豊かな社会生活の実現を支えるワイヤレス技術NTTアクセスサービスシステム研究所

環境変化に追従するネットワーク提供に向けて、NTT研究所では、複数の無線アクセスシステムを組み合わせた場合でも、ユーザに無線アクセスシステムを意識させないようなナチュラルな使用感を実現するための技術群として、マルチ無線プロアクティブ制御技術Cradio^®の研究開発を進めています^（2）。Cradio^®では、無線通信環境に関する把握・予測・制御の3技術を連動させることにより、さまざまな無線ネットワークが環境変化や通信状況の変化に追従、または事前適応することを可能にします。 Cradio^®では、無線アクセスシステムから得られる無線に関する情報だけではなく、地図データや建築物情報等デジタル空間基盤等の外部サービス、社会システムや外部データベースと連携することで得られるあらゆる情報を駆使して、無線アクセスシステムのポテンシャルを最大限引き出します。また、これにより、既存の業務システムとのシームレスな連携による価値向上も可能になります（図5）。
把握技術は、無線通信システムから取得可能な無線情報を高度に解析することで、各々エンドユーザ側の無線品質の状態（混み具合、端末ごとの利用状況、干渉状況）まで把握する技術です。さらに把握した無線情報を用いて端末の位置推定や電波環境に影響を与える構造物や周辺物体の変動の把握といったデバイスレスセンシングに応用することを検討しています。
予測技術は、把握技術により得られた無線品質情報を基に、深層学習を活用して周辺環境や端末位置などにより時々刻々と変化する将来の無線通信品質を予測する技術です。これにより無線通信の品質劣化を未然に検知し、より良い品質のネットワークに切り替えたり、送信する映像の伝送レートを事前に調整するなど、端末やアプリケーションのプロアクティブな制御が可能となります。
制御技術は、把握技術や予測技術に基づいて、ネットワーク設計や運用要件に従う無線アクセスネットワークの動的設計や制御を行う技術です。例えば、設置予定の基地局種別やアンテナ特性を考慮した電波伝搬推定に基づいて、面的な無線カバレッジを動的設計したり、無線方式ごとにリンクレイヤの無線品質を推定する機能を用いて無線機器のパラメータを算出し制御することによって、局所的な輻輳を回避するネットワークの設計と運用を実現します。
近年、Cradio^®の事業活用に向けた取り組みが進んでいます。ここでは、NTT西日本と株式会社竹中工務店によるトライアルについて紹介します。本トライアルではCradio^®と3次元の建物モデル（BIM: Building Information Modeling）を活用し、建物完成後の無線環境を正確かつ効率的に推定できるかについて以下の観点で評価しました^（3）。
・BIM データの変換精度およびCradio^®による電波伝搬推定の正確性確認
・無線LAN 基地局設置位置の設計時間およびコストに関する一般的な従来方式との比較検討
・専用ビューワを用いたCradio^®のシミュレーション結果の可視化（図6）
・建設業界における電波伝搬シミュレーションの有用性評価
結果として、受信電力推定値と実測値の比較誤差は中央値で5dB未満、設計時間について、シミュレーションと従来方式の比較では、シミュレーションによる場合が30％削減、シミュレーションによる設置位置の設計と従来方式での設置位置の設計では、シミュレーションによる場合が50％の設備数削減が可能であることが確認できました。
次に、光回線のパスと無線アクセスを利用状況に応じてリアルタイムに連携制御する実証について紹介します（図7）。本実証では、Wi-Fiアクセスポイントと遠隔操作やデータ解析を行うクラウドサーバとをIOWN APN（All-Photonics Network）で接続し、無線利用状況を把握するCradio^®機能を実装した無線コントローラと、IOWN APN 回線について光パスレベルで切替を行うコントローラとを、IOWN Global Forumで規定したeCTI（Extended Cooperative Transport Interface）を介して連携制御することに世界で初めて成功しました^（4）。例えば、工場内でWi-Fiを利用する場合に接続されるユーザ端末数とアプリケーショントラフィックの急激な変化をCradio^®の把握技術で検知し、その情報に基づいて自動でアプリケーションの接続先サーバへの光パスを切り替えるといった利用が可能となります。実験では100ms程度で連携動作が完了することが確認できました。

ワイヤレス技術による「豊かな社会生活の実現」に向けて