B5G/6Gに向けた地上系無線通信システムの取組み
児島 史秀
国立研究開発法人 情報通信研究機構 (NICT)
ワイヤレスネットワーク総合研究センター ワイヤレスシステム研究室
E-mail: f-kojima@nict.go.jp
NICTワイヤレスネットワーク総合研究センター オープンラボ2021
特別企画3：パネルディスカッション「NICTが目指すこれからのワイヤレス研究」
2021年2月12日
Copyright © 2021 National Institute of Information and Communications Technology. All Rights Reserved1サマリ：B5G/6Gに向けた研究開発方向性の整理
コロナ禍に代表される新しい時代の、新しい無線通信要件にも対応
地上系無線システムの研究開発を三本柱のプロジェクトにより進行
NICTの役割：• 地上系電波利用の有効な提言を行う唯一の国立研究機関• 電波産業の方向性に合致し、先進的研究開発を公平性ある立場で行い、標準化・認証等を経て成果の社会展開を図る
背景・課題

コロナ禍

少子高齢化

環境問題

都市集中化

NICT/WSLのB5G/6Gターゲット

総務省, “Beyond 5G 推進戦略 －6Gへのロードマップ－,” 2020/6QOL※ポイント：◎標準化・認証化、◎企業・他機関連携、◎地域課題解決

新たな生活様式に準ずる電波システムの模擬・設計・評価のための電波模擬
技術

IoT等多様化無線システムを含めた高度無線アクセス技術の研究開発

ﾄﾞﾛｰﾝ/ﾛﾎﾞｯﾄ

ITS
ｽﾏｰﾄｵﾌｨｽ

ｲﾝﾀｰﾈｯﾄ/基幹網

工場無線

B5G/6Gに向けた研究開発方向性の整理

インフラ高度化
端末網多様化電波模擬基盤

ドローン、海中無線等新たな電波利用分野におけるシステム確立のための研究開発

適用環境拡張ｾﾝｻﾈｯﾄ海中無線

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プライベートマイクロセルによる可用性・接続性向上
狭域大容量通信サービスエリアを必要に応じ適材適所に展開事業者間の連携による柔軟なサービスエリア形成
社会実証を見据えた高度化検討を継続
マイクロセル内リソース割当て
全二重無線通信方式の適用検討
インターネット＜セルラ事業者A＞＜セルラ事業者B＞

ユーザ情報交換＜プライベートマイクロセル事業者＞

マイクロセル

動的ULリソース割当制御

全二重無線通信
基地局構成例

マクロセル
端末A（セルラ事業者Aに加入）
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端末B（セルラ事業者Bに加入）

プライベートマイクロセル構造• 各施設の管理者が局所的なニーズに即し、独自の5Gサービスエリアを構築• セルラとシームレスに接続

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IoTに資するワイヤレスグリッドの研究開発
モノ同士通信に資する無線機網構造(ワイヤレスグリッド)実現のための研究開発「ヒト」時代にはありえない条件：電池駆動で10年以上の動作等「ヒト」に囚われない大胆な多様化
SUNシステムの拡張により、以下の技術要件の確立を検討
多数端末間の自律分散的な協調動作技術
付加的制御を有する省電力動作技術
大容量データ収集網• 大容量データ経路選択技術• データ結合技術

WAN側
収集制御局
WAN
無線信号

高信頼メッシュ網• メッシュロバスト化• 無線利用モデル化

ソーシャル
クラウド

無線機搭載型
SUN無線信号メータ
スマートメータ
収集制御局
家庭内
センサ
無線機搭載型
センサ/モニタ

工場内
センサ等

農業用
センサ

構造物モニタ無線機搭載型センサ/モニタ

災害地
モニタ

無線機搭載型工具/センサ/モニタ
超省電力動作網• 動的スリープ技術• 屋外無線機実装

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ワイヤレスグリッドの概念
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統合モビリティシステムの研究開発
ドローン／ロボット等を含むモビリ
ティ管理のための拡張無線システ
ムの導入に資する無線リソース割
当技術、無線機群形成技術、情報交換プロトコル検討
複数無線機間の多元接続、群移動等のサポートが可能
HAPS、低軌道衛星システム、自動運転システム等との接続・連携を想定
地上だけでなく、高さ／空間への無線ネットワーク拡張を実現

無線機間多元接続、群移動サポート

HAPS、低軌道衛星システム等と連携

拡張無線システムとしての技術仕様策定• リソース割当• 群形成• プロトコルセルラシステム、高度交通システム等の地上系無線システムと連携

統合モビリティシステムの概要
Copyright © 2021 National Institute of Information and Communications Technology. All Rights Reserved5NTNとの連携に関する検討
地上系無線通信システム（サブネット）の高度化に不可欠な拡張CプレーンのNTN実装を検討
拡張Cプレーンの連続性、偏在性、拡張性を実現
要件に応じてNTNアーキテクチャ（Space/Air borne、Transparent/Regenerative）を選択
機構内連携も効果的に活用することを想定

NTN

拡張Cプレーン• 連続性、偏在性、拡張性を実現• 一実装例としてNTNを想定

接続形態
選択

GEO/MEO/LEO
HAPS

高度化
Cプレーン制御
地上系システム(サブネット)NTNとの連携
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高度化Cプレーン制御の例
ハンドオーバ・モビリティ対応(地上)サブネット間協調
ドローン網広域運用・管理
セキュリティ管理6

高度電波模擬技術に関する研究開発

電波伝搬モデル・
電波発射挙動モデル
モデル
入力

疑似無線機A/D変換部

高精度、リアルタイム性を特徴とする高度電波模擬技術の検討
大規模課題環境検証基盤
大容量サーバ等により実装
無線リンクエミュレータにおいて外部無線機の動作を相互作用させ、現実の動作を出力内蔵する仮想無線機により、仮想的な多数の無線機動作を適用可能
電波伝搬モデル・電波発射挙動モデル
検証手法の精緻化のために電磁界解
析、レイトレーシング、伝搬モデルを適切に参照しモデル化
外部無線機
ソフトウエア無線機等の疑似無線機、商用機器を含む実無線機を想定

実無線機

大規模仮想環境検証基盤

無線リンク
エミュレータ

仮想無線機

…
模擬結果
出力

高精度・リアルタイム電波模擬
高度電波模擬技術の検討

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6Gに向けた電波利用社会
最もハイレベルなゴールは、6G時代の電波利用リテラシの向上と、電波有効利用による安心・安全社会の確立
電波利用の多様性と透明性を段階的に進行
サイバーフィジカル連携を具現化するCPSエミュレータ技術の適用を前提
電波が「みえる」社会電波が「わかる」社会

電波が「いきる」社会

電界強度や干渉電力等 一般ユーザが原理・性 システム内／システムの専門性の高い情報が、質を解し、設定の変更 間の連携により、ネット一般ユーザにも享受可 や拡張ができるまでに ワーク環境がオンデマ能な社会
電波システムのリテラシ ンドで最適に構成されるが向上した社会
社会
電波の可視化

可視化

電波のカスタマイズ化

電波の最適化

カスタマイズ化

最適化

CPSエミュレータ
6Gに向けた電波利用社会（電波システムの導入に資する電波模擬技術）

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8研究開発連携の重視
国内企業等との研究開発連携を重視する
国研、中立的組織として、連携、連携間シナジーを推進し、社会展開の効率化と国際競争力の向上を目指す
研究志向を発揮し、他連携体制（例えば国外アライアンス）に対し差別化・圧倒を図る
連携においては、オープンソース化/知財化を適切に選択し、NICT技術の着実な社会展開を進める
大学B

法人C

企業A
連携間シナジー企業D研究開発
連携• 革新的アイデア・デザインの提供• チャンピオンデータ・先端デバイスの提供• 標準化・普及化・課題解決活動の主導

研究開発連携の概要
Copyright © 2021 National Institute of Information and Communications Technology. All Rights Reserved9結論：「6G」の展望
CPS技術を活用したさらなるサービス多様化・高度化に期待
通信サービス要件の向上、多様化に加えて、要件間連携・調和の可能性を想定
～4G

6G
要件間連携
では、6Gは？
要件が増えるの？

ヒト

通信サービス
要件

ヒト/モノ

5G

ヒト/モノ

CPS電波調律基盤

環境と要件を協調させる統合型通信システム

6Gを想定した要件間連携の概念
本研究(の一部)は、総務省の委託研究開発（JPJ000254）「第5世代移動通信システムの更なる高度化に向けた研究開発」、および「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」により実施した成果を含む。

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