令和３年度
課題解決型ローカル５Ｇ等の実現に向けた開発実証
ローカル5Gを活用した遠隔型自動運転バス社会実装事業

成果報告書概要版

令和４年３月２５日
一般社団法人ICTまちづくり共通プラットフォーム推進機構

実証概要
背景・目的
群馬県前橋市は、過度に自動車に依存した社会であり、公共交通による交通手段分担率の低迷が大きな課題となっている。そこで前橋では「前橋市地域公共交通計画」を策定し「公共交通による、まちなかの回遊性の向上」を目標に個別施策が展開されているが、路線バスにおいては運転事業者のドライバー不足、運用コストの低減が必須且つ喫緊の課題となっており、複数事業者の共同運行および自動運転バスの導入等がその解決策として掲げられ令和４年度中の社会実装を目標に事業が推進されている。
自動運転バスの社会実装においては前橋駅⇔中央前橋駅区間の全走行箇所を５Ｇ化することが望ましいとはいえ、自立的な運用モデルを考えた場合には不可能であることから、一般的な直線道路等の通常区間はLTEによる運行を行い、最も複雑な走行環境（変則の五差路、バス、タクシーの乗り入れ、一般車両の乗り入れ、歩行者の横断等、不確実性の高い多数の要素）であり、自動運転走行が困難な上毛電鉄中央前橋駅ロータリー付近についてローカル５Ｇ通信利活用による管制を行った。また、自立運用モデルを想定した場合には安全性と並行してコストメリットを高める必要があり、管制官が複数の自動運転車両に対して遠隔監視・操作・操縦を行う（１：ｎ運行）が必須の要件となり、本実証を通じその実現可能性を高めるべく実証を行った。

実証概要○対象路線：前橋駅⇔中央前橋駅○ローカル５G対象エリア：①中央前橋駅前ロータリ（前橋市の自己土地）、②群馬大学CRANTS試験路○実証内容：上記の①、②のエリアでそれぞれ技術実証、課題実証を実施○実証のポイント：通常の交通環境はLTEで運行し、交通環境が複雑な中央前橋駅をローカル５Ｇ化。社会実装を見据え、安全性の向上と費用対効果の関係から１：ｎで運行できる仕組みの実装（実証では1：2で運行）を目指し、自動運転バスの「複数台運用」、及び「遠隔監視・操作・操縦」の実証を行った。
1

実証概要（全体イメージ）2

実証環境の構築

3

＜実証環境の構築＞
 実施環境試験路実証環境と公道実証環境を設定
 試験路実証環境
 公道実証環境
群馬大学
次世代モビリティ社会実装研究センター（CRANTS）

上毛電鉄中央前橋駅周辺

4＜実証環境の構築＞
 ネットワークシステム構成
4.8-4.9GHz帯域を利用したStand Alone方式のローカル5G基地局を構築

5

＜実証環境の構築＞ システム機能・性能・要件
 通信性能
構築した実証環境の通信性能を以下に記載
 試験路実証環境
周波数帯

中央周波数帯 4.85GHz

帯域幅

100MHz幅

送信出力20dBm

UL : DL比率

1:1

 公道実証環境
周波数帯

中央周波数帯 4.85GHz

帯域幅

100MHz幅

送信出力20dBm

UL : DL比率

1:16＜実証環境の構築＞
 免許及び各種許認可
 無線局免許
無線局の種別：実験試験局
免許人：日本電気株式会社
免許申請：令和3年11月29日
本免許取得：令和3年12月10日
 その他要件
使用したローカル5G関連の機器の開発供給計画認定を確認
・認定開発供給事業者名：株式会社グレープ・ワン フォックスコン・ジャパン株式会社・開発供給計画認定番号：2021 開 1 総経第 0003 号-1
・認定日：令和3年5月13日
 実証環境の運用
ローカル5G基地局の運用：日本電気株式会社
技術実証：日本電気株式会社
課題実証：日本モビリティ株式会社
試験路の提供、車両の提供：群馬大学
公道実証のフィールド提供：前橋市 / 上毛電気鉄道株式会社
7ローカル５Ｇの電波伝搬特性等に関する技術的検討（技術実証）

8

技術実証（概要／技術的課題／ローカル５Ｇの電波伝搬特性等の測定）
技術実証の概要●ローカル5Gの電波伝搬特性等の測定
CRANTS試験路および上毛電鉄中央前橋駅周辺にて受信電力や映像伝送等を想定した伝送スループットの測定・分析を実施した。
●電波伝搬モデルの精緻化
電波法関係審査基準（平成13 年総務省訓令第67 号）が規定するエリア算出法に基づく基地局ごとのカバーエリア及び調整対
象区域と実測値の比較検証、現実の利用環境に近い電波伝搬モデル（算出式、パラメータ）の検討した。
課題解決システム利活用環境における技術的課題
伝搬経路上に水面が存在する場合や、基地局からの方位により遮蔽物の割合が異なる環境の場合、方位によってカバーエリア及び調整対象区域が変動することが想定される。このため、エリア算出法により算出したカバーエリア及び調整対象区域と、実際の電波環境に差異が生じる恐れがある。
ローカル５Ｇの電波伝搬特性等の測定[実証目標]
・エリア算出法と実測結果の差を確認した。
・ユースケースに基づく所要性能を実現できているか確認した。
ULの伝送スループット ：20Mbps(1台あたり)DLの伝送スループット ：100kbps(1台あたり)
往復伝送遅延：43ミリ秒[実証結果]・CRANTS試験路、上毛電鉄中央前橋駅周辺いずれの実証
環境でもアンテナ指向方向外を除き、エリア算出法のエリア端より遠方で、閾値の値を観測した。
・アンテナ指向方向外を除き、必要な所要性能を満たしていることを確認した。

スループットの測定結果

エリア算出法と実測結果の差
上毛電鉄中央前橋駅周辺

9

遅延時間の測定結果

技術実証 （電波伝搬モデルの精緻化 実証目標／仮説）
実証目標

実証仮説

[Kの実証]
上毛電鉄中央前橋駅周辺に位置する水路を使用し、水路に近接した地点と水路が近接していない地点の損失量の変動を検証し、水路の電波伝搬への影響を定量化する。
[Sの実証]
遮蔽物の電波伝搬への影響を検証する。

[Kの実証仮説]
K=6を仮説とする。これは直接波と水面を反射した反射波が同相で合成され受信した場合に受信電力が最大6dB向上するためである。
[Sの実証仮説]
CRANTS試験路は基地局~測定点間に樹木や家屋があるため郊外(S=12.3)を仮説とする。上毛電鉄中央前橋駅周辺は下記のように3分類し、それぞれでS値の仮説を立てた。

分類123

補正値の仮説
実証環境
CRANTS試験路
中央前橋駅(大通り沿い)
中央前橋駅(水路沿い)
中央前橋駅周辺(建造物密集)

補正値K
0

補正値S
12.3

6012.30

大通り沿い
水路周辺
その他は建造物密集エリア

CRANTS試験路 測定点

上毛電鉄中央前橋駅周辺 測定点と分類
10

技術実証 （電波伝搬モデルの精緻化 実証結果 1/2）
【分類1-1.CRANTS試験路(K=0,S=12.3)】
・開放と郊外の中間値相当のS値で実測値近似曲線と類する伝搬損失となった。
・CRANTS試験路のような部分的に開放地相当の環境があるものの樹木や家屋が散在するエリアは開放地もしくは、開放と郊外の中間の補正値の使用が最も有効であった。
基地局と測定点の間に遮蔽物があり、240m未満の測定点より伝搬損失が大きくなっている。
基地局から240m未満では開放地に近い伝搬損失の傾向であるため、240m以上の地点でも郊外の伝搬損失より伝搬損失が少ない傾向であると考察する。

基地局が完全に見通し状態or樹木の隙間から基地局が確認できる位置関係となる。このため、基地局から240m未満の測定点では開放地に近い電波伝搬特性となる。

分類1-1.距離と伝搬損失【分類1-2.上毛電鉄中央前橋駅周辺 大通り沿い(K=0,S=12.3)】
・道路幅の広い(概ね20m)道路が存在する場合は、市街地相当のエリア(周囲に2階以上の建物が密集しているエリア)でも郊外地の補正値を使用することが必要であると考察した。
基地局が見通し状態となり郊外地より伝搬損失の少ない結果となったと考察する。
大通り沿いでは遮蔽となる建造物がないため、郊外相当の伝搬損失となったと考察する。
この結果はレイトレース法によるシミュレーションとも合致している。
中央前橋駅周辺
レイトレース法による電波伝搬シミュレーション

分類1-2.距離と伝搬損失
11技術実証 （電波伝搬モデルの精緻化 実証結果 2/2）
【分類2.上毛電鉄中央前橋駅周辺 水路沿い 】(K=6,S=12.3)】
・左図実測結果に着目すると水路沿いの道路ではK=6, S=12.3の補正値を使用することが実測結果に合致した。
・分類1-2(右図中で「大通り沿い)と表記)の近似曲線と分類2(図中で「水路沿い」と表記)では近似曲線に明確な差を確認できず。
→大通り沿いと、水路沿いは水路以外の環境(道路幅や樹木)が類似した。
→環境の差分である水路は、深さが2m以上であり通常時の水面は見通し外となるため、伝搬損失に与える影響が少ない。
→幅10mに満たない狭い水路の沿道(本実証環境)では、水路による影響は軽微であると考察した。

分類2.距離と伝搬損失2

分類2.距離と伝搬損失【分類3.上毛電鉄中央前橋駅周辺 建造物密集エリア】(K=0,S=0)】・エリア算出法 市街地の分類より伝搬損失が少ない傾向であった。
・他の分類と比較し、距離と伝搬損失の関係にバラツキが大きい。
→市街地では周囲環境が多様なため、バラツキが発生したと考察した。

分類3.距離と伝搬損失
12技術実証 （電波伝搬モデルの精緻化 まとめ)
電波伝搬モデルの精緻化 まとめ[Kの実証]
・幅10mに満たない狭い水路の沿道(本実証環境)では、水路による影響は軽微であることを確認した。
[Sの実証]
・部分的に開放地相当の環境があるものの樹木や家屋が散在するエリアは、既存のエリア算出法で規定されている補正値であれば「開放地」、新たにS値を設けるとすると「開放と郊外の中間補正値」の使用が最も有効であった。(CRANTS試験路)
・市街地(2階以上の建物が密集するエリア)においても幅の広い道路が直線状に存在する場合は、「郊外」と区分し、補正値S=12.3を適用する。(上毛電鉄中央前橋駅周辺)[精緻化前後のカバーエリアおよび調整対象区域]
CRANTS試験路は「開放地と郊外地の中間補正値(S=22.4)」
中央前橋駅周辺は大通り沿い(S=12.3)、水路周辺(S=12.3)、建造物密集エリア(S=0)と精緻化した。
※作図ではエリアが最も広くなるS=12.3、K=0を使用。

CRANTS試験路(S=22.4)
上毛電鉄中央前橋駅周辺(S=12.3、K=0)→上記のようにS値を補正した場合においても、全体的に伝搬損失が上振れしており、補正しきれていなかったため、次ページにて原因検証・考察を追加で行った。
13

技術実証 （電波伝搬モデルの精緻化 追加考察）【追加考察.人体損失について】・前述した内容では、実測値の電波伝搬損失がエリア算出法より少ない傾向であったため、その原因について追加で考察を行った。
・L5Gにおけるエリア算出法では「Pr= Pt+Gt－Lf+Gr－L－8」と定義されており、文献を参照するとこの”ー８”が人体損失として考慮されていた。
・本実証では人体損失が生じない構成で測定を実施。人体損失を除外した伝搬損失を改めて導出した。これにより各分類の近似曲線と類した伝搬損失を得ることができた。
・人体損失の項は、想定するシステムにより調整する必要があると考察した。
→人体損失の項をユースケースに合わせて補正(除外)すると、S値は従来通りの適用でも差し支えないと考察する。

分類1-1.距離と伝搬損失

分類2.距離と伝搬損失

分類1-2.距離と伝搬損失

14

分類3.距離と伝搬損失

ローカル５Ｇ活用モデルの創出・実装に関する調査検討（課題実証）

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実証環境

高精細な映像情報を伝送
路側機器

自動運転車両（２台）

遠隔管制室の様子

路側カメラ

低遅延な指令情報を伝送

LiDAR
右折時死角路線

CRANTS試験路
遠隔管制室

実環境
で検証

路側デバイス
路側デバイス

閉鎖空間でのみ可能なソリューションの機能、効果、運用検証を実施①②5G RU, アンテナ

本開発実証では、前橋市における令和４年度の上毛電鉄
中央前橋駅‐JR前橋駅間の自動運転バスの社会実装を目指し自動運転バスの「複数台運用」、及び「遠隔監視・操作・操縦」の実証を行った。

公道実証実験ルート

16

路側機器設置場所

課題別の有効性の検証結果（１/３）
LTE/ローカル５Ｇ対応自動映像切替機能

位置情報に基づく最適映像構成指令機能
機能の特徴

画面パターン②
右側
前

左前

正面

右前左側
後

AI

右側
後

正面
左前

右前
AI

左側
前
AI

LTE/ローカル5Gの映像を瞬時に自動で切り替え可能

AI

車内
B

画面パターン④

左側
前

正面

後

AI
画面パターン⑤

達成目標

左側
前

後右側
前

左前

正面

右前左側
後

AI

右側
後

実験の様子

AIによる障害物の強調表示で遠隔オペレーターの監視業務をサポー
トAI補助表示

画面パターン④
右前走行位置に応じて試験周回路自動で回線の切替が可能

走行位置に応じて試験周回路
右側 右側
AI
前
後
右前
自動で映像の切替が可能
右側 右側前後機能の特徴

LTE区間

正面

左側 車内
後
A

AIによる映像情報補助機能

ローカル５G

画面パターン③

正面

正面機能の特徴

LTE

13の映像から取捨選択し任意の構成に組み立て可能

画面パターン①
左側
後
前

５Ｇ対応型遠隔管制室情報集約ソリューション
（車両ー遠隔管制間）

画面パターン①

評価場所：試験路＆公道

右折での安全確認をモデルケースとして、安全確認時間が、LTEとローカル5Gで30%以上の低減効果（高精細画像による安全確認距離の増大と、通信遅延の短縮による）があるか、評価する。
検証結果

中央前橋駅ロータリーに至る右折をモデルケースに対し、LTEでは遠隔オペレーターの安全確認時間が83％低減できることが確認できた。

L5G
アンテナ

達成目標

生映像

生映像からの遅延なくAI補助表示を実現

ローカル５G区間

評価場所：試験路＆公道

達成目標

評価場所：試験路＆公道

LTEとローカル５Ｇの切替ポイントを有する走行軌道において繰り返し切替えを行うことで、映像途絶割合0%を達成できるか、評価する。

車載の映像構築装置にAIを組み込むことで、歩行者や対向車など、各走行シーンで危険となり得る障害物に対して強調表示を行う。

検証結果

検証結果

試験路にて、手動および自動での映像切替を各30周実施。手動の場合3回の操作ミスが生じたが、自動では生じなかった。またその実験の中で、手動および自動のどちらも映像途絶は生じなかった。

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遠隔オペレーターのヒアリング結果
・昼間にも障害物の発見に寄与するが、夜間では周囲が見にくくなる中で強調機能が働くことにより、効果が増す。などの意見が得られた

課題別の有効性の検証結果（２/３）

５Ｇ対応型遠隔管制室情報集約ソリューション
（車両ー遠隔管制間）

遠隔操縦機能遠隔操作機能機能の特徴

自動運転車両を遠隔から操縦（ハンドル・アクセル・ブレーキ操作）が可能

自動運転車両を遠隔から操作（発進指示、扉開閉等）が可能
遠隔操縦の様子ローカル５Gを使った操作も可能となりLTEと組み合わせて使用が可
能

実験の様子

ローカル５Gを使った操縦も可能となりLTEと組み合わせて使用が可能

複数台の車両の操作を想定したシステム設計

評価場所：CRANTS試験路

評価場所：CRANTS試験路
達成目標

達成目標

バス停での発進時などをモデルケースとして、発進操作に対する応答時間が、200ms以内となることを評価する。

遠隔操縦機能を有効にし、予め設定したコースを用い、LTEとローカル５Ｇで遠隔操縦を行った際、高精細画像による安全確認距離の増大と、通信遅延の短縮により、平均速度が20%増大することを、評価する

検証結果

検証結果

バス停での発進時などをモデルケースとして、ローカル5Gでの発進操作に対する平均応答時間が32ms（通信時間26ミリ秒、その他通信以外要因6ミリ秒）となることが確認された。また、2台の車両を1人のオペレータで操作する実験を行い、技術的実現性が確認された。

直線路にパイロンを置いての車線変更を10回（各5回）行ったところ、LTEを用いた場合の平均走行速度が、ローカル５Gの平均走行速度に対して54%増大することが確認された

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課題別の有効性の検証結果（３/３）

５Ｇ対応型遠隔管制室情報集約ソリューション
（路側ー遠隔管制間）
遠隔管制室

MEC活用による路側設置機器の削減
試験路に設置

遠隔管制室

路側システム用

路側システム用

路側連携路側連携

表示装置

路側カメラ

表示装置

ローカル５Ｇシステムの耐久性、省スペース化を実現

ローカル５Ｇ
映像復元装置

映像復元装置

LiDAR
移設先

サーバ室
サーバ室
ローカル５Ｇ
カメラ・センサー各 1 台

基地局

MEC

(CU/DU)装置

ローカル５Ｇ
屋外ボックス

MEC

基地局

装置

カメラ・センサー各 1 台
屋外ボックス

アンテナ
(RU)

ＵＥ

MECに主要機器を移動

ネットワークスイッチ
移設対象

屋外ボックス
情報処理装置

AI 処理装置

ローカル５Ｇ

アンテナ

ＵＥ

情報処理装置(CU/DU)

(RU)

サーバー室

ローカル５Ｇ

ネットワークスイッチ

右折時死角路線

AI 処理装置

バス、トラック、自家用車
歩行者、自転車などを区別可能

達成目標

評価場所：試験路＆公道

カメラ撮影から遠隔管制室への映像伝送およびAIによる視認補助の情報付加の合計時間が目標値である２秒以内を達成するか検証する。

路側デバイス
路側デバイス

①②5G RU, アンテナ

検証結果
実験結果

中央前橋駅に設置された路側カメラを用い、評価を行った
ところ、カメラ撮影から遠隔管制室への映像伝送およびAIによる視認補助の情報付加の合計時間が0.8秒（AI補助表示処理平均時間0.733秒、通信時間0.026秒）を達成

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公道での路側機器設置場所

一般公開実証実験○実験期間：令和４年２月2１日（月）～ 令和４年２月２７日（日）※期間中、木曜、金曜を除く５日間○区間：中央前橋駅～前橋駅 片道約１ｋｍ※土日祝日 前橋駅～けやきウォーク間は手動走行○自動運転レベル：レベル２（運転席にドライバー有）※遠隔型自動運転の実装を目指し、遠隔管制室から遠隔監視を実施○実証のポイント：①道路側へのセンサー、カメラの設置【日本モビリティ、ＮＥＣ】②早朝からの自動運転を実施【日本モビリティ、日本中央バス】

中央前橋駅

黄色網掛け：自動走行

月7

土日祝日：51本中29本

平日：51本中51本

2022年2月

中央前橋駅時刻表

火水木

金土日

1234567891011121389121014151617181920212223242526

27

28〇：自動走行日分時

中央前橋駅時刻表

前橋駅時刻表

時

分

時

50

741

856

91226

56

101126

56

1226

56

40

1326

1040

14104015161040171018

10

19

10

12

自動走行区間

分

39

59

725

26

55

81240

903

1040

1026

56

11

1040

1126

56

12

1040

1226

56

56

131040

1326

56

26

56

141040

1426

56

26

56

15

1040

1526

56

1626

56

16

1040

16

26

56

40

17

26

56

17

1040

17

26

56

40

1826

56

181040

1826

56

19

103959

72526

55

81240

903

1040

1011104012104013101415192612

前橋駅時刻表時分

50412656

前橋駅

土日祝運行
手動走行

けやきウォーク前橋19

一般公開を行いながらの運用で実施することで、本運用に近い状況での知見を蓄積することができた
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カメラ映像伝送安定化ソリューション
大容量・低遅延といったローカル5Gの特性を生かしつつ通信品質変動に対応するため、通信速度に合わせ映像データ容量を調整する技術を適用。遠隔管制室の安全確認業務をより安定・高効率に。
通信速度に合わせた映像配信技術

通信速度に合わせた映像配信技術
通信帯域予測し、送信データ量が予測した通信帯域を下回るように映像圧縮することで映像の乱れを回避。映像圧縮は、高い圧縮効果と認識を両立するため、認識パターンに合わせた圧縮。ローカル5Gの大容量を活用。
カメラ

送信器

センター

カメラ

映像配信

映像分析AI

大容量なローカル5Gを生かしつつ、移動による遮蔽発生に伴う通信速度の低下に対応して映像品質（データ容量）を調整。

使用帯域

低圧縮
予測通信帯域

映像圧縮・
送信データ量削減
高圧縮

通信速度を下回るように映像ビットレート（データ容量）を調整効果例：高い映像圧縮と視認性
技術なし：接近認識失敗

5Mbps

技術あり：接近認識成功

500kbps

歩行者を検出21

映像の乱れ・カクツキを回避（目視確認）

まとめ

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まとめ
課題実証・技術実証
技術実証•[Kの実証]幅10mに満たない狭い水路の沿道(本実証環境)では、水路による影響は軽微であることを確認した。

•[Sの実証]部分的に開放地相当の環境があるものの樹木や家屋が散在するエリアは、既存のエリア算出法で規定されている補正値であれば「開放地」、新たにS値を設けるとすると「開放と郊外の中間補正値」の使用が最も有効であった。(CRANTS試験路)•[Sの実証]市街地(2階以上の建物が密集するエリア)においても幅の広い道路が直線状に存在する場合は、「郊外」と区分し、補正値S=12.3を適用する。(上毛電鉄中央前橋駅周辺)

課題実証•

本実証における機能を実装することにより、遠隔型自動運転に必要な管制室での遠隔オペレーター業務において、より安全を確保しやすい機能の実現が確認できた。当初はローカル５Gの特徴とされる大容量低遅延が自動運転に寄与する部分と認識していたが、理想的な性能を得るためには自動運転システムと、ネットワークで十分な設計のすり合わせといったノウハウのさらなる蓄積が重要であると感じた。

•

昨年度課題に対して、ソリューションの高度化により課題の解消を図ることができた。一方で、自動運転バスの運用の特性上、ローカル５Ｇ圏外と圏内の行き来が生じるため、行き来での接続時の通信安定性を高める必要性を感じた。また、本格的な実装においては、自動運転システムの法的な手続きを進める必要があり、今後の課題としてはその手続き通過にかかる検証等（ローカル５Ｇに限らず全般的な）が必要となる。

遠隔型自動運転バスの実装に向けて•

自動運転の実装に向けては自治体・地域交通事業者・地域住民によって大きな期待が寄せられており、2022年度の社会実装にむけて前橋市においては、本調査検討で対象としたJR前橋駅－上毛電鉄中央前橋駅のシャトルバス区間における遠隔型自動運転の実装に向けて、より具体的な計画を推進していく。

•

実証によって1：ｎ運行の実現可能性が高まったことを受け、その運行安全性の向上と合わせ、ローカル５Ｇを活用した自動運転バスの費用対効果もより詳細に検証する必要があり、現時点では有人運行と比べ、ほぼ同等のコスト構造となることから今後のさらなる機器の低廉化、対象路線の拡大、他の自動走行モビリティとの共用など多面的な価値を勘案し実用に向けた検討を行う。

•

遠隔型自動運転バスの社会実装に向けては、ローカル５Gによる遠隔管制の精度向上だけでなく、運行そのものの安全性の向上、車内の安全保全、料金収受、事故時の責任分界、障がい者等への対応、乱横断を防ぐ道路形状への対応など多次元での課題対応が求められる。
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