NICT特別オープンシンポジウム
セッション３：アフターコロナ社会のかたち
2020年6月12日

サイバー空間と実空間の融合～Beyond 5G (6G)
寳迫 巌（ほうさこ いわお）
国立研究開発法人 情報通信研究機構
ワイヤレスネットワーク総合研究センター
テラヘルツ研究センター

COVID-19が最後ではない！
21世紀になって以降、いくつかの大きな脅威（新興感染症）があった。
重症急性呼吸器症候群（SARS）、中東呼吸器症候群（MERS）、エボラ出血熱、鳥インフルエンザ、豚インフルエンザ
新型コロナウイルス感染症（COVID-19） ➡ パンデミック！
※COVID-19の第2波・第3波だけでなく、未知の新興感染症にも要対応！
➡「三密」を避ける「新常態」➡空間的に分散した個人が、サイバー空間を通じて他の個人やロボット、アバターと協働し、いかなる時でも価値を創出し続けられることが重要！
➡実空間で起きている事象（ビッグデータ）を計測し、サイバー空間に投影して、解決策（最適解）を見いだす仕組みの実現が必要。➡Beyond 5G 推進と方向性➡サイバー空間と実空間とが融合したサイバーフィジカルシステム

実空間とサイバー空間が融合したサイバーフィジカルシステム
Cyber Physical System (CPS)
サイバー空間Cyber Space
プロセッシング
Processing
計測・投影
Sensing&Projection

駆動
Actuation
実空間
Physical Space

実空間とサイバー空間が融合したサイバーフィジカルシステム
Cyber Physical System (CPS)
サイバー空間Cyber Space
プロセッシング
Processing
計測・投影
Sensing&Projection

駆動
Actuation
実空間
Physical Space※移動通信システム：通信基盤➡生活基盤➡社会基盤（5G）へと進化
Beyond 5G：サイバー空間を実空間と一体化させ、「Society 5.0」のバックボーンへ

サイバーフィジカルシステムにおける時空間同期の実現
 一人の人間が世界中で同時に複数のリアルアバターを通じて他の人間や機械との協働を可能とするため、場所を超えて、サイバー空間とフィジカル空間をまたがって、時刻と位置を同期させる次世代時空プラットフォームの実現。
 日本標準時をつかさどるNICTの光格子時計、チップスケール原子時計、トレーサビリティ技術、無線双方向技術の組み合わせによるセキュアな分散時空同期システムの構築。
時空間同期とはローカルにデバイスが時刻同期し、互いに位置を把握している状態

Beyond5G推進戦略懇談会 徳田構成員資料（2020年1月27日）から抜粋

5

サイバーフィジカルシステムにおける時空間同期
時空間同期の応用例
複数の端末があたかも1台の端末の様に動作

１．端末連携近くにある複数の端末を連携させる
・連携MIMO・マルチスタティックレーダー

極近距離はミリ波・テラヘルツ波で連携

２．非GNSS※原子時計搭載衛星（例：GPS衛星）からの信号が届かない場所でも、正確な位置情報サービスが可能（地下、屋内、ビル街、等）※GNSSシステムに異常（太陽フレア、電離圏異常、宇宙紛争）が生じてもサービスを継続できる。

３．離れた地点間の同期（P-P, C-C, P-C）
あたかも伝搬遅延がないかのように同期した動作

高精細画像の同期

作業機械の同期

電波のCyber Physical System（Beyond 5G / 6G）＋様々な通信方式＋非通信利用の拡大

同時接続数の拡大：100万台/km2（5G）→ 1,000万台/km2 （B5G/6G）
用途の拡大：+ IoT、xR、コネクテッド（自動車、Drone）、工場、スマートシティ、、
周波数の拡大：＋ミリ波、テラヘルツ波
ネットワークの拡大：＋Non-Terrestrial NW（ドローン、航空、HAPS、衛星、月、深宇宙、、）・実環境における大規模検証が困難に・膨大なチャネルモデリングが必要「電波エミュレータ」：サイバー空間に様々な無線NWシステムを再構成。
実環境では困難な大規模システムの研究開発、複雑な異種・同種大規模システム間の干渉評価等のシステム検証を行い、導入・普及を加速。
電波エミュレータ活用イメージ
自動運転車

スマート工場
スマートシティ

自律飛行ドローン 空飛ぶ自動車
Beyond 5G推進戦略懇談会（第1回）事務局資料から抜粋
https://www.soumu.go.jp/main_content/000670824.pdf

電波エミュレータ：海外での取り組み
DARPAでは、2017年に6GHz以下のマイクロ波帯に対応した100台程度の実機相当の計算機で構成するRFチャネル-エミュレータを実現。コロッセオと称し、コンペを実施。2019
年10月以降NSFに移管し研究開発をさらに推進。
https://www.spectrumcollaborationchallenge.com/the-colosseum/
Fraunhofer instituteでは、欧州委員会の研究開発予算の支援を受けて、欧州都市圏を想定した5G向けの電波エミュレータが開発・構築されている。
https://www.fokus.fraunhofer.de/go/en/fokus_testbeds/5g_playgroundhttps://futurenetworks.ieee.org/images/files/pdf/TestbedWorkShopOct2017/danielSlides.pdf
Berlin市街でのエミュレーションイメージ

ミリ波・テラヘルツ波も含むエミュレータを官民を挙げて開発。実環境では困難な大規模システムの研究開発、複雑な異種・同種大規模システム間のシステム検証を可能とし、B5G/６Gの導入・普及を加速することが望ましい。

9
仮想空間における電波模擬システム技術の高度化に向けた研究開発(R2-R5)
背景• Society5.0時代は、これまで以上に多くの機器が通信を行い、通信量の増大による周波数逼迫、相互干渉による周波数利用効率の劣化など、様々な問題が発生する。
• 新たな電波システム開発や既存システムとの共存技術開発には多大な時間、費用が必要。
• 実無線機による運用試験は特定環境下で実施されることが多く、様々な環境での検証が困難。また環境変動により再現性の担保が困難。
• 実証フィールド環境に数千台規模の実無線機を設置しての大規模システム検証が困難。
• 新しい電波システムのデザイン、評価、検証を低コストかつ短時間で可能とするためには、様々な環境やシナリオを定義でき、物理的な試作機のみでなく、仮想的な無線機による実験環境が模擬可能な、新しい概念の電波模擬システムを開発する必要がある。
目的
様々な電波システムを、仮想空間上で高精度かつリアルタイムにエミュレーション可能な電波模擬システムを開発し、無線通信に関わる多様な事業者が、インフラ／システム／プラットフォーム／アプリケーション／サービスなどのデザイン、評価、検証が可能となるテストベッドを提供する。
電波伝搬を仮想空間上で高精度に模擬1万台規模の大規模評価
複数／異種システムの運用模擬

疑似無線機で任意の電波システムを模擬サーバ上に構築した仮想空間でリアルタイムにエミュレーション

実機検証で再現性のよい試
験環境を担保
開発／実験／検証のコストカット

実空間とサイバー空間が融合したサイバーフィジカルシステム
Cyber Physical System (CPS)
サイバー空間Cyber Space（クラウド）
（エッジ）
計測・投影
Sensing&Projection

駆動Actuation
実空間
Physical Space※移動通信システム：通信基盤➡生活基盤➡社会基盤（5G）へと進化
Beyond 5G：サイバー空間を実空間と一体化させ、「Society 5.0」のバックボーンへエッジ指向型新型コロナウィルス感染患者遠隔診療システム
室内4方向からPTZ/4Kカメラで患者を見守り（安価・小型のラズベリーパイで実装）

ホテル

Cam2

Cam1

Cam3を選択中（PTZ操作対象カメラ）

病院

病室①

キャリア網
患者の動きに合わせてエッジ
AIカメラが自動追跡

Cam1
4K

Cam2
4K

Cam3
4K

Cam4
4K

選択PTZカメラを遠隔操作
8Kディスプレー

遠隔から医師がカメラを制御（患部にズームイン）
映像信号（重要映像を優先的に伝送するQoS制御）

Cam3

Cam4（選択中）

バイタルデータ確認

患者数分のバイタルセンサーデータ（高信頼性通信＋輻輳制御）

制御信号（低遅延通信によるでスムーズなレスポンス）

病室②

病室④

病室③

「背中を見せてください」“背中を見せてください”

エッジ処理で患者情報を自動取得（顔色など）

NICT総合テストベッドにおいて、エッジコンピューティングをはじめ、電波・量子・光技術等の最先端のネットワーク技術、及び、利活用可能なビッグデータを提供するテストベッドを構築し、産学官に開放し多様な実証実験の推進を目指す
CPS
エミュレー
ション
量子・光

エッジ
コンピュー
ティング

B5G/6G
データ
利活用

遠隔問診（カメラを患部にズームイン）

総合TB基盤利活用https://www.soumu.go.jp/menu_news/s-news/01kiban09_02000344.html

実空間とサイバー空間が融合したサイバーフィジカルシステム
Cyber Physical System (CPS)
サイバー空間Cyber Space
プロセッシング
Processing
計測・投影Sensing&Projection

駆動
Actuation
実空間
Physical Space※移動通信システム：通信基盤➡生活基盤➡社会基盤（5G）へと進化
Beyond 5G：サイバー空間を実空間と一体化させ、「Society 5.0」のバックボーンへ※パンデミック等の緊急事態においても価値を創出し続けられる経済社会の実現！