NICT鹿島宇宙技術センターと衛星通信
国立研究開発法人情報通信研究機構
髙橋1

卓1

情報通信研究機構（NICT）所在地

2

鹿島宇宙技術センター

ワイヤレスネットワーク総合研究センター

企画室（鹿島管理グループ）
宇宙通信研究室

電磁波研究所
時空標準研究室3

●西太平洋電波干渉計(34mアンテナ施設）完成●鹿島支所開設

オリンピック史上初のテレビ衛星中継
東京オリンピック： 1964年（昭和39年）10月10日～24日
7月23日 衛星中継の実施を正式に決定
8月19日 シンコム3号打ち上げ
10月10日 開会式を米国に生中継◆東京オリンピックテレビ衛星中継信号系統

シンコム３号

テレビジョン学会誌, Vol.19, No.3, p.157, 1965年2月 より

オリンピッ
ク競技場

NHK放送センター

電波研
小金井

筑波山
中継所

映像系
代々木

KDD
大手町

音声系

KDD
二宮
中継所

電波研
鹿島
地球局

断線

HTC
ホノルル

代わりに短波(SSB)で伝送！

5

NHK 7時のニュース（1964年10月10日）

COMSAT
ポイント
マグー
地球局

ATTオー
クランドNBCCBSABC

バーバン
ク中継所

ロサンゼルス
中継所

全米

CBC
トロント
モントリ
オール

ソ欧
連州
・ 21 EBU
東 カ ハンブルグ
欧国

EBU
モントリ
オールカナダ郵政省電波研究所 鹿島地球局（現・NICT鹿島宇宙技術センター）

郵政省電波研究所

筑波山中継所

郵政省電波研究所（現・NICT本部）
鹿島宇宙技術センターに立つ「東京オリンピック宇宙中継の地」記念碑

6

6
テレビジョン学会誌, Vol.19,
No.3, p.157, 1965年2月 より

NICTに関連する通信衛星等の開発の歴史
東京オリン
ピック中継

日
本の衛
星通
信の研
究
開発
開始

最初の日本の通信衛星

WINDS, 2008

商用移動体通信サービスへ展開
N-STAR

Syncom III,
1964（米）ETS-Ⅱ, 1977

ETS-9
2022

Ｓ帯衛星間通信
ミリ波パーソナル衛星通信

移動体・パーソナル通信
S帯大型展開アンテナ
STICS

Relay,
1964（米）

移動体衛星通信高精度衛星測位ETS-Ⅵ, 1994

ETS-Ⅴ, 1987

商用放送サービス化へ展開
BS-2a, 1984, b, 1986,3a, 1990, b, 1991

最初の国内
放送衛星

Ka帯移動体通信
21GHz衛星放送

QZS, 2010.9

先進的
衛星放送

COMETS, 1998

地上－衛星間レーザ通信

BS-1,1978

Ka帯大容量
移動体通信
フレキシビリティ

ETS-Ⅷ, 2006.12

移動体衛星通信

我が国初の静止衛星

衛星間・地上－衛星間レーザ通信

ATS-1,
1967(米)SOCRATES/SOTA/VSOTA

レーザ通信
ETS-Ⅵ, 1994

OICETS, 2005

ATS-1衛星による各種実験

鹿島30mアンテナ

1960

高速衛星通信JCSAT, 1989, Superbird, 1992

Relay衛星による各種実験

7

商用高速通信サービス化へ

搭載高速ATM交換機
Ka帯超高速衛星通信
CS-2a&b, 1983, CS-3a&b, 1988

商用通信サービス化へ展開

CS-1, 1977

鹿島26mアンテナ

1970

鹿島34ｍアンテナ

1980

1990光センター

2000

きずな地球局

2010

2020

海洋・宇宙ブロードバンド衛星通信ネットワーク

10～20年後には・・・
衛星間通信は全て光に置き換わる
地上ー衛星間は光・RF両方必要

小型光通信衛星等

ブロードバンド通信衛星

通信路切換

海洋・宇宙ブロードバンド
衛星通信ネットワーク

国際協調型グローバル
光衛星通信ネットワーク
排他的経済水域

海洋プラットフォーム
無人探査機

8

数十Gbps超では光通信が必須。
光地上局とのサイトダイバーシ
チ技術の連携とKa帯衛星通信との組み合わせで、確実にブロードバンドな通信路を確保し、将来の宇宙ビックデータを活用するネットワーク実現に貢献

技術試験衛星8号機「きく8号」（ETS-VIII)

・

ETS-Ⅷ
2006年12月18日に種子島からH-ⅡAロケットで打ち上げ。
2017年1月運用終了

データ

S帯大型展開アンテナ（開口径13m）
受信用

制御信号（低雑音増幅器の不具合）

基地局

送信用

HAC実験用アンテナ（1mφパラボラ）（S帯の通信実験に使用）
9

HAC:高精度時刻基準装置

NICT鹿島宇宙技術センター（茨城県鹿嶋市）

黒潮牧場16号ブイ（直径：8m）
小型地球局
S帯ヘリカルアンテナ

基地局で取得したデータは地上回線で高知高専のデータサーバへ転送超高速インターネット衛星「きずな」（WINDS)

・マルチビームアンテナ

2008年2月23日に種子島からH-ⅡAロケットで打ち上げ。

MBA
電子走査ビームアンテナ
ＡＰＡＡ

2019年2月運用終了©

MBA
カバーエリア• 衛星による超高速ネットワーク
最大3.2Gbps/ビーム（非再生中継）
最大155Mbps/ビーム（再生中継）• 超広帯域高出力中継器• Ka帯マルチビームアンテナ＆アレイアンテ
ナMBA

周波数

APAA
カバーエリア
APAA

上り： 27.5～28.6GHz / 下り： 17.7～18.8GHz

通信エリア

日本全国及びアジア10都市

アジア太平洋全域

EIRP、G/T

68dBW以上、18dB/K以上

55 dBW以上､7 dB/K以上

偏波

水平及び垂直偏波

垂直偏波

10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

NICT

世界最高速の3.2Gbps衛星通信実験••

2014年11月-

WINDS衛星回線において16APSK-OFDM方式で、多値変調周波数多重によるRF信号ダイレ
クト変復調装置を開発し、世界最速の3.2Gbpsを目指しWINDS衛星回線を通すことに成功
10GbEインタフェースを介して4K超高精細映像を通すWINDS衛星通信実験に成功

主要諸元
Modulation:
Signal Mapping:

DVB-S2 conformity

Data Rate:

3200Mbps=50Msps x
4bit/symbol x 16ch

Error Correcting
Code:

LDPC code

Interleave:

Randomizer:

WINDS基本実験：3.2Gbps伝送実験

11Specification
16APSK-OFDM (radius ratio
γ=R2/R1=2.73205),
GI=2.5ns

10GbE externalinterface:interleave between
subcarriers (every eightwaves)
Generating polynomial
h(x)=x8+x7+x5+x3+1(CCSDS)
10GbE SFP+ interface
Internet protocol: UDP/IP

東日本大震災時の鹿嶋市近郊（震度6弱）の被災状況

1212

https://city.kashima.ibaraki.jp/soshiki/17/1303.html

気仙沼市、松島における活動支援
気仙沼市及び陸前高田市で指揮支
援及び救助活動を行う東京都隊の活動を支援。
大手町の東京消防庁と現地指揮支援本部間に51Mbps衛星回線で接続、テレビ会議、ＩＰ電話、高精細カメ
ラ等を設置。

防衛省航空幕僚監部の要請により、松島基地及び入間基地に直径1メートル程度の小型の地球局設備を臨時に設置し、NICT鹿島宇宙技術センターに設置されている大型地球局とあわせて計3拠点を結ぶ仮設のブロードバンド通信網を構築しました。

WINDS再生交換モード

約38Mbps

約38Mbps

約12Mbps

約25Mbps

約38Mbps

インターネット接続
51MVSATNICT鹿島宇宙技術センター

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可搬型
VSAT

各種端末

各種端末

航空自衛隊入間基地

航空自衛隊松島基地

3月16、17日朝には積雪ありIDUは廊下に設置
IDU : Indoor Unit

衛星通信車
設営・生活支援
電源供給

気仙沼消防署
気仙沼市災害対策本部の一角に活動エリア確保→ 東京消防庁作戦室（大手町）とHDTV会議を開設。

災害対策実験用地球局

小型車載地球局
フルオート可搬局

トリアージや防災訓練の連携
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大型車載地球局

熊本地震応急ネットワーク支援派遣（高森町）
2016年4月

熊本県高森町役場において、災害対策本部（総務課）に行政用としてAPを１箇所、町役場入り口付近に住民用としてAPを１箇所に応急ネットワークを構築しインターネット回線を提供し、最大18Mbpsを記録
WINDS用大型車載局設置

行政用ネットワークの利用状況

災害対策本部（総務課）
16

町役場入り口付近

アクセスポイント（AP）

住民用ネットワークの利用状況

16

ハイスループット衛星（HTS)の世界動向
・衛星通信回線の低コスト化（ビット当たり単価の低減）を目指し大容量化•••

HTS: High Throughput Satellite
静止衛星
マルチビーム化（シングルビーム→100ビーム～1000ビーム級）
広帯域化（Ku→Ka帯）
2022頃
現在

Inmarsat-5
80-100ビーム級
容量：数十Gbps

Viasat-3
1000ビーム級
容量：1Tbps

従来のシングルビーム衛星のイメージ

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HTSのイメージ

左上図：https://www.inmarsat.com/wp-content/uploads/2015/03/GX-10-things_e.pdf
左下図：https://www.inmarsat.com/service/global-xpress/
右上図：https://www.exede.com/viasat-satellite-internetservice/?_ga=2.235477377.1231254540.1598429286-1660798736.1598429286
右下図：https://www.viasat.com/news/going-global

光衛星通信プロジェクトの過去の実証と将来計画
光衛星通信プロジェクト

HICALIの10Gbpsの開発ターゲット
実証済み計画- 1994: ETS-VI/LCE (NICT)- 2001: SILEX (ESA)- 2006: OICETS (JAXA/NICT)- 2008: TerraSAR-X (DLR)- 2008: NFIRE (MDA)- 2011: HY-2 (HIT, China)- 2011: BTLS (Russian company)- 2013: LLCD/LADEE (NASA GSFC)- 2013: Copernics (ESA)- 2014: OPALS (NASA JPL)
- 2014: SOTA (NICT)- 2017: OSIRIS (DLR)- 2019 VSOTA (NICT)
将来計画- 2020~: JDRS (JAXA)- 2021~: LCRD (NASA GSFC)- 2022~: HICALI (NICT)

18

海洋・宇宙ブロードバンド衛星通信システムの概要
非常時、海洋、航空を含む宇宙空間に100Mbps級のブロードバンド通信を衛星通信で提供
次期技術試験衛星（ETS-IX）・EEZ＋地球視野をカバー
EEZ+αをカバー

光(10Gbps級)#2

国際サイトダイ
バーシティ・ゲートウェイ局#5#8

Ka帯#11#12#17

#9
#10

#23
#11
#31
#40
#46
#54

#53

#29

#30
#38

#51

#36

#44

#43
#42

#50
#49

ゲートウェイ回線

19・100Mbps超の高速大容量移動体通信（Ka帯の利用）・トラフィック変動に対応するフレキシブルな中継（ビーム可変、周波数可変）#7 #6#16 #15#21 #20

#28
#37

#39

#12 #45
#52

#8

#22

#27

#1

#2

#1

#3
#4
#4
#7
#5

#26

#10
#14
#19
#25

#35
#41

#3
#6
#9

#13
#18

Fixedbeams#24#34 #33

#32

#47
#48

Scanning beams

船舶ブロードバンド

航空機ブロードバンド

耐災害通信（海洋資源調査等）（機内インターネット等）（バックホール回線等）

サイトダイバーシティ：複数の地球局を用意し状態の良い地球局を使用する技術
バックホール：アクセス回線と基幹通信網をつなぐ中継回線
EEZ：Exclusive Economic Zone 排他的経済水域

・新「宇宙基本計画」（平成28年4月1日 閣議決定) で技術試験衛星９号機（ETS-9）の開発が明記、 国家プロジェクトとして計画開始
・第21回宇宙開発戦略本部（令和元年12月13日開催）において、ETS-9の打上げが令和４年度とされた

20◼ 宇宙基本計画工程表改訂案(宇宙開発戦略本部 第２１回会合

令和元年11月28日)

出典： https://www8.cao.go.jp/space/plan/plan2/kaitei_fy01/kaitei_fy01.pdf

ETS-9の通信ミッション
次世代通信衛星の基本構想
大容量デジタル・フレキシブル・ベントパイプ

技術試験衛星9号機の姿◆固定ビームマルチビーム配置・周波数繰り返し等を検証可能なビームの開発
フィーダリンクも搭載◆伝送容量（スループット）の拡大
固定ﾏﾙﾁﾋﾞｰﾑ（100ﾋﾞｰﾑ級）で大容量（100Gbps級）を実現◆可変ビーム◆フレキシビリティ確保による通信・サービス品質の向上

軌道上で任意にビーム形状・位置を変更するDBFの開発

広帯域（数GHz幅）を対象に、周波数・覆域を可動・可変化◆給電系等の小型化・軽量化◆光フィーダリンク

多数のビーム搭載を可能とするため、給電系の小型・軽量・高密度実装等を実現

将来の大容量化に対応するため、光フィーダリンクを開発・搭載し、運用可能性等を検証

固定ビーム（Ka帯、マルチビーム給電系、チャネライザ）

可変ビーム（Ka帯、DBF）

軌道位置（想定）
共通部（ビーコン送信等）
21

・東経143°（WINDS運用中）等

光フィーダリンク（10Gbps級光通信）

10Gbps×1局

次期技術試験衛星に関する検討会資料より抜粋して改変

搭載中継器のキー技術◼トラフィック変動に対応するフレキシブルな中継技術（ビーム可変、周波数可変）
・デジタルチャネライザ
（Digital Channelizer）
ユーザの通信要求の変化に応じて衛星ビームの周波数割当を柔軟に変更可能

・デジタルビームフォーマ（Digital Beam Former）
ユーザの通信要求の変化に応じてカバレッジを柔軟に変更可能

周波数割当を変更

災害時
通信要求増大トラフィック要求の変動
22デジタルチャネライザによる周波数割当変更のイメージ

DBFによるカバレッジ変更のイメージ

衛星搭載用超高速光通信コンポーネントHICALIの開発
衛星・地上間において10Gbpsクラスの通信速度で伝送可能な光通信コンポ―ネント•通信速度：10Gbpsクラス•利用波長：1.5μm•宇宙環境に耐えられる光通信機器としては世界最速•天候に左右されにくいサイトダイバーシ
ティを考慮した地上局を検討中

技術試験衛星9号機

鹿嶋
小金井

沖縄

23

ネットワーク統合制御技術◼電波と光を組み合わせてユーザの変化する通信要求にフレキシブルに対応するネットワーク統合制御技術を検討中- トラヒック要求の空間変動
エリアフレキ
シビリティ（DBF）

技術試験衛星9号機- ユーザリンク
光リンクによる のトラヒックは適切なフィーダリン
超大容量化
RF-光ク系を通じて地切替
上NWに接続サイト
ネット
周波数フレキ
ダイバーシティ
ワーク統
複数GWにシビリティよる大容（チャネライザ） 合制御量化- マルチビームによるトラヒック収容- トラヒック要求の時間変動
ユーザリンク(Ka帯)地上NW

制御局（ネットワー
ク管制/回線制御/衛星管制機能）

回線状態
フィーダリンク(Ka帯, 光)
24

次期技術試験衛星の研究開発スケジュール
H28年度

H29年度

H30年度

H31/R1年度

R2年度

R3年度

R4年度～

2016年度

2017年度

2018年度

2019年度

2020年度

2021年度

2022年度～搭載系システム開発
６月 周波数ファイリング事前公表

RF通信
ミッション系

固定マルチビーム衛星通信システム開発

可変ビーム衛星通信システム開発

光通信
ミッション系

光通信システム開発

引き渡し
衛星インテグレー
ション

打上

軌道上実証

総合試験

ネットワーク統合制御技術の開発
高効率運用制御方式、リソース可変方式、Ka帯伝搬特性測定とモデル構築

地上系システム開発

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海洋・航空・災害など多くのユーザの利用へ

RF通信
地球局系

Ka帯地球局システムの開発

光通信用
地上局系

光地上局システムの開発
RF－光変換技術、世界唯一の光地上局NW、国際サイトダイバーシチ、補償光学システム

マルチプラットホーム技術、ゲートウェイ地球局の改修等

RF・光ハイブ
リッド衛星技術・ネット
ワーク統合制御技術創出

新技術を世界に先行して確立

むすび• 鹿島宇宙技術センター紹介• NICTの宇宙通信への取り組みを紹介• 最近の鹿島宇宙技術センターでの衛星通信実験を紹介• 技術試験衛星8号機「きく8号」（ETS-VIII）• 超高速インターネット衛星「きずな」（WINDS)の紹介• 技術試験衛星9号機の状況を紹介

26

ご静聴ありがとうございました27