2018年4月18日 電気電子部門、情報通信科目の方のスカイプによるコーチング指導

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この日のコーチングによる指導時間は21時00分から、1時間15分間行なわれ,その受講者様は電気電子部門、情報通信科目を目指す方で、居住地、東京からスカイプを用いて相談されました。

 


H29年U-2-2 問題 電気電子部門、情報通信科目

 

 近年、次世代の情報通信ネットワークを用いた新たなユースケースの実現が注目されている。その1つとして、工事現場から数10km以上離れた地点から、オペレータがブルドーザ等の重機をリアルタイムで遠隔操作する土木工事アプリケーションがある。あなたは、そのアプリケーションを実現するプロジェクト担当責任者として技術検討を進めている。このプロジェクトを進めるに当たり、下記の内容について記述せよ。
(1) 上記プロジェクトのフィージビリティスタディを進める際の手順について説明せよ。
(2) 上記の遠隔土木工事アプリケーションを実現する際に必要な、情報通信の観点からのシステム要件を4点挙げ、その内容を説明せよ。
(3) (2)で挙げたシステム要件のうちの1つを取り上げ、その要件を満足する情報通信インフラにおける技術手段について説明せよ。さらにその技術手段を実施する際に留意すべき事項を述べよ。



解答
.重機遠隔操作フィージビリティスタディ手順
a)アプリケーションの無線通信操作確認
 重機を既存アプリケーションで使用し無線通信で操作が可能であるかを確認する。
b)重機取付監視カメラ取得画像データの無線受信確認
 画像データ再生に途切れが無い様受信処理速度が十分か無線受信状況を確認する。
c)工事現場と遠隔地からの制御確認
 遠隔地からの有線LAN制御信号で工事現場にある重機を動作できるか確認する。
2.実現に必要なシステム要件
 a)無線通信の所用伝送容量
@操作制御用データ(4kbps)、A監視カメラ画像データはカメラ台数を前後左右の4台として250kbps/台とし、4カ所分のデータは1Mbpsとする。
データフレーム同期信号、誤り訂正用冗長符号を含め、合計2Mbpsの伝送容量とする。
b)無線通信方式
 2Mbpsのため、通信方式はLTEの方式同等とする。操作制御と画像データのチャネルを分けOFDM方式とする。無線通信通達性を考慮し周波数帯は700MHz帯とする。
c)通信誤り訂正方式
 誤り訂正方式には、リードソロモン符号とビタビ復号の併用を採用する。これは、重機の無線電波が遮断された際にバースト性誤り、工事現場では重機が発生する空間雑音でのランダム性誤りに対して訂正能力を強化する目的である。
d)ストリ−ミング転送方式
無線で取得したデータを数10km離隔した遠隔地との通信をリアルタイムで行う事ため、有線LANを使用する。画像データはリアルタイム性の他作業記録を残すため、リアルストリーミングでなくプログレッシブストリーミング方式とする。
3.重機遠隔操作の無線通信システム
a)無線通信方式の技術手段
工事現場無線基地局に適用する通信技術は、重機の制御、画像データ送受信のため、データ量が多くなる。高速伝送で実績のある4G通信技術を適用する。
b)通信方式適用に関する留意点
@無線通信に関して遮蔽物やマルチパスの対策に留意する。工事現場無線基地局の空中線を複数準備し空間ダイバシチ技術で無線信号強度を確保する。
A無線伝送が高速処理であるので、消費電力が大きい。無線装置の電源容量が十分であることに留意する。





V問題 課題に対して、汎用的に対応するとは。応用力の難易度が高まっている

 

問題文
世界中の様々なモノと人を含むあらゆる存在がインターネットにつながるIoTが進展しており、従来にない価値創造や課題解決に資する事例も現れつつある。そのIoTの適用分野の中でネットワークの果たす役割は大きく、IoTの進展に関わる課題として、各国が共通して認識している課題に「ネットワークインフラ整備」及び「ネットワークの高度化・仮想化」が挙げられている。このような状況を踏まえて、情報通信ネットワーク分野の技術者として、以下の問いに答えよ。
(1)IoTの適用分野を代表的な産業・用途にカテゴライズして記述せよ。その上で、IoTの適用分野におけるネットワークシステムとして、様々な産業・用途をカバーするために考慮すべき代表的な、IoT固有の要件を3つ挙げ、それぞれに対する課題について説明せよ。
(2)(1)で挙げた3つの課題すべてに対して、それらを解決するための情報通信分野としての具体的な技術的対策を提案せよ。
(3)(2)で提案した技術的対策がもたらす効果、及び新たに浮かび上がってくるリスクについて説明せよ。


解答
.ネットワーク整備でのIoTについて
a)IoT適用分野の用途別カテゴライズ
1)工場の工程管理
2)道路の交通量監視
3)家庭のエネルギー管理
b)IoT適用分野での固有な要件と課題
1)工場での作業機器結果データ収集 ・課題:工場内での多種なIoT機器の電波干渉を防止しデータを収集する。
2)道路の自動車混雑状況に関する情報収集 ・課題:自動車とIoT送受中継器との十分な送受電波強度を確保し、情報を収集する。 
3)家庭の電気エネルギー使用状況収集 ・課題:隣り合う家屋でIoT機器同士をネットワーク化し使用状況データを収集する
2.IoTを有効活用に関する技術的提案
a)無線通達性の技術的対策
IoTで使用される周波数は900MHz帯である。しかし、工場、道路、家庭のIoT機器の位置関係では無線通達性が悪い可能性がある。そこで、通達性を改善する方法として、空中線だけに頼るのではなく、電波漏洩ケーブルを併用する事を提案する。これにより最も強い電波強度を確保できる。
b)具体的な施策
@工場の場合:IoT機器の空中線を工場の天井近くに配置し、そこまでの接続に使用する。A道路の場合:IoT機器の空中線は電信柱等を利用して固定し、そこに無線中継器を配置ところまで接続する。B家庭の場合:家屋の屋根に空中線を配置する。IoT機器とはそこまで接続する。
3.技術的対策の効果とリスク
a)電波通達性向上の効果
提案した技術対策の効果は、無線電波の通達性が改善され、情報収集が可能となり、ビッグデータ解析により各々の情報が有機的に活用できる。
b)浮かび上がるリスク
IoT機器は増加する傾向にある。仮に、停電等で電源系に異常があった場合、集中管理機能が逆にボトルネックとなる可能性がリスクとして顕在することになる。


       コーチングがいかに役立つかご理解いただけましたか。本研究所では受講生様の進度に合わせて指導しています。論文の理解度が欠けていると判断ときや、業績についても新しい視点が必要と判断したときは、随時電話、スカイプにてご相談の時間を持つように講師の側からお知らせしております。皆さんの技術士合格への疑問を短時間で解決するよう努めています。