域内の情報交換と共有を実現する
耐災害情報通信基盤
NerveNet

国立研究開発法人情報通信研究機構
テストベッド研究開発推進センター ／耐災害ICT研究センター
井上真杉 inoue@nict.go.jp
総務省「大規模災害時の非常用通信手段の在り方に関する研究会」作業WGリーダー
和歌山県白浜町「白良浜」

2016.2.5 災害・危機管理ICTシンポジウム＠パシフィコ横浜

1

課題
災害発生

停電
電話は使えない
インターネットにアクセスできない
電話
インターネット

家族、職場に連絡を取りたい！
まわりがどうなっているのか知りたい！

OpenStreetMap

2

課題
火山噴火

もともと携帯電話のエリア外
もともと電源が無い
電話
インターネット

シェルター避難者との連絡
現場からの音声連絡、映像伝送
臨時の観測

3

NerveNet： 「通信」と「情報」を強化
NerveNet（ナーヴネット）

携帯網、電話網、公衆無線LAN網•

枝分かれ形状のため、障害が発生すると通信不能に陥りやすい（「通信」の脆弱性）•

メッシュ状で代替経路に高速に切り替えるので切断や障害に強い（「通信」の強化）•

インターネット上のデータやサーバにアクセスする必要がある（「情報」の一局集中による脆弱性）•

全装置がデータベース、サーバ機能を持ち、セキュリティを確保しつつ横連携し、インターネット無しでも通話やアプリを利用できる（「情報」の強化）

携帯電話や公衆無線LANネットワーク• インターネットへの接続手段• 全情報と機能がインターネットに•••通話制御機能メッセージ交換機能
地図情報etc

ＮＩＣＴ耐災害ネットワーク

インターネット「通信」と「情報処理のメッシュ化による災害に強い
ネットワーク

防災情報
音声・メッセージ蓄積
通話
映像伝送
メッセージ交換
セキュリティ
（接続時と通信時）
スマホ間通話スマホ間映像伝送
メッセージ交換

4

情報通信ステーション“通信・ネットワーク機能”••

メッシュ型ネットワークを構成
レイヤー２の高速パケット伝送
情報通信ステーション
ギガビット
イーサネットスイッチ＋
ミニPC“情報処理機能”•

基地局間分散データベース
ユーザ情報、地図、避難経路、センサデータ,,,••インターネット無しでデータ交換や通話ができるサービス機能Webサーバ, 端末発見, 通話制御, 移動制御,,,5

４つの特徴柔軟性拡張性

省電力

耐災害性
6

柔軟性 1/2“Transmission”
３つの形状
Portable

Satellite
UAV
固定無線アクセス（FWA）

Outdoor

小電力データ通信
無線LAN

IndoorEthernet frame

光ファイバ
LANケーブル, CATV

様々な回線で情報通信 をST相互接続して構成できる“Switching”“Switching”

Ethernet frame7柔軟性 2/2
様々なユーザ端末、センサ、 IoT
デバイスを様々な手段で接続

無線LAN
Portable

光ファイバ
LANケーブル
Outdoor

Wi-SUN
920MHz400MHzIndoor

サイネージ
8

省電力

32 hours
Transmission systems
25 Watt in total

Solar
EnergySolar panel (500Watt)

バッテリーで動作可能
25 Watt

50 Watt
蛍光灯程度

太陽光パネルも使えば継続動作もController including battery (2kVA)
9耐災害性
Fast Route Switching(less than 1sec)

切れても素早く迂回

BS

BS

BS

BS
BS

BS

BS
BS

BS

BS

BS

BS

全停電からの自動復旧

Auto Restart without Manual Operation
BS

BS

BS

BS
BS

BS

BS
BS

BS

BLACKOUT!

BS

BS

BS

10

拡張性
Area Operation
Up to 100 BSs

Single Operation

BS

Message

BS
BS

Input

Output

BS
BS

BS

Voice

単体でも１００台でも
11

基本特性
Hop Delay

1.5ms

遅延が小さい3ms
BSBS

1.5 msec / hop

BS
BS
BS

BS

Multihop Throughput
TCP: 20 Mbps
UDP: 25 Mbps

20Mbps

速度が落ちない

20Mbps
BS

BS
BS
BS

(Physical rate: 48 Mbps)

BS

BS

Route Switching Speed
150 msec

BS
BS
BS
BS
BS

BS
12

常設型ネットワークの実証実績
提携

提携

全国地域活性化支援機構

函館高専

地域と技術のマッチング
連携
北海道岩見沢市
NICT委託研究
北海道函館市

宮城県女川町
東北大学（テストベッド）
島根県松江市

長野県塩尻市
和歌山県白浜町

13東北大学に構築したテストベッドによる実績
2013.3実施
大規模性
常設２８局の運用、臨時局４局の追加
柔軟性
高速光回線（NICT JGN-X）、衛星回線、無人飛行機による無線中継回線
耐障害性
複数回線の同時切断時の迂回経路への自動切り替え

動態デモ構成無線中継装置を搭載した無人飛行機（2機）

超高速インターネット衛星「きずな」（WINDS）

JGN-X
インターネット

NerveNet常設基地局
28カ所

可搬型基地局

青葉山キャンパス

片平キャンパス14宮城県女川町での耐災害地域ネットの実証•••

2014年1月〜
４箇所に設置： 女川町役場仮設庁舎、地域医療センター、つながる図書館、冷凍冷蔵施設
免許不要5.6GHz帯Wi-Fiで接続して耐災害地域イントラネットを構築
地域医療センターのカメラで撮影する女川湾や国道、復興工事現場の撮影を仮設庁舎で常時確認

女川町仮役場ｶﾒﾗ、気象センサ
800m
1120m
ｶﾒﾗ

冷凍冷蔵施設医療センター

アプリケーション:-港湾監視-地域内通信

1830m

820m

図書館
サイネージ

500 m

Image©2014 Cnes/Spot Image, DigitalGlobe, Landsat, Map data©2014
Google, ZENRIN

15

宮城県女川町での実証実績②役場で確認できる女川湾付近の冠水状況。右から進行して来たバスが冠水のため進めなくなったこともわかる。

③音声通話で避難所の状況を確認する防災担当職員（女川町仮役場内）①チリ北方沖大地震(Mw 8.2, 2014年4月2日8:45AM発生)による津波到達予測への対応
 早朝の津波到達を役場内で監視できた（東日本大震災では監視職員が津波被害）②豪雨時の冠水状況の監視（2014年4月4日、10月6日など）
 冠水による通行止めの発令と解除の判断、現場への監視職員派遣の判断に寄与③大規模災害を想定した全国非常通信訓練（2014年11月12日）
 耐災害ネットのみで津波や港湾の状況確認、避難所ー役所間通話連絡を実現
16和歌山県白浜町での耐災害ネットワーク実証 構成「南方熊楠記念館」

和歌山県
情報ハイウェイ
「きのくにe-ねっと」
大阪堂島

地方自治体との連携実証で最大規模（９局）

県庁

無線LANインターネットアクセスを提供（４エリア、９アクセスポイント）
インターネットと２箇所で接続
田辺

約5km
紀州・白浜温泉むさし

Big・U
浜辺の宿 しらら

串本

約2km

「白良浜」

白浜はまゆう病院

露天風呂
しらすな
インターネット「白浜町役場」
ホテルシーモア「千畳茶屋」「千畳敷」一帯

情報通信ステーション（中継のみ）
情報通信ステーション（Wi-Fiスポットも提供）
無線接続
有線接続

17

利用できるアプリケーション
A. インターネットアクセス

B. 最寄り基地局の閲覧（避難所マップと落書き帳）

避難所マップ

NerveNet

インターネット

C. 通話
D. グループ間メッセージ

B、C、D： 本技術オリジナル、インターネット不要のアプリ

18和歌山県白浜町での実証実績

利用者 ４５００名以上
７５％が町民以外、２８％が外国人
１日平均 １０００回利用回線切断でも通信継続NHK全国ニュースで放送

緑： リンク接続 正常
赤破線： リンク接続 異常
青： 指定した通信の経路

19長野県塩尻市での地域情報配信実証実験
情報プラザにコンテンツ配信サーバを設置。
情報プラザから、塩尻市役所、市営駐車場を経由し観光案内所、えんぱーく、協立病院へNerveNetで情報配信。
塩尻市役所1Fロビー、市営駐車場からは足回り用の無線(5.6GHz)を使って情報配信。
情報プラザから、楢川診療所、北小野支所は光ファイバで配信(地域イントラとNerveNetの接続確認のため)
塩尻市役所
【凡例】
NerveNet
基地局
デジタル
サイネージ

協立病院

観光案内所
情報プラザ

えんぱーく
（図書館）
市営駐車場
塩尻片丘小（可搬型）

楢川診療所

北小野支所

20

地域情報配信実証実験 配信内容

バス時刻表

災害情報
（実際に発生した火災情報を表示）

画面右上ではビデオコンテンツ３つを再生（NICT紹介、CATV会社提供の観光フォトと料理）「えんぱーく」（住民交流施設／バス待合室）

21臨時ネットワークの実証実績

北海道江別市

東京都
香川県坂出市
高知県四万十町22

災害時臨時ネットワーク実証実験
2011年10月29日（土） 9:00-12:00 都立小金井公園
東京都、武蔵野市、小金井市、小平市、西東京市合同防災訓練

避難所端末
４箇所に設置

9基地局、４避難所端末を600m×300mのエリアに展開
4ホップでもTCPスループット平均5Mbpsを達成
NA

Link 7:100%

Link 10:91.49%
A BS9
1
BS10
NICT Lab.

B

2011.10実施

BS6

BS3
BS2
BS1

Link 11:67.0%

3Link 3:100%

Link 2:100%
Link 1: 100%B 3

可搬型基地局

Link 5: 99.79%
BS5

Link 8:100%

BS8Link 9:99.97%

Link 6:100%
BS7

小金井体育館

CBS4

Link 4:99.93%

基地局設置場所
端末設置場所及び台数200m0mn

C

基地局配置
（数値は局間リンク接続率）

23

災害時臨時ネットワーク実証実験••••

特定サーバ無し
避難者リストを４箇所の避難所で共有
避難者の検索本部からのメッセージ配信①安否登録・確認アプリケーション
3月11日午後5時25分

被災地外

他の避難所

IC付き免許証
SUICA/PASMO/Edy
Felica携帯電話

Aさんは避難所1に3
月11日午後5時25分に避難しました。

Aさんは避難所1に3月11日午後5時25分に避難しました。

避難所

避難してきた人
Aさん

最初のみ氏名・年齢・性別・住所など
登録
タッチ！

インターネットでAさんの安否を検索

避難所端末でAさんの安否を検索②広報メッセージ配信
援助物資が○○集積所に到着しました

避難所1
災害対策本部

全避難所に対して一斉送信

避難所2

避難所3

津波警報発令！
津波警報発令！
直ちに高台へ非難してください！

直ちに高台へ非難してください！
援助物資が○○集積所に到着しました24

山間地での臨時ネットワーク構築実証実験〜携帯電話ネットワークの延伸に成功〜
高知県高岡郡四万十町古城山瀬（こじょうやませ）地区

平成27年（2015年）3月

ナーブネット基地局

ナーブネット基地局

ナーブネット基地局

ナーブネット基地局

ナーブネット基地局

WINDS
衛星

商用携帯網

ナーブネット６ホップ＋衛星で携帯電話通話を確認

フェムトセル基地局

ナーブネット基地局(バッテリ駆動)

小型衛星地球局とナーブネット基地局

25

まとめ （システムの特長）
災害に強く、低コスト、安全な地域情報交換基盤• 切れにくい、インターネットに依存しない• 各種有線回線、無線回線を利用して構築

導入検討中
•

線量モニタリング•

自治体または地域自営ネットワーク•

放送局自営ネットワーク

26

まとめ （常設ネットワークのメリット）• 既存光ファイバ網やCATV網を活用した早期、低コストな構築• 防災無線、携帯エリアメールの補完• インターネットを介さずコストや遅延を抑えた地域内情報交換
平時• 地域情報（気象、災害、ひったくりや痴漢など）• コミュニティ情報（PTA、学童、回覧板、サークルなど）• 行政情報• 商業情報（イベント、中小企業広告）
非常時• 住民安否情報• 避難所情報（避難者、必要物資）• 被災情報、救援情報• ネット内通話、映像伝送
27

まとめ （臨時ネットワークのメリット）• 各種無線を活用した迅速、柔軟な構築• 低消費電力ゆえ自然エネルギーのみの運用も可能
ルーラル地域• デジタルデバイド解消• 村内ネットワーク、村間ネットワーク
非常時• 災害現場でのネットワーク• 避難所間ネットワーク• トリアージ用の病院内と周辺ネットワーク• 常設インフラ復旧までの通信基盤

28

参考文献
報道発表、機関誌掲載等
1.
「地域社会と個人生活を豊かにするNerveNet」 （NICTニュース、2010年4月）
2.
「平成23年度東京都・小平市・西東京市・武蔵野市・小金井市合同総合防災訓練において地域分散無線ネットワークを用いたデモを実施」 （NICT報道発表、2011年10月17日）
3.
「宮城県女川町で運用開始！ 被災自治体での災害に強い無線ネットワークの実証実験」 （NICT/女川町報道発表、2014年3月19日）
4.
「大規模災害を想定した全国非常通信訓練を実施 ー耐災害ワイヤレスメッシュネットワークを全国で初めて非常通信訓練で活用ー」（総務省東北総合通信局報道発表、2014年11月5日）
5.
「社会で活用されるNICTの技術 企業訪問第４回 ハードとソフトが融合した耐災害ICTによる社会貢献 ー耐災害に加えて、地域に密着したネットワークインフラともなるNerveNetー」 （NICTニュース、2015年2月）
6.
「地域の情報配信・交換・共有プラットフォーム NerveNet」 （月刊J-LIS、2015年3月号）
7.
「南紀白浜で世界初の耐災害ネットワーク実証実験を開始」 （NICT/白浜町報道発表、2015年4月23日）
8.
「長野県塩尻市で災害に強い地域通信ネットワークの実証実験を開始」 （日本ユニシス報道発表、2015年7月24日）
主な学術発表1. “地域・個人適応サービスの実現を目指すユビキタスセンサネットワークプラットフォーム～新世代ネットワークを担う新しいモバイルの世界～第1部,” 情報処理, vol. 50, no. 9, pp.895-905, Sept. 2009.
2. “地域情報共有通信網NerveNetの分散型情報処理プラットフォーム機構,” IN2009-195, Mar. 2010.
3. “Fast Recovery from Link Failures and Blackout of A Managed Wireless Mesh for NerveNet”, IEEE Globecom, Dec. 2010.
4. [Invited] “NerveNet: A Regional Platform Network for Context-Aware Services with Sensors and Actuators,” IEICE Trans.
Commun., E94-B, No. 3, pp.618-629, Mar. 2011.
5. “頼れる情報通信インフラストラクチャの実現を目指して,” 信学会， 通信ソサイエティマガジン, No. 19, 2011.
6. [招待講演] “耐災害ワイヤレスメッシュネットワークの実証,” 信学技報IN2013-17, May 2013.
7. “NerveNetのテストベッドとデモンストレーションについて〜災害に強くスマートな街づくりに向けて〜,” 信学技報MoNA2013-22, Aug.
2013.
8. “消防車両とWINDS移動衛星地球局によるマルチチャネル，マルチインターフェースMANETの移動通信実験,” 信学技報MoNA2014-89,Jan. 2015.
9. “和歌山県西牟婁郡白浜町での耐災害ネットワークの実証計画について～ 安全安心な観光の町「白浜」を目指して ～,” 信学技報
MNA2014-85, Jan. 2015.
10. “メッシュ型地域ネットワークのプラットフォーム技術の研究開発,” 信学技報MoNA2014-86, Jan. 2015.
29
11. [招待講演] “地域情報プラットフォームNerveNetの最新実証事例,”信学技報IN2015-61, Nov. 2015.