着

100m上空、30m高度での200m水平移動（30km/h)で基本通信実験を実施

※ 「JASA（組込みシステム技術協会）様とMCPC(モバイルコンピューティング推進コンソーシアム)様のご協力による実証実験」


ドローン連携 LPWA通信実験MCPC/JASA様と連携して横須賀市ドローンフィールドで

LPWA通信端末を装着したドローンによる通信実験を実施 (2019/1/21, 22)※ 「JASA（組込みシステム技術協会）様とMCPC(モバイルコンピューティング推進コンソーシアム)様のご協力による実証実験」


ドローン連携 LPWA通信実験

※ 「JASA（組込みシステム技術協会）様とMCPC(モバイルコンピューティング推進コンソーシアム)様のご協力による実証実験」

距離的に若干遠い横須賀市役所の方がRSSIが良好だった考察例


LPWA 海上通信実験海上のLPWA通信端末からYRP基地局への通信実験を実施 (2019/7/22)

海面 0m

海面 0.5m


LPWA 海上通信実験海上のLPWA通信端末からYRP基地局への通信実験を実施 (2019/7/22)

45km

40km

30km

20km

10km

YRPハイブリッドLPWA基地局


基本通信実験（机上実験）

ATT

PC

スペクトラムアナライザR3131A

LPWA送信機

（1）送信出力測定（机上実験）

可変ATT

LPWA送信機

固定ATT

LPWA受信機

PC PC

（2）最低受信感度測定（机上実験）

固定ATT

LPWA送信機

方向性結合器

LPWA受信機

PC PC可変ATT

干渉源送信機

（3）干渉耐力測定（机上実験）

LPWA送信機

方向性結合器

LPWA受信機

PC PC可変ATT

干渉源送信機

固定ATT

（4）送信機が送信を停止するチャンネルスキャンの受信レベル（机上実験）


。。

-150 -140 -130 -120 -110 -100 -90 -80 -70

1M

100k

10k

1k

100

10

通信速度

bps

受信感度 dBm

Sigfox

LoRa。

ELTRES

。。Wi-SUN

。

1000 300 100 30 10 3 1

通信可能距離（自由空間）

受信感度、通信距離

LPWAテストベッド環境を活用した取組みYRPによる基本通信実験（電気通信大中嶋先生）


・AWGN(Additive White Gaussian Noise)実験・フェージングシミュレータによる実験



35.21

35.215

35.22

35.225

35.23

35.235

35.24

35.245

139.65 139.655 139.66 139.665 139.67 139.675 139.68 139.685 139.69

2 km

Sigfoxの受信点

ELTRESの受信点

通信エリア測定

GPSLPWA送信機



展示会場などでの実測例12 LoRa, Sigfoxブース 14 Wi-SUN Allianceブース 19 NICTブース

920MHz帯

2.4GHz帯


多端末／他方式混信・干渉対策環境多数のサブギガ帯送信機の混信、干渉検証環境

基地局（親機）

・・・Wi-SUNLoRaSigfox

SigfoxW

i-SUN

Sigfox送信局（子機）

Wi-SUN

Sigfox

LoRa

Wi-SUN

Sigfox

Wi-SUN

LoRa

920MHz帯

2.4GHz帯

Sigfox

LoRa

LoRaW

i-SUN

LoRa

疑似シミュレータ・・・・・・

・・・・・・

・・・・・・

・各方式の子機を多数設置、または疑似シミュレータ環境を用意し、サブギガ帯の同一周波数帯の複数方式の送信機を多数配置したときの混信、干渉の検証環境・電波暗室内の法定外環境検証（屋外電波特区も検討）


多端末接続実験の例多端末接続時の影響を実験近接で多端末設置すると通信出来ない場合がある。今後、複数方式混在での実験を計画


ケーブルTV連携 IoTサービス実験日本ケーブルラボ様特別ワークショップを開催


ケーブルTV連携「地域BWA x LPWA」


Agenda

1. 背景






ハイブリッド基地局拡大検討3ヶ所目として大楠山基地局工事を実施（3月25～26日）

1km

2km

0.5km

1.5km

2.5km

3km

3.5km

4km

4.5km

横須賀市役所

ソレイユの丘


テーマパークにおける実証などの検討農業IoTの実証などの検討

大楠山

三浦半島見通し地点ドローンフィールド隣接地点

YRPセンター

稼働中

稼働中

工事完了

提案検討中


「Local 5G x LPWA」テストベッドを検討

YRP1番館

ケーブルTV連携で実施した「地域BWA × LPWA」の発展形として「Local 5G × LPWA テストベッド」構築を検討

自営BWA実験局→Local 5G実験局＋LPWA


“IoTまるごとテストベッド“LPWAテストベッドから様々なIoTユースケース実証フィールドへ

ITS研究施設

移動体通信試験施設進出企業

研究所賃貸オフィス

ホテルレストラン

かろうと山古墳公園

至佐原インター1.7km

至 YRP野比駅1.2km

バス停光の丘3番

水辺公園

バス停光の丘2番バス停

YRPセンター

バス停光の丘5番

バス停富士通前

バス停ニフコ

漏洩同軸ｹｰﾌﾞﾙ方式無線通信実験施設

凡例

AB

C

D

12

34

56 7

8

9

1011

12

13

1415

16 YRP地区YRP野比駅

海岸エリア

山エリア

ローカルピンポイント情報など


http://www.yrp.co.jp/yrprdc/wsn/http://www.yrp.co.jp/yrprdc/index.html

ご清聴ありがとうございました。

YRP研究開発推進協会 WSN協議会

http://www.yrp.co.jp/yrprdc/wsn/

http://www.yrp.co.jp/yrprdc/index.html

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