衛星を活用した高速通信技術の開発	  － 海洋ブロードバンド実現による海洋資源調査高効率化を目指して－		  独立行政法人情報通信研究機構	
ワイヤレスネットワーク研究所	
宇宙通信システム研究室 研究マネージャー	  吉村直子	

次世代海洋資源調査技術 －海のジパング計画－	

次世代海洋資源調査技術 -­‐「海のジパング」計画-­‐	戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）	
・府省庁連携	・基礎研究から出口（実用化・事業化）まで		
海洋資源に関する現状	  	・日本の排他的経済水域は国土の12倍、世界第6位の面積	  	・豊富な海洋資源の可能性	  ・海洋資源調査の効率的手法は未確立	  海洋鉱物資源の科学的成因論等に基づく、低コスト・高効率な調査技術及び将来の海洋資源開発に不可欠な環境影響評価手法の開発	
次世代海洋資源調査技術 －海のジパング計画－	

研究開発内容（全体）
実施項目①
実施項目②
実施項目③
実施項目②
海洋資源調査技術の開発
実施項目①
実施項目③ 海底下鉱物資源情報等を現在の数倍以上効率良く取得するシ海洋資源の成因に関する生態系の実態調査とステムを開発
科学的研究 長期監視技術の開発• 調査・運用手法の開発
長期にわたり継続的に環境影響• AUVの複数運用
新たな戦略的調査手法を開発すの監視を行う技術を新たに開発• ROVによる高効率海中作業る前提となる海底下の鉱物･鉱• 海洋生態系観測と予測手法• 衛星活用による高速通信床の成因を解明• 海洋資源の採取・分析の確立• 観測システムの開発• 資源形成モデルの構築・実証

多点3	

実施項目②
実施項目②
海洋資源調査技術の開発
海底下鉱物資源情報等を現在の数倍以上効率良く取得するシステムを開発• 調査・運用手法の開発• AUVの複数運用• ROVによる高効率海中作業• 衛星活用による高速通信

多点

4	

日本周辺での衛星通信サービス	
呼び方	

衛星に使用される周波数帯	

衛星通信のサービス名	

Lバンド	

1.2～1.7GHz	

・インマルサットBGAN	
・イリジウム衛星携帯電話	

Sバンド	

1.7～2.7GHz	

ワイドスターⅡサービス	

通信容量	 降雨減衰	
小さい	

少ない	

大きい	

大きい	

Cバンド	 3.4～7.0GHz	
Xバンド	

7.0～8.5GHz	

Kuバンド	 10.6～15.7GHz	 ・IPSTAR衛星インターネット
接続サービス	・OceanBB, ExBirdサービス	
Kバンド	

18～26GHz	

Kaバンド	 17.3～31GHz	

・IPSTARゲートウェイ回線	
・インマルサット５（アジアエリアは現状では未サービス）	

次世代海洋資源調査技術 －海のジパング計画－	

排他的経済水域でのサービスエリア例	
スカパーJSAT OceanBBサービスの例	
下り（陸→船）回線速度最大1Mbps	
上り（船→陸）回線速度最大512Kbps	

衛星のカバーエリア（JCSAT-85の例）	
排他的経済水域	

国土周辺にしか高速通信可能な衛星カバーエリアがないのが現状	

出典：http://www.jsat.net/jp/satellite/oceanbb/ocbb_area.html	

次世代海洋資源調査技術 －海のジパング計画－	

1	

洋上中継器(ASV)搭載用高速衛星地球局の開発	
主要開発課題：	  ○伝送速度向上	  ・Kuバンド→Kaバンド	
○搭載性確保	  ・小型	  ・省電力	  ・無人運用	  超高速インターネット衛星きずな（WINDS）の成果の活用	  ・Kaバンド通信システムの構築	  ・移動体用小型地球局の開発	  次世代海洋資源調査技術 －海のジパング計画－	

超高速インターネット衛星「きずな」（WINDS）	
• 衛星による超高速ネットワーク	
最大1.2Gbps/ビーム（ベントパイプ中継）	
きずな	©	最大155Mbps/ビーム（再生中継）	
搭載再生交換システム(ABS)	
• 地上高速ネットワークとのシンプルなインタフェース（イーサネット）	
• 超広帯域高出力中継器	
• Ka帯マルチビームアンテナ(MBA)＆アレイアンテナ(APAA)	
• 2008年2月23日打ち上げ@種子島	
ＡＴＭベースバンド交 復調器	• 静止位置：東経143度	
変調器	
換機	
マルチビームアンテナ	
（MBA）	
周波数 	

電子走査ビームアンテナ	
（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 	

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 	
次世代海洋資源調査技術 －海のジパング計画－	

排他的経済水域を含むアジア全域をブロードバンドでカバー	
・マルチビームアンテナにより、 マルチビームアンテナ	
日本本土の大部分とアジア主要都市をカバー	
電子走査ビームアンテナ	
・電子走査ビームアンテナにより、アジア・太平洋全域をカバー。離島や海洋域でもブロードバンド通信が可能。	

電子走査ビームアンテナ	
(APAA)	

きずな	
マルチビームアンテナ	カバーエリア	

電子走査ビームアンテナ	カバーエリア	©		NICT

次世代海洋資源調査技術 －海のジパング計画－	

災害時に有効な衛星地球局の開発	
既開発衛星地球局	

特徴	

フルオート可搬局	

・ボタン一つでフルオートで動作し、専門家でない人でも動作可能。	
・再生交換中継回線：	
上り：1.5、6、24、51Mbps	
下り：155Mbps	

フルオート小型移動体用車載地球局	

・走行中にもブロードバンド通信が可能	
・アンテナは取り外して船舶等に搭載可能	
・再生交換中継回線	
上り：1.5、6、24Mbps	
下り：155Mbps	

大型（2.4m級）車載型地球局	

・限定付中型免許で運転可能	
・発発を搭載（7kVA以上）	
・再生交換中継回線	
上り：1.5、6、24、51、155Mbps	
下り：155Mbps	

次世代海洋資源調査技術 －海のジパング計画－	

海中探査機「おとひめ」の衛星遠隔操作実験	
・JAMSTEC海洋調査船「かいよう」に搭載した WINDS船舶局を使用して、JAMSTEC横須賀本部に	設置した大型車載局との間で24Mbps通信を確立
・横須賀からWINDS経由で深海探査機「おとひめ」のテレオペレーションを実施	
・HD映像、TV会議等も同時に伝送	

実験実施日：	  2013年10月6日	

「おとひめ」テレオペレーション実験構成	
次世代海洋資源調査技術 －海のジパング計画－	

ASV搭載用の衛星地球局の開発状況	
【目的】	
AUVの複数運用を実現するASV搭載用衛星地球局の開発（Mbps級伝送速度の実現）	
【研究開発課題】	
• 小型・低消費電力化	
• 高EIRPの実現	
• 無人運用環境への適応	
• 耐環境性の向上	
• 追尾・捕捉性能の向上	
• 商用衛星システムへの適応性	
アンテナ機構部(CGモデル)	

【開発スケジュール】	
項目

ASV搭載局

FY26
設計	

FY27FY28

試作・開発（1機目	・WINDS用）	

FY29
試験	

FY30
開発（2機）	・調査実施	

次世代海洋資源調査技術 －海のジパング計画－	

H26年度の研究成果	
自立型無人探査機（AUV）の複数機同時運用に必要な洋上中継器（ASV）搭載のための高速衛星通信装置の設計作業を実施	
【主な設計内容】	  １．ASV用高速衛星通信装置に求められる等価輻射電力の検討	  省電力化のため、これまで使用していた電力増幅素子よりも電力効率の	  良い素子を用いて大電力増幅器を検討した。図1にその評価ボードを示す。	  

２．ASV搭載時の衛星捕捉・追尾性能の向上	  図1 電力増幅器測定用バイアス回路	

衛星の初期捕捉や追尾の動作モードの検討をシミュレーションによる波の	  モデルを用いて実施した。常に波による動揺下で運用されるASVに対して衛星の	  捕捉と追尾の性能向上の手段を検討した。	

３．Out	  Door	  Unit(ODU)とIn	  Door	  Unit(IDU)の小型化と	  熱・構造システムの検討	  アンテナの構造をコンパクトにし、装置全体を覆うレドームを小型化。	  
更にレドーム外部に取り付けていたエアコンを省き、レドーム内の空気を	  循環させる熱交換システムを検討した。小型化だけでなく軽量化と省電力化にも 	  貢献した。図2に熱交換システムの概略図を示す。	  

図2 熱交換システム設計略図	

４．リモート・アクセスシステムの検討	  無人で運用されるASVで衛星通信装置の安定運用の維持と安全性を高めるた	  め、遠隔で電波停止や装置各所の電源制御を可能とするリモートアクセス	  システムを検討した。図3に試作のバックアップ通信用トランシーバを示す。	

５．ASV用高速衛星通信装置のコンポーネント/ユニットの製造	

図3 バックアップ通信用トランシーバ	

ASV用高速衛星通信装置の設計作業に必要な試作を実施した。主な試作品と	  して電力増幅器測定用バイアス回路（図1）、水冷式外部熱交換システム、バック	  アップ通信用トランシーバ（図3）、アンテナレドーム（図4）などがある。	  
図4 アンテナレドーム	
次世代海洋資源調査技術 －海のジパング計画－	

複数のASVによる海洋資源調査の将来像	
【現状】	海洋上は一種のディジタ
ルデバイド状態	

【SIPでの開発課題】	
洋上中継器（ASV）用の衛星地球局の開発	

【将来】	
調査船や複数のASVを結ぶネットワークを構築
し効率的な海洋資源調査を実現	

次世代海洋資源調査技術 －海のジパング計画－