報告書番号

GD23003

タイトル（和文）

配電自動化システムへの適用に向けた無線通信方式の基礎評価（その2）－島しょ部および山間部の実環境における長期試験－

タイトル（英文）

Fundamental evaluation of wireless communication for distribution automation systems (part 2) -Long-term measurement in actual environment of island and mountainous areas-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背 景
一般送配電事業者では，配電自動化システムの高機能化に向け，光回線の活用が検討されているが，光回線の敷設が困難またはコストが見合わない島しょ部や山間部などの箇所がある．このため，光回線より低速ではあるもののケーブルを敷設する必要がない無線通信の活用が期待されている．当所ではこれまでに，配電自動化システムへの適用に向け，面的に広がる配電網の効率的なカバーが可能で長距離通信に適したLoRa 1)と，通信可能距離が比較的短いが高速な通信を提供できるWi-Fi 6 2)を選定し，それぞれの通信距離特性を評価した 3)．これに加えパケット損失などの通信特性評価を実環境において長期的に行うことで，通信回線の安定性等に関する通信特性を把握することが重要である．
目 的
LoRaを島しょ部における長距離区間に適用した場合，およびWi-Fi 6を山間部における短距離区間に適用した場合の長期試験により通信特性を評価するとともに，安定性を確保するための留意点を抽出する．
主な成果
1. 島しょ部におけるLoRa の通信特性評価
LoRa を島しょ部における長距離区間（図1 に示す約12.5 km の本土-離島間）に適用した場合の通信特性について約4 ヶ月間にわたり評価した．LoRa において設定可能なパラメータである帯域幅・拡散率4)・ペイロードサイズの全ての組み合わせに関して通信試験を行った結果，適切なパラメータを組み合わせることで本測定環境においては推定スループット5)約1.7 kb/s，パケット損失率6)0%を達成できることを示した（図2）．パケット損失率が低く安定した状態でスループットを最大化するためには，実環境における通信特性を考慮した上で環境に適したパラメータ値を抽出することが重要である．
2. 山間部におけるWi-Fi 6 の通信特性評価
Wi-Fi 6 を山間部における短距離区間（図3 に示す見通し区間と樹木遮蔽等による見通し外区間からなる全長約830 m）に適用した場合の通信特性について約3 ヶ月間にわたり評価した．見通し外区間においては周辺環境の変動（降雨，車両の通行，樹木の揺れ等）に起因すると考えられるリンク断7)（図4）が生じ，2.4 GHz 帯よりも5 GHz 帯の方が顕著であった．また，電波干渉8)を評価した結果，2.4 GHz 帯の方が顕著であり，これに起因すると考えられるパケット損失7)の増加が生じていた（表1）．これより，見通し外区間にリンク断の少ない2.4 GHz 帯，見通し区間に電波干渉が少なく低パケット損失が期待できる5 GHz 帯を用いることで，Wi-Fi 6 を用いた通信回線の安定性向上が期待できる．
今後の展開
配電自動化システムに関連する制御信号や計測値等を無線通信で伝送する場合を想定し，今回得られた知見を考慮した上で安定した通信回線を達成するための方策について検討を進める．

概要 （英文）

In order to improve the functionality of power distribution automation systems, in locations where it is difficult or costprohibitive to install optical lines, such as islands and mountainous areas, wireless communication is expected to be utilized even though it is slower than optical lines but does not require the installation of cables. As wireless communication methods for application to power distribution automation systems, we have selected LoRa, which is suitable for long-distance communication to cover power distribution networks, and Wi-Fi 6, which can provide high-speed communication although the communication distance is relatively short, and have evaluated their communication distance characteristics. The following two results were obtained. (1) We evaluated the communication characteristics of LoRa over long distances in island areas over a period of about four months. The results of communication tests for all parameter combinations showed that an estimated throughput of approximately 1.7 kb/s and a packet loss rate of 0% could be achieved in this test environment by using the appropriate parameter combinations. The results show that it is important to extract the parameter values suitable for the environment to construct a stable communication line using LoRa. (2) Evaluation of Wi-Fi 6 communication characteristics in mountainous areas We evaluated the communication characteristics of Wi-Fi 6 over a short distance in mountainous areas over a period of about three months. In out-of-sight sections, link breakdowns were occurred and were more pronounced in the 5 GHz band. The results of the radio interference evaluation showed that it was more pronounced in the 2.4 GHz band, and that packet loss was more likely to be caused by this interference. The use of the 2.4 GHz band with fewer link breaks in out-ofsight sections and the 5 GHz band with less radio interference in sight sections is expected to improve the stability of wireless communication lines using Wi-Fi 6.

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