東北地区で初めてキャリア網とローカル5Gのハイブリッドネットワークを活用した移動体との無線通信安定化を検証
国立研究開発法人情報通信研究機構（所在地：東京都小金井市、理事長：徳田 英幸、以下「NICT」）、日本電気株式会社（所在地：東京都港区、取締役 代表執行役社長 兼 CEO：森田 隆之、以下「NEC」）、国立大学法人東北大学（所在地：宮城県仙台市、総長：冨永 悌二、以下「東北大学」）およびトヨタ自動車東日本株式会社（所在地：宮城県黒川郡、取締役社長：石川 洋之、以下「トヨタ自動車東日本」）は、東北地区で初めてキャリア網とローカル5Gのハイブリッドネットワークを活用した移動体との無線通信安定化を検証する実験を開始しました。
NICT、NECおよび東北大学は、製造分野における5G高度化技術の研究開発を推進しており、その中でSmart Resource Flow（SRF）無線プラットフォーム*1技術仕様書Ver. 2に対応した無線通信システムを開発しました。本システムにより、サービスエリアが異なるキャリア網とローカル5Gによるハイブリッドネットワークでの無線通信品質の安定化が可能となりました。また、本システムの有効性を実際の製造現場で確認すべく、トヨタ自動車東日本の宮城大衡工場にて、キャリア網(LTE/5G)とローカル5Gを切り替えて移動体との間の無線通信品質を評価する実験を開始しました。本実験に向けて、NECは6月17日に東北総合通信局よりローカル5Gの実験試験局の免許を取得しました。
【背景】
製造現場では、生産効率を向上するため無線通信を用いた製造向けアプリケーションの導入が年々進んでおり、今後もさらに増加するものと予想されます。無線通信を用いた製造向けアプリケーションの例としては、自動搬送車による部品搬送の自動化やトルクレンチ等の工具の情報の収集・管理などがあります。一方で、無線通信は干渉や遮蔽の影響により通信品質が不安定になり、遅延やスループットが悪化することがあります。その結果、自動搬送車が安全のために停止したり、工具の情報が取れず製造ラインが停止したりと、却って生産効率が悪化してしまうことがあります。
このような事態を避けるため、NICTおよびNECは、2015年から、製造現場の無線化を推進するFlexible Factory Project*2の活動を実施しており、本活動を通して得られた知見を活かし、異種無線通信の協調制御により無線通信を安定化させるSRF無線プラットフォームの技術開発を推進してきました。また、2017年7月に、SRF無線プラットフォームに高い関心を持つ企業とともにフレキシブルファクトリパートナーアライアンス（FFPA）*3を設立し、技術仕様の標準化を推進してきました。そして、2023年1月に、SRF無線プラットフォームの技術仕様書Ver. 2を策定し、公開*4しました。
【SRF無線プラットフォーム技術仕様書Ver. 2に対応した無線通信システム】
SRF無線プラットフォーム技術仕様書Ver. 2は、これまでのVer. 1が対象としていた無線LANに加えて、LTEや5G回線も用いたハイブリッドネットワークの利用が可能になりました。これにより、広いエリアに無線通信を提供できるLTEやキャリア5Gと、工場の建屋のように金属で囲われて外部からの電波が届きにくいところに局所的に無線通信を提供できるローカル5Gを組み合わせることで、無線通信品質をより安定化させることが可能となりました。NICTおよびNECはこのSRF無線プラットフォーム技術仕様書Ver. 2に対応した無線通信システムを開発しました。
また、本システムの有効性を実際の製造現場で確認すべく、トヨタ自動車東日本の宮城大衡工場にて、図1のような環境で、東北地区で初めてキャリア網(LTE/5G)とローカル5Gの切り替えによる移動体との無線通信品質の安定化を検証するための実験を開始しました。本実験に向けて、NECは6月17日に東北総合通信局よりローカル5Gの実験試験局の免許を取得しました。
図1 開発したSRF無線プラットフォームを用いた実験システム
【今後の展望】
今後、NICT、NEC、東北大学およびトヨタ自動車東日本は、今回構築した実験環境を用いてキャリア網とローカル5Gの切り替えによる移動体との無線通信評価を行い、無線通信品質を安定化することでハイブリッドネットワークを用いて無線通信を安定供給できることの実証を目指します。また、本実証実験の結果を活かし、SRF無線プラットフォームを工場における安定した無線通信を利活用できるプラットフォームとして実用化を目指し、技術開発および標準仕様の策定と認証制度の整備を推進していきます。
＜各機関の役割分担＞
・NICT：実験計画立案、実験実施、データ分析
・NEC：ローカル5Gの実験試験局の免許取得、実験システム構築、実験実施
・東北大学：実験における無線通信関連の技術支援
・トヨタ自動車東日本：実験環境整備および実験実施支援
なお、本研究開発の一部は、総務省SCOPE（国際標準獲得型）JPJ000595の委託により実施しています。
以上
*1 Smart Resource Flow（SRF）無線プラットフォーム
多種多様な無線機器や設備を繋ぎ、安定に動作させるためのシステム構成。Smart Resource Flowは、マルチレイヤシステム分析を用い、製造に関わる資源（人、設備、機器、材料、エネルギー、通信など）がスムーズに流れるよう管理するシステム工学戦略。同一空間内に共存する他のアプリケーションの通信状況を監視して通信に使用するチャネルや通信速度を適応的に制御することで、無線区間での干渉を回避して通信遅延を抑制する。SRF無線プラットフォームの技術仕様はFFPAにより策定された。
https://www.ffp-a.org/news/jp-index.html#20190924b
*2 フレキシブル・ファクトリー・プロジェクト（Flexible Factory Project）
工場での無線利活用促進を目的として2015年6月に設立した、NICT主導による多種無線通信実験プロジェクト。現在、NICT、オムロン株式会社、株式会社国際電気通信基礎技術研究所、日本電気株式会社、富士通株式会社、サンリツオートメイション株式会社、村田機械株式会社、株式会社モバイルテクノ、株式会社パナソニック システムネットワークス開発研究所、株式会社インターネットイニシアティブ、株式会社構造計画研究所、サイレックス・テクノロジー株式会社、トヨタテクニカルディベロップメント株式会社、PwCコンサルティング合同会社、エヌ・ティ・ティ・コミュニケーションズ株式会社、株式会社 竹中工務店、京セラ株式会社、AK Radio Design株式会社、フクダ電子株式会社、マイクロウェーブ ファクトリー株式会社、岩崎通信機株式会社、アンリツ株式会社、積水化学工業株式会社、東日本電信電話株式会社の24社が参加。新たな無線プラットフォームの開発や、無線通信規格の仕様策定、製造現場の通信セキュリティを含む各種ホワイトペーパーの発行などに取り組んでいる。
https://www2.nict.go.jp/wireless/i_ffpj.html
*3 フレキシブルファクトリパートナーアライアンス（FFPA）
フレキシブルファクトリパートナーアライアンスは、複数の無線システムが混在する環境下での安定した通信を実現する協調制御技術の規格策定と標準化、および普及の促進を通じ、製造現場のIoT化を推進するために2017年7月に設立された非営利の任意団体。メンバー企業は、2024年6月現在、オムロン株式会社、株式会社国際電気通信基礎技術研究所、サンリツオートメイション株式会社、国立研究開発法人情報通信研究機構、日本電気株式会社、富士通株式会社、村田機械株式会社、シーメンス株式会社、一般財団法人テレコムエンジニアリングセンター。会長は、アンドレアス・デンゲル (ドイツ人工知能研究センター)。
FFPA公開サイト : https://www.ffp-a.org/jp-index.html
*4 SRF無線プラットフォームの技術仕様書Ver. 2の公開
FFPAが策定した、製造現場のさまざまな用途として混在して利用される多様な無線システムの安定化を図るために必要な通信規格の技術仕様。技術仕様書Ver. 2では、技術仕様書Ver. 1との後方互換性を保ちながら、新規に5G Control for Frequency Control、5G Control for Multi-radio Integration Control、Multi-hop Controlの機能等を追加している。
https://www.ffp-a.org/news/jp-index.html#20230118
＜本件のお問い合わせ先＞
NEC
Digital Twin Business Hub
E-Mail: [email protected]
NICT
広報部 報道室
E-mail: [email protected]
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