四国電力，四国総合研究所
研究期報１０４（2016年6月）
１－１０ページ

災害対策用可搬型無線通信システムの開発㈱四国総合研究所㈱四国総合研究所㈱四国総合研究所
キーワード：Key Words：

大規模災害
臨時通信回線
無線 LAN
4.9GHz 帯
独立電源

電子技術部
電子技術部
電子技術部

阿部
松木
西村

素久
一隆
浩一

large-scale disaster
Emergency communication line
Wireless LAN
4.9 GHz band
Independent power source

Development of Portable Wireless Communication System for Disaster Response

Shikoku Research Institute, Inc., Electronics Technology Dept.
Motohisa Abe, Kazutaka Matsugi and Koichi Nishimura

Abstract
We have studied a portable wireless communication system in order to build temporary radio communicationlines easily and quickly if regular communication lines were damaged by large-scale disasters. It is very
important to recover any communication methods between the emergency response headquarters and thedisaster affected areas as soon as possible.
At first, we have defined these three system requirements. (1) over-the-horizon and long-distance wirelesscommunication, (2) quick and simple installation and (3) independent power source that has features of easy
handling and long time duration, based on deliberate studies about various limitation conditions such as theusage scenes and the use environment of the system.
Secondly, we have designed the system architecture to satisfy these three system requirements and have developed
a prototype system. We have successfully realized stable long distance transmission by adopting 4.9GHz band
wireless LAN as a wireless communication system, and communication outside prospect by wireless relay function.
In addition, we have improved environmental durability and field workability by putting the whole modules in awaterproofed and dust-proofed plastic box. The system is designed that can be operated by individual electric powersource using the LP gas generator. The LP gas generator has some good features for emergency usage, for example
easy fuel handling and long time continuous operability.
We have performed a field test using the prototype and confirmed that system is enough practicable in the use
scene that we assumed at the beginning.
Furthermore, we have improved the system’s integrity based on evaluation results by the field engineers in chargeof real field operation.

－1－

災害対策用可搬型無線通信システムの開発

1. はじめに

2.1 被災状況の想定

暮らしや産業に欠かせない電力の安定供給を

四国地方をはじめ西日本で広域な被害を及ぼ使命とする電力会社は、大規模災害等で電力設備すと考えられる南海トラフ巨大地震の発生リスが被災して停電が発生した場合に、速やかに被災クが高まっている。万一発生すれば、地震動その状況を把握し、必要かつ可能な部分から設備復旧

ものによる被害のほか、巨大津波による甚大な被を行い、早期に停電解消を図る必要がある。

害が広範囲に発生すると考えられている。

こうした電力設備等の被災状況を調査し復旧

本研究では、大規模災害時の被災状況を東日本

作業を的確に実施するには、被災現場と災害対策

大震災を参考に、電力、通信、交通、物資、要員、本部を結ぶ通信回線の確保が不可欠となる。

環境の各項目に分けて想定した。

（表 1）

本研究の目的は、大規模災害等のような不測の表1

非常事態でも迅速かつ簡便に臨時回線を構成で被災状況の想定

きる災害対策用可搬型無線通信システム（以降、

項目

被災状況

「災害用無線システム」という）を開発すること

電力

長時間停電が発生し、商用電源は使えない。

である。

（図 1）

広範囲に自営通信網が被災し通信不能にな
通信

無線中継

る。また、通信事業者の通信サービス（公衆通信網）も長期間使用できない。

無線機
カメラ

交通

社内
Network

パソコン

中継地点
無線機

災害対策本部

図1

最寄事業所

物資

電話

被災現場

各地で道路が寸断され、車での移動が困難、または長時間を要することとなる。
交通網の混乱により、物資の補給が滞る。
少人数での対応（１個所２～３人程度）を余

災害用無線システムの利用イメージ要員

儀なくされる。また、熟練者以外で対応しなければいけないケースも発生する。

本研究では、まず、大規模災害時の利用シーン

環境

粉塵や臭いなど劣悪な環境となる。

や使用環境などの制約条件を検討・抽出するとともに、現場技術者にアンケート調査を行い、災害

表１のように大規模災害時では、既存通信回線

用無線システムに必要な要件を設定した。

（自営通信網や公衆通信網など）が被災して使え

次に、これらの要件を満足させるために、なくなったり、停電により通信機器の利用が困難

4.9GHz 帯無線 LAN 技術等を用いて映像・音声・となることが想定される。

データなど様々な情報を容易に伝送できる災害

また、道路等の交通施設が被害を受けて通行止

用無線システムを設計し、プロトタイプ機を開発めとなり、機材の運搬ができなくなったり、応援した。

要員を派遣することが容易にできず過酷な現場

そして、プロトタイプ機を用いた各種フィールの作業を少人数で対応せざるを得なくなること

ド試験を行って評価した結果、当初想定したようも想定される。

な利用シーンに十分適用可能であるとの結論を

災害用無線システムにはこうした制約条件へ得た。

の対応が求められる。

さらに、プロトタイプ機に対する現場技術者の評価意見を参考にさらに改良を加えるなどして

2.2 利用シーンの想定システムの完成度を高めた結果、実用化の目途が2.1 で想定した被災状況を前提に、次のような得られた。

4 つの利用シーンを想定した。

本稿では、災害用無線システムの開発について

①

報告する。

設備の被災状況調査時の連絡
大規模災害発生直後に被災現場に入り、その被災状況を災害対策本部に、映像や音声を使ってリ
2. システム要件の検討

アルタイムに連絡する。

災害用無線システムの要件について検討した。

－2－

災害対策用可搬型無線通信システムの開発②

復旧作業に必要な臨時連絡回線

2.4 システム要件

被災現場と災害対策本部の間で、復旧作業に必被災状況や利用シーンの想定、災害用無線シス

要な情報（映像や音声等）を伝送し情報共有する。

テムに対する要望を踏まえ、システム要件として③

下記の 3 項目を設定した。

被災現場および周辺の監視
被災現場やその周辺の状況あるいは危険個所① 安定した長距離無線伝送が可能で、見通し外（地すべり、土砂ダム等）を映像で遠隔監視する。
④

でも通信ができること

被災現場のテレコン回線仮復旧② 迅速かつ簡単に組立て・調整ができること

被災した電力設備の遠方監視制御（テレコン）③ 取扱いが容易な独立電源を利用できること

回線を仮復旧させる。
3. システム設計とプロトタイプ機の開発
2.3 災害用無線システムに対する要望
実務経験等から培った豊富な知識やノウハウ

3.1 システム要件への対応

を災害用通信システムの開発に活かすため、現場

災害時に使用する通信システムの製品化動向

技術者を対象にアンケート調査を実施して、次のや無線技術の調査等をもとに検討を行い、表 2 のような項目に対する要望等を収集した。

ようにシステム要件への対応を図ることにした。

①機材の運搬／設置／組立て安定した長距離無線伝送に関しては、4.9GHz②システムの操作性

帯無線 LAN を採用する。これは、電波環境など③無線伝送距離／無線伝送容量から安定した長距離伝送が期待できると考えた④無線通信の安定性ためである。

⑤システムの耐久性、耐環境性

見通し外通信に関しては、無線中継機能を装備⑥必要な周辺機器（カメラ、パソコンなど）することで可能にする。
組立て・調整の簡単化に関しては、システムの⑦その他（システムへの要望）

パッケージ化や位置情報を活用したアンテナ調整方法等の工夫で実現する。

得られた回答内容を分析して文意を代表的な

また、取扱いが容易な独立電源には、LP ガス

表現に集約・整理した結果が図 2 である。

を燃料とする可搬型発電機を採用する。

「小型・軽量化」「耐環境性」と操作性に関する「簡単操作」「簡単組立て」の 4 項目で全体の表260%を占めており、これらの性能が強く求められることが分かった。

システム要件への対応策

システム要件

また、停電時や屋外でも利用できるように「簡対応策安定した長距

易電源」への要望があったほか、通信性能に関し

離無線伝送ては「見通し外通信」や「通信安定性」の要望が見通し外通信・4.9GHz 帯無線 LAN
・無線中継機能複数あった。

・システムのパッケージ化
組立て・調整の簡単化

・小型のパッチアンテナ
・位置情報を活用したアンテナ調整
・ネットワークカメラ、パソコン等の無線接続、電話機コードレス化

取扱いが容易な独立電源・可搬型発電機3.2 システム構成
今回開発する災害用無線システムは、図 3 に示
すように、被災現場と最寄事業所との間に適用し、
図2

災害用無線システムに対する要望－3－

災害対策用可搬型無線通信システムの開発になった。

さらに、最寄事業所と災害対策本部との間は既存
ネットワークを活用して通信回線を構成する。

（3）システムのパッケージ化

また、被災現場で使用する主なアプリケーショ
ンは、音声通話、映像およびデータ通信であり、災害用無線システムでは、運搬などの利便性標準装備する通信端末は電話、ネットワークカメ（小型・軽量化）や操作性（簡単操作、簡易組立

ラおよびパソコンである。なお、最寄事業所側でて）を考慮して、「無線機ユニット」と「ベース既設ネットワークと接続するためのポート を災ユニット」の 2 つに分けた。
無線機ユニットは、無線機、アンテナ、同軸ケ

害用無線システムに用意している。

ーブル、LAN ケーブル等からなる。

研究範囲

無線中継箇所

ベースユニットは、無線機電源アダプタのほか、無線中継機能無線中継ユニット

可搬型発電機

パソコン

無線中継機能は被災現場と最寄事業所との間に見通しがない場合に使用する。

ｱﾝﾃﾅ

ｱﾝﾃﾅ
無線機
無線機ユニット

電源

無線機
無線機ユニット

最寄事業所
PC

端末を接続するポートからなり、フロントパネルに LAN ポート、無線機ポートなどを配置した。

被災現場

ベースユニット

無線機ユニット

スイ
ッチ
ング
ハブ

無線機

VoIP

ネットワークカメラや電話機、パソコン等の通信

4.9GHｚ
無線LAN

無線機ユニット

パッケージ化
ベースユニット

無線機

ｱﾝﾃﾅ

電話機

ﾒﾃﾞｨｱ
ｺﾝﾊﾞｰﾀスイッチ
ングハブ

線標準規格(2.4GHz 帯無線 LAN および 1.9GHz

無線LAN

パソコン
VoIP

社内ネットワーク

ソコンなどの通信端末には、広く普及している無ﾈｯﾄﾜｰｸｶﾒﾗ

ｱﾝﾃﾅ 無線機
可搬型発電機また、収容するネットワークカメラや電話機、パ

無線接続

TEL

DECT 方式)の機器を用いて無線接続させ、現場

電話
機での配線を不要にした。なお、無線中継地点にお電源
災害対策本部

図3

くベースユニット（中継ユニット）は、無線機ユニット 2 台を接続できる仕様とした。

災害用無線システムの構成

各ユニット毎の構成機器は配線済とし、屋外利用を前提に防水・防塵のプラスチックボックス（1）4.9GHz 帯無線 LAN
被災現場と最寄事業所との間の無線通信には、（W350mm×D450mm×H200mm 以下）に収容し4.9GHz 帯無線 LAN（無線規格:IEEE802.11j）を採た。各ユニットは、収容機器を含めて 7kg 程度の用した。これは、4.9GHz 帯無線 LAN を使用する

重さであり、一人でも容易に持ち運び可能である。

には無線局登録が必要になるが、ISM バンドを使

組立時に必要な配線個所は、わずか 2 か所（アう 2.4GHz 帯無線 LAN に比べて利用者の集中がンテナ～無線機ユニット間および無線機ユニッ

少なく電波環境がクリーンで、大規模災害時でもト～ベースユニット間）であり、一人でも短時間安定した長距離通信が期待できるためである。

で容易に組立て可能である。また、無線機ユニッ

また、4.9GHz 帯無線 LAN の場合、小型パッチ

トとベースユニットとの間は PoE（Power overアンテナ（W174mm×D174mm×H43mm）で数十

Ethernet）対応で、1 本の LAN ケーブルでデータ

km の長距離伝送が可能になるうえ、アンテナの送受信と電源供給を行う。
以上のように、パッケージ化の工夫を行って、取扱いが簡単になり方向調整等も容易になる。

現場での配線作業の省力化を図った。
（2）無線中継機能＜組み立て前＞4.9GHz 帯無線 LAN では、電波の直線性が強く

カメラ

基本的に通信する 2 地点間が見通しになければ

電話機

アンテナ

通信ができない。そこで、災害用無線システムで

ハブ

無線機

は、被災現場と最寄事業所が直接見通せない場合
でも、2 地点を見通すことができる場所に中継機

ACアダプタ無線LAN
VoIPは内部に収納能を設置することで通信を可能にした。
無線機ユニット

この機能を利用することで、災害用無線システ
ムの適用場所が大幅に広がり、また、中継箇所を

図4

複数設けることで、伝送距離を伸ばすことも可能－4－

ベースユニット

プロトタイプ機の外観（組立て前）

災害対策用可搬型無線通信システムの開発

自局位置セット＜組み立て後＞相手局位置セット

ランドマーク位置セット

受信電波強度

電源

アンテナ

基準選択

無線機
アドレス

無線機リ
ンク状態

方位角設定値

仰角設定値

GPS情報

ベースユニット
無線機ユニット

図5

プロトタイプ機の外観（組立て後）

3.3 位置情報を活用したアンテナ調整
4.9GHz 帯無線 LAN は電波の直線性が強いことから、10km を超えるような長距離通信を行う際

図6

アンテナ調整サポートアプリの画面には、アンテナ方向を定めるために微妙な調整が必要になる。さらに、悪天候等によって対向局のアンテナ調整サポートアプリでは、事業所の位方向が視認できないようなケースも想定される。

置情報入力の負担軽減のため、既知の事業所等のこうしたアンテナ方向調整を素早く適切に行う

位置情報を事前登録しておき、プルダウンメニュ

ためには、調整方法に習熟する必要があった。

ーから選択できるようにした。

そこで、未経験者でもアンテナ方向調整が素早

なお、GPS センサー搭載パソコンであれば、自く正確にできるよう、位置情報をもとにアンテナ

局の位置情報を自動入力することも可能である

方向を計算するソフトウェア（アンテナ調整サポ

が 、 GPS セ ン サ ー 未 搭 載 パ ソ コ ン で あ れ ば 、ートアプリ）を開発した。

NMEA フォーマット対応ハンディ GPS を接続す

すなわち、自局および相手局の位置情報をもとることで位置情報を自動入力させることできる。

に、アンテナ調整サポートアプリで相手局の方向

この他、このアンテナ調整サポートアプリには、を求め、方位指示器を使ってアンテナを指定する

4.9GHz 帯無線 LAN の受信信号強度（RSSI）を画方向に正確に向けることができるようにした。

面表示する機能や、その大きさを音の違い（音量と周波数の大小）として出力する機能も設けた。
この機能を使えば、音で電波状態を確認しながら（1）アンテナ調整サポートアプリ

アンテナ方向の微調整を行うことも可能である。

アンテナ方向調整を容易に実現するために、自局および相手局の位置情報（緯度、経度、高度）（2）方位指示器

から相手局の方向を求めるソフトウェア（アンテ

方位指示器は、方位磁石および傾斜計をアンテ

ナ調整サポートアプリ）を開発した。
このソフトウェアは java で開発してあるので、

ナ取付金具と一体化させたもの（図７）で、指定

一般的な Windows パソコンであれば動作可能でする方向にアンテナを正確に向けるための器具ある。

である。なお、アンテナ取付金具が方位磁石に悪影響を及ぼすことのないよう、アンテナ取付金具

図 6 はアンテナ調整サポートアプリの画面での材質はアルミニウムとした。

あり、入力した自局と相手局の位置情報もとに相アンテナ調整サポートアプリで求めた結果を手局の方向を計算して数値とグラフィックで表もとに、アンテナに連動させた方位指示器の方位示する。

と仰角を合わせれば、相手局の方向にアンテナを正確に向けることができる。

－5－

災害対策用可搬型無線通信システムの開発

4. フィールド試験
災害用無線システムとしての性能を評価する

相手局方向ため、プロトタイプ機を用いて表 3 に示した各種

アンテナのフィールド試験を実施した。
表3

方位磁石

フィールド試験項目と主な評価内容

試験項目

傾斜計
回転台

図7

主な評価内容長距離伝送試験

通信性能の距離特性

無線中継試験

無線中継伝送時のアプリケーション動作三脚

方位指示器

3.4 可搬型発電機
大規模災害時には停電が発生する可能性が高システムの連続運

長期のシステム動作安定

転時間性・降雨の影響テレコン伝送試験

テレコン信号伝送性能

組み立て調整試験

組み立て調整にかかる時間

電源連続供給試験

電源の連続供給時間

く、災害用無線システムを有効に機能させるには、
独立電源の用意が不可欠である。

4.1 長距離伝送試験

このための独立電源として、LP ガスを燃料と災害用無線システムの通信性能の距離特性をする可搬型発電機を選択した。

評価するため長距離伝送試験を実施した。

可搬型発電機は、燃料容量に応じた電源供給時

試験は、香川県の三木町郊外の山頂と高松市お間の制限があるものの、燃料を補給することで稼よび三木町平野部の 11 個所（距離＝4.8～23.8km）

働時間をのばせることが利点である。

の間で通信し、受信電力、通信速度、遅延時間お一般的に可搬型発電機としては、ガソリンある

よびアプリケーション動作を調査した。

いは LP ガス（液化石油ガス）を燃料とするもの

これら試験の結果から、少なくとも約 24km まが普及しており、さらに LP ガス対応機には、液では安定した通信が可能であることを確認した。

化プロパンガス（家庭用プロパンガス）と液化ブ
タンガス（カセットガスボンベ）の２つの種類が（1）受信電力ある。

図 8 に示したように、伝送距離が長くなるに従このうち、ガソリンは引火点が低く取扱いに注って受信電力は小さくなった。

意を要すること、また長期の燃料保管には不向き

受信電力と伝送距離の対数近似式は、式(1)ので、常時稼働を前提としない災害用無線システム

ようになり伝送距離に対して 3.51 乗で減衰した。
(1)P  10 logd 3.51  46.22

用としてはメンテナンス負担への懸念がある。
また、燃料の取扱いが比較的簡単な LP ガスの

但し、P：受信電力(dBm)

うち、カセットガスボンベ対応機は、燃料容器が， d：伝送距離(km)

-60

-65

間が短いことや低温環境で使用できない（燃料の-70
受信電力(dBm)

コンパクトで持ち運びが容易な反面、電源供給時
ブタンが低温で気化しない）等の短所がある。一方の家庭用プロパンガス対応機は、5kg ガスボン
ベで連続 20 時間程度の電源供給が可能であり、

-75
-80

-85
-90

低温環境でも使用可能である。

-95

以上のようなことから、災害用無線システムの-1000

ための独立電源には、家庭用プロパンガスを使用

5

10

15

20

距離(km)

する可搬型発電機を採用した。

図8

－6－

伝送距離と受信電力の関係

25

災害対策用可搬型無線通信システムの開発（2）通信速度
通信速度は iperf により測定した。伝送距離と無線中継

11.3km

通信速度の関係は、図 9 に示したように、通信速
度 が 伝 送 距 離 に 比 例 し て 遅 く な り 、 TCP で 約

女木島

五色台
五色台

2~6Mbps、UDP で約 4~18Mbps であった。
14.1km2018

通信速度(Mbps)

16

14
12

三郎池

10

TCP

8

UDP

6
4

図 10

2

無線中継試験場所

0
0

5

10

15

20

25

図 11 は女木島（高松市）での無線中継試験の距離(km)

図9

様子である。

伝送距離と通信速度の関係試験した結果、通信速度は UDP が約 5Mbps、TCP が約 1Mbps であり、遅延時間はトータルで（3）遅延時間
遅延時間は ping コマンドにより測定した。遅約 9.7ms であった。中継処理による遅延時間の増

延時間は約 4~5ms で、伝送距離が長くなるにつ

加は約 1.3ms であった。電話の通話試験では、通れてわずかに大きくなった。これは、伝送距離が話音声に若干ノイズはのっていたが、会話に支障長くなると伝送速度が低下し、パケット伝送時間ないレベル（5 段階評価の「3（普通）」）であっが長くなったことが原因である。

た。また、映像試験では、五色台側（最寄事業所側を想定）から確認した三郎池側（被災現場側を想定）のカメラ映像に問題はなく良好であった。

（4）アプリケーション動作状況
すべての測定場所で、電話は正常に動作したが、ネットワークカメラは長距離区間でフレーム落ちが発生した。これは、長距離区間で映像のリア
ルタイム伝送に必要な通信速度が得られなかったためである。ただ、被災現場で映像がスムーズに伝送できない場合でも、被災状況を迅速に確認できることがより重要と考えられ、長距離伝送でも映像伝送の活用は有効と言える。
4.2 無線中継試験

図 11

無線中継伝送時におけるアプリケーション動

無線中継試験状況（女木島）作状況を評価するため無線中継試験を実施した。
4.3 連続運転試験

図 10 に示したように、香川県高松市沿岸の島（女木島）を無線中継箇所とし、対向局の一方を

災害用無線システムの長期の動作安定性およ高松市三谷町の小高いため池（三郎池）の堤上に

び降雨による影響を調査するため、連続運転試験

おき、他方を高松市西方の市境にある台地（五色を実施した。

台）山頂においた。
（合計距離 25.4km（14.1km ＋

図 12 に示すように、四国総合研究所ビル屋上

11.3km））これらの間で通信回線を構成し、受信と 5.7km 離れたビルの屋上に無線機を設置して 2電力、通信速度、遅延時間およびアプリケーショ

ヵ月間(H27/8/19-10/21)連続運転をさせた。その間、ン動作状況を調査した

5 分毎に受信電力、通信速度、遅延時間を自動測－7－災害対策用可搬型無線通信システムの開発定し記録した。また、試験期間中の雨量や無線機

よる受信電波強度の変動は確認できなかった。

を収容するプラスチックボックス内の温度 も合5 GHz 帯電波の降雨減衰量は、60 mm/ h 程度の非常に激しい雨でも 0.2dB/km 程度と考えられわせて測定・記録した。

る 1)ため、降雨による通信品質への影響はほとん

なお、試験期間中に機器故障や異常が発生した

どないと言える。

ことをすぐ把握できるように、図 13 のように遠隔監視システムを構築し、機器に異常が発生すれ

図 17 は、無線機を収容したプラスチックボッ

ば、直ちに電子メール通知が届くようにした。

クス内温度を外気温と比較測定した結果である。
ボックス内温度が 40℃を超えたのは、2 カ月のインターネットビル（四国総合研究所）

PC

携帯電話網

遠隔監視

社内LAN

無線機等の不具合は発生しなかった。

5.74ｋｍ

遠隔監視

屋上

アンテナ

4.9GHz

温度の最大値は外気温の最大値を約 10℃上回る

防水プラボックス
ﾓﾊﾞｲﾙ
ﾙｰﾀ

温湿度
センサー

ﾊﾟﾙｽ
ｶｳﾝ
ﾀｰ

なお、詳細分析した結果、晴天日のボックス内

ビル

アンテナ

防水プラボックス

雨量計

測定期間の中で 3 日間あったが、温度上昇による

携帯
電話

PC
無線性能測定
雨量計測

ﾓﾊﾞｲﾙ
ﾙｰﾀ

無線機

無線機

傾向があることが分かった。
PC

-60

・受信電力
・通信速度
・遅延時間

見通し遮蔽
（ビル建設）-65

見通し遮蔽（ビル建設）

アンテナ移動-70-75

受信電力(dBm)

図 12 連続運転試験構成

-80
-85

図 13 に示すように、現地では強風対策として、

日中昼前後のレベル低下はビル建設
現場のクレーンによるもの-90

試験機器を L アングルで作成したベースに取付

-95

停電

-100
8/19

け、コンクリートブロックなどで固定した。

8/26

9/2

9/9

9/16

9/23

9/30

10/7

10/14

10/21

日付

図 14 連続運転試験結果（受信電力）
18

見通し遮蔽
（ビル建設）

アンテナ移動見通し遮蔽（ビル建設）

16

TCP
UDP

14

通信速度(Mbps)

12
10
8

6
4
2
停電
0
8/19

8/26

9/2

9/9

9/16

9/23

9/30

10/7

10/14

10/21

日付

図 15 連続運転試験結果（通信速度）

図 13 連続運転試験状況
30
25
降雨強度(mm/h)

図 14 は受信電力測定結果である。電波経路途中のビル建設工事や、試験機器の電源供給元の停
電（商用停電）発生などの偶発的な外的要因の影

20

15
10

響（9/14-9/18 および 10/15-10/21 の全体的なレベ

5

ル低下および日中の一時的なレベル低下）は受け

0
8/19

たものの、それらを除けばシステムの受信電力は

9/2

9/9

9/16

日付

9/23

9/30

10/7

10/14

10/21

図 16 連続運転試験結果（降雨強度）

2 ヶ月間通して－85～－70dBm を維持しており、

50
外気

45

システムの長期動作安定性を確認できた。

ﾌﾟﾗﾎﾞｯｸｽ

40

図 15 は通信速度の測定結果である。通信速度

35
温度（℃）

は受信電力とほぼ連動して変化し、TCP は 4～8/26

7Mbps、UDP は 10～15Mbps の範囲を変動した。

30
25
20
15
10

図 16 は降雨強度の測定結果である。試験期間

5
0
8/19

中に降雨があったのは 19 日間で、その中には最

8/26

9/2

9/9

9/16

9/23

9/30

10/7

10/14

日付

図 17 外気温とボックス内温度の測定結果

大降雨強度が 27.4mm/h の日もあったが、降雨に

－8－

10/21

災害対策用可搬型無線通信システムの開発

4.4 テレコン伝送試験の作業をビデオ撮影し、その映像を再生させながテレコン伝送試験では、災害用無線システムをら作業内容毎の作業時間を分割・記録した。

電力設備の遠方監視制御（テレコン）信号の中継測定結果では、組立て・調整に要した時間は、回線として使用する場合の伝送性能を評価した。

作業員 2 人の場合、被災現場で 11 分（アンテナ図 18 に示すテレコン伝送試験のシステム構成

組立 1.5 分、配線 2.8 分、機器調整 2 分、アンテ
ナ方向調整 5 分）であった。

のように、訓練設備を使って試験を実施した。
また、2 種類（サイクリック方式、HDLC 方式）

なお、アンテナ方向調整の時間は、試験では、あるテレコン信号を IP パケットに変換して災害対向する無線機の距離が近かったため、ほとんど用無線システムで中継伝送するために、サイクリ

時間がかかっていないが、現実的には対向を視認ック方式では音声 IP 化装置、HDLC 方式ではできずに手間取るケースも考えられるため、長距HDLC-TC・IP 化装置を用いた。

離伝送試験で要した約 5 分とした。

無線伝送路は、訓練設備の設置個所近辺で無線
4.6 電源連続供給試験

中継して折り返して構成した。また、アンテナ前面に金属板を置き、アンテナ遮蔽率を変えて信号

可搬型発電機について、燃料補給なしに連続供強度を調整することで長距離伝送を模擬した。

給できる時間を確認するため、電源連続供給試験を実施した。試験は燃料を満タンにして災害用無サイクリック方式の場合
TC結合装置
音声
IP化装置

保守ｺﾝｿｰﾙ

線システムを稼働させ、燃料が枯渇して停止する

試験項目
・ワード情報の伝送・状態変更情報の伝送
・制御情報の伝送・信号レベル
・S/N

音声
IP化装置

までの時間を測定した。
なお、災害用無線システムは通信端末等の動作

変更
屋外
（敷地内）

HDLC方式の場合
模擬監視制
御ｻｰﾊﾞ

HDLC-TC
IP化装置

IP伝送
装置

無線中継

窓
模擬TC子局

模擬TC装置

遮蔽板

遮蔽板

レベル計

HDLC-TC
IP化装置

条件によって消費電力が異なるため、出来るだけ
IP伝送
装置

実運用に近い状態として、表 4 のような条件でア

IP伝送
装置

プリケーションを動作させた状態で測定した。

IP伝送
装置

表4

図 18 テレコン伝送試験のシステム構成

機器

試験の結果、災害用無線システムを使ってテレコン信号を中継伝送可能であることが分かった。
また、HDLC 方式テレコン信号の中継伝送限界
距離は約 20km で、サイクリック方式テレコン信

電源連続供給試験での模擬動作
模擬動作

Excel ファイル表示

常時-

アンテナ調整サポートアプリ

常時-

iperf で UDP スループット測定 10 秒

5分

iperf で PER 測定

30 秒

5分

ping で遅延時間測定

51 秒

5分

-

5分

カメラ 映像を相手局ﾊﾟｿｺﾝに送信

常時

-

電話

常時

-

は、HDLC 方式テレコンでは、HDLC の I フレー

コン

ム内の情報のみをカプセル化して TCP で伝送する方式のため伝送品質低下の影響を受けにくい

ftp でファイル(1.5MB)転送
待ち受け・子機充電のため伝送品質の低下（特にパケットロス）の影
響を受けやすいと考えられる。

間隔

5分

パソ

声波形をそのまま IP 化して UDP で伝送する方式

時間

iperf で TCP スループット測定 10 秒

号の中継伝送限界距離は約 10km であった。これが、サイクリック方式テレコンでは、モデムの音動作試験した結果、5kgLP ガスボンベを用いた可搬型発電機の場合の連続供給時間は 21 時間 33 分で4.5 組立て・調整時間測定試験あった。

組立て・調整時間測定試験では、災害用無線シ

また、カセットガスボンベ対応の可搬型発電機

ステムの組立て・調整を行って使用できる状態にについても同様に試験した結果、連続給電時間はするまでの時間を計測・評価した。

2 時間 40 分であった。

試験方法は、実際に２人および３人で屋外で災害用無線システムを組立て・調整するという一連－9－災害対策用可搬型無線通信システムの開発

5. システム改良

表5

耐久性・耐環境性能の強化

項目

5.1 現場技術者による評価試験

耐久性向上

災害用無線システムをより現場で使い易いシステムとして完成度を高めることをねらいに、現

耐環境性向上場技術者がプロトタイプ機を試用（組立て・調整、内容
屋外用 LAN ケーブルの採用
フロントパネルの固定
ケーブル挿入口へのキャップの取り付け操作）して使い勝手等を評価する試験を行った。
この評価試験は、四国電力 5 事業所（参加者合表6

計 30 名）において実施した。

さらなる操作性の向上

項目

本試験では、プロトタイプ機を使って異なる事
業所間に臨時回線を構成し、電話やネットワーク
カメラ等の通信端末を利用して、その品質等を確

誤接続防止

簡易接続図を機器内に貼り付け

動作確認の簡易無線機 LED を確認できるようにボ化

ックスを加工認した。試用後、アンケート調査により、システ
アンテナ方向調

ムの評価および改良点等の意見を集約した。

整方法の改良図 20 は評価結果を点数換算（良い＝4 点、やや良い＝3 点、普通＝2 点、やや悪い＝1 点、悪い＝0 点）して、評価項目毎の平均値をレーダー

内容

コンパスの設定角度を、"360－方位角"ではなく"方位角"になるように、
アンテナ方向調整手順の変更

アプリケーショ

アンテナ調整サポートアプリ画面

ンの操作性向上の視認性向上

チャートにしたものである。
これより、全般的にみて良い評価が得られてお6.まとめり、プロトタイプ機は現場ニーズをほぼ満足でき

大規模災害時に迅速かつ容易に臨時回線を構ることを確認できた一方、耐久性・耐環境性能が成できる災害用無線システムの開発を行った。

他項目に比べ評価が低く、現場技術者の要求度がまず、システムの利用シーンや制約条件、さらさらに高いレベルにあることが分かった。

に現場技術者の要望などをもとに、システム要件を設定し、システム設計を行った。
次に、プロトタイプ機を開発して各種フィール
ド試験を行ってその性能を評価し、想定した利用シーンで十分適用可能であるとの結論を得た。
さらに、プロトタイプ機に対する現場技術者の評価意見を参考にさらに改良を加えるなどしてシステムの完成度を高めた結果、実用化の目途が得られた。

図 19 現場技術者による評価結果［謝辞］
本研究は、四国電力㈱情報通信部殿より委託を

5.2 システム改良受け実施したもので、ご協力いただいた関係各位

現場技術者による評価試験で、要求レベルが高に深く感謝いたします。

かった耐久性・耐環境性能について、表 5 のようにさらなる強化を図った。

［参考文献］

さらに、少数意見でも、さらなる操作性の向上

１）総務省九州総合通信局：「5GHz 帯無線アクセに役立つと考えられるものをピックアップして反映するようにし、表 6 のような改良を加えた。

スシステムの長距離海上電波伝搬特性及び集中
豪雨減衰に関する調査検討会」報告書, 平成 22年3月－10－