11年3月に行った、某ベンチャー企業でのインターン課題で製作したものです。

1. 飛行船形式の
可搬型携帯電話基地局の検討
小宮悠太

2. 課題分析
「防災・減災を目的とした, 実現可能な
災害対策システムの提案」
 災害時に最適化したシステム
 特定地域の災害時利用のみをターゲットにしたのでは、顧客数も使用頻
度も限られる→顧客数でカバー
Daily Use Emergency Use
 災害に強く日常時も使えるシステム
 顧客数が少なくても使用頻度が高ければ元が取れる
Daily Use Emergency Use

3. 課題設定
 Q.被災した友人2人に聞きました。「何に困った？」
 A.衣食住に関する情報が得られなかった。
交通に関する情報が得られなかった。
どこの店が開いているのかわからなかった。
津波警報を信じていいのかわからなかった。
安否を知らせることができなかった。
 被災地内部の情報伝達手段がない
 外部から被災地への情報発信手段はあった（ラジオ）
被災地にいる人からの情報発信手段の提供

4. 課題設定
携帯電話網の被害と復旧状況について
 被害理由①… (a)停電, (b)伝送路の切断, (c)発信の集中
→地震発生から２週間以内に9割方(約1万局)復旧
 被害理由②…基地局の根本的な損害
→台数の限定(28日時点で停止基地局約1400局)
最も情報伝達が必要な地域に最も情報が届いていない
①
②

5. 課題設定
携帯電話網の被害と復旧状況について
 被害理由①… (a)停電, (b)伝送路の切断, (c)発信の集中
復旧方法… (a)自家発電, 配線ひきなおし
(b)無線, 有線による迂回路形成
→原状復帰
→地震発生から２週間以内に9割方(約1万局)復旧
 被害理由②…基地局の根本的な損害
 復旧方法…車載型可搬基地局による基地局の代替
→長期間に渡る代替手段利用
最も情報伝達が必要な地域に最も情報が届いていない

6. 課題設定
携帯電話網の被害と復旧状況について
 被害理由②…基地局の根本的な損害
被害状況は広範囲にわたる
左図では約1000km^2の領域内の
30%程がサービス停止
約50km
さらにこのようなエリアが各地に点在
イリジウム端末
24万/台
仮に1000人に1台配ると
約25km すると
初期コストのみで
グレー：サービス停止エリア 2億4千万
引用：Docomo 2011/3/28時点

7. 課題設定
車載可搬基地局について
 Daily Use…回線が混雑するイベント時に基地局増強用に使用
[課題]
台数の限定(総数約20台)
移動が陸路のみ
通信コスト
約800百万円/月
既設局復旧エリア
基地局車
カバーエリア

8. 課題設定
要求まとめ
 移動型の携帯電話基地局機能を有する
 広範囲(300~1000平方km)をサービス範囲とする
 数日以内に展開できること
 任意の場所に移動し、留まり続けること
 地上インフラになるべく頼らないこと
 Daily Useもできること

9. 提案する解決方法
飛行船形式の可搬型基地局+可視観測
データ中継衛星
地球観測衛星
飛行船(群)
被災地 リンク
メッセージ
地上基地局 QRコード等

10. 飛行船のメリット・デメリット
メリット
 地上のダメージを受けない
 位置エネルギー／加えるエネルギーorコスト が小さい
 狙ったエリアに留まり続けることができる
 狙ったエリアに移動することができる
デメリット
 悪天候に弱い
 定期的な補給
 体積が大きい
 移動速度の遅さ

11. 飛行船と他方法の比較
UAV
 高速度
 同一エリアでの滞在時間が短い
 位置エネルギー／加えるエネルギーorコスト が大きい
低軌道超小型衛星
 イリジウムのようなシステム
→端末が専用のものになってしまう
 一般の携帯電話端末で、軌道上と直接通信できればよい
→高コスト

12. 提案する解決方法
想定されるオペレーション
• 地上回線経由での通信状況把握
状況把握 • 観測衛星・航空機等での災害状況把握
• 配置箇所決定
稼働準備 • 配置箇所への移動
• 定期的なメンテナンス・補給
稼働 • 遠隔地からの運用

13. 提案する解決方法
飛行船形式の可搬型基地局
 持たせる機能
自律飛行／遠隔地からの操作
携帯電話基地局搭載
地上の撮影
撮影画像のリアルタイム転送
地上設備
 管制設備
 備蓄ヘリウム
 係留する設備

14. 提案する解決方法
1000平方kmをカバーする飛行船の機数
 通信可能距離を1kmと制約
6.5 220
1000[km^2]をカバーするのに必要な機数
6 200
高度500m
1機当たりのカバー範囲[km^2]
5.5
180
5
160
4.5
140
4
サービス提供範囲
半径約900m
120
3.5
飛行船はサービス停止エリア
への最適配置ができるため、
3 100
実際は60~80機ほどで対象領
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
域をカバー
高度[km]

15. 提案する解決方法
飛行船形式の可搬型基地局
搭載ミッション機器例
 携帯電話簡易基地局：パソリンク(NEC)
アンテナ径：約500mm
質量：11kg
消費電力：90W
 地上観測用カメラ：Ladybug(ViewPlus)
サイズ：100mm立方
質量：1.6kg
消費電力：20W
ミッション機器は合計13kg, 100W程度

16. 飛行船の概要
飛行船バス例（韓国HanGIS社）
 充填ガス：He
 ペイロード20kgとした実際のシステム例
体積123立方m
全長14.3m, 高さ5.5m, 幅4.4m
 高度300m~500m
 用途：リモセン(リアルタイム画像転送)
 さらにモジュール発電効率12%の
太陽電池1平方mで120W強発電
 夜間・曇のときのためのバッテリー
 コスト：上記モデルで1000万円/台
→初期投資10億円前後/80台 引用：www.hangis.com

17. 実際のオペレーション
被災地への輸送
行けるところまで陸路・海路などを使って輸送する
ヘリウム
ヘリウムの沸点：-272℃
123立方メートル×80機=9840立方メートル
タンクローリーの容量：18kL

18. 提案する解決方法
飛行船形式の可搬型基地局+可視観測
輸送してきたトレーラ
輸送してきた船

19. その他
Daily Use
車載基地局と同様、イベント時の増強基地局と
しての利用
 アピールにも効果的
法律面のハードル
 無人機の夜間航空禁止を始め、さまざまな制約

20. 結論
提案したシステムにより、現状より1カ月早く、
1000平方kmオーダーの領域の携帯電話網を復旧す
ることができる
80台の飛行船システムに対し、初期投資コストは10
億円オーダー
災害時以外にも効果的な使用ができ、機会費用損失
が少ない
今後の課題
コスト検討
機体の設計
回線設計
日常的に置く場所の検討

22. 余談
衛星通信利用車載可搬基地局について
 携帯→可搬基地局→衛星→メインの基地局
 スカパーJSATのEsBirdサービス