報告書番号

GD25020

タイトル（和文）

架空送電設備の保守効率化および運用高度化に向けた通信網構築手法の開発－LoRaのメッシュ網構築とサービス品質制御に関する基礎評価－

タイトル（英文）

Development of construction method of communication networks for effective maintenance and advanced operation of overhead transmission facilities - Fundamental evaluation of mesh networking and quality of service control for LoRa -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背景
　山間地等における送電設備の保守業務を省力化するとともに，DLR注1 ）のような送電設備の高度運用を推進するためには，通信網の構築が重要である。当所ではこれまで，25 GHz帯固定無線装置を用い，監視対象鉄塔に装置を設置することで大容量通信網を構築する手法を検討してきた[1]。このような装置を拠点に，周辺の送電線沿いに通信網を延伸することで，周辺鉄塔の劣化状態や気象等の環境に関する様々なデータを取得できる。さらに，これらを活用した保守業務の省力化やDLRによる運用の高度化が期待される。送電鉄塔を効率的にカバー注 2）する通信網を構築する手法として，LPWA注 3）の一つであるLoRaの活用が考えられるが，遅延時間やデータ欠損等に対する要件が異なる各アプリケーションのデータを適切に伝送可能とする通信網の構築手法が求められている。
目的
　送電線沿いにおけるLoRaを用いた通信網構成の得失を比較する。また，効率的なデータ伝送を実現するための機能を開発するとともに，屋外環境においてその動作を確認する。
主な成果
1. LoRaを用いた通信網構成の比較
　LoRaによる通信網構成の得失を比較した（表1）。送電線沿いに通信網を効率的に構築するためには，中継機能を具備することでメッシュ網を構築するとともに，アプリケーションの要件に応じた中継経路を選択可能とし，効率的なメッシュ網の運用を実現することが有望である。
2. LoRaによるメッシュ網構築機能と中継経路選択機能の開発
　メッシュ網を構築し，任意の中継経路を選択するため，以下の機能を開発した。
メッシュ網を構築し，任意の中継経路を選択するため，以下の機能を開発した。
①一定時間間隔で隣接端末との接続情報（受信電力）をブロードキャストする機能と，ブロードキャスト信号が直接届かない遠方の端末まで接続情報を効率的に伝達するために，特定の端末がブロードキャスト信号を再送信する機能を開発した（図1）。これにより，端末間の接続情報を全端末が共有可能とする。
②中継経路を示すラベルを送信パケットごとに付与する機能と，パケットのラベルを参照し，中継動作を行う機能を開発した（図2）。端末間の接続情報に基づいたラベルを作成することで，中継数を最少にする，パケット損失を最少にする等，要件に応じた経路をパケットごとに指定し，サービス品質制御を可能とする。

3. 開発機能の動作確認
　上記機能を実装した10台の端末を作成し，当所赤城試験センター構内の屋外環境（図3）において試験を実施した。その結果，全端末間で自律的に接続情報が共有されることを確認した（図4）。また，本情報を基に，任意の端末間で算出した中継経路に従ったデータ伝送が可能であることを確認し，サービス品質制御の実現に対する見通しを得た。

注 1）DLR（ダイナミックラインレーティング）とは，送電線温度等のリアルタイム計測に基づき，その時点における送電線の実容量まで潮流量を制御する技術である。
注 2）送電鉄塔は数百メートル間隔で敷設され，必ずしも一直線ではない送電線路を構築するため，送電線路に沿った通信網の構築が必要となる。
注 3）LPWA（Low Power Wide Area）とは，低消費電力，長距離伝送が可能な無線通信技術の総称であり，通常低速である。

関連報告書：
[1] GD24031「架空送電設備の遠隔監視のためのICTを活用した保守支援システムの開発 － 電源・通信網の確保が困難な鉄塔での現場適用性評価 －」（2025.04）

概要 （英文）

It is important to build a private communication network to achieve labor savings for the maintenance of overhead transmission equipment, which is constructed in the mountainous areas where public communication network services are not provided. CRIEPI has developed a point-to-point communication system for the collection of transmission tower condition data using 25 GHz band fixed wireless access.
It is important to build a private communication network to achieve labor savings for the maintenance of overhead transmission equipment, which is constructed in the mountainous areas where public communication network services are not provided. CRIEPI has developed a point-to-point communication system for the collection of transmission tower condition data using 25 GHz band fixed wireless access.
In this report, a meshed LoRa system to extend the communication network in the mountainous area was proposed. The system consists mainly of two functions, autonomous construction of connection condition matrix between all nodes, and assignment of arbitrary relay path based on the matrix. The small network of 10 nodes implementing these functions showed expected behavior in the outdoor environment. The matrix has been constructed within three times the period or broadcasting a packet informing the connection condition to other nodes, and the matrix was stable over time. Furthermore, transmission delay according to the number of hops was measured for two transmission speeds for the purpose of evaluating the QoS control in the meshed wireless network, and some useful insights were obtained for several parameter settings to operate the LoRa mesh network adequately.

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