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ラジコン・ドローンに必要な法令:技適編

ラジコンドローンは、法律やルールを遵守して使用する必要があります。今回は法律やルールの中で、「ラジコン・ドローンには欠かせない無線の法律」に関する話です。

電波を国内で使用する場合には、「電波を出す機器の無線局の免許状」と「無線機器を操作するための免許証」が必要になります。

技適マークがある場合に免許状と免許証が不要なケース

国内製のラジコン・ドローンを日本国内で使用する場合には、一般的に技適マークが必要になります。

この技適マークとは、電波法令で定めている技術基準に適合している無線機であることを証明するマークです。

この技適マークがないラジコン・ドローンを国内で使用すると、電波法違反になる場合があります。日本国内で使用するなら、技適マークの付いているラジコン・ドローンを購入する必要があります。

※国内のラジコン・ドローンを購入する場合は、技適マークが原則的に付与されているので心配はありません。

しかしながら、海外から並行輸入する場合などは、技適マークの有無の確認が必要になります。最近は海外製の並行輸入品で電波法令を満たしていないケースが増加しており、抜き取り検査などが実査されています。

また、電波の使用は総務省の機関で調査されているので注意が必要になります(最近の調査では特定小電力無線機の約95%の製品が電波法令を満足しないという調査結果もありますので要注意です)。

海外製品の確認方法の例示を具体的な製品を3つ挙げて説明します。

下記の製品には、”技適マーク入り”・”無線周波数国内認証技適マーク取得済”・”技適・電波法認証済”などのキーワードがあります。

どれも共通するキーワードは、”技適”になります。この”技適”のキーワードが含まれていれば、電波法令を満足している可能性が高いと判断してよいと考えられます。

しかしながら、海外から並行輸入する製品の中には技適マークがない製品が存在しています。

そのため海外製品の購入を検討している方は、検索キーワードとして”技適”を追加した上で、検索した製品の説明に技適マークの有無の記載を確認すると技適マークが付与されている可能性が高まります。

もし技適マークがない製品であっても、電波法令の技術基準を満たすものであって、どうしても購入したいものがある場合は、技適マークを国内で取得する方法があります。

2.4GHz(ギガヘルツ)や5.7GHz(ギガヘルツ)の無線LAN(ラン)又はBluetoothの場合は、技適を取得するために、試験対象が3個までは全数検査が必要であり、15個以下では3個の抜き取り検査になります。

無線LANなどの2.4GHz 帯高度化小電力データ通信システムを試験機関TELEC(一般財団法人 テレコムエンジニアリングセンター)で取得する場合の費用を算出してみます(日本全国に技適マークが取得できる機関があります)。

試験と技適マーク取得の費用(2.4GHz 帯高度化小電力データ通信システム)は、次の通りになります。

1台  基本料金(20,000円)+試験料金(24,000円) = 44,000円
2台  基本料金(20,000円)+試験料金(24,000円)+試験料金(16,000円) = 60,000円
3台  基本料金(20,000円)+試験料金(24,000円)+試験料金(16,000円)*2 = 76,000円
3台~15台 基本料金(20,000円)+試験料金(24,000円)+試験料金(16,000円)*2 = 76,000円

1台~15台を申請を想定した場合の1台当たりの申請コストは、次の通りのコストが発生します。

1台の場合は4.4万円、2台の場合は3.0万円、3台の場合は2.5万円になります。4台から15台になると多い方が安くなり15台の場合は0.51万円になります(有効数字2桁で表示)。

もし、技適マークがない製品で、日本の電波法令の技術基準を満足する製品であるならば、1台よりも多い台数で技適マークを取得した方が、技適マークを取得するコストを低減することができます。

逆に、技適マークなしのドローンを廉価に購入しても、技適マーク取得に高いコストが発生する場合もあります。最悪ケースは、技適マークを取得できないケースも考えれますので注意が必要です。

技適マークを取得できれば、日本の電波法令を満足すれば安心になります。

さらに、2.4GHz 帯高度化小電力データ通信システムに技術基準を満足していれば、無線従事者の免許証(自動車に乗るために運転免許証が必要なように無線も免許証が必要な場合があります)が必要ありません。

技適マークがあっても無線の免許証が必要になる場合

ラジコン・ドローンは、無線を使っている関係があり、電波法令を順守することが大切であり、特に、並行輸入品については、技適マークの有無を確認することが購入時に重要なポイントになることを解説しました。

今回は、技適マークがあれば無線の免許証や免許状が不要か否かの問題があります。ここの問題提起は、少し込み入っていますので詳細に解説します。

技適マークとは、無線機が電波法令に記載されている技術基準を満足していることを証明するマークになります。

免許状は、無線機を使った無線局の開設するために総務大臣から免許を受けることをいいます。

免許証は、無線機の技術操作ができることを示すもので、総務大臣又は総合通信局長から付与された免許になります。
 
免許状を受けずに無線局を開設(無線局を設置して使えるようにすること)若しくは運用(その無線局を使用すること)した場合は、電波法違反になります。

もし電波法違反になると、1年以下の懲役又は100万円以下の罰金の対象になります。加えて、公共性の高い無線局に妨害を与えた場合は、5年以下の懲役又は250万円以下の罰金の対象となってしまいます。

もし、ラジコンやドローンで免許状が必要な無線機を使用する場合には、十分に注意して下さい。

話を戻して、技適マークがあっても、免許証が必要になる場合があります。具体的な事例を通して確認していきたいと思います。

技適マークがあるドローンの話に触れていきます。技適マークが付いているドローンであって、小電力データ通信システムと呼ばれるものは、無線従事者の免許証は、必要ありません。

この小電力データ通信システムは、周波数が2.4GHz(ギガヘルツ)帯であり、アンテナからの出力電力が1MHzあたり10mW(ミリワット)までの操縦・画像伝送・データ伝送の利用形態のものを指します。

ところが、平成28年度8月に産業利用として制度整備された無人移動体画像伝送システムは、同じ2.4GHz帯を使用しています。しかしながら、アンテナからの出力電力が1(ワット)と大幅に大きくなっています。利用形態は、同様に操縦・画像伝送・データ伝送となります。

また、周波数が小電力データ通信システムと無人移動体画像伝送システムともに2.4GHz帯ですが、実際の使用する無線の周波数は、異なっています。

小電力データ通信システム  : 2400MHz(メガヘルツ)から2483.5MHz
無人移動体画像伝送システム : 2483.5MHzから2494MHz

小電力データ通信システムは、イメージとしては自宅で使用するような屋内で使用する無線LANといった無線システムになります。そのような無線LANは、信号を無線で送る時の周波数の幅が、20MHzあるいは40MHzになります(周波数の幅は、道路の幅に対応します。

つまり、数字が小さいと細い宅地の道路、数字が大きと高速道路とイメージして下さい)。もし、動画等を伝送されることを想定すると周波数の幅が広い40MHzが高画質の動画をリアルタイムで伝送することができます。

また、無人移動体画像伝送システムの方が、アンテナからの出力電力が大きいために遠くのドローンと通信が可能になります。

小電力データ通信システムに比較してメリットがありますが、無線従事者の免許が不必要です。他方、無人移動体画像伝送システムは、 無線従事者の免許として、第三級陸上特殊無線技士の免許証以上が必要になります。

ドローンのアンテナからの出力電力とドローンまでの距離

ドローンなどの操縦を考えるとドローンがどこまでの距離まで飛行できるのか興味を湧いてきます。距離が比較的短くてよいケースと可能な限り遠くまでドローンを飛ばしたいといったケースが生じると思います。

前回までの無線従事者の免許が必要ない小電力データ通信システムと無線従事者の免許が必要となる無人移動体画像伝送システムを事例をして紹介しました。ここで、無線LANの無線の周波数幅を20MHz(メガヘルツ)として考えてみます。

小電力データ通信システムは、10mW/MHz(ミリワット/メガワット)となっていました。一方、無人移動体画像伝送システムは、1Wとなっていました。

これらは、単位が異なりますので、単位を揃えないと、比較することができません。そこで、無人移動体画像伝送システムをMHzの単位になるように割り算して調整します。この計算は、電波法令を満足するか否かの判断の時などに計算することができます。

1W(ワット)/20MHz = 1000mW(ミリワット)/40MHz = 50mW/MHz
 
つまり、無人移動体画像伝送システムを無線の周波数幅を20MHzで使用する場合は、アンテナから50mW/MHzで出力できるようになります。

例えば、小電力データ通信システムの無線LANの電波が届く距離をL1とします。他方、無人移動体画像伝送システムの無線LANの電波が届く距離をL2とします。その場合には、次の関係が成り立つことが知られています。

L2 / L1 = √無人移動体画像伝送システムのアンテナ出力電力 / 小電力データ通信システムのアンテナ出力電力

実際に値を入れてみましょう

L2 / L1 = √ 50mW/MHz / 10mW/MHz = √5 ≒ 2.24

つまり、 L2 / L1≒2.24は、 小電力データ通信システムと比較して、無人移動体画像伝送システムが、無線の到達する距離が2.24倍になることを意味しています。とても、魅力を感じませんか?

さらに、小電力データ通信システムの自宅で使用している無線LANは、以外に遠くまで電波が届かないといったイメージをお持ちの方もいらっしゃると思います。

自宅で使用する場合には、ドアや壁などの遮蔽物があるために、電波が弱まったりする現象が発生してしまいます。主な要因は、遮蔽物による電波が弱まること、遮蔽された部屋でパルチパスという現象が発生することが主な要因になります。ただし、マルチパスを積極的に利用するモードもあります。

他方、ドローンは、一般に空の上で飛ばします。つまり、コントローラ側からドローンが見通せる場合が多くあります(人間の目で見通せる場合も含みますが、どちらかと言えば電波の目で見通せると言った意味です)。そのために、小電力データ通信システムであっても、自宅で使用している場合よりも電波が遠くまで届くことになります。

小電力データ通信システムのある製品で実験してみたところ、データを伝送する速度にもよりますが、屋外では250m前後の伝送が可能になります。結構遠くまで、屋外の見通し(障害物がない)ができる場所であれば、遠方まで電波が到達します。

では、先ほどの計算式で無人移動体画像伝送システムの電波の到達距離を計算してみます。

L2 = 2.24 ✕ L1 = 2.24 ✕ 250m = 560m

このように無人移動体画像伝送システムは、距離が伸びることがわかります。距離を稼ぎたい場合には、無人移動体画像伝送システムが有利であることがわかります。

このように技適マークと無線従事者の免許証の有無により、ドローンの操縦可能な範囲が変化することをお解り頂けたと思います。

便利な2.4GHz帯に落とし穴は無いのか?

2.4GHz(ギガヘルツ)帯は、技適マークがあれば無線従事者の免許の有無により、扱えるドローンの種類の選択の幅が異なることを解説しました。

この2.4GHz帯には、便利な周波数であり、製品も多数あります。廉価な製品も多数あります。これと引き換えにして様々な問題が内在しています。これを2.4GHzの落とし穴と呼んでいます。

その問題とは、2.4GHz帯には、多種多様な無線システムが存在しているということです。その無線システムを紹介してきます。例えば、以下に示す無線システムが乱立しています。

無線システム名称 周波数範囲
①2.4GHzの無線LAN 2402MHzから2495MHz
②Bluetooth 2402MHzから2480MHz
③ZigBee 2405MHzから2480MHz
④電波ビーコン(VICS) 2499.7MHz(85kHz幅)
⑤アマチュア無線 2400MHzから2450MHz
⑥家庭用電子レンジ 2470MHzから2480MHz
⑦産業科学医療用バンド 2400MHzから2500MHz
⑧ラジコンプロポ 2.4GHz帯(今後、詳細に取り上げます)

このように多くのシステムが乱立しているが故に、別名”電波のゴミ箱”と呼ばれています。皆様も、駅のホームなどで無線LANが繋がり難いなどの経験をされた方も多いかもしれませんが、その理由は、このような無線システムの乱立が、主な要因になる訳です。

これらのシステムのドローンやラジコンへの影響の度合いを確認していきます。
 
④電波ビーコン(VICS)は、幹線道路などの近くでなければ、混信問題が発生する可能性は低いです。加えて、無線方式からも混信問題のリスクは低いと言えます。

⑤のアマチュア無線家は、現在、減少傾向であり、混信リスクは低いです。

⑥家庭用電子レンジも一般に屋内にあり、混信リスクは低いです。

⑦産業科学医療用バンドは、病院などであり、混信リスクの可能性は場所を選べば低いです。

⑧ ラジコンプロポは、周辺に使用していることが確認できる可能性がある点と無線方式等の理由からリスクは低いです。加えて、ラジコンプロポは、混信問題(他の無線のからの電波と自分の電波がぶつかってしまう状態であり、交通事故では正面衝突のような状況)に強い方式を採用しています。

では、問題となりうる①2.4GHzの無線LANと②Bluetoothと③ZigBeeから確認していきます。最も普及数の多い無線は、①2.4GHzの無線LANになります。

また、②Bluetoothに関してはアンテナからの出力電力が弱いBLE(Bluetooth Low Energy)方式が主流であり、最大アンテナ出力電力が従来のBluetoothの比較して10分の1になります。そのために、Bluetoothの影響の度合いは下がる傾向にあると考えられます。

③ZigBeeは、①2.4GHzの無線LANや②Bluetoothに比較して、普及の度合いが少ないと考えられるために、混信問題のリスクは低いと考えれます。

このように最も混信問題のリスクの高いのは、①2.4GHzの無線LANと言えるでしょう。では、①2.4GHzの無線LANが完全に無防備である訳ではありません。その辺りを少し解説していきます。

このような無線システムの乱立により、どのような問題が生じるでしょうか。

このような無線システムの乱立により、無線の電波が衝突事故を発生するリスクが高くなります。この無線の電波の衝突事故を電波の世界では、混信と呼んでいます。この混信が発生すると一般的に、無線通信が正常にできないリスクが高まります。

もちろんラジコンポロポの製品の中には、この混信に対する耐性が高い無線方式を採用しているシステムもあります。

また、2.4GHzの無線LANは、スペクトラム拡散方式(拡散符号を使用した方式)とOFDM(直交周波数直交周波数分割多重方式)を採用しています。この方式は、受信方式に混信対策を導入することにより、混信に対する耐性が高まります。この辺りの詳細は、別の機会に解説したいと思います。

一般的に、このような背景から、2.4GHz帯を使用する場合には、注意が必要になります。その対策として、2.4GHzの電波の環境を調査するチェッカーが販売されていますが、一般に高価になります。

せっかく購入したドローンを墜落事故で故障させるのは、残念な気持ちになります。一方で、高価な2.4GHzのチェッカを購入することも躊躇してしまいます。

お金をかけずに「2.4GHzの信号が多いか少ないか」を確認する方法

2.4GHz帯のチェッカー

2.4GHz帯のチェッカーは、非常に簡易的なものでも2万円前後はします。また、ある程度使用に耐え得る2.4GHz帯のチェッカーは6万円前後します。チェッカーにこれだけの金額を出すのはもったいないですよね。

しかし安心のために2.4GHz帯のチェッカーを欲しいと考えるのは私だけではないと思います。そこで安く済む2.4GHz帯チェッカーの実現方法を紹介します。

この廉価な2.4GHz帯のチェッカーを実現するためにはパソコンが必要です。既に紹介している高価な2.4GHz帯のチェッカーも、パソコンを使用することで詳細な電波状況を確認できること想定しています。

この廉価な2.4GHz帯のチェッカーを実現するは、パソコンとソフトウェアのみで実現する方法になります。紹介するソフトウェアは、なんとフリーソフトなのです。つまりパソコンを所有していれば、初期費用が発生することなく、2.4GHz帯の電波の状態をチェックすることが可能になります。

そのソフトウェアは、Acrylic Wi-Fi社のソフトウェアであり、ソフトウェアの名称は、”Acrylic Wi-Fi Home, the Wi-Fi network scanning software”です。このソフトウェアは、以下のサイトからダウンロードが可能になります。

https://www.acrylicwifi.com/en/downloads-free-license-wifi-wireless-network-software-tools/download-wifi-scanner-windows/

ダウンロードに際して、1つだけステップを踏む必要があります。そのステップとは、氏名とメールアドレスの登録が要求されます。氏名は、ペットネームなどでもOKでした。

登録が完了するとメールが受信されます。その受信されたメールに記載されたダウンロード先からソフトウェアをダウンロードします。

ホームページもメールも英語ですが、あまり気にせずに一気にダウンロードに向けて進みましょう。メールは、シンプルで緑色の四角枠の中の”Download Acrylic Wi-Fi Home”をクリックすればダウンロードサイトにつながります。

このソフトウェアは、周辺の無線LANの情報と電波の強さが表示されますので、電波環境を確認するのに非常に便利なソフトウェアといえます。チャネル(=周波数)と受信電力がわかるので、ある意味で高価な2.4GHz帯のチェッカーと同等の機能を提供してくれています。

ただし、有料のチェッカと紹介した無料のチェッカでは、本質的な違いがあるので、次の使い方が進んだ測定方法になります。ここは、自宅でも無線LANの設定を自分自身で細かく操作されている方向けになります。

テスト用の無線LANのチャネルを設定して、その無線LANの電波が、”Acrylic Wi-Fi Home, the Wi-Fi network scanning software”で正しく受信されているかIDなどを確認して下さい。ここまでチェックすれば、かなり高い精度で電波環境を評価できたことになります。

このソフトウェアを使用することで、2.4GHz帯で使用されている混信の問題をかなりのリスク解消することができます。

いかがでしょうか。このAcrylic Wi-Fi社のソフトウェアを用いて安全に飛行可能な独自のエリアを探索して、思い存分にドローンを飛行させてはいかがでしょうか?

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