災害時の情報通信 2011 3 11 869 - ギガビット無線信号 …¹´3月11日に発生した巨大地震・津波は貞観津波（869 年 7月9日）以来の大震災甚大な被害を受けた東北地域太平洋岸

復興の科学技術

災害時の情報通信はじめに携帯電話の進化 3.11大震災時に通信ネットワークに何が起きたか？

災害に強い通信ネットワークの構築に向けて

むすび

2015/06/20 FA/Tohoku University 1

復興大学復興人材育成教育コース，2015年6月20日，6月27日

安達文幸東北大学大学院工学研究科通信工学専攻E-mail: [email protected]://www.mobile.ecei.tohoku.ac.jp/

はじめに


東北大@仙台

東京横須賀

大津波巨大地震と津波の被災地域

2011年4月27日 2011年3月11日2011年3月11日

大地震

2011年3月11日に発生した巨大地震・津波は貞観津波（869年7月9日）以来の大震災甚大な被害を受けた東北地域太平洋岸

3.11大震災は情報通信ネットワークの在り方に大きな影響を与えた．

携帯電話の進化

通信の目標

ほぼ10年ごとの世代交代

第3世代システムの浸透


通信の目標いつでも，どこでも，誰とでも，

瞬時にどんな情報も

通信は進化している！「人と人との通信」から

「人とコンピュータとの通信」に

通信を実現する大事な技術

⇒無線技術



ほぼ10年ごとの世代交代誰もがいつでも，どこでも，だれとでも，どんな情報をもやり取りしたいと思って

いる

通信手段がどこにでも存在（偏在）するユビキタス社会

無線技術なくしてはこのような社会は実現できない

10年ごとに新しい無線技術が誕生し，私たちの社会を変革してきた

1980年代：固定通信から，「いつでもどこでも」通信の到来

1Gシステム（アナログ）

1990年代：音声からデータへ

2Gシステム（ディジタル）

インターネットへのアクセス

2000年代：広帯域データ通信の時代へ

3Gシステム，そして3.5Gシステムへ（高速パケットアクセス）

2010年代：ブロードバンド，ユビキタスモバイル

3.9Gシステムへ，そして4Gシステム

多様な無線システムへのアクセス（2G，3G，3.5G，4G)

携帯電話の進化

2015/06/20 FA/Tohoku University 6歌野, “携帯電話の進化とインパクト,”信学誌, vol.90, no.5, pp.350-356, 2005年5月

ほぼ10年ごとの世代交代携帯電話は今や社会の重要なインフラになったおよそ35年かけて数10kbps/ユーザーの狭帯域システムから数

Gbps/基地局の広帯域システムへと進化(1979年～2015年) これからは1Gbps/ユーザを超える超広帯域システムへと変わる

(2020年～)


?小セルネットワーク

第5世代>1Gbps/user

通信

サービス

AnalogAMPSTACSNTT

20201980 1990 2000 年

~64kbps~2.4kbps

音声会話低速データ通信

音声会話

マル

チメディア

HSPA第0世代公衆電話

点と点の通信

現在

LTE

音声会話

高速データ通信

2010

~14MbpsLTE-A

~300Mbps

~1980

第3世代

第1世代

第2世代GigabitWireless

第5世代

~2Mbps

W-CDMACDMA2000Digital

IS95/IS136GSMPDC

音声会話

超高速データ通信

第4世代~30bps/Hz/BS


携帯電話は固定電話の役割を担う携帯電話のユーザ数が，日本では

2000年3月末，固定電話の加入数を超えるという歴史的な出来事が起こった

携帯: 5114.1万PHS: 570.8万固定: 5544.6万

誰もが場所と時間に縛られずに人と人との通信をしたいと望んでいるからである

これからは固定通信と移動通信に分けるのは難しくなる．それぞれの特徴を生かして固定通信と移動通信が互いに協調して通信サービスを提供するようになる

西暦

Year0

10

20

30

40

50

60

70

1985 1990 1995 2000 2005

携帯

固定電話

6122万＠1997年

ユーザ

ー数

(百万

)


世界でも，携帯と固定電話の役割の交代が起きている．

0

200

400

600

800

1,000

1,200

1,400

1998

1999

2000

2001

2002

2003

(Pre

dictio

n)

Fixed

Mobile

ITU, World Telecommunication Indicators, Dec. 2003

No.

use

rs (

mill

ions

)第2世代と第3世代携帯電話との違い第2世代携帯電話が提供するのは低速のビットパイプ

第3世代携帯電話が提供するのは高速のビットパイプ

音声から高速インターネットに至るまで，幅広いデータ速度のサービスを提供できます．


リアルタイム音声低速データ

64kbps(64,000ビット/秒)

インターネット

音声

画像

マルチメディア2Mbps(2,000,000ビット/秒)

第3世代システムの浸透, 第3.9世代システム(LTE)の始まり携帯電話ユーザ数

(2013年12月末，出典TCA)135,832,000

(人口浸透率106.5%)

第2世代システムは消滅

第3世代システムが中心第3.9世代システム(LTE)の浸透が急ピッチ

＊日本人口@ 2012年8月1日: 1億3583万2000人


0.0E+00

2.0E+07

4.0E+07

6.0E+07

8.0E+07

1.0E+08

1.2E+08

1.4E+08LTE (NTTdocomo) 3G/W-CDMA 3G/CDMA20001x 2G

1億台を突破


インターネットアクセスブロードバンドサービス

固定ネットワークでの高速インターネットサービスの広がりに呼応して，携帯電話でのインターネットトラフィックが増え続けている．

インターネットアクセス機能付きの携帯電話ユーザ数@2012年12月末（出典TCA)携帯電話ユーザ総数: 129,127,300(浸透率101.3%)＊日本人口@ 2012年8月1日: 1億2748万7000人

インターネットアクセス機能付の携帯電話ユーザ数:104,380,300(81.9%) i-mode (docomo): 51,207,200 Ezweb (au): 29,397,900 Yahoo Ke-tai (SoftBank): 23,775,200

携帯電話ネットワーク新の無線・有線技術の集合


ホームメモリ局

固定電話網

ローカル交換局

信号の行き先を制御


ゲートウェイ交換局

中継交換局

中継交換局

中継交換局

中継交換局

携帯端末と直接通信

携話機の位置を記憶

ルータインターネット

基地局

基地局

基地局基地局

基地局

基地局



固定電話網




中継交換局

中継交換局

中継交換局

中継交換局


基地局

基地局

基地局基地局

基地局

基地局

神経ネットワーク

血管ネットワーク

携帯電話は今や電気・ガス・水道とともに重要な社会基盤

人間に例えれば，道路ネットワークは血管ネットワーク，情報通信ネットワークは神経ネットワーク．

社会の進化につれて，「神経」である情報通信ネットワークは常に進化をし続けなければならない．

ネットワーク社会いつでもネットワークとつながった社会

人々は情報通信ネットワークでつながっている

ネットワークがいつでも使えるということをもとにした社会



そして第4世代(LTE-A)へ携帯電話は今や社会の重要なインフラになったおよそ35年かけて数10kbps/ユーザーの狭帯域システムから数

Gbps/基地局の広帯域システムへと進化(1979年～2015年) これからは1Gbps/ユーザを超える超広帯域システムへと変わる

(2020年～)


通信

サービス

AnalogAMPSTACSNTT

20201980 1990 2000 年

~64kbps~2.4kbps


音声会話

マル

チメディア

HSPA第0世代公衆電話

点と点の通信

現在

LTE

音声会話

高速データ通信

2010

~14MbpsLTE-A

~300Mbps

~1980

第3世代

第1世代

第2世代GigabitWireless

第5世代

~2Mbps

W-CDMACDMA2000Digital

IS95/IS136GSMPDC

音声会話


第4世代~30bps/Hz/BS

将来の無線ネットワークサービス


クラウド・コンピューティング・ネットワーク

無線アクセスネットワーク

無線端末（大容量メモリ，超高速通信）

太い無線パイプ(>1Gbps)低遅延(~10ms)

多様なデータサービス

3.11大震災時に通信ネットワークに何が起きたか？

未曽有の広域災害

携帯電話ネットワーク

携帯電話不通の大きな原因


未曽有の広域災害


2011年3月11日の本震から3月27日までの余震分布．震源情報は気象庁一元化データによる．独立行政法人産業技術総合研究所活断層・地震研究センターホームページより

太平洋プレート

仙台

広域災害


2011年3月11日の本震から3月27日までの余震分布．震源情報は気象庁一元化データによる．独立行政法人産業技術総合研究所活断層・地震研究センターホームページより

YOMIURI NLINE東日本大震災より

太平洋プレート

仙台

情報通信関連で震災で発生した課題・ニーズ電話，防災無線，衛星通信などがつながらない（通じにくい）状態

となった被災地の受発信に制約がかからないような対策

基地局の強化，通信網の多重化

通信途絶や輻そうを回避するため，地上系無線の整備，衛星通信の整備（通信網の多重化）

破壊された通信設備や，つながらない携帯電話の代替機能

電源喪失の影響が大きかった

太陽光や風力等の自然エネルギーの活用，災害の際にも被害を小限に抑え，機能の続行が可能な通信ネットワーク基盤や設備

被害状況や生活関連状況に関する情報提供が課題となった（情報の効果，質/信ぴょう性，スピード等々）

停電・水道・ガス・交通等のライフライン情報や放射能，地震・津波・天気などの情報のモニタリングと信頼性の高い情報発信の仕組み


2011年5月下旬に仙台市および主に仙台市内企業に東北大学IIS研究センターがヒアリングした内容のまとめ

東北大学に取り組んでほしい課題

「つながらない電話等」に関連して携帯電話網，固定電話網，衛星通信網等の連携方式の研究開発

災害時に一部が破壊されても自律的に復旧する分散型ネットワークやアドホックネットワークなどの実用化のための研究と実証

「電源喪失」に関連して

自己発電可能な携帯電話等の機器装置やそのための材料・しくみ等に関する研究開発

自然エネルギーを活用した情報通信基盤の研究と実証

「情報発信」に関連して

受け取り側の固有の状況（例えば、位置）を考慮した新しいコミュニケーションシステムについて，社会システムを含めた研究と実証

通常時，緊急災害時の情報セキュリティのあり方に関する研究と実証

携帯電話の電磁波のビーコンとしての活用（居場所確認）の実証

医療情報，住民情報等の個人情報を，緊急時に警察，消防，自治体が活用するための情報セキュリティ，プライバシー技術の研究


2011年5月下旬に仙台市および主に仙台市内企業に東北大学IIS研究センターがヒアリングした内容のまとめ

被災地からの声~宮城県南三陸町~ 宮城県南三陸町

2月末日現在人口17,666人3月11日東北地方太平洋沖地震発生．東日本大震災．3月23日現在千人を超える町民の方々の安否がわからず，

一万人の町民が避難生活6月26日現在搬入遺体数 542体，避難人員3,645人

情報通信網整備による行政、生活水準の向上南三陸町震災復興基本方針（素案）p.11 更新：平成23年6月27日より

情報通信手段が失われた教訓を生かし，携帯電話基地局の機能停止の防止を要望するとともに，携帯電話不感区域の解消を図ります．

自治体クラウドの導入を推進し，環境への配慮と住民情報の保護の両立を目指します．

佐藤仁町長との面会（6月26日：復興市にて）


「我々は，災害のときにはまず音声通話を確保することが重要と考えています．この方向性は正しいですか？」「（一瞬唖然）もちろんです。通信が一番大事です．役場は3日目から衛星電話3台で何とか外部と連絡できましたが，町民は全く連絡手段がありませんでした．。音声が，そして固定ではなく携帯こそが大事です．」

東北大

町長

南三陸町ホームページより編集http://www.town.minamisanriku.miyagi.jp/

復旧や復興に果たす情報通信災害時，全て（避難，復旧）は通信から始まる

救助活動，緊急物資輸送，ボランティア活動など

救助活動，緊急支援活動，ボランティア活動など，それらのほとんどに情報通信が介在している

人と人との絆


情報通信ネットワーク情報通信

ネットワーク救助活動

緊急支援活動

ボランティア活動

緊急物資輸送

3.11大震災の教訓携帯電話に代表される無線通信ネットワークは今や重要な社会基盤になった．

にもかかわらず・・・広域災害に対する現代の情報通信ネットワークの脆弱性がはっきりとした

災害時には携帯電話が役立つと思っていた人たちに失望を与えた．

通信規制でつながりにくくなった

電波がなくなった（通信不能）


期待されていた携帯電話がつながらない通信不能

通信ケーブル切断により通信不能に陥った携帯電話基地局や，電源喪失によりバッテリーの寿命である数時間後に通信不能に陥った携帯電話基地局が多かった．

通信規制

被災地からのみならず被災地へ安否確認を行う膨大な量の通信要求が発生

⇒通信規制が行われ極めてつながりにくくなった．安否確認ができない状況が発生


基地局基地局

電源喪失

膨大な数の通信要求

コアネットワークコアネットワーク

被災地域

被災地域以外の地域

基地局


通信規制通信規制

通信ケーブル切断

携帯電話がつながりにくくなった大きな原因処理能力を超えた極度の

トラフィック集中無線チャネル不足ネットワーク処理能力不足

3.11大震災ではそれらが複合して起きた可能性が大きい


無線チャネル不足


基地局基地局

電源喪失



被災地域


基地局




処理能力を超えたトラフィック

無線チャネル不足 3.11大震災時には無線リンクの物理的チャネル数を超える通信要求が発生したのではないか？

単独基地局エリア内の集中発信（仙台エベント会場＠2011.7.16~17東北六根祭など）


基地局

膨大な量の通信要求


無線チャネル不足席の数が限られている

膨大な数の乗車希望者

電車・バスなどの輸送に例えると・・・・

ネットワーク処理能力不足基地局無線チャネル数の上限以下

のトラフィックであっても，広域災害ではそれらが集まって膨大なトラフィック量になる


広域災害時のトラフィック集中・人命にかかわる大事

大イベント時のトラフィック集中・我慢できる

トラフィック量

時間

ネットワークで扱える大トラフィックレベル

鉄道に例えると・・・


コントロールできる電車の本数は限られている

乗車できる人数は限られている


コントロールできる通話数は

限られている基地局

基地局基地局

基地局

基地局基地局

通話できる人数は限られている

長距離鉄道ネットワーク

災害に強い通信ネットワークの構築に向けて

大事な視点

時間経過と通信内容の変化

リアルタイム音声通話の確保


携帯電話の在り方これまでは通信サービスブロードバンド化の一方向に向いていた

携帯電話は，数10kbps狭帯域ネットワークから数10Mbps広帯域ネットワークへと過去30年の間に進化してきた(1979年～2010年) ．

これからは1Gbpsに迫るブロードバンドネットワークへと変わろうとしている(2011年～) ．

3.11大震災は通信ネットワークの在り方に大きな影響を与えた


LTE-advanced

1980 1990 2000 年

第2世代

~64kbps

第1世代

~2.4kbps


通信

サービス

音声会話

マル

チメディア

第3世代

~2Mbps

第4世代

~1Gbps

IMT-2000

HSPA

~14Mbps

第0世代公衆電話

点と点

現在

LTE

~100Mbps

音声会話

高速データ通信音声会話


2010

?ギガビット

無線

第5世代

>1Gbps



固定電話網




中継交換局

中継交換局

中継交換局

中継交換局


基地局

基地局

基地局基地局

基地局

基地局

神経ネットワーク

血管ネットワーク

携帯電話は今や電気・ガス・水道とともに重要な社会基盤

人間に例えれば，道路ネットワークは血管ネットワーク，情報通信ネットワークは神経ネットワーク．

社会の進化につれて，「神経」である情報通信ネットワークは常に進化をし続けなければならない．

大事な視点災害時，全て（避難，復旧）は通信から始まる

救助活動

緊急支援活動

緊急物資輸送

ボランティア活動など

広域災害に対する現代の通信ネットワークの脆弱性がはっきりとした

人間に例えれば，通信ネットワークは「神経ネットワーク」．

ややもすれば，通信ネットワークの研究開発はもう十分という声が聞こえる．

しかし，社会の進化につれて，「神経ネットワーク」である通信ネットワークは常に進化をし続けなければならない


時間経過と通信内容の変化地震・津波発生後の数分間

自分自身の安全確保に精いっぱいで余裕がない

手を自由に動かせるリアルタイム音声会話が重要

少し落ち着いたとき状況をやや詳しく説明するためにメールや画像による状況確認・報告

避難した数時間後被災状況を把握するための報道確認のためのWEBアクセス


リアルタイム音声

メール・画像

マルチメディア

時間経過数分後数10分後数時間後

少し落ち着いた頃

詳細な被災状況の把握

自分自身の安全確保に精いっぱい

通信要求数/単位時間

1人当たりの通信レート

リアルタイム音声通話の確保災害時，全て（避難，復旧）は通信から始まる

壊れない・必ずつながる安全・安心な情報通信ネットワーク

緊急時には手足を自由にして安全を確保しつつ，即座に安否確認ができる音声会話が重要

リアルタイム音声通話の確保

重要な音声通信などを不通にさせないための動的サービス制御

平常時：広帯域・高品質マルチメディア

災害時：極低レート音声・画像


高品質音声(~10kbps)高品質音声(~10kbps)

ブロードバンドマルチメディア

ブロードバンドマルチメディア極低レート

音声(~1kbps)

極低レート音声

(~1kbps)

平常時災害時

容量

（帯

域）

不通・通信規制

不通・通信規制

発信者数

通信

品質現在

今後目指す方向

平常時災害時

動的通信サービス制御

災害発生直後ほぼすべてのユーザが極低レート音声で通話

被災地からまたは被災地へ安否確認や被災状況確認

災害発生後しばらく経って

会話しながら周辺の被災状況をリアルタイムで低レート画像を相手先に送る

通信ケーブルを切断された基地局

隣接基地局が送信電力制御（エリア拡大）やリレーなどにより協調して被災基地局の無線エリアをカバー


２つのアプローチ 2度と今回の大震災時のような通信不能にならないよう，壊れな

い・必ずつながる安全・安心な情報通信ネットワークを構築しなければならない

携帯電話ネットワークの容量増加物理チャネル数，ネットワーク処理能力の増大

ネットワークの重層化独立した複数の通信ネットワークの共存と災害時の協調運用

災害対策だけを考えたネットワーク構築をしてはいけない．平常時にも役立つシステムでなければならない

新しいネットワーク，日本全国あるいは世界中に展開できなければならない


携帯電話ネットワークの容量増加のアプローチ

災害に強いネットワーク

技術課題膨大な量のトラフィックへの対応

通信ケーブル断への対応

通信用電源喪失・バッテリー切れへの対応


災害に強いネットワーク


超多重無線アクセス(OFDMA,OF/TDMA,SC/FDMA.SC/FDMA)

基地局連携

動的通信サービス制御（ブロードバンドマルチメディア⇔極低レート音声）

超低レート音声・画像符号化

基地局障害基地局

基地局

膨大な数の被災地からの発信

コアネットワーク

複局連携送受信ダイバーシチ


基地局バッテリー


無線アドホックネットワーク





(~1kbps)


(~1kbps)

平常時災害時容

量（帯

域）


避難所周辺

基地局

膨大な数の被災地への発信


超多重無線アクセス

可動式基地局

通信衛星

被災地域

膨大な量のトラフィックへの対応動的通信サービス制御（ブロードバンドマ

ルチメディア⇔極低レート音声）平常時にはブロードバンド通信サービスを提供非常時には極低レート音声通信の優先度を高く

する

ネットワークリソースの動的利用トラフィックの低い地域のネットワークリソースを

ダイナミックに融通

超多重無線アクセス極低レートデータ（～1kbps）～極高レート

データ（~100Mbps）の混在

品質を若干犠牲にした極低レート音声・画像符号化





音声(~1kbps)


(~1kbps)

平常時災害時

容量

（帯

域）

基地局

コアネットワーク基地局

通信ケーブル断と電源喪失解決策無線チャネル不足⇒無線チャネル数の増大

ネットワーク処理能力不足⇒ネットワーク処理能力の強化

通信ケーブル断⇒基地局連携

電源喪失⇒自然エネルギー利用


基地局基地局

電源喪失



被災地域


基地局




処理能力を超えたトラフィック

通信ケーブル切断への対応無線基地局エリア制御

隣接被災基地局エリアを補うよう無線エリアを拡大

基地局アンテナ，端末アンテナの高利得化

無線基地局連携

基地局リレー・複連携ダイバーシチ

アドホック無線ネットワーク

避難所近隣基地局をゲートウェイ

可動式無線基地局

日本の場合，沿岸部が被災する可能性が大きい．

船舶・避難場所などに搭載．衛星通信を経由


平常時

災害時基地局エリアの拡大

基地局

基地局


基地局

無線基地局連携

基地局

基地局


通信用電源喪失・バッテリー切れへの対応通信用電源喪失・バッテリー切れへの対応

今回の災害の大きな問題は，通信規制だけでなく被災地では通信用電源の喪失による通信サービス停止が起きたこと

通信用電源の喪失を避けるために基地局への太陽光発電パネル配備バッテリーの大容量化通信用電源のネットワーク化

バッテリー寿命延長のためにネットワーク全体の電源消費量を徹底的に抑えることが必要徹底的な省電力化：端末レベル（ユーザにとって

重要），基地局レベル，ネットワークレベルにわたる総合的省電力化技術


基地局バッテリー電源喪失

ネットワーク重層化のアプローチ

ネットワークの重層化と通信サービス制御

膨大な量のトラフィックへの対応

通信用電源喪失・バッテリー切れへの対応とネットワークセキュリティ


耐災害性の強化震災時の状況

平常時の数十倍にも達したトラフィック量：携帯電話は大規模な通信規制により数日にわたり通信が極めて困難な状況に陥った

行政の津波警報，緊急避難警報など防災情報の通信，伝達，さらには被災後の救援活動，避難所への情報伝達手段，遠隔地へ避難した住民への連絡が困難を極めた

分析

携帯電話等のサービスを提供する通信事業者による通信容量の増加や，通信回線，無線基地局等についての耐災害性の強化など一層の取組が必要

しかし，大規模な災害に対応できる通信ネットワークを平常時から維持運用することはコスト的に非現実的

災害時のみに特化した災害対応通信ネットワークは，いざという時に使い物にならないことは過去の多くの経験からも明白


通信ネットワークの重層化ネットワーク処理能力不足で生じる通信規制を減らすために，携

帯電話ネットワークの大容量化に向けた技術開発を継続して行うことが必要だろう．

しかし，広域災害時のような膨大なトラフィックを扱えるように1つのネットワークだけの大容量化に期待するのは，経済性の面から現実的ではないだろう．

この問題を解決する可能性があるのがネットワークの重層化スマートフォンの登場

携帯電話ネットワークと独立な，地域住民に向けた行政情報配信サービスを提供する地域情報通信ネットワークの整備による緊急時通信を確保

⇒例：ICTを活用した災害に強い未来型都市の構築


ネットワークの重層化一つのネットワークが不調になっても他のネットワークで救う


携帯電話ネットワーク基地局

他のネットワーク災害時

平常時

通信衛星

通信ネットワークの重層化のアプローチ携帯電話ネットワークの容量増加へのアプローチ

携帯電話ネットワークは，ネットワーク処理能力不足で生じる不通を減らすために，自身の高容量化に向けた技術開発を継続して行うだろう

しかし，広域災害時のような膨大なトラフィックを扱えるように1つのネットワークだけの大容量化だけで対応するのは，商用ネットワークの経済性の面から現実的ではないだろう

この問題を解決する可能性があるのがネットワークの重層化スマートフォンの登場（Wi-Fi機能）

地域ネットワークの充実：独立した複数の通信ネットワークの共存と災害時の協調運用

利用形態

平常時：地域ネットにより街角電子掲示板や電子回覧板，携帯端末への配信など地域住民への地域行政サービスに利用

非常時：携帯電話ネットワークの輻輳時に自動的に地域ネットワークに接続し，非常通信の手段を確保


重層化携帯電話ネットワークとWiFi/WiMax系の地域ネットワーク

市役所，区役所，役場や小学校など地域住民の中核点にAP設置

災害時，地域住民の携帯電話トラフィックを地域ネットワークへ迂回（垂直ハンドオーバー）平常時：ブロードバンド地域情報配信サービス

災害時：極低レート音声・画像通信による緊急通信





音声(~1kbps)


(~1kbps)

平常時災害時

容量

（帯

域）


通信要求数

通信

品質

携帯電話ネットワーク

今後目指す方向

平常時災害時

垂直ハンドオーバー携帯ネットワーク→地域ネットワーク動的通信サービス制御

平常時（ブロードバンド通信）地域住民はデュアルモード（携帯/WiMAX/WiFi）ス

マートフォンあるいはWiFi端末を所有

行政サービスを街角掲示板や電子回覧板により地域住民へブロードバンド配信

災害発生直後（低レート音声通信）

デュアルモードスマートフォンユーザは携帯電話ネットワークから地域ネットワークへ自動的に垂直ハンドオフし緊急通信

緊急通信を希望するほぼすべての地域住民の音声発信を許容

災害発生後しばらく経って（低レートデータ通信）

会話しながら周辺の被災状況をリアルタイムで相手先にテキストや画像情報を送ることができる．

WEBアクセスによる周辺被災情報の収集


ブロードバンド通信

ブロードバンド通信

低レート音声通信

低レート音声通信

低レートデータ通信

低レートデータ通信

平常時

災害発生直後

災害発生後しばらく経って

平常時携帯電話ネットワーク

通常のブロードバンド通信サービス提供

地域ネットにより街角電子掲示板や電子回覧板，携帯端末への配信など地域住民への地域行政サービスに利用

非常時

携帯電話ネットワークの輻輳時に自動的に地域ネットワークに接続し，非常通信の手段を確保

522015/06/20 FA/Tohoku University

地震による倒壊、津波による流失等で公衆ネットワークに障害が発生公衆ネットワークの復旧に大幅な時間がかかった

生き残った地域ネットワークが連携して迂回通信路を構成

平常時公衆ネットワークや地域ネットワークなどが、各々独立に運用


端末Ａ

端末Ｂ

地域ネットワークＡ（地域WiMAX ）


地域ネットワークＢ（地域Wi-Fi ）


公衆ネットワーク公衆ネットワーク

被災時公衆ネットワークや地域ネットワークなどが、相互連携



端末Ａ





非被災地域

ネットワーク損壊

災害発生


被災地域

端末Ｂ

×


複数の地域ネットワークを利用し、スマートフォンは中継装置を介して生き残った地域ネットワークのひとつと接続し、迂回通信路を構築

これにより、災害時に通信ネットワークが通信不能や深刻な輻輳状態に陥っても、安否確認や災害救助などを即座に行える

地域(Wi-Fi/WiMAX)

ネットワーク

車両アドホックネットワーク

衛星系ネットワーク

￥


エントランス回線破断

エンランス回線中継

公共施設行政機関

通信規制通信規制通信規制通信規制

情報発信者(地方自治体）

ネットワーク損壊

×被災地域非被災地域

公衆ネットワーク

中継装置

ポリシーサーバー




Wi-Fi

動的通信サービス制御（携帯ネットワーク）平常時にはブロードバンド通信サービスを提供，非常時には低レート音声通信の優

先度を高くする

リアルタイム低レート（～8kbps）音声通信技術

VoIP（遅延増大による品質劣化許容），品質を若干犠牲

極低レート画像符号化：品質を若干犠牲

中継装置

・・





通信規制通信規制被災地域

地域Wi-Fi/WiMAXネットワーク



Wi-Fi

中継装置

・・

情報発信者(地方自治体）






個人特定救難情報

被災地域

グループ通信


地域Wi-Fi/WiMAXネットワーク

グループ通信による迅速な災害救助・救援活動個人特定救難情報提供による避難支援


いつでも､どこでも､誰とでも､簡単に自由につくれるネットワーク（東北大情報科学研究科・加藤教授の成果）

データの欠損がある画像の修復（東北大・工学研究科・川又教授の成果）


むすび携帯電話は今や重要な社会基盤になっている．にもかかわら

ず・・・・3.11大震災では，携帯電話が役立つと思っていた人たちに失望を与えた信頼回復を目指したい

3.11大震災の教訓を踏まえ，壊れない・必ずつながる安全・安心な情報通信ネットワークを構築したい

平常時にも使えるネットワークの開発が重要

携帯電話ネットワークの高度化：動的通信サービス制御や極低レート音声・画像通信

地域住民情報通信サービスとの共存（ネットワークの多層化）

情報通信技術で災害に強い町づくりへの貢献


東北大学における災害復興・地域再生への取組み

東北大学災害復興新生研究機構

東北大学電気通信研究機構


http://www.idrrr.tohoku.ac.jp/

http://www.roec.tohoku.ac.jp/

災害復興新生研究機構 2011年3月11日に発生した東日本大震災は、地震と津波、そして原子力発電

所の事故という歴史上類を見ない大災害となった．

東北大学は，被災地域における中核大学として、被災からの復興・地域再生を先導する使命を果たすため，2011年4月に「東北大学災害復興新生研究機構」を創設世界・日本の大学等の英知を結集する拠点として，行政・地域との連携をはかりながら，研究・

教育・社会貢献に総力を挙げて取り組んでいる．


http://www.idrrr.tohoku.ac.jp/

Global な協力体制（海外大学・研究機関）

電気通信研究機構


機構長：総長・復興・地域再生への貢献・災害総合科学に関するCOE形成

機構長：総長・復興・地域再生への貢献・災害総合科学に関するCOE形成

宮城県/仙台市震災復興本部，東北地域の自治体および大学連携

情報通信再構築プロジェクト

地域医療再構築

プロジェクト

災害科学国際研究推進プロジェクト

機構長：中沢教授副機構長：坂中教授，安達教授（電気通信研究所，工学研究科，情報科学研究科，医工学研究科の連携）・災害に強い情報通信インフラの構築・先端研究の加速

機構長：中沢教授副機構長：坂中教授，安達教授（電気通信研究所，工学研究科，情報科学研究科，医工学研究科の連携）・災害に強い情報通信インフラの構築・先端研究の加速

無線ネットワーク

ネットワークコンピューティング

光ネットワーク地域企業仙台市

東北大学IIS研究センター(2010.2設立，センター

長：安達）・仙台市の補助金による支援・地域企業をチームに加えた産学連携の促進

東北大学電気通信研究機構

産学官連携電気通信研究機構

Documents

災害時の情報通信 2011 3 11 869 - ギガビット無線信号 …¹´3月11日に発生した巨大地震・津波は貞観津波（869 年 7月9日）以来の大震災 甚大な被害を受けた東北地域太平洋岸

災害時の情報通信 2011 3 11 869 - ギガビット無線信号 …¹´3月11日に発生した巨大地震・津波は貞観津波（869 年 7月9日）以来の大震災甚大な被害を受けた東北地域太平洋岸