Beyond 5Gにおける衛星-地上統合技術の研究開発
衛星-地上統合技術の情報収集、技術確立及び有効性確認

令和4年10月14日
石田 克義、水野 真一、吉田 貴容美、辻 真佑子（日本無線株式会社）
瀬戸口 喜幸、原口 大輝、宮下 拓也（スカパーJSAT株式会社）
中尾 彰宏、杜 平、福元 徳広（国立大学法人東京大学）
東京大学

目次
1. 研究内容の概要

2. フェーズ １ 実証実験

研究体制
欧州とのパートナーシップ
背景・目的
研究開発項目
全体スケジュール
各組織の役割研究開発項目フェーズ 1
研究開発のシナリオ・ストーリー
遅延・輻輳に対する対応策

実験環境
実験の成果
今後の展望

3. まとめ

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研究体制
Beyond 5Gにおける衛星- 地上統合技術の研究開発

東京大学

東京大学

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欧州とのパートナーシップ

ESAパートナー機関

NICTパートナー機関
東京大学
東京大学

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背景・目的背景• 5Gにおける衛星通信の利用が注目されている。
• 欧州Horizon 2000/ESAにて研究開発プログラムが推進• 衛星等非地上系ネットワークと５Gの接続標準化@3GPP• Beyond 5Gにて宇宙空間の利用が拡大 ⇒ 重要なコンポーネントへ• 2019年3月 欧州と日本にてワークショップ開催• 討議継続のため、『衛星通信と5G/Beyond5Gの連携に関する検討会』開催• ESAより日欧共同実証実験の提案受領
目的• 共同実証実験• SDN・NFV・ネットワークスライシング・ネットワーク管理技術の発展• 衛星-5G統合の主要技術確立東京大学

5研究開発項目
研究開発項目１ 日欧共同トライアルによる研究開発• ESAテストベッドによる衛星-地上接続実証実験（国内で有効性評価）• 日欧接続によるネットワーク運用性評価 （欧州と国内衛星回線の接続）

研究開発項目２ ローカル５Gバックホールの研究開発• SDN/NFV• ネットワーク・スライシング• ネットワーク管理
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全体スケジュール
トライアル
実施工程
全般
（契約など）

実証実験・
デモ

日欧共同トライアル

ローカル５Ｇ
バックホールHere !
フェーズ １ トライアル
２０２０年度

２０２１年度

フェーズ ２ トライアル
２０２２年度

２０２３年度

２０２４年度

日 本欧 州日本・欧州

日本
欧 州
日 本
東京大学

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各組織の役割
研究開発項目

内容担当

JRC• ESAテストベッドによる『衛星-地上』接続実証実験 【代表研究者】

研究開発項目１
日欧共同トライアル • 日欧接続でのによる研究開発
ネットワーク運用性評価
研究開発項目２
ローカル５Gバック
ホール研究開発• SDN/NFV• ネットワーク・スライシング• ネットワーク管理

スカパーJSAT【研究分担者】
東京大学【研究分担者】

東京大学

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研究開発項目
JRC

フェーズ 1 (2020-2021)

フェーズ 2 (2022-2024)• 欧州5GNW⇔JGN⇔弊社準備
GW⇔国内衛星(Ku)⇔VSAT局• 国内衛星⇔ローカル5G（研究開発項目2）⇔欧州TBと接続• 実証実験⇒UC想定のデモ実
施間に伝送路構築• 実証実験実施
スカパーJSAT• 実証実験実施• 国内衛星(Ku)と欧州TBの間
グローバル構成運用評価

東京大学• ローカル5Gに衛星回線エミュレータ接続• 室内実験系構築、
課題技術開発実施• 国内衛星（100Mbps伝送含む）とローカル5Gの接続実証実験• 衛星・5G連携運用評価• 実験環境構築（国内衛星ローカル5G BHとしての活用）• フェーズ１開発技術性能評価• Ｂ5Gで期待されるアプリケー
ション実験実証東京大学

9研究開発のシナリオ・ストーリー
Phase #1
2020-2021

衛星-5G
連携必要性

5Gと連接検討課題：①遅延②輻輳制御

Phase #2
2022-2024

対応策：①SDN/NFV②スライシング③統合ＮＷ管理

アクション
①ＵＣ選定
②実証実験
⇒デモへ

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フェーズ1 実証実験

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実験環境
 日欧共同実験のためのテストベッドの構築

日欧間の長距離ネットワークにおいてKuバンド衛星（12GHz/14GHz帯の周波数）、ローカル5Gシステム、NICTが運用するJGNなどを相互に接続。

 ユースケース

将来の国際間長距離通信での活用を念頭に、遠隔地で撮影した映像コンテンツや収集したモニタリングデータを送ることを想定

 実証実験

4K映像伝送及びIoTデータ伝送の基礎実験を実施

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実験環境

日欧共同実験で構築したテストベッドの構成図
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実験環境

Gateway局

VSAT局

gNB（5G基地局）

VSAT局： Very Small Aperture Terminal

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実験環境

東京大学
本郷キャンパス

SINET

GW

JGN

GW

INTER
-NET
2

GW

GEA
NET

GW

DFN

ネットワーク

欧州
連携
機関内
NW

Internet2（インターネット2）とは、アメリカ合衆国の最先端ネットワーキングコンソーシアムであり、研究教育コミュニ
ティ、企業、政府機関などがメンバーとして参加している。正確な表記は“the Internet”。2018年時点で 331の高等教育機関、65の企業、43の研究教育ネットワーク、60の提携会員や接続業者が参加している。

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実験の成果構築したテストベッドを使用し、4K映像とIoTデータの伝送に成功
 衛星回線と日欧間地上回線を含む長距離伝送による遅延等の影響下において、日本に配置したCPE（Customer Premises Equipment）（5G対応ゲートウェイ）と欧州に配置した5Gコア間でやり取りされる5G制御信号で通信セッションが確立できること、日本側の4Kカメラ及びIoTセンサで取得したデータを欧州側のPC及びデータサーバへ伝送できることを明らかにしました。
 各伝送区間のネットワーク品質を測定し、衛星回線と5Gを接続したネットワーク性能の評価を実施
 具体的なアプリケーション伝送の観点からも、国際間長距離通信を介した5Gネッ
トワークにおける衛星回線の統合が実現できることを確認
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実験の成果

4K映像伝送日本側から欧州側へ送信した4K映像の再生結果

IoTデータ伝送結果
日本側で取得し、欧州側のデータサーバで受信したセンサデータの時系列グラフ（ここでは温度・湿度情報の例）
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<参考>伝送区間のネットワーク品質
 遅延
End-to-End
約 980 [msec]
5GC＠エッジノード～ データサーバ間
約 950 [msec]
5GC@中継ノード ～ データサーバ間
約 260 [msec]
5GC＠セントラルノード ～ データサーバ間 約 1 [msec]
 スループット ジッタ
 パケットロス

約27 [Mbps]（<参考>衛星区間：30Mbps）
約 0.6 [msec]
約 1[%]

Item
Latency(End-to-End)
Maximum Throughput
JitterPacket loss

Result980[msec]
27.2[Mbps]
0.57[msec]
1.00[%]

Item
Latency(UPF1-to-Server)
Latency(UPF2-to-Server)
Latency(UPF3-to-Server)

Result955.3[msec]
262.4[msec]
0.7[msec]

東京大学

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今後の展望本実験で得られた技術を活用することで、5Gネットワークのカバレッジを拡張し、衛星回線を含むグローバルな5G/Beyond 5Gネットワークの構築に寄与することが期待される。
JRC、スカパーＪＳＡＴ並びに東京大学は、国境を越えて欧州と相互協力し、Beyond 5Gにおいて地上と衛星のシームレスな統合に必要な技術の確立を引き続き目指す。

東京大学

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まとめ
• コロナ禍にも拘らず、実験系の構築支援、運用支援していただき、誠にありがとうございました。
• 日欧共同実験の衛星-5Gの連携技術のデモンストレーションにおいて、JGNには安定した接続と4K映像伝送に十分な帯域をご提供いただきました。重ねて御礼申し上げます。

東京大学

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謝辞
本研究成果は、国立研究開発法人情報通信研究機構の委託研究「Beyond 5Gにおける衛星- 地上統合技術の研究開発」（採択番号：21901）により得られたものです。

ご清聴ありがとうございました。
東京大学

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