2019 Fiscal Year Research-status Report
海上における異種ネットワークの連携・併用による多重経路通信制御方式
| Project/Area Number |
19K11919
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Marine Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
大島 浩太 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (60451986)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古谷 雅理 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (20466923)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 多重経路通信 / LTE / 映像伝搬 / 船舶 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、遠隔操船や自動運航船の実現に向けて世界的に急速な研究・開発が進められている海洋工学分野において、船舶の通信で主に利用されるVHF帯の専用装置ではなく、“通信品質に優れIP網との連携が容易でありICT技術と親和性の高い携帯電話網(LTE, 5G等)の海上での利活用による新たな価値創出”を目指したもので、“陸上に比べ極めて厳しい接続環境下での安定的な接続性の確保”,“場所固有の無線接続環境を考慮した効率的な回線選択”,“通信セッション毎の要求条件を考慮した通信品質制御”を特徴とする異種ネットワーク連携併用型の多重経路制御技術の開発を目的としている。
令和元年度は、目的の達成にあたり必要不可欠となる、海上における無線通信の特性調査と、海上で求められる通信特性の検討を行った。前者については、実際の船舶上にLTEの無線通信品質(受信信号強度等)や接続情報(基地局や利用周波数帯等)を記録し、かつインターネット上のサーバとのコネクションが確立できているかを確認するために開発した機材を設置し調査した。機材は、スマートフォンのアプリケーションとして動作するものと、専用のLTEモデム装置の2種類になる。これらの機材で取得したデータと、これまでに蓄積しているデータを分析することで、国内の事例と海外の事例の違い、LTEのバンド特性による性能の差異などを検証した。後者については、海上では遠隔操船や自律航行等の、船外から船舶を管理・操船する技術に注目が集まっていることを念頭に、映像を海上で伝搬する際にどのような課題があるかの検証と、課題の解決方式の検討を行った。映像品質の向上に伴い要求される通信速度が向上するという課題に対し、機械学習技術を用いて映像品質の向上に伴う要求通信速度の向上を抑制できる技術を開発した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和元年度は、通信制御の指標にするための計測実験と、映像に着目した通信制御方式の検討の2本を軸に実施した。通信制御の指標について次の研究を実施した。(1)スマートフォンの通信機能を、外部から制御することなくそのまま用いた場合にどのような通信特性になるかを検証した。これはハードウェアやOSが周囲の通信環境を考慮して接続基地局の切り替えを行った場合の特性を検証できる。東京湾から館山湾までの航路について長期的に調査することで、海域による通信環境の違いやLTEと3Gの切り替えに起因する通信断の程度を評価した。また、(2)同計測システムを用いて海外の海上で通信特性の計測実験も実施した。海外は日本に比べてキャリアが多く、ローミングが多く生じる環境になる。キャリア3社について日本との通信環境や特性の違いを評価した。次に、(3)LTEのバンドが異なる無線周波数帯を用いる点に着目し、電波の周波数特性やLTEのバンド特性が通信性能にどのような影響を与えるかについて評価した。特定のLTEバンドに限定して調査できるハードウェアを開発し、スマートフォン型で計測した無線通信品質や接続情報以外に実効通信速度を計測した。計測の結果、LTEバンドにより顕著な通信速度の違いが認められ、また計測した通信速度の分散の程度についても確認した。次に、映像に着目した通信制御方式の検討について、(4)船上で撮影した映像から機械学習により重要な部分を認識・抽出し、重要度の低い映像の品質を抑えることで伝搬に必要になる通信速度を抑制する技術を開発し、その有効性を確認した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
(1) 多重経路通信の方式の開発と性能検証：初年度に行った計測実験から、実際の海上で無線通信がどのような振る舞いになるかと、通信性能を向上させるためには回線をどのように取捨選択するべきかについての指標にすることを期待できるデータを取得できている。今後は、まず取得したデータを精査し、どのような活用ができそうかについて検証を進める。この検証では、海上での利用が想定されるいくつかの通信システムについて、そのシステムが通信に求める性能(例えば通信速度重視、通信可能距離重視、安定性重視等)を踏まえて、その性能に対してどのような回線の選択や併用をすれば目的を達成できる通信制御が可能になるかを検証する。次に、その通信制御方式を実機に実装したプロトタイプシステムを開発し、その性能の検証を予定している。性能検証は実際の船舶上での実験により行うことを予定しているが、感染症に関わる社会情勢を勘案しながら慎重に進める。
(2)機械学習を用いた海上における映像伝搬の通信速度抑制方式の性能検証と改善：機械学習を用いた通信速度の抑制方式の性能について、映像から判別した重要な部分の数による通信速度への影響や、重要度の低い部分の映像品質調整による効果についてまず詳細に評価する。次に、通信システムで利用した場合にどのような振る舞いになるかを確認し、性能改善に努める。
(3)その他の無線通信方式の併用方式の検討；LTE以外の無線通信方式について、海上での利用可否について調査・活用方法の検討を進める。
|
| Causes of Carryover |
感染症により活動に制限が生じ、予定していた学会発表に関わる旅費の計上ができなかったこと、開発予定のハードウェアのための部材調達が年度末に困難になったことが次年度使用の生じた理由である。次年度使用に計上した金額については、本来予定していた使途での利用を予定している。
|
