Wireless Network Research Institute, National Institute of Information and Communications Technology (NICT)

グローバル・オブザベーション・システム（GOS）における情報ネットワーク

2013年12月3日東京大学 山上会館

NICTワイヤレスネットワーク研究所矢野 博之

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GOSにおける情報ネットワーク

情報収集• 国土及び広大な海域の情報を様々な設備で収集

リアルタイム伝送

• 陸海空をつなぐネットワーク

分析・把握• 収集した情報を分析して利活用

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NICTの概要

産学官連携

国の情報通信政策

公的業務として

標準時供給・

宇宙天気予報提供等

自主研究開発

我が国経済の成長

安心・安全で心豊かな生活

国際競争力の維持・強化

産学の研究開発支援・事業の振興

情報通信分野を専門とする唯一の公的研究機関として、最先端の研究開発を実施し、成果を社会へ還元。

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我が国の活力強化に貢献する研究開発

電磁波センシング基盤技術

高精度な時刻情報や環境情報等を誰もが便利で安全に利用できる

電波時計等に用いられる時刻標準を高度に支える技術、災害状況などをレーダで瞬時に把握する技術、電磁波の人体への影響を評価する技術

ネットワーク基盤技術

より便利で高品質・高効率かつ安心・安全なネットワークを実現

高速大容量・省エネで世界中とつながる光通信・ネットワーク技術、災害時など様々な場面に利用可能な無線通信技術、巧妙化するサイバー攻撃などの不安を解消する情報セキュリティ技術

未来ＩＣＴ基盤技術

未来の情報通信に向けたパラダイムシフトをもたらす

脳や生物のメカニズムを応用して柔軟で効率的な情報通信を実現する技術、量子力学などを応用して究極の安全性と効率性を有する情報通信を実現する技術、テラヘルツ帯の利用を広げる技術

ユニバーサルコミュニケーション基盤技術

人に優しいコミュニケーションを実現

多言語間通訳を特定分野で実用可能にする技術、ネット上の膨大なサービスを組み合わせて新たな有用サービスを構築する技術、立体映像等を活用した臨場感あふれるコミュニケーションの実現技術

Selamat pagi! おはよう

早晨好! 좋은아침!

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新たな周波数利用技術によるワイヤレスネットワークの実現

地上から宇宙空間まで広がるネットワーク環境の実現

非常時等にも適用できるワイヤレスネットワークの実現

ワイヤレスネットワーク研究所のR&Dビジョン

移動環境、災害等の非常時、有線によるアクセスが困難な領域などで、周波数資源やエネルギー資源を有効利用しつつ、人やモノが柔軟且つ確実に繋がるワイヤレスネットワークの研究開発

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災害時など緊急時にも展開可能で、地上・海上から宇宙空間までをカバーするブロードバンド モバイル衛星通信システムを構築

大容量化する観測衛星のデータ伝送を支える数10Gbpsクラスの光衛星通信技術を確立

させ、空間量子鍵配布技術や電波と光を用いた超高速データ中継・超高速フィーダリンク技術を構築

地上・海上から宇宙空間まで広がるネットワーク環境の実現

光通信(数10Gbps)

電波通信(数10Mbps以上)

有線網

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超高速インターネット衛星

「きずな」（WINDS）超高速インターネット衛星

「きずな」（WINDS）

世界最高速となる1.2Gbpsの衛星通信技術を実証。Kaバンド(18/28GHz)という高い周波数を用い､マルチビームアンテナ(MBA)ではアジア都市間を、電子走査ビーム（APAA)では太平洋諸国をカバーする。

高速ベースバンド交換器搭載• ギガビット級衛星通信を可能にする世界最高速の搭載用ベースバンド高速交換機（155Mbpsx3系統）の開発。

• WINDS地球局用622Mbps／1.2Gbps 高速モデムの開発。

NICTの研究開発技術

• 総合防災訓練における通信実験• スーパーハイビジョン伝送実験• 地上ネットワーク網との接続実験• 医療ICT情報伝送実験

622Mbps高速モデム

スキャンニング・スポットビームによる広域カバー

1.2mアンテナVSATや45cmアンテナUSATのみでも衛星ネットワークを構成

電子走査ビーム(APAA)カバー地域

MBA APAA

周波数 上り： 27.5～28.6GHz / 下り： 17.7～18.8GHz

カバー

エリア

日本全国(9地区)及びアジア10都市

アジア太平洋地域

(任意方向に送受信2ビーム)

EIRPG/T

68 dBW以上、18 dB/K以上(MPA総合最大出力：280 W) 55 dBW以上､7 dB/K以上

偏波 水平及び垂直偏波 垂直偏波

中継方式 再生交換中継方式 または ベントパイプ中継方式

実証実験

MBA固定ビームカバー地域

マルチスポットビームによる広域ネット接続でアジア・太平洋地域の都市をカバー

2008年2月23日 打上げ成功。2008年6月30日 NICT搭載機器（ABS）等の初期機能確認作業完了。

現在、利用実験実施中。

2009年7月22日：硫黄島での皆既日食映像配信実験に成功

硫黄島においてWINDSに日食映像を送信するNICT車載局

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非常用通信インフラ確保

ディジタルデバイド解消

2010年1月30日：心臓外科手術３Dハイビジョン映像ライブ中継実証実験に成功

超高速衛星通信技術使用周波数帯18/28GHz帯

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光波の特長である広帯域性、秘匿性を生かした、大

容量・高速のデータ収集・蓄積・配信を可能とする技

術の開発を行う。

光衛星通信光衛星通信

光衛星通信技術

• 低軌道衛星OICETSとの世界初の光通信実験の成功

NICT光地上局からのレーザ光

OICETSからのレーザ光

• ドイツTerraSAR-X衛星との光学追尾実験

光地上局地上ネットワーク網

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衛星間の大容量・高速通信サービスの実現、

超高速インターネット衛星システムの実現

超大容量高信頼光宇宙通信技術

光学系 電気回路小型光トランスポンダの搭載モデル

• 小型衛星（50kg級）用光通信装置の開発

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衛星通信実験システム用地球局

災害用衛星通信実験システムの開発・大型車載地球局（2.4m級アンテナ）・小型移動体用地球局（60cm級アンテナ）・フルオート可搬型地球局（1m級アンテナ）

災害時に迅速に展開可能な電波衛星通信用地球局

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海洋

船舶地球局

地上

大型車載地球局

小型車載地球局

フルオート可搬局 光地上局ネットワークシステムの開発

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フルオート小型移動体用地球局(車両・船舶両用)

送信周波数 27.5-28.6GHz

受信周波数 17.7-18.8GHz

偏波 直線偏波（送受平行）

アンテナ径 65cm

HPA 20Wクラス

アンテナ可動範囲 El: 20-160degAz: 360deg（無限回転）

追尾精度 < ±0.2deg

WINDS中継回線 再生交換中継回線上り：1.5、6、24Mbps下り：155Mbps

ベントパイプ回線1.6、6.5、26Mbps

ユーザインタフェース

Ethernet （1000base-T)

その他 ・普通自動車免許で運転可能・発発を搭載（2.8kVA以上）

・アンテナは取り外して船舶等に搭載可能

アンテナ追尾・制御部は船舶搭載も可能な設計地球局操作は、非専門家でも可能なフルオート仕様

JAMSTEC船舶搭載による実用化実証実験を実施

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GPSブイを沖合展開する津波検出ネットワーク構想

津波発生の早期検出のため、GPSブイ(平常時は波高計として活用)を海岸から100km以上の沖合に展開。→ 沿岸通信局への直接通信が不可能なため、衛星通信を活用。ETS-VIIIを用いて、霞ヶ浦、室戸岬沖基礎実験を実施。

室戸岬沖の海洋牧場施設を借用し、高知高専、東大地震研、JAXA等との共同実験を実施。

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無人航空システム(UAS)の応用に関する研究開発

広域網・公衆網

地上の通信インフラが破壊され、かつ電力供給も停止する被災直後の状況（インフラ復旧までの間）において、孤立被災地などへの回線提供を可能とする無人航空システム（UAS）を活用したワイヤレスネットワーク技術の研究開発（上空からの映像やセンサ情報の収集にも活用可能）

UASと衛星通信システム、車両ノード、地上メッシュNWとの連携

による重層的で柔軟な回線提供を実現するための、異種無線ネットワーク構築・制御技術

UASと地上、及び衛星を接

続するための周波数有効利用、干渉回避技術

UAS用地上局と地上系メッシュNWの相互接続による周辺への展開

UASを用いた孤立被災地と公衆網の接続

UASと衛星を活用した

広域網の迅速な再構築

海上ネットワークへの適用の可能性あり

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今後の検討課題

• 研究開発成果のGOSの設計への反映

• 他システム（地上システム、航空システム）との連携

• 情報収集から分析・把握までのシームレスな連携