天地 260mm、左右 180mm

論文の書き方講座開催のお知らせ
一般社団法人 電子情報通信学会
通信ソサイエティ

通信ソサイエティでは、論文の書き方について会員の皆様に広く深く御理解頂くた
めに、2021年ソサイエティ大会において、論文の書き方講座を下記のとおり開催致します。今大会はオンライン開催となっておりますため、本企画もオンラインにて開催致します。
この書き方講座は、2009年3月以来、総合大会／ソサイエティ大会において継続的に開催され、数多くの方に御参加頂き、大変御好評を頂いております。
通信ソサイエティ和文論文誌・ComEX 誌の委員長／副委員長経験者が講師を務める講座ですので、論文執筆のポイントを聞ける貴重な機会となっております。大学
あるいは企業において論文執筆に御興味をお持ちの方は是非御参加下さい。
多数の皆様の御来場をお待ち致しております。

『論文の書き方講座』
日時：2021 年 9 月 15 日（水）9:45〜11:30（オンライン開催）
プログラム：（1）論文の書き方

小川猛志（東京電機大学）（2）回答文の書き方・レターの書き方
上山
定員：100 名
聴講費用：無料

IEICE
Communications Society

憲昭（立命館大学）

小 特 集 の 発 行 に あ たって

中島昭範

編集チームリーダ

Akinori Nakajima「クルマ」と「モノ」 をつなげる
V2X 技術の動向と展望「クルマ」の歴史は，1769 年ニコラ・ジョゼフ・キュニョーによる蒸気自動車の発明から始まるそうです．
それから約 250 年後の現在においても私たちは自動車による優れた利便性を享受しております．しかし，その一方で，私たちは自動車による交通事故や環境問題などの社会的な課題を抱えています．交通事故に関しては，特に高齢者の運転ミスによる交通事故のニュースが目立つようになりました．環境問題に対しては2020 年 10 月に日本政府が発表した「2050 年カーボンニュートラル宣言」への取組みが期待されています．
また，少子高齢化と労働人口の減少から公共バスや物流トラックのドライバ不足も懸念されています．これ
らの課題を解決する持続可能なモビリティ社会の実現に向けた「クルマ」の進化が期待されています．現在の自動車業界は「100 年に一度の変革期」の真っただ中にあると言われており，現代社会の激しい時流に対応すべくコネクテッド，自動化，シェアリング，電動化といった技術領域で研究開発・実証が盛んに行われています．
本小特集では，運転支援や自動運転に不可欠で，興味深い技術領域である「コネクテッド」の技術，無線通信技術（V2X: Vehicle-to-Everything）についてフォーカスし，V2X によって実現する将来の交通システ
ムや V2X や周辺技術の動向などを取りそろえました．具体的には，まず現在に至るまでの V2X を活用した
ITS・自動運転の動向及び今後の展開，V2X の DSRC(Dedicated Short Range Communications) やセルラ
V2X(C-V2X) といった各無線通信技術における技術開発状況について御紹介頂きます．次に，V2X に関連する技術として運転支援・自動走行技術，「クルマ」や交通インフラにて取得したデータを地図上にマッピング
しモビリティの安全性を向上させるダイナミックマップ技術，通信と密接不可分なセキュリティ技術について御紹介頂きます．また，本誌での初の試みとして一般記事「子どもに教えたい通信のしくみ」が本小特集のテーマと合わせて，自動運転車を取り上げております．将来の安全・安心・快適なモビリティ社会に期待を寄せつつ，幅広い年代で本小特集を読んで頂ければ幸いです．末筆になりますが，本小特集の発行にあたり，御執筆頂きました皆様，査読・校閲等，編集作業に御協力頂きました皆様に心から感謝申し上げます．

小特集編集チーム
中島昭範，大下裕一，竹村暢康，松井健一，山本

嶺ⓒ電子情報通信学会 2021

ジュニア会員向けページ

自動運転車のしくみ慶應義塾大学大前

学 Manabu Omae

ことで目標線に沿って走行しています（図 1）．

1. はじめに

自動運転車のコンピュータもライントレースカーと同自動運転の技術は，人の運転を手助けして危険を回避

じようなしくみでハンドルを操作します．ただし，自動することで交通事故を減らす技術として期待されていま

車は速度が速いので，ライントレースカーのように真下す．既に，高速道路で人がハンドルやブレーキを操作しの線を見ていると左右にふらふらしてしまいます．しかなくても，コンピュータが運転してくれる車が実用化さし，図 1 のように前方（例えば，時速 50 km だと，20れています．また，人の代わりに運転することで，人が〜30 ｍです）の目標線とのずれ（α）を使ってハンド少ない地域や高齢者が多い地域で人々の移動を助ける技

ルを回す角度をハンドル角＝ K ×α

術として期待されています．

として，K の値を上手に設定し，ハンドル角を決める

コンピュータは，どのように車を運転しているのでしょうか？ 今回は，自動運転車のしくみの一例を簡単と滑らかに目標線の上を走行できます．

に説明したいと思います．

ところで，道路にはライントレースカーのように目標線が引かれていません．この線はどのように決めているのでしょうか？ 高速道路を自動運転する場合，多くの

2. ハンドルを操作するしくみ

自動運転車は前方を撮影するカメラで車線の両側の白線

皆さんは，床に書かれた線に沿って走行するライントの位置を確認し，車線の中心を目標線として設定しま

レースカーで遊んだことはありますか？ ライントレーす．しかし，高速道路以外の道は，交差点があったり，

スカーは，センサで床の色を検出し，黒色の目標線が車

白線がなかったりしますので，白線の位置から目標線を体の右側にある場合は左輪を速く回し（右に旋回），左決めるのは難しいですね．そこで自動運転車は，地図を側にある場合は右輪を速く回し（左に旋回）真ん中付近使うことがあります．

にある場合，左右輪を同じ速さで回す（真っすぐ走行）③車の位置を調べて地図上におく④αを求めてハンドル角④αを求めてハンドル角を
決める

目標線

α

目標線

自動運転車

図１ ライントレースカーと自動運転車
100②地図に目標線を引く

目標線αを使ってハンドル角を決めてハンドルを回す

コンピュータ：
左側に目標線がある
ので右輪を速く回す

ライントレースカー①地図を用意する

まっすぐ進んだら生じるずれ(α)を確認

線

標
目

線

標

目

センサ：
左側に目標線があることを確認

α

図 2 のように，地図に目標線を書いておきます．車通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

図２ 地図を使ってハンドル角を決めるしくみⓒ電子情報通信学会 2021

センサで得られた周囲の物体の位置

地図と照合すると自分の位置が分かる

図３ 地図を使って車の位置を求めるしくみの正確な位置が分かれば，地図上に車を置くことができうものは「ライダ」，電波を使うものは「レーダ」と呼ますね．そして，αを求めてハンドル角を決定し，操作ばれています．

することが可能です．目標線以外に，制限速度，一時停

そして，前方に車や人が存在したら，それが走行して止線（止まれ）の位置なども地図に書いておけば，制限いる車線上にあることを確認し，速度を下げて距離を速度で走行し，一時停止線が近づいたらブレーキをかけ保ったり，停止したりします．自動運転車がきちんと危て停止線の前で止まることもできます．

険を検知できないと，事故を起こしてしまいます．また，危険がないのに危険と判断して急ブレーキをかけても，後ろの車に追突されてしまう危険があります．

3. 車の正確な位置を求める技術

よって，カメラ，ライダ，レーダから得られた情報を車の正確な位置を求める技術は，地図を使う自動運転

組み合わせて，正確に自動車の周りの物体が，どこにあ

車にとって重要な技術です．その代表的なセンサは，り，それが何で，どう動いているのかを確認していま「GNSS」＊1と呼ばれ，人工衛星からの信号で位置を求す．特に，最近はカメラを使った認識の性能がどんどんと同高くなり，カメラ映像の中の車，歩行者，信号，車線，

じ原理です．これに特別な情報を与えて計算すると，正通れる場所，通れない場所などを正確に識別できるよう確な位置 (1cm ぐらいしかずれません ) が分かるのです．

になりました．

めます．スマートフォンについている「GPS」＊2

ただし GNSS は万能ではなく，建物や木が多い場所などでは，正確な位置を求められません．そこで，図 3のように，あらかじめ用意した正確な地図と，センサで

5. おわりに計測した車の周りの建物や道路の位置を照合すること

簡単ではありますが，自動運転車のコンピュータがハで，正確な位置を求める方法と組み合わせます．センサ

ンドル，アクセル，ブレーキを操作するしくみを説明しについては，次の章で説明します

ました．これ以外にも，無線通信で道路やほかの車から情報をもらって賢く運転したり，運転者が寝ていないか

4. アクセル，ブレーキを操作するしくみ
次にアクセルやブレーキの操作を説明します．ライン

をチェックしたり，AI で危険を予測したり…．自動運
転車には様々な新しい技術が盛り込まれ，皆さんの安全
かつ快適な移動を実現するために日々成長しています．

トレースカーの中には，超音波センサなどを付けて，前方に壁などの物体があったら止まるものがあります．自動運転車も同様に，電波やレーザ光を周囲に飛ばして，物体に当たって反射して帰ってくるまでの時間を計ることで，周囲の車や障害物との距離を測ります．カメラの映像から距離を測っている車もあります．レーザ光を使＊ 1 GNSS: Global Navigation Satellite System，全球測位衛星システム＊ 2 GPS: Global Positioning System，全地球測位シス
テム

大前

学

1995 東大・工・産業機械卒．2000 同大学院博士課程了．同年慶應義塾大学
環境情報学部助手，2005 同大学院政策・
メディア研究科助教授，2013 同教授，
現在に至る．この間，自動車の自動運転・
隊列走行・遠隔操作のため車両制御の研究に従事．

子どもに教えたい通信のしくみ

自動運転車のしくみ

101

解

説

ITS･ 自動運転の動向と今後
̶V2X を中心として̶

菅沼英明

1

Everything）と呼ばれる通信にある．ITS では従来，数はじめに十〜数百ｍの範囲において，「クルマ」と「クルマ」が安心 ･ 安全 ･ 快適な交通社会の実現に向けては，自通信する車車間通信（V2V: Vehicle to Vehicle），「ク

動車のみならず，道路交通インフラの高度化や情報活用

ルマ」と信号機などの交通インフラが通信する路車間通といった様々な取組みがグローバルに行われており，

信（V2I: Vehicle to Infrastructure），「クルマ」と歩行

日々の進歩は目覚ましいものがある .

者が通信する歩車間通信（V2P: Vehicle to Pedestrian）

ITS（Intelligent Transport Systems）もその重要ななど，DSRC（Dedicated Short Range Communications）

取組みの一つである．ITS とは，交通社会が抱える事故 ･と呼ばれる狭域通信が主流であった．昨今ここに , 主に渋滞や環境問題などの社会課題を，最先端の情報通信とセルラ網を活用した大容量データを広域に配信する広域制御技術により解決するシステムの総称である．また，通信（V2N: Vehicle to Network）が加わり , これらを

ITS の特徴として，「クルマ」単体では実現できず，政総称して V2X と呼ぶことが多い．更には，セルラによ府などが定める公的な規格や法の整備，関係省庁と連携る通信を ITS の狭域通信にも活用できないかという取した交通インフラの配備，将来の政策への提言と反映な組みが研究レベルで検討されるようになり，これらはセ

ど，官民が一体となった取組みであることが挙げられる

ルラ V2X（C-V2X）と呼ばれている．
また，自動運転を実用化するにあたっては，
「クルマ」

（図 1）
．
日本における ITS は 1990 年代半ばにスタートしたは車載センサによる自律制御での走行を基本としつつが， そ の 主 要 な 要 素 は， 近 年 で は V2X(Vehicle toも，一方では通信の活用に大きな期待が寄せられてい図１
102

Hideaki Suganume トヨタ自動車株式会社

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

ITS とは・・・ⓒ電子情報通信学会 2021

小特集 「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望

図２

日本の ITS の歴史

る．更に日本では，ダイナミックマップと呼ばれる交通2015 年度からサービス提供が開始されている．

環境データ構造の概念が提唱され，配信の仕組み等の通

このように過去から実用化されたサービスを順番に信技術と合わせて，その実用化に向けた産官学一体の取並べてみると，日本の ITS は広い意味での渋滞緩和か組みが進められている．

ら始まり，徐々に事故低減や災害対応などの安全を意識

本稿では，これら V2X を中心とした ITS ･ 自動運転の最新動向について，以後順を追って述べる．

2

したサービスへと拡充してきたと言える．そして今後，
将 来 に 向 け て は， 自 動 運 転 や MaaS（Mobility as aService），スマートシティといった分野に広く活用され日本の ITS の歴史

ることが期待されている．

く．図 2 に示すように，日本社会においてこれまでに

3

実 用 化 さ れ た ITS を 紹 介 す る と，1996 年 に VICS

先に述べたように，ITS サービスが渋滞緩和から事故（Vehicle Information and Communication System）

低減へと拡充していく中で，2015 年に最新の ITS サー

交通情報の配信が開始されている．次いで 2001 年に，ビスである「ITS Connect」が実用化されている．ITS

主 に 高 速 道 路 を 中 心 と し た 自 動 車 専 用 道 路 で ETC

Connect とは，世界に先駆けて実用化された，電波を（Electronic Toll Collection System）が開始され，現用いた安全運転支援サービスの総称である．現在実用化

在までに広く普及している．その後 ETC は 2009 年，されている ITS Connect のサービスを図 3 及び図 4 に安全運転支援等の新たなサービスを加えた ITS スポッ

示す．なお，後述するこれらサービスの概要についてトとして高度化され，更に 2015 年には，ITS スポット

は，トヨタ自動車ホームページの以下の URL を参考とを通して集約される「クルマ」の走行経路情報を活用しした．

最初に，日本の ITS の歴史に関して簡単に触れておたサービスを ETC2.0 として提供開始している．一方，

ITS Connect の実用化

https://toyota.jp/technology/safety/itsconnect/

一般道に目を向けると，交差点などでの事故防止を支援することを目的に，2011 年に光ビーコン通信を利用し●右折時注意喚起（図 3 ①）

た DSSS（Driving Safety Support Systems）が実用化

交差点で右折待ち停車時に，接近する対向直進車や右されている．交通渋滞に関しても，交通情報配信からス

折先に歩行者がいるにもかかわらず，ドライバがブレー

タートした VICS は，直近の渋滞情報を反映した動的キペダルから足を離して発進しようとするなど，見落と

ルート検索や豪雨・津波などの特別警報，走行ルート上しの可能性がある場合に，表示とブザー音により注意喚の道路冠水情報など，より付加価値の高い情報を扱う

起を行う．

VICS WIDE サ ー ビ ス と し て 高 度 化 さ れ， こ ち ら も
解説

ITS･ 自動運転の動向と今後̶V2X を中心として̶

103

解

説

Technology Reviews and Reports

道路と「クルマ」がつながる

図３

ITS Connect サービス（V2I 通信）「クルマ」と「クルマ」がつながる
レーダクルーズコントロール

図4

104

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

ITS Connect サービス（V2V 通信）

小特集 「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望●赤信号注意喚起（図 3 ②）
赤信号交差点に近づいてもアクセルペダルを踏み続

ルから足を離して発進しようとするなど，見落としの可能性がある場合に，表示とブザー音による注意喚起を行け，ドライバが赤信号を見落としている可能性がある場

う．

合に，表示とブザー音により注意喚起を行う．

●電波型 PTPS（図 3 ⑧）

●信号待ち発進準備案内（図 3 ③）

PTPS（Public Transportation Priority Systems，公

赤信号で停車したとき，赤信号の待ち時間の目安を表

共車両優先システム）は，車両に搭載した ITS 無線機

示する．バー表示がグレーになった後，間もなく信号がにより，青信号の延長や赤信号の短縮を信号機に要求す変わる．

ることで，バスなどの公共車両が優先的に通行できるよ●通信利用型レーダクルーズコントロール（図 4 ④）

うにする．車群対応機能付きの電波型 PTPS では，車群

先行車が通信利用型レーダクルーズコントロール対
応車両の場合，車車間通信により取得した先行車両の加減速情報に素早く反応して車間距離や速度の変動を抑走行時には，最後尾車両から「青延長」の要求を発信することで，車群が分断されるリスクを低減する．
ここで，ITS Connect の通信には，地上デジタルテ

え，スムーズな追従走行が可能となる．

レビ放送の開始に伴い停波した旧アナログテレビの周波●緊急車両存在通知（図 4 ⑤）

数帯の一部が，ITS 専用周波数帯として再割当てされ，サイレンを鳴らしている緊急車両（救急車）が存在す
る場合に，ブザー音が鳴り，自車両に対するおおよその2013 年から利用可能となっている．
通信プロトコルは，ARIB STD T-109 として 2012 年 2方向 ･ 距離 ･ 緊急車両の進行方向を表示する．

月に標準化されている．更に ARIB STD T-109 は，2019●出会い頭注意喚起（図 4 ⑥）

年 開 催 の WRC-19（World Radiocommunication

交差点で停車しているとき，左右から近づいてくる車
両がいるにもかかわらず，ドライバがブレーキペダルかConference，世界無線通信会議）で，国際標準の一つとして合意されている（図 5）．

ら足を離して発進しようとするなど，見落としの可能性

ITS Connect の実用化により ITS による本格的な安がある場合に，表示とブザー音による注意喚起を行う．

全運転支援が開始されたが，これらのサービスは普及し●右折時注意喚起（図 4 ⑦）てこそ，その価値が高まる．よって，政府と自動車メー

交差点でウインカーを右に出して停車しているとき，カ ･ 車載機メーカ，インフラメーカ等が一体となって交対向車がいるにもかかわらず，ドライバがブレーキペダ

通インフラの整備と車両展開を進めていく必要がある．

図5

ITS 周波数の調和に関する合意 （出典：ITS 情報通信システム推進会議における総務省講演資料）
解説

ITS･ 自動運転の動向と今後̶V2X を中心として̶

105

解

説

Technology Reviews and Reports

図 6 信号なし交差点（左），踏切（右）への拡充（出典：総務省デジタル変革時代の電波政策懇談会（第 4 回）ITS Japan の資料）

図7

自動運転に必要な技術 （出典：総合科学技術・イノベーション会議 SIP 自動走行システム資料）

更に，支援の対象を二輪車や歩行者に広げ，信号交差点

昨今の自動運転への期待から，自動車メーカによる自だけでなく細街路の無信号交差点や踏切などへ拡充する

動運転技術は着実に進歩を遂げている．自動車メーカが検討も進められている（図 6）．

考える自動運転車は基本，車両に搭載したセンサを頼り

このように、ITS 用の無線機が広く普及し，街の至るに障害物等を避けながら自律的に道路上を走行できるシ所に設置されるようになれば , 事故や渋滞の大幅な低減

ステムである．そのために様々な技術開発や制度整備がに貢献できるものと考える．

現在も進められている（図 7）．
自動運転車がより安全 ･ 快適に走行を行うためには，

協調型自動運転システムへの応用

信号の灯色やサイクル情報，見えない先の車両や歩行者

ITS の技術を自動運転に応用する動きは，内閣府を中通信や，車線変更時などにあらかじめ「クルマ」同士が心とする戦略的イノベーション創造プログラム（SIP:

コンタクトを取り合うような場合の相互通信が非常に有Cross-ministerial Strategic Innovation Promotion

用であると考えられている．SIP における自動運転を

Program，以降 SIP と表記する）の活動が代表的である．

テーマとした取組みでは，センサによる自律型の車両制

4106

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021の存在，緊急車両の接近，道路の規制情報など（これらを「先読み情報」と呼ぶ）をあらかじめ取得するための小特集 「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望

図 8 自動運転レベルの高度化（イメージ）（出典：総合科学技術・イノベーション会議 SIP 自動走行システム資料）

図 9 ダイナミックマップ活用による自動運転レベルの高度化（イメージ）（出典：総合科学技術・イノベーション会議 SIP 自動走行システム資料）

御と通信による先読み情報を組み合わせ，更にはダイナ

ムとサービスの拡張）では，協調型自動運転システム向

ミックマップを実用化することにより，より高度な自動運けの通信が検討されており , その成果として ｢協調型自転の実現を目指していることが示されている（図 8，9）．

動運転向け通信ユースケース｣ が公開されている．ここ2018 年にスタートした SIP 自動運転第 2 期（システで，協調型自動運転システムとは ｢自律型の自動運転シ
解説

ITS･ 自動運転の動向と今後̶V2X を中心として̶

107

解

説

Technology Reviews and Reports

ステムをベースに，車載センサ検知外の情報の入手や自広域通信であるセルラ網を活用してあらかじめ取得する車が保有する情報の提供及び車車／路車間の意思疎通をという考え方は，極めて合理的であると考える．車載セ通信で行うことで，より安全でスムーズな自動運転制御

ンサ，狭域通信，広域セルラ網のそれぞれの特徴と強みを可能とするシステム｣ とされている．

を生かした連携が期待される．

また，SIP 自動運転では，東京臨海部における実証実
高速道路における合流支援といった，自動運転の実用化

5にとって要となる技術 ･ システムの開発と検証が実施さこれまで述べてきたことを，簡潔にまとめると以下と験が第 1 期より継続され，ここでは信号情報の活用や

れている．

まとめ

なる．

なお，SIP 自動運転におけるこれらの取組みに関しては，SIP-adus のホームページ
https://www.sip-adus.go.jp/に詳しいので，そちらを参考にして頂きたい．

・ITS は渋滞緩和からスタートし安全運転支援技術に拡充，実際の安全運転支援サービスが実用化されている．

セルラを活用した ITS（いわゆる C-V2X）に関しても，・ITS で利用される通信は狭域通信（DSRC）が主流

自動運転を視野に入れた検討が進められている．その一であったが，昨今では DSRC に加え，セルラ網を組みつ が ITS 情 報 通 信 シ ス テ ム 推 進 会 議（ITS Info-

合わせて活用する検討が進められている．

communications Forum）の活動であり，｢セルラー通・ITS で培われた技術は今後の自動運転社会を見据え，信技術を活用した ITS･ 自動運転の高度化に向けた課題

協調型自動運転システムとしての実用化が期待されてい調査報告書｣ を，以下の URL にて広く公開している．

る．

https://itsforum.gr.jp/Public/J7Database/p66/p66.html
この報告書には，協調型自動運転を実現するにあたっ

このように，協調型自動運転システムを視野に入れたて，通信に関わる種々の課題がまとめられており，多く活動が今後もますます積極的に行われることが想定されのステークホルダがその課題解決に向けた取組みを加速るが，そこで使われる通信技術やダイナミックマップ等させることが期待されている．

の実用化，更には情報セキュリティなど，最新の技術動少し報告書の中身に触れると，この報告書は 2019 年

向については，この後に続く解説論文，解説で詳しく説

6 月に最初の版が発行された．そこでは主に、狭域通信

明されているので，そちらを参照頂くことで冒頭の紹介（DSRC）で実現されている既存の ITS サービスを例としを終わりとしたい．

た分析がなされており，技術的な課題のみならず，「クル
マ」とセルラ通信規格のライフサイクルの違いなどから来る事業性の難しさ等 , 多視点の課題がまとめられている．
2021 年 1 月には改訂版が発行された．改訂版では，対象とするユースケースとして，既存 DSRC のサービス
をセルラによる広域通信で更に高度化する事例が示されている．特に自動運転を想定した場合，車載センサによる走行を大原則としつつ，車載センサからは死角の情報
や信号灯色の変化など少し未来の情報は，既存の ITS と同等の信頼性を持つ DSRC で実現し，更に未来の情報を

108

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

菅沼英明 （正員）1994 トヨタ自動車株式会社入社．エンジン制御及び制御コンピュータの開発，車両電子装備の企画推進，車載マルチメディアシステムの企画 ･ 先
行開発に従事した後，2012 から ITS
を担当．ITS･ 自動運転の実用化 ･ 普及促進に向けた企画 ･ 渉外及び研究開発を推進中．

小特集 「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望

商用展開の始まったC-V2Xの世界動向と技術概要
Global Trends and Technical Overview of Cellular V2X Where Commercial Deployment
Has Begun
城田雅一 Masakazu Shirota† 武田一樹 Kazuki Takeda†

世界的に超広帯域，超低遅延，多数接続を実現する第 5 世代移動通信システム (5G) の展開が始まる中，無線を使ってネットワークや車同士の間で通信を行う自動車，いわゆるコネクテッドカー（ConnectedCar）は，5G を使った IoT ユースケースとして大きく期待されている．本稿では，コネクテッドカーを実現する無線アクセス技術である C-V2X について，PC5 インタフェースを運用するための周波数である 5.9 GHz の世界の制度整備の状況，
LTE-V2X の技術概要と性能評価，及び NR-V2X について LTE-V2X との差分を中心に技術解説を行う．

Summary

Key Words

5G，C-V2X，LTE，NR，安全運転支援，自動運転支援，ITS

2020 年 9 月には，内閣府が主導する戦略的イノベー

1 はじめにション創造プログラム（SIP: Strategic Innovation

現在，世界的に超広帯域，超低遅延，多数接続を

promotion Program）の自動運転への取組み（SIP-

実現する第 5 世代移動通信システム（5G）の展開

adus: SIP Automated Driving for Universalが始まっており，5G をサポートする端末も市場にService）の中で，V2X（Vehicular to Everything）

多く供給されるようになっている．5G はスマート通信を活用する協調型自動運転ユースケースを策定

フォン等の携帯電話に限らず，Internet of Things

したものが公表されている（3）．また，世界的には（IoT）と呼ばれる様々な「モノ」に対してネット

ICT 業界，自動車業界から 120 社以上の企業が参

ワークへ無線を使ったコネクティビティを提供する

加 す る 5GAA（5G Automotive Association） にことが期待されている．IoT の中では，その市場規

お い て Cellular V2X（C-V2X） や 4G ／ 5G を 安模やユースケースを考えた場合，最も期待されてい全運転支援，自動運転，ITS 等へ適用する様々な検るものの一つとして自動車がある．既に多くの自動討が盛んに行われており，最近では 2030 年頃まで

車に第 4 世代移動通信システム（4G）のモデムがの高度化したユースケース，通信技術，周波数需要搭載され，カーナビなどへの情報提供などインターをまとめたロードマップがまとめられている（4）．

ネットを通じたサービスの提供やテレマティクスに3GPP（3rd Generation Partnership Project）

使用されている．日本においても自動車がネット

では，このような自動車へのコネクティビティをサ

ワークにつながるコネクテッドカー（Connected

ポートするため，2017 年に LTE をベースにした最Car）社会を実現するべく，様々な検討が実施さ

初 の 仕 様（LTE-V2X）（5） を 策 定 し， 以 降，LTE-れ（1），自動運転を含めた高度交通システム（ITS:V2X の高度化（6），2020 年には 5G NR をベースにIntelligent Transport Systems）を構築・維持を目した NR-V2X（7）の仕様が完成している．LTE-V2X

標にした官民 ITS 構想・ロードマップが制定されと NR-V2X を総称して一般的に C-V2X と呼んで

ている

いる．

．

（2）

自動車における無線通信の利用は，ITS を利用す

本稿では，2．で ITS のグローバル周波数としてる上で既に重要な役割を担っている．これまでの認識されている 5.9 GHz 帯の様々な国や地域の制

ITS は運転者に対する情報提供や道路交通状況の収度整備の状況，C-V2X に関する世界動向について

集，安全運転支援，有料道路の料金徴収などが主な解説する．また 3．では，LTE-V2X の技術概要と役割であったが，近年，実現に向けて盛んに検討され て い る 自 動 運 転 へ の 適 用 も 考 え ら れ て い る．
†

性能評価，及び NR-V2X について LTE-V2X との差分を中心に技術解説を行う．

クアルコムジャパン，東京都
Qualcomm Japan，Tokyo，107-0062 Japanⓒ電子情報通信学会 2021

解説論文

商用展開の始まった C-V2X の世界動向と技術概要

109

2

に利用可能であった DSRC（802.11p）は，一定の5.9 GHz 帯制度整備の状況及び
C-V2X の世界動向

期間を経て C-V2X へ移行することが求められる．
欧州は当初，5,855‒5,925 MHz が割り当てられC-V2X には移動通信システムのコアネットワーていたが，Urban Rail 向けの 10 MHz 追加を含む

クやインターネットを介するネットワーク通信と，制度改正を 2020 年に行っている（9）. これによりそれらを介さず通信する直接通信がある．
（詳細はITS 帯域は 5,855‒5,935 MHz となった．制度上，3．を参照．
）直接通信では共通の無線周波数を利運用する無線方式は特定されていないが，図 2 に用することが前提とされており，国や地域によって示すように帯域ごとの利用目的は規定さている．

多少周波数帯幅が異なるものの，5.9 GHz 帯（主5,855‒5,875 MHz は 非 安 全 系 の ITS サ ー ビ ス，に 5,855-5,925 MHz）がグローバルバンドとして5,875‒5,915 MHz は安全系 ITS サービス，5,915‒

広く認識されている．

5,925 MHz は Urban Rail への利用を優先した ITS

直接通信を行う無線方式としては，3GPP が策定
し た LTE-V2X 及 び NR-V2X の ほ か に，IEEE にサービス，5,925‒5,935 MHz は Urban Rail 専用となっている．

よって策定された DSRC（Dedicated Short Range

中 国 で は，2018 年 に LTE-V2X 用 に 20 MHz

Communication, 802.11p）がある．DSRC は，WiFi（5,905‒5,925 MHz）を割り当て，商用展開に必要向けの標準である 802.11 を ITS で使用する車車間，

な関連標準の制定，インタオペラビリティテストも

路車間通信向けにエンハンスメントさせたもので行われている．2020 年後半には LTE-V2X を搭載ある．

した自動車の販売も開始され，商用展開が行われて

韓国，シンガポール，オーストラリア，カナダ，

いる．

ブラジルはこの周波数帯を ITS 向けに割り当てて日本では現在 5.9 GHz 帯は ITS 以外の目的に割いる．制度上，運用する無線方式は特定されていな

り 当 て ら れ て い る が， 世 界 の 状 況 を 踏 ま え 5.9

い．韓国では，本稿を執筆している現在，無線方式

GHz を ITS へ割り当てる必要性や，既存システムの選定の議論が行われている．

との周波数共用の検討が進められている（10）．

ア メ リ カ は 当 初 5,850‒5,925 MHz の 75 MHzを割り当てていたが，2020 年 11 月に ITS 向けの周波数を 5,895‒5,925 MHz の 30 MHz に縮小し
（ 図 1），使 用 す る 技 術 を C-V2X と す る 1st R&O（Report & Order）が発行された

3.1 技術概要．5,850‒5,895

C-V2X は PC5 インタフェースと呼ばれる直接通信

MHz は WLAN をはじめとする免許不要システムで実現する車車間通信（V2V: Vehicle to Vehicle），

へ割り当てられることになる．ITS 帯域で制度上的

路車間通信（V2I: Vehicle to Infrastructure）
，歩車

（8）

図1

アメリカ 1st R&O（Report & Order）の周波数割当

図2110

3 C-V2X の技術

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

欧州 ITS 周波数割当

小特集 「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望

図4
図3PC5 インタフェース（直接通信）

Uu インタフェース（ネットワーク通信）

16QAM，64QAM から選択することができる．
また，LTE-V2X では，送信端末が利用する無線間通信（V2P: Vehicle to Pedestrian）と Uu イン

リソースを周期的に使用し続ける Semi-persistent

タフェースを用いてネットワークを介した通信を行

scheduling（SPS）を採用している．送信端末は，

うネットワーク通信（V2N: Vehicle to Network）

送信無線リソース決定より前の所定の 1 秒区間（セがある（図 3，4）．

ンシングウィンドウ）において各無線リソースの一Uu インタフェース（図 4）はスマートフォン等

定区間平均受信電力（RSSI）を測定し，その値がで使用される無線回線と基本的には同じである．

あらかじめ設定されたしきい値以下の無線リソース

5G でサポートされるネットワークスライシングやを，ほかの端末が付近で利用しておらず，自身が利MEC（Multi-access Edge Computing） 等 を 用 い

用可能な無線リソースと判断する．この中から送信て自動車向けのサービスを提供することも検討されに利用する無線リソースを選択するが，その後もている．

SPS 送信に伴い，継続的にセンシングとリソース再選択を行う．選ぶリソースと再選択のタイミングは

3.2 LTE-V2X PC5 インタフェース（5）,（6）,（11）LTE-V2X PC5（以下，LTE-V2X と呼ぶ）では，
物理レイヤにおける直接通信リンクをサイドリンク

ランダムであるため，異なる送信端末同士が同じリソースを選択し，継続的にリソースを衝突させてしまう確率は無視できるほど小さい .

と呼び，データを送受信するサイドリンク共有チャ

一方，より多くの端末が密集して送信を行うよう

ネル（PSSCH）と，PSSCH の割当てリソース情報

な環境では無線リソース利用率が高まり，利用可能等を通知するサイドリンク制御チャネル（PSCCH）

リソースがなくなる可能性がある．このような場合を用いて通信を行う．いずれのチャネルも LTE 上に は， 送 信 端 末 は ふ く そ う 制 御（Congestion

りリンク共有チャネル（PUSCH）をベースにして

control）（12）により C-V2X 送信データの生成レー

おり，DFT-Precoding（Transform Precoding ともトを落とす制御を行う．ふくそう制御では，センシ呼ばれる）を適用する．PSCCH 及び PSSCH ともングの結果得られるチャネルビジー率（CBR）等に，最大で 250 km/h の移動速度（車車間の最大を基に無線チャネルの混雑度を推測し，それに合わ

相対速度 500 km/h）において LTE-V2X 通信が行せて送信するメッセージそのもののレートを適応制

われる可能性を想定し，復調に必要なチャネル推定

御する．所要データレートが落ちる分，送信端末は参照信号（DM-RS）を時間領域で密に多重する構

送信周期も下げるため，リソース利用率を低下で成を取る．具体的には，LTE 上りリンク共有チャき，リソース衝突の確率を減らすことができる．

ネ ル（PUSCH） に 比 べ て， 時 間 領 域 で 2 倍 の
DMRS が多重される．

CAMP（Crash Avoidance Metrics Partners）
で実施された C-V2X の特性評価プロジェクト（13）PSCCH は，PSSCH の割当周波数リソース情報

では，LTE-V2X を実装した実際の無線機を使用しなどを通知するサイドリンク制御情報（SCI）を送た実験が行われ，端末が密集して送信を行うような受信するためのチャネルであり，PSSCH と同じサ環境でもリソース選択及びふくそう制御が有効に機

ブフレーム（14 の OFDM シンボルで構成される 1

能することが示されている．

ms 区 間 ） に 周 波 数 多 重 さ れ る．PSCCH 及 び
PSSCH はいずれも符号化率を適応制御でき，変調
方 式 は PSCCH が QPSK 固 定，PSSCH が QPSK，

3.3 LTE-V2X の性能評価

本節では，システムレベルシミュレーションによ
解説論文

商用展開の始まった C-V2X の世界動向と技術概要

111

図5

ハイウェイシナリオ

り LTE-V2X の性能評価を示す．4 m 間隔で片側 3

表1

車線が引かれたハイウェイシナリオ（図 5）において，5 km 区 間 に，LTE-V2X を 搭 載 し た 自 動 車
2,000 台 が 30 km/h で 走 行 し て い る ケ ー ス と，

シミュレーション諸元
LTE V2X（PC5）搬送波周波数DSRC

5.9GHz帯域幅10MHz, 20MHz

10MHz

する．いずれにおいても，各車両は前後の車両間隔

サブチャネル数

N/A

が 1 秒以上の車間となるよう自動車が走行してい5 for 10MHz
10 for 20MHzSPS 周期

100ms

N/A

HARQ

ON

N/A

（LOS）Winner 1 model（14） を 用 い る．5.9 GHz

利用する無線リソース

2 サブチャネルN/A

帯 に お い て，10 MHz 及 び 20 MHz の 帯 域 幅 で変調符号化方式

16QAM
符号化率 0.45

QPSK
符号化率 0.54,000 台が 15 km/h で走行しているケースを仮定るものとする．
無 線 伝 搬 路 モ デ ル と し て，3GPP line-of-sight

LTE V2X が運用されるとする．帯域幅が 10 MHzの場合は 5 個，20 MHz の場合は 10 個の無線リソース（サブチャネル）を定義し，各送信端末は，
センシング結果を基に連続する二つのサブチャネル
を選択し，PSCCH 及び PSSCH を送信する．本稿
では，複数の送信端末が同じサブチャネルを選択し無線伝搬路

3GPP LoS Winner 1 model （14）

雑音指数

6dB

送信電力

20dBm

帯域内不要発射

3GPP TR36.885

N/A

ふくそう制御SAE J3161/1

SAE J2945/1

た場合の干渉に加え，異なるサブチャネルで同時に送信した場合に生じる帯域内不要発射もモデル化し生成される BSM が滞りなく受信側で得られているている（14）．
に 基 づ く Basic

かを確認するため，二つの連続する BSM パケット

safety message（BSM）を生成し，LTE-V2X で送が受信端末で正しく得られるまでの時間間隔（IPG:

信する．送信端末は，センシング結果等に基づき周Inter-packet gap）（15） を測定し，その相補累積分

辺で送信を行う端末の量を推測し，BSM の生成周布関数（CCDF）を得る．

送 信 端 末 は，SAE J3161/1

（12）

112

期を（100 ms，600 ms）の範囲で変化させる．本

ま た， 性 能 評 価 の 基 準 と し て，IEEE802.11p

稿 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン シ ナ リ オ に お い て は，（DSRC）（16）のシミュレーション結果も併せて示す．

Congestion control を適用した結果の BSM の生成

DSRC の場合帯域幅は 10 MHz のみとなり，各送周期は，2,000 台のケースではおおむね 300 ms か

信端末はサブチャネルではなく帯域全体を用いて送ら 330 ms の範囲に収束し，4,000 台のケースでは信を行う．シミュレーション諸元を表 1 に示す．

おおむね 600 ms となることが確認されている．生図 6（a）は，2,000 台のケースにおいて，送信成した BSM を送信するための PSSCH は，100 ms

端末から 200 m 離れた受信端末で観測される IPG

周期の SPS として設定されるものとする．送信・の CCDF である．LTE-V2X（帯域幅 10 MHz, 20

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

小特集 「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望
3.4.1 グループキャスト及びユニキャストのサポート（7）LTE-V2X では，送信端末は不特定多数の受信端末に対してデータを送信するブロードキャストのみがサポートされていたが，NR-V2X では，特定の一つまたは複数の受信端末に対してデータを送信するグループキャストとユニキャストがサポートされている．グループキャスト及びユニキャストでは，当該の特定受信端末がデータを正常に受信できたかどうか報告するサイドリンクフィードバックチャネル（PSFCH）が導入されている（後述）．ユニキャ
ストについては，対象となる端末に対して最適な適応制御を行うため，チャネル情報測定参照信号（CSI-RS）の送受信とその測定，そして測定結果の報告を利用可能である．
3.4.2 NR Uu をベースとする物理レイヤ構成（17）NR-V2X は，NR の Uu インタフェースをベースとして物理レイヤを設計している．LTE と同様に
OFDM を採用しているが，NR では様々な周波数
図6

IPG の CCDF

帯を対象とすることから，15 kHz，30 kHz，60
kHz，120 kHz，240 kHz という複数のサブキャ
リヤ間隔がサポートされている．
（240 kHz は同期MHz）及び DSRC いずれも，IPG の大きさに対す信号・報知チャネルのみ．
）また，LTE では最大帯

るその発生確率は指数関数的に減少することが分か

域幅が 20 MHz であったのに対し，NR の Uu イン

る．例えば LTE-V2X（帯域幅 20 MHz）の場合，タフェースでは 100 MHz やそれ以上の帯域幅も設

90% の確率で IPG は 600 ms 以内となる．帯域幅

定可能であり，これらの拡張は NR-V2X に対してが 10 MHz の場合は利用可能な無線リソースの数も反映されている．

が半減することから，20 MHz の場合と比べて IPGの分布は広がる．しかしながら同じ帯域幅 10 MHzの DSRC と比較しても，到来する BSM を滞りなく送受信できていることが分かる．

3.4.3 PSCCH の再設計（17）〜（19）LTE-V2X で は，PSCCH と PSSCH は LTE の ス
ケジューリング単位である 1 サブフレーム内で周図 6（b）は，自動車台数を 4,000 台としたケー

波数多重されている．NR-V2X では，より短い処

スの 100 m 離れた受信端末で観測される IPG の理遅延で復号・復調処理を行う必要があるユース

CCDF である．2,000 台のケースと比べて，同じ 6

ケ ー ス に 対 応 す る た め，PSCCH は NR の ス ケ

車線・5 km 区間に 2 倍の数の端末が走行する環境

ジューリング単位であるスロットの先頭数シンボル

であり，無線リソースの利用率が高くなる．このよにのみ配置される構成となった．これにより，ス

うな状況ではふくそう制御が IPG の支配的要因とロットの全シンボル受信を待たずに PSCCH の復なるため，同じ帯域幅 10 MHz では LTE-V2X も調・復号処理を開始できるようになった．

DSRC も同様の分布となることが確認できる．シ

また，2 ステージの SCI が導入されている（図ミュレーション結果より，これは帯域幅を 20 MHz

7）．制御情報は，PSSCH のリソース割当情報などとすることで大幅に改善できることも分かる．

を通知する第 1 ステージ SCI と PSSCH の復号に必要な情報などを通知する第 2 ステージ SCI に分割

3.4 NR-V2X PC5 インタフェース（7）,（17）〜（20）

され，第 1 ステージ SCI は PSCCH で送信される

NR-V2X PC5（ 以 下，NR-V2X） は，LTE-V2X

が，第 2 ステージ SCI は第 1 ステージ SCI が割りと同様に PSCCH と PSSCH を用いた端末間直接通当てる PSSCH のリソース内に多重される．これに信であるが，LTE-V2X とは様々な点が異なる．本より PSCCH のオーバヘッドを減らすことができる

節では，LTE-V2X との差異を中心に説明する．

上，将来リリースにおいて第 2 ステージ SCI のみを
解説論文

商用展開の始まった C-V2X の世界動向と技術概要

113拡張するといった，柔軟な機能拡充が可能となる．
3.4.4 フィードバックチャネル（PSFCH）（17）〜（19）NR-V2X では，自動運転などの LTE-V2X では想定されなかった高い信頼性が要求されるユースケースが想定されている．一般に，信頼性を上げるには適用する変調符号化方式を下げるなど，情報ビット
当りのエネルギーを増やせばよいが，この場合周波数利用効率が下がり，リソース利用率も上がってしまう．そこで NR-V2X では，サイドリンクフィー
ドバックチャネル（PSFCH）を導入し，PSSCH が

図7

2 ステージ SCI

正しく復号されなかった場合に再送要求をフィードバックする．これにより必要な場合にのみ PSSCHの再送を行えるため，周波数利用効率の高い再送制御を実現できる．
NR-V2X で は， 復 号 結 果 を 1 ビ ッ ト の ACK・
NACK として送信する Uu インタフェースのフィー
ドバックとは異なり，復号結果が誤りだった場合にのみ NACK を送信する形式をサポートする．ユニ
キャストの場合，PSFCH のリソースは送信端末が個別の受信端末に対して割り当てる．グループキャ
ストの場合，同じ PSSCH を受信するグループ受信

図8

距離に基づくフィードバック制御

端末に対して，同一の PSFCH リソースを割り当てる．この場合，Uu のように ACK か NACK かを 1

256 QAM の変調方式をサポートしており，高いビットの情報として送信してしまうと，異なる端末

データレートでの通信が可能となっている．更に，が送信する PSFCH 同士が干渉してしまい判別でき

DMRS の位置や数を第 1 ステージ SCI で指定できなくなってしまうが，NACK のときのみ PSFCH をるようになり，伝搬路や移動速度などの条件に応じ送信するのであれば，PSFCH 受信端末は，PSFCHて適切な DMRS を設定可能である．これにより，のリソースで受信信号が検出されるか否かのみで再LTE-V2X における PSSCH よりも高い周波数利用効

送要否を判定すればよいため，端末ごとに異なる率を実現可能となっている．

PSFCH リソースを割り当てる必要がなく，グルー
プキャストにおいて複数端末が同じフィードバック
リソースを共有できる．更にグループキャストで4 まとめ

は，地理的な距離に基づく PSFCH 送信のオンオフ

本稿では C-V2X の PC5 インタフェース（サイを設定することができる．送信端末は，二次元平面

ド リ ン ク ） を 運 用 す る た め の 周 波 数 で あ る 5.9

を複数のゾーンに分解したときに自身が含まれる

GHz の世界各地の制度整備の状況を示し，中国でゾーンの ID を第 2 ステージ SCI に含めて通知する．

は既に商用化の段階に入っていること，アメリカで受信端末は，受信した第 2 ステージ SCI に示されは 5.9 GHz で使用する技術を DSRC から C-V2X

たゾーン ID と受信端末自身の位置情報から物理的に変更する方向となっていることを説明した．まな距離を計算し，所定値以内であれば NACK の送た，4G の技術をベースにした LTE-V2X について信を行い，そうでなければ送信を行わない（図 8）．

は，その技術概要とともに性能評価として二つの連

こ れ に よ り， 近 傍 に 位 置 し な い 端 末 が 不 要 に続する BSM パケットが受信端末で正しく得られる

NACK をフィードバックする事態を回避できる．

までの時間間隔（IPG: Inter-packet gap）を用いた シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 行 い， 従 来 技 術 で あ る

3.4.5 PSSCH の周波数利用効率向上（17）,（20）

NR-V2X では，PSSCH に対して最大 2 レイヤのMIMO（Multiple-input multiple-output） と 最 大114

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

802.11p に比較して同等以上の性能があることを示した．また，NR-V2X については LTE-V2X との機能面での差分に着目し技術解説を行った．

小特集 「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望■ 文献（1） 総務省 Connected Car 社会の実現に向けた研究会 ,Connected Car 社 会 の 実 現 に 向 け て（ 取 り ま とめ）， July 2017．
（2） 高度情報通信ネットワーク社会推進戦略本部・官民
データ活用推進戦略会議， 官民 ITS 構想・ロード
マップ 2017， May 2017．
（3） 内閣府 戦略的イノベーションプログラム自動運転（SIP-adus）， SIP 協 調 型 自 動 運 転 ユ ー ス ケ ー ス-2019 年度協調型自動運転通信方式検討 TF 活動報
告， Sept. 2020．
（4） 5GAA， A visionary roadmap for advanced
driving use cases, connectivity technologies, andspectrum needs， Sept. 2020.
（5） 3GPP， TS36.300 version 14.13.0, evolved
universal terrestrial radio access（E-UTRA）and
evolved universal terrestrial radio accessnetwork（E-UTRAN）; Overall description; stage
2， Jan. 2021.
（6） 3GPP, TS36.300 version 15.12.0, evolved
universal terrestrial radio access（E-UTRA）and
evolved universal terrestrial radio accessnetwork（E-UTRAN）; Overall description; Stage2， Jan. 2021.
（7） 3GPP, TS38.300 version 16.4.0, NR; NR and
NG-RAN Overall description; Stage-2, Jan.
2021.
（8） Federal Communications Commission（FCC）,
First report and order, further notice ofproposed rulemaking, and order of proposed
modification, Nov. 2020.
（9） E u r o p e a n C o m m i s s i o n , C o m m i s s i o n
implementing decision of 7.10.2020 on theharmonized use of radio spectrum in the 58755935 MHz frequency band for safety-related
applications of intelligent transport systems（ITS）
and repealing Decision 2008/671/ECF, Oct. 2020.
（10）総務省， 周波数再編アクションプラン（令和 2 年度
第 2 次改定版）， Nov. 2020．
（11）工藤理一 , 安川真平 , 丸小倫己 , H. Wang, 永田聡 , 中村武宏 , コネクテッドカーサービス実現に向け た LTE V2X 技 術， 信 学 論（B）, vol. J101‒B,
no. 6, pp. 417-433, June 2018.
（12）SAE J3161/1, On-board system requirementsfor LTE V2X V2V safety communications, Aug.
2019.
（13）C - V 2 X P e r f o r m a n c e A s s e s s m e n t P r o j e c t ,Cellular V2X device-to-device communication（C-V2X）consortium, Dec. 2019.
https://www.campllc.org/project-cellular-v2xdevice-to-device-communication-c-v2x/（14）3GPP TR 36.885（V14.0.0）, Study on LTE-V2X
services, July 2016.
（15）Vehicle Safety Communications ‒ Applications（VSC-A）, DOT HS 811 492A, https://www.
nhtsa.gov/sites/nhtsa.dot.gov/files/811492a.pdf,
Sept. 2011.
（16）IEEE Std 802.11p ‒ 2010, Wireless LAN
medium access control （MAC） and physicallayer （PHY） specifications, amendment 6:
wireless access in vehicular environment, July
2010.
（17）3GPP TS 38.211 （V16.4.0）, NR; Physicalchannels and modulation, Jan. 2021.
（18）3GPP TS 38.212（V16.4.0）, NR; Multiplexing
and channel coding, Jan. 2021.
（19）3GPP TS 38.213（V16.4.0）, NR; Physical layer
procedures for control, Jan. 2021.
（20）3GPP TS 38.214（V16.4.0）, NR; Physical layer
procedures for data, Jan. 2021.
（2021 年 2 月 1 日受付，3 月 22 日再受付）

城田雅一
1995 法政大大学院工学研究科修士課
程了，同年，第二電電株式会社（現KDDI 株 式 会 社 ） 入 社．CDMA2000
システムの開発及び標準化活動に従事．2001 クアルコムジャパン入社．
以 後，3GPP2 に お け る cdma2000
システムのプロトコル開発，3G, 4G,
5G, 802.11 系 ア ン ラ イ セ ン ス ド シ
ステムなど様々な無線システムの技
術条件の策定に従事．2018-01 クアルコムジャパンの標準化部
長．最近は 5G を様々なユースケースに応用させるため 5GAA や
5G-ACIA などの業界団体の活動にも参加．2020-12 から標準化本部長（Senior Director, Technical Standards．
）

武田一樹
2011 東 北 大 大 学 院 電 気 通 信 工 学 研
究科博士後期課程了．2012 からパナ
ソニック株式 会 社，2014 から（株）
NTT ドコモ，2019 からクアルコムジャ
パンで，4G，5G 及び 6G の研究開発
並びに 3GPP 等国内外の標準化活動に従事．Senior Staﬀ Engineer．

解説論文

商用展開の始まった C-V2X の世界動向と技術概要

115

運転支援／自動走行におけるコネクティビティRethinking about Connectivity for ADAS and AD
牧戸知史

Satoshi Makido†

自律系のセンサを主体に設計，運用されてきた運転支援／自動走行は一定のレベルに達しつつあり，
高速道路などでの部分的な自動走行の実用化についてはカーメーカ各社がしのぎを削っている．一方
で，死角が多い交差点を含む一般道での自動運転や，空港，工場などの特定領域での自動運転については，自律系のセンサのみで効率的に走ることは難しいことが明らかになってきた．本解説論文では，通信を活用した自動走行を中心に，通信に必要とされる主に遅延などの要件について議論する．制御，認知・判断の視点で，幾つかのアプリケーションの研究
事例を示しながら，アプリケーションと通信要件との関係について解説する．自動走行技術や遠隔運転，制御などのための通信技術は，これから市場に普及していく技術であるため，両者を統合して評価，議論した例は少ない．模擬環境等を活用することで，実証を行いながら必要とされる要求仕様等について議論している点がこの解説論文の特徴である．

Summary

Key Words

自動運転，運転タスク，通信要件，遅延

1 はじめに連について述べる．論文の構成は以下のとおりであ

カーボンニュートラルなどの言葉に代表される

る．3．は自動運転における通信指標について述べような自動車の環境への配慮と並んで，運転支援やる．運転タスクのモデルについて説明し，それぞれ運転の自動化に関するニーズは非常に期待が高い．

のタスクに対する通信遅延の考え方について説明す

近年，高度運転支援システム（ADAS: Advanced

る．4．及び 5．では，具体的な自動走行への通信

る．2．では自動運転のレベルと動向について述べ

Driving Assistant System）と自動運転（Automated活用として，制御系に通信を用いる場合，認知・判

Driving）の境界はますます曖昧になってきている．

断に通信を用いる場合の考え方についてそれぞれ議

例えば，高速道路で同一車線を維持しながら走行す論し，6．で今後の展望について述べまとめとする．

る技術は，従来の運転支援システムである車間距離制御装置（ACC: Adaptive Crouse Control）と車線 維 持 支 援 制 御 装 置（LKAS： Lane Keeping

2 自動運転のレベルと動向

Assistant System）の組合せと考えることもできる

SAE（Society of Automotive Engineers） で はし，機能制限された自動運転とみなすこともできる．

自動走行における自動化の度合いを議論しており，

ま た， 近 年 で は 省 人 化 の 観 点 か ら AMR

J3016（3）の中で自動運転のレベルとして定義して（Autonomous Mobile Robot）など，物流分野でいる．J3016 では，表 1 に示すように，運転タス

（1）
，
（2）

の自動走行の応用も期待が高まっている．

ク（DDT：dynamic driving task）をドライバがAMR はロボットの自律走行と自動車の自動走行と行うのかシステムが行うかという観点と，システムの中間的なものとして位置付けられる．直観的にはの 運 行 設 計 領 域（ODD: Operational Design

自律走行に用いる要素技術はロボット，自動車のいDomain）の観点，システムが正常に動作しない，

ずれにおいても共通に利用できると考えられるが，あるいは動作できない場合の責任をドライバ，シス

実際には，自動車では運用する速度域が高いこと，

テムのいずれが持つのかという観点から，自動化の

人を運ぶことを前提としていることなど，設計指針レベルを手動運転のレベル 0 から完全自動運転のが大きく異なり，技術的な差異も大きい．

レベル 5 までの 6 段階でレベルを定義している．

本解説論文では，自動走行技術と通信技術との関レベル 1，及びレベル 2 は基本的にはドライバの監視下においてシステムによる自動走行がなされる† （株）豊田中央研究所，長久手市

Toyota Central R&D Labs., Inc., Nagakute-shi,
480-1192 Japan116

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

ため，これまでの運転支援装置の延長と考えることができる．
一方，レベル 3 以上ではシステムは，どのようⓒ電子情報通信学会 2021

小特集 「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望
表1

自動運転のレベルの定義な走行条件を想定して機能開発を行っていけばよいている．更に，2025 年を目途にレベル 4 の自動運のかが定義．特に，レベル 3 の自動運転について

転システムの市場化，物流での自動運転システムのは，システムによる自動運転の継続が困難な場合に導入普及，限定地域での無人自動運転移動サービス

は，十分な余裕をもってシステムからドライバへ運の全国普及を目指すものとしている．

転タスクを引き継がせることが必要とされる．自動運転中のスマートフォンの使用について道路交通法の改正により認められ，国内でもレベル 3 の自動3 運転支援／自動走行と通信の評価指標

運転が法的にも認められることとなったが，セカン

運転支援や自動走行に通信を用いる場合，その通ダリータスクをどこまで許容するかについては，今信の評価指標はどのようなものが望ましいであろう

後の技術開発の動向によって大きく変わっていくもか．従来の通信の評価指標では，通信速度や遅延，のと考えられる．

収 容 台 数 な ど が 挙 げ ら れ る の が 一 般 的 で あ る．

近年ではレベル 3 を超えて，レベル 4 やレベル

3GPP では 5G の車向けサービスの要件を 22.186（5）5 の自動運転を実現しようという動きが活発になっで議論し，アプリケーションごとに必要とされる通てきている．MaaS（Mobility as a Service）向け

信距離や許容遅延，ペイロードなどを仕様化してい自動運転や，空港内や工場内の自動走行など特定領るが，アプリケーション視点で十分な検討されてい域の自動運転については社会的な要請もあり，様々るわけではない．

な試みが行われている．

安全運転支援については，我々の研究グループも（4）

一方，国も官民 ITS 構想・ロードマップ 2020

位置情報が更新されるまでに車両が移動する距離で 2030 年の将来像を描き必要な技術や実用化が期（情報更新距離）の概念を提案したが（6），定着した

待される時期について議論している．具体的には評価指標にはなっていない．また，近年でも長谷部2020 年には①高速道路での自動運転可能な自動車

ら（7）が T 秒 Rm という評価方法を提案しているが，（レベル 3）の市場化，②限定地域（過疎地域等）

アプリケーション依存の大きい評価方法となっておでの無人自動運転移動サービスの提供を行うことをり，安全運転支援や自動走行に共通した万能な評価目指すとしており，ここ数年の間に，カーメーカ各

指標がないのが現状である．

社から自動化レベルの高い運転支援車＊が市販され次章では運転タスクについて着目し，運転タスク＊2020年12月，自動運転車の機能をユーザが過信しないように，国土交通省が主導する「ASV推進計画」では自動運転車に関する呼称を以下のように策定した．
レベル1，
レベル2は運転支援車．レベル3は条件付自動運転（限定領域）．レベル4は自動運転車（限定領域）．
レベル5は完全自動運転車．
解説論文

運転支援／自動走行におけるコネクティビティ

117

と許容される遅延がどのような関係にあるかについ

OEDR のレスポンスの結果としての行動計画（プランニングと呼ぶ）が車両の制御系への入力となて述べる．

る．一般的に，自動車の走行速度はロボットに比べ4 運転タスクのモデルと通信遅延高い．このため，自動車ではロボットに比べ広い範図 1 は J3016 に示されている運転タスクを示し

は道路に沿って走行するため予測がしやすい．

囲をセンシングする必要がある．一方で，その挙動たものである．自動運転の開始時に設定される走行

プランニングから制御系へ渡される制御指令値

開始地点，目的地などの経路計画に関連する機能をは，障害物回避のためのローカルなウェイポイント

Strategic functions，障害物検知や道路線形の把握や，目標速度等であるが，最終的にはアクセル開度など，数秒から数十秒先までの走行計画に関わる機やステア角などのいわゆる操作量に変換され，それ能を Tactical functions，車両の機能として具備さに応じて車両の挙動が変化する．この操作量に当たれている「走る」
・「曲がる」
・「止まる」に関わる機る行為を「操作」と呼ぶ．自動車は大きな質量を能のことを Operational functions と呼んでいる．

持っているため，操作量の指令値に対する応答が小図の DDT で示された部分が自動走行におけるシ形なロボットに比べて鈍く，車両の制御系に対する指令値の遅れは致命的なものになりかねない．制御

ステムが自動で行う運転タスクである．
OEDR（Object and Event Detection andResponse）は，走行に応じて時々刻々と変化する
自車の周辺環境を認知し，車両を操作する部分に該

指令値の遅延と車両挙動について検討した例については 5．で詳細に議論する．

一方，認知や判断を行う ODER の一部に通信が当し，通常はドライバが実行するタスクである．自介在した場合は必ずしも低遅延である必要はない．

動走行では，センサによる周辺環境の認識に相当す

現在の周辺車両の位置や速度を知りたい場合には遅る．

延はできる限り小さい方が望ましいが，多くの場合

ここで，「認知」とはセンサ等を用いて，車両のは 3 秒とか 5 秒後の周辺車両の挙動を予測したい

位置，速度などの走行状態，車両周辺の障害物などことが多い．このような場合には，遅延よりも過去を検知することを意味する．また，「判断」とはの何秒間に遡って位置情報を欠落することなく得る「認知」により得られた情報から，加減速をしたり，ことが重要になる．このような例の詳細については

ステアを切ったりといった行動決定を行うプロセス

6．で述べる．

なお，旅行計画や経路計画については，渋滞を回のことを意味する．

図1
118

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

運転タスクの概略図

小特集 「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望
表2

自動走行の機能配置

避するためのルート案内など，テレマティクスの分野では重要なテーマであるが，必ずしも高いリアル
タイム性を要求するものではないため，以下の議論からは割愛する．
表 2 は自動走行の形態の違いによる，
「認知」
・
「判断」
・
「操作」の各機能の機能配置について示したものである．
（1）の自律型自動運転と呼ばれる自動運転については全ての機能が車両の機能として具備されるのに対し，（2）遠隔運転では，車両の外部で人が認知判断を行う．
（3）遠隔自動運転，（4）管制型自動運転になると車両の外部での判断を機械が行うことが特徴になる．いずれの場合においても，最終的な制御は制御指令値に基づいて車両側で行われる．

5 遠隔運転・遠隔制御のための通信
遠隔運転や遠隔制御などの自動走行の応用を考えた場合，自動走行における制御指令に関わる情報を通信でやり取りすることになる．このような場
合，通信遅延はできる限り小さいことが望ましいことは明らかであるが，具体的な指針についてははっきりとしていない．
5.1 遠隔制御に必要とされる通信遅延（8）我々の研究グループでは，実際のシステムを模擬する評価環境を構築し通信遅延やパケットの紛失が制御にどう影響するか評価した（8）．図 2 に評価シ
ステムの概要を示す．図 2（a）に評価装置の概念
図，（b）に外観を示す．評価システムは 1/10 ス
ケールのラジコンカーを用いたスケールモデルとして構築し，無線部には WiFi を用いる構成とした．
クラウドを想定したサーバとの間に WAN エミュ

図2

評価システムの概要

レータを配置して，エミュレータで遅延やパケットの紛失を模擬することで，通信の特性が制御に及ぼす影響を評価した．

図 3 は PID 制御を用いた場合のクラウドとエッジでの車両挙動の違いを示したものである．クラウ
解説論文

運転支援／自動走行におけるコネクティビティ

119

図3

クラウドとエッジの違いによる車両挙動の違い

では，MNO（Mobile Network Operator），MVNO（Mobile Virtual Network Operator）のいかんによらず，どのサービス事業者でも平均的には数十ms 以下の遅延に抑えられていた．一方で，トラヒックが集中する時間帯では 100 ms を超える遅延が発生することが頻繁にあった．
こ の よ う な 遅 延 の 変 動 に 対 応 す る た め， 文 献（10）では制御を行うサーバを通信遅延に対応した
複数のレイヤに配置し，切り換えながら遠隔制御を行う方法を提案し，サーバの主要台数に関するス
ケーラビリティの問題について議論している．全ての基地局（eNB）にエッジサーバを配置することはコスト的に現実的でないが，局舎レベルにサーバを
図4

集約させれば，通信遅延と収容台数のバランスが取通信遅延と走行軌跡の関係れたシステム運用ができることを示している．
ドによる制御では WAN エミュレータで図 2（c）に相当する実際の LTE ネットワークで測定した遅5.3 エッジサーバの活用における課題（11）延（15 時〜16 時の遅延）を加えた時の挙動である．

エッジサーバを活用できれば遠隔運転や遠隔制

一方，エッジについてはエミュレータによる遅延を御の実現に必要な低遅延を実現できることが分かっ

付加していない場合（WiFi の遅延のみ）の挙動でたが，文献（11）では商用ネットワークを用いてある．図 3 から分かるように，エッジ相当での制遠隔サービスを行おうとした場合に生じるキャリヤ

御では車線内を維持する走行ができているのに対間接続の課題について議論している．具体的には，し，クラウドで制御した場合では車線を大きくはみ

複数キャリヤの eNB を無線バックホールで接続す出るような挙動が見られる．

ることで，遅延が劇的に低減されることを示してい

図 4 は WAN エミュレータで一定の遅延を加える．

て，走行軌跡が車線中心からどれほどずれるか評価

図 5 にキャリヤ間バックホールの概念を示す．

した結果を示したものである．図から分かるよう

図 5 ではキャリヤ A，B，C の三つのキャリヤ間のに，数十 ms 以下に遅延が抑えられれば，車線を逸相互接続について模式的に示している．キャリヤ C

脱するような挙動はおおむね抑えられる．

にエッジサーバが配置されると仮定した場合，キャリヤ C のユーザはその恩恵を受けることができる
が，キャリヤ A のユーザはキャリヤ C のエッジ

5.2 エッジサーバ配置に関する検討（9）

実際の LTE ネットワークで実施した遅延測定

（10）

120

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

サーバへ接続するために，モバイル網からインター小特集 「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望

キャリヤ

キャリヤ A

キャリヤ B

図5

キャリヤ C

キャリヤ間バックホールの概念

ネットを経由してキャリヤ C のエッジサーバに接たがって，OEDR では何秒か先の状況を予測する

続することになる．

ことが主なタスクとなる．

多 く の 場 合， プ ロ バ イ ダ 間 の 相 互 接 続 点 IX
（Internet Exchange）は都市部に集約されている

6.1 ダイナミックマップ

ことが多いため，地理的に数百 m 程度しか離れて自動運転の認知・判断を行うためのプラットホー

いないサーバとの接続にネットワーク上では何百ムの一つとして，ダイナミックマップがよく知られ

km の通信経路をたどることになる．もし，図 5 のている（12），（13）．ダイナミックマップは元々車車・キャリヤ B と C のようにキャリヤ間バックホール

路車間通信を用いた安全運転システムのプラットで基地局同士を接続することが可能であれば，ネッ

ホームとして検討されたものであり，100 ms 程度

トワーク上の物理的な距離は劇的に軽減される．この周期で車両の位置，速度などの情報を収集し，動のことによって遅延が大きく軽減できるというのが的な地図として表現することを目指していたが，近文献（11）の主張である．

年では，周辺車両の挙動などのリアルタイム情報のみでなく，レーン情報などの詳細な情報を含む自動

6

認知・判断及びプランニングのための通信

前節では制御に関わる情報伝達に通信を用いる

運転用の高精度地図を含む地図プラットホームとしての概念が定着している．
6.2 ダイナミックマップの通信トラヒック試算（14）場合の通信遅延について議論した．以下では，運転多くの場合，ダイナミックマップの情報の更新周タスクにおける OEDR に関連する情報のやり取り

期は 1 秒程度とされている．このため，リアルタについて考える．

イムな制御への活用というよりは，数秒先の状況を

いわゆる認知や判断を行うための情報は制御の予測し加減速を含む走行プランニングに活用するこ

前段階で必要となる情報である．一般的な車両の運とを意図していると考えるのが妥当であろう．全て

動特性を考えると，車両が制御指令を受けてから実の車のリアルタイムな情報を集約することは一見す

際に車両挙動が変化するまでには遅れが生じる．しると無謀な取組みと感じるかもしれないが，位置，
解説論文

運転支援／自動走行におけるコネクティビティ

121

図6

ダイナミックマップで発生する通信トラヒック

速度などの基本的な情報のみの集約に限定すれば現述べられている交差点での交錯を回避する手法の概実的な解が見えてくる．

念を示したものである．図において車両 A は通常

例えば，文献（14）ではペイロードが 100 Byte

運転（ドライバの判断・操作によって運行されてい程度で，100 ms 周期でのデータのやり取りを行っる車両）を車両 B は自動運転車を示している．双た場合の通信トラヒックの試算を行っている．図 6方の車両は道なりに走行しているものとし，図中のは平成 27 年に愛知県内で行われた道路交通量調

青，及び緑で示された帯は道なりの走行距離と到達

査の結果を基に，道路長 2 ㎞のエリアを通信が予想される時刻の関係を示している．現在の位置範囲と想定して発生するトラヒックを試算した結果

からの走行距離が大きくなるにつれて到達時刻の曖である．

昧さが増える様子を帯の縦方向の幅が広がることで（15）

図 6 の各点は交通量調査の調査地点ごとのサン表現している．二つの道路が交わる地点が交差点にプルを示しており，青色の点は幹線道路，赤色の点相当し，交差点位置で二つの帯が重なる場合には交は高速道路を示している．図 6（a）からも分かる

差点で交錯することを示している．図 7（a）ではように，各車両の通信エリア内の滞在時間は数百秒

二つの帯が交差点の位置で重なっているため，自動程度である．また，図 6（b）が示すように一般的運転車両 B は衝突の可能性があると判断し，図 7

な交通量を想定する範囲では，数 Mbit/s 程度の通（b）のように減速を行い交差点への到達時間を遅信トラヒックまで抑えることが可能であることが分らせることで同じ時間に交差点に進入することを回かる．

避することができる．奥村らの提案では，交錯の可能性をインフラ側で判断して自動運転車両に進入禁6.3 レベル 4 実現に向けたインフラセンサの活用

現在の自動運転車は車載センサのみを用いて走行しているため，交差点など見通しが悪いシーンでており，制御のための通信と対比させて「判断レベルの通信」と表現している．

は減速し低速で走行せざるを得ない．このため，自このような判断を行う場合には，制御指令値を与動運転での通信活用が注目されている．インフラ側

え制御を行うアプリケーションに比べ通信遅延に対にあらかじめ設置されたセンサでセンシングを行する要求は大きく緩和される．このようなアプリ

い，通信を用いて情報提供を行うことで，運行設計

ケーションでは車両の将来の挙動を予測するため

領域 ODD を拡大しようという動きである．

に，交差点到達する数秒前に予測に必要な情報を入では，ダイナミックマップを交手できていることが必要な要件となるため，通信遅差点における走行プランニングに活用している．問延よりも情報の更新頻度や，通信途絶がないことが題設定として自動走行車と一般車両が混在する環境

重要な評価指標となる．実際，文献（16）では 0.3で自動運転車両の交差点通過のプランニングを考え秒程度の通信遅延があっても問題なく動作したことている点がユニークである．図 7 は文献（16）でを報告している．

奥村らの検討（16）122

止情報を送信することで，このような機能を実現し通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

小特集 「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望

図77交差点における交錯回避の考え方

まとめと今後の展望

運転支援／自動走行へ通信を活用する場合の通信要件の考え方について，実際の研究事例を示しながら解説した．自動走行における運転タスクの考え方について説明し，タスクにより求められる通信要件が異なることを説明した．自動走行のための通信要件というと，通信速度や遅延などを想定されがちであるが，運転タスクによっては通信遅延に対する要求を大きく緩和できることを示した．
近年の自動運転技術の発展は目覚ましいものがあり，高速道路や自動運転などで運転支援装置はかなりな部分で自動化されている．一方で，一般道な
どの複雑な環境への ODD の拡大や，完全自動運に向けては課題が多い．また，AMR のようなロボッ
トと自動車の自動走行技術をつなぐような応用展開も活発になってきていることから，複雑な環境での自動走行を実現するためには，通信技術の活用が必要不可欠となってくるのは間違いない．
誌面の都合で，この解説論文では述べられなかっ
たが，自動走行は単に車の利便性を向上するのみでなく，MaaS など新たなサービスや，スマートシ
ティなどとの連携についても期待されており，単なる個人の移動手段から社会インフラとしての移動手段へと，更なる拡張と発展が期待されている．
■ 文献（1） M. B. Alatise and G. P. Hancke, A review onchallenges of autonomous mobile robot andsensor fusion methods, IEEE Access, vol. 8, pp.

39830-39846, Feb. 2020.
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G . M u l r o y. D . H i t e s h , M . R a m s e y, J . D .
Mcghinnis, N. A. Looper, M. Ng, A. Ngʼoma, W.
Lin, P. G. Mcbride, M. G. Shultz, and C. Cerasi,
A review of recent advances in automatedguided vehicle technologies: Integration
challenges and research areas for 5G-based
smart manufacturing applications, IEEE Access,vol. 8, pp. 202312-202353, Nov. 2020.
（3） SAE, Surface vehicle recommended practiceJ3016, Taxonomy and definitions for terms
related to driving automation systems for onroad motor vehicles, June 2018.
（4） 高度情報通信ネットワーク社会推進戦略本部・官民
データ活用推進会議 , 官民 ITS 構想・ロードマップ
2020, July 2020.
（5） 3GPP, Enhancement of 3GPP supports for V2X
scenarios Stage 1（TS 22.186 V16.2.0）, June2019.
（6） 伊藤健二 , 田所幸浩 , 鈴木徳祥 , 今井純志 , 牧戸知史 , 車車間通信による安全運転支援システムのアプ
リケーションレベル QoS 評価 , 情処学論 , vol. 51,
no. 1, pp. 83-100, Jan. 2010.
（7） 長谷部壱佳，長谷川孝明 , あるべき ITS 情報通信と評価法について〜T 秒 Rm 評価法における通信設計
およびセンサと通信システムの搭載率による情報取得 率 に 関 す る 検 討〜, 信 学 技 報 , vol. 119, no.
ITS2019-65, pp. 63-68, March 2020.
（8） K. Sasaki, N. Suzuki, S. Makido, and A. Nakao,
Vehicle control system coordinated between
cloud and mobile edge computing, 55th Annual
Conf. Society of Instrument and Control
Engineers of Japan （SICE）, pp. 1122-1127,
Sept. 2016.
（9） K. Sasaki, N. Suzuki, S. Makido, and A. Nakao,
Layered vehicle control system coordinatedbetween multiple edge servers, 2016 IEEE Conf.
NetSoft, July 2017.
（10）牧戸知史 , 佐々木健吾 , 中尾彰宏 , 5G 時代の自動車のコネクティビティ〜リアルタイムサービスの実
解説論文

運転支援／自動走行におけるコネクティビティ

123

現 に 向 け た 期 待〜, 信 学 技 報 , vol.118, no.
RCS2018-12, pp. 59-63, April 2018.
（11）K. Sasaki, S. Makido, and A. Nakao, Edge
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communication among carriers, 2019 IEEE
Global Commun. Conf.（GLOBECOM）, Dec.
2019.
（12） Y. Wa t a n a b e , K . S a t o , a n d H . T a k a d a ,DynamicMap 2.0: A traffic data management
platform leveraging clouds, edges and embedded
systems, International J. Intelligent
Transportation Systems Research, Nov. 2018.
（13）山田峻也 , 渡辺陽介 , 高田広章 , エッジコンピュー
ティングを利用した自動運転のための環境情報分散管理システム , 日本ロボット学会誌 , vol. 38, no.
2, pp. 199-209, March 2020.
（14）牧 戸 知 史 , 佐 々 木 健 吾 , 中 尾 彰 宏 , 車 に お け る
MEC の利用可能性について〜オープンデータを活用したシステム試算〜, 信学技報 , vol. 119, no.
RCS2019-175, pp. 139-141, Aug. 2019.
（15）国土交通省 , 平成 27 年度全国道路・隘路交通情勢
調 査 , June 2017. http://www.mlit.go.jp/road/
census/h27/

124

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

（16）奥村文洋，藤井亮暢，中村亮裕，加藤武男，大濱吉紘，下岡和也，後藤邦博，和田錦一，鋤柄和俊，長坂直樹，佐々木健吾，清水 司， 自動運転車の運行
設計領域拡大のための時空間制約を用いた交通管制システム , 信学論（D）, vol. J104-D, no. 1, pp.
2-10, Jan. 2021.
（2021 年 2 月 4 日受付，5 月 6 日再受付）

牧戸知史（正員）
平 8 名大・工中退，飛び級にて大学院進学．平 10 同大学院工学研究科修士課程了．平 15 同大学院博士課程了．
平 13（株）豊田中央研究所に入社．
令 3-04 から名大大学院情報学研究科
客員教授．自動車用レーダ，車車間通信，衛星測位技術，スパース信号処
理などの研究に従事．現在，環境センシング研究領域，リーディングリサー
チャー .

解

説

小特集

「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望

自動運転向け
無線通信システムの検討
浜口雅春

1Masaharu Hamaguchi 沖電気工業株式会社

自動運転向け通信に関する技術調査に本格的に着手し，はじめに2015 年度からは一般社団法人日本自動車工業会（以下，

自動運転は，交通事故削減，交通流円滑化など，従来自工会）と連携した活動を進めてきた．自工会が検討しの道路交通課題への更なる対策としての期待に加え，高た「自動運転向け通信活用ユースケース」（以下，自工齢者等の移動手段の確保，物流トラックや長距離バス等

会ユースケース）に基づき，無線通信要件の抽出，通信の商業ドライバ不足への対応など，広く社会的課題の解

仕様案の検討，机上検証／シミュレーションを進め，決に資するために官民挙げて取組みが進められている．

2019 年度にはこれまでの検討成果をまとめた「自動運自動運転システムは自律型と協調型が検討されており，

転（自専道）通信活用ユースケース向け通信システムの自律型自動運転システムは自車の車載センサから得た情

実験用ガイドライン：ITS FORUM RC-015 1.0 版」を報を用いて自動運転制御を行う．一方，協調型自動運転

策定した．

システムは自律型自動運転システムに通信を用いて得た

ここでは ITS 情報通信システム推進会議におけるこ情報を加えることで高度な自動運転を実現するものであれまでの活動経緯，自動運転のユースケースと通信要件る．ここで使われる車を中心とした通信は V2X（Vehicle

検討，実験用ガイドラインの概要を紹介する．なおこれ

to Everything）と呼ばれている．

らの活動の一部は，SIP（戦略的イノベーション創造プ

図 1 に V2X ネットワークを示す．車両を中心に，狭域通信として V2I（Vehicle to Infrastructure，路車間
通信），V2V（Vehicle to Vehicle，車車間通信），V2P

ログラム）自動運転及び総務省の関連プロジェクトと連携して実施したものである．

て V2N（Vehicle to Network，ネットワーク通信）か

2ら構成される．V2X は自動運転の高度化に不可欠なも

２. １ 検討体制（Vehicle to Pedestrian，歩車間通信），広域通信としのとして期待されている．

検討の概要

ITS 情報通信システム推進会議（以下，推進会議）は，

ITS 情報通信システム推進会議では，2013 年度から

ITS（Intelligent Transport Systems，高度交通システ

V2N
V2I

V2V

V2P

図1
ⓒ電子情報通信学会 2021

V2X ネットワーク
解説

自動運転向け無線通信システムの検討

125

解

説

Technology Reviews and Reportsム）の推進に向けて，民間企業・政府関係機関等約 100

体から約 60 名の構成員にて活動中である．無線方式検団体が業種・業界の枠を超えて集結し，ITS 情報通信シ

討 TG の配下にユースケース検討グループ，ガイドライ

ステムの研究開発や標準化の推進及び普及啓発活動を行ン検討グループ，通信方式検討グループを設置し，近年

う団体である．1999 年の設立以来，DSRC（狭域通信），

世界的に技術検討が加速しているセルラ V2X について

700 MHz 帯高度交通システム及び 79 GHz 帯高分解能

は，セルラシステムタスクグループと連携を図っていレーダの標準規格の原案策定など，具体的な成果を創出

る．また通信の検討において重要となるユースケースのしてきている．図 2 に推進会議の体制，図 3 に自動運

通信活用に関する情報収集については，次期システム企

転向け無線通信の検討体制を示す．2020 年度に CAV

画タスクグループを窓口に自工会等との情報交換を進め

検 討 タ ス ク グ ル ー プ（TG） が 新 設 さ れ，CAVてきた．

（Connected Automated Vehicle）に関する国際標準化への貢献を目指して活動を開始している．
自工会からの検討依頼を高度化専門委員会にて受け ,自工会ユースケースを分析し，ユースケースを満足す

主検討はその配下の無線方式検討タスクグループ（以る通信方式を検討する．最終的には自動運転向け通信仕下，無線方式検討 TG）にて対応している．2020 年度

様案を実験用ガイドラインとしてまとめることを目標と末現在，無線方式検討 TG は，自動車メーカ，通信機器している．国内各所で実施されている自動運転向け通信

メーカ，通信キャリヤ，ITS 関連団体など，26 社・団の実機検証に活用され，そこから得られた結果を反映し

図2

ITS 情報通信システム推進会議の体制

図3
126

２. ２ 活動の目的

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

自動運転向け無線通信の検討体制

小特集「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望

図4
表1

検討フロー

検討対象ユースケース一覧

ながら，更なる検討を進めていく予定である．

と位置付けている．自動運転車両は通信機を持たない一般車両との混合走行を考慮し，必ずしも通信情報を得る

２. ３ 検討の流れことができなくても，自律系で自動走行ができることが図 4 に無線方式検討 TG にて実施してきた自動運転前提となる．自律処理系の中に通信情報を加えること

向け無線通信の検討フローを示す．自工会ユースケース

で，周囲の状況判断を早くできるようになることから，をインプットに，ユースケースごとの通信要件の抽出を自動走行の際の判断の迅速性や確実性を高めることを目進め，この結果を踏まえて，候補となる既存の ITS 通的とする．活用シーンとして自動運転の実用化時期が早信方式をベースに，机上検証による課題抽出，対策技術

い都市間高速，都市高速，若しくはこれらに準じた環境の検討を進め，通信仕様案としてまとめる．

を想定する．表 1 に検討対象とした自工会ユースケー

3スの一覧，図 5 に自工会ユースケースイメージを示す．

自動運転のユースケース

自工会が検討した自動運転向け ITS 通信活用の前提

これらユースケースの前提条件を整理し，動作シナリ
オを分析することで各々の通信要件の抽出を行った結果
を表 2 に示す．

条件を説明する．自動運転向け通信は，自律型自動運転

通信要件を踏まえ，通信形態，必要通信距離，通信条

に対してあくまで支援を行うための情報を提供するもの

件，通信品質等から通信シーケンスをユースケースごと解説

自動運転向け無線通信システムの検討

127

解

説

Technology Reviews and Reports

図5

自工会ユースケースイメージ （自工会資料を基に推進会議が作成）
表2

想定ユースケースの通信要件に設定し，送信タイミング，連送等，通信制御パラメー

能（連送，送信タイミング制御）のパラメータを変更す

タを踏まえた通信プロトコルを検討した．

る構成とした．

図 6 に通信適用フェーズごとの通信シーケンス例をの関係車両へ車線変更の意思を伝え，関係車両の情報に

4より車線変更先を決定し，それを関係車両へ伝えて走行

４. １ 背景示す．例えば車線変更支援の場合，車線変更車両が周辺速度制御を行いながら，その状況メッセージを交換しながら合流する流れを想定した．
また，通信制御フローとプロトコルスタックを図 7に示す．通信上位層（アプリケーション）を設定した通信制御方式を検討し，ユースケース情報に応じて追加機
128

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

ガイドラインの策定

これまでの無線方式検討 TG における検討をまとめる
形で，自動運転 ( 自専道 ) 通信活用ユースケース向け通信システムの実験用ガイドライン「ITS FORUM RC015 1.0 版」を 2019 年 10 月 18 日に策定した．
https://itsforum.gr.jp/Public/J7Database/p64/ITS̲

小特集

図6

「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望

通信適用フェーズごとの通信シーケンス例

図7
表3

通信制御フローとプロトコルスタック

実験用ガイドラインの構成

４. ２ 適用範囲と位置付け
本ガイドラインは，自動運転 ( 自専道 ) 通信活用のユースケースを対象とした通信システムの実験用ガイド
ラインである．通信方式として，国内既存 ITS 通信方
式 で あ る ARIB STD-T75（ETC 等 の 国 内 DSRC に 使用），ARIB STD-T109（ITS Connect に使用）
，及び海外 の 動 向 を 踏 ま え，IEEE802.11p，LTE V2X（PC5，Uu）を取り上げた．これら 5 方式に関して，通信仕様の調査，机上評価，実現のための条件，追加・変更が必要となる機能等についてまとめたものである．なお

FORUM̲RC-015̲v10.pdf

IEEE802.11p に関しては，この通信方式を参照した実

自動運転向けに活用が想定される通信の国内の標準

験用ガイドラインである ITS FORUM RC-005 を検討化に向け，自工会等で議論が進められているユースケー

対象とした．また LTE V2X のうち，PC5 は直接通信方スを対象とした実験に対応するため，その候補となる通式，Uu はネットワーク通信方式である．

信仕様をまとめたものである．ガイドラインは 5 部構成となっている．表 3 に自動運転 ( 自専道 ) 通信活用
ユースケース向け通信システムの実験用ガイドラインの構成を示す．

４. ３ 技術的前提条件
本ガイドラインでは，陸上移動局（車載器）及び基地
局（路側機）に必要となる無線設備の技術的条件，各レイヤの仕様に関して記載しているが，これらの方式，仕解説

自動運転向け無線通信システムの検討

129

解

説

Technology Reviews and Reports

様，技術条件は，高度化専門委員会において検討した結アプリケーションサーバを含めた通信アーキテクチャ

果を用いている．またユースケースについては，自専道を検討する必要がある．

（都市間高速／都市高速，等）における先読み情報，合流・車線変更支援情報，緊急ハザード情報の配信を想定(d) ARIB STD-T75

ユースケースとした．

・想定ユースケースのうち，路車間通信のユースケース

なおユースケースは今後も継続して追加・見直しを実施していく予定である．

を対象とする．
・回線設計の結果，一部のユースケースの特定条件において，通信要件（暫定）を満足しない可能性がある．

４. ４ 机上検討結果
ガイドラインに記載の五つの通信仕様（案）について，コンピュータシミュレーション等の机上検証の結果

また一部のユースケースにおいて，メッセージサイズ
が一定以上となる場合は，パケット分割機能等が必要となる．

より，これら候補通信方式による自動運転のユースケー

・これら対策を実現するための手段として，アプリケー

スへの適用可能性を実施した．以下に机上検討結果よりションレベルにおける対応や ARIB STD-T88 の適用得られた課題等を示す．実験を行うにあたっては，これが考えられる．

らを十分に考慮する必要がある．
(e) ARIB STD-T109(a) ITS FORUM RC-005
・想定ユースケースのうち，路車間通信及び車車間通信のユースケースを対象とする．

・想定ユースケースのうち，路車間通信及び車車間通信のユースケースを対象とする．
・回線設計の結果，車車間通信の一部のユースケースの・回線設計の結果，一部のユースケースの特定条件にお特定条件において，通信要件（暫定）を満足しない可いて，通信要件 ( 暫定 ) を満足しない可能性がある．

能性がある．車車間通信のメッセージサイズが一定以対策として連送機能等が必要となる．また一部のユー上となる場合は，アプリケーションレベルでのパケッ

スケースにおいて，メッセージサイズが一定以上となト分割が必要となる可能性がある．

る場合，パケット分割機能等が必要となる．

・また，ユースケース 1-2-1 の通信において通信距離を・これら対策を実現するための手段として，アプリケー

満足しない可能性がある．対策として，アプリケー

ションレベルにおける対応や ITS FORUM RC-014 のションレベルでの中継機能の追加，複数の路側機を適用が考えられる．

使った中継機能の追加や通信範囲の広い LTE V2X

・また，ユースケース 1-2-1 の通信において通信距離を（Uu）を用いることが考えられる．

満足しない可能性がある．対策として，アプリケー
ションレベルでの中継機能の追加，複数の路側機を今後，本ガイドラインの通信仕様が実証実験により検使った中継機能の追加や通信範囲の広い LTE V2X

証されていくことで，自動運転に通信を活用する検討が（Uu）を用いることが考えられる．

更に促進することを期待する．なお実験を実施する際には，既存システムへの干渉回避策を十分に考慮する必要(b) LTE V2X（PC5）・想定ユースケースのうち，路車間通信及び車車間通信のユースケースを対象とする．
・回線設計の結果，ユースケース 1-2-1 の通信において

がある．

5

新たなユースケースへの対応

通信距離を満足しない可能性がある．対策として，ア2020 年 9 月に「SIP 自動運転（システムとサービス

プリケーションレベルでの中継機能の追加，複数の路の拡張）システム実用化 WG 協調型自動運転通信方式

側機を使った中継機能の追加や通信範囲の広い LTE

検討 TF」が，「SIP 協調型自動運転ユースケース」の第V2X（Uu）を用いることが考えられる．

1 版を公開した．
https://www.sip-adus.go.jp/rd/rddata/usecase.pdf(c) LTE V2X（Uu）

推進会議では，SIP 自動運転 システム実用化 WG 協

・ネットワークを経由する本方式はほかの方式に比べ通調型自動運転通信方式検討 TF と協力関係を構築して，信遅延が相対的に大きくなることに留意すること．まこれらユースケースについても図 3 の検討フローに沿った，通信網に加えてアプリケーションメッセージを処た検討を進めていく計画である．以下に SIP 協調型自理・転送するアプリケーションサーバが必要であり，動運転ユースケース（以下，SIP ユースケース）の概要

130

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

小特集「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望
自動運転システムは実現されるため，自律型自を紹介する．

動運転システムで実現できる機能については冗
５. １ 協調型自動運転システムの定義

長機能となり協調型自動運転システムとしての「協調型自動運転システムとは，自律型自動運転シス

実用化可能性は低いと考えるため．

テムをベースに，車載センサ検知外の情報の入手，自車が保有する情報の提供，及び車車／路車間の意思疎通を協調型自動運転通信方式検討 TF にて設定した協調型通信で行うことで，より安全でスムーズな自動運転制御

自動運転システム定義を基に，SIP ユースケース選定要を可能とするシステム．
」と定義されている．

件として以下の 3 項目が挙げられている．
① 車載センサ検知外の情報の入手が必要② 自車が保有する情報の提供が必要

５. ２ 協調型自動運転システム検討対象範囲③ 車車間及び路車間の意思疎通が必要

検討対象の車両と走行範囲は以下としている．

協調型自動運転システムの前提条件に該当するユー・オーナーカー ( 高速道路／一般道 )・物流／移動サービスカー

スケースを抽出し，更に SIP ユースケース選定 3 要件

­隊列走行 ( 高速道路 )ごとに選別，a〜h の 8 機能に分類し，トータル 25 ケー­シャトル／バス ( 一般道既定ルート／遠隔操作 )スが選定された．表 4 に SIP ユースケース選定結果を­タクシー／物流車両 ( 一般道不定ルート／遠隔操作 )示す．

５. ３ SIP ユースケース選定の考え方

５. ４ SIP ユースケース検討の進め方

協調型自動運転システムを考える上での前提条件を

通信シナリオの確認のため，各ユースケースの技術要以下のように置き，その前提条件に合致したものを SIP

件保有団体とやり取りを実施しながら内容を整理し，過ユースケースとして選定している．

去に検討した類似事例を参考に通信要件をまとめる．表(a) 全ての交通参加者は基本的に法規を遵守するものと

5 に通信要件検討事例を示す．またこの事例のユース

する

ケースである，a. 合流・車線変更支援／ a-1-1．予備加・理由：周囲の交通参加者の故意による交通法規違反に起因する事故を回避するための機能の実現は協
調型自動運転システムに過度な性能・コストの負担を要求することになるため．
(b) 自律型自動運転システムで実現できるユースケース
は含めない

減速合流支援のイメージを図 8 に示す．

6

今後の検討

自動運転向け無線通信システム活用の実現に向け，
ユースケースの分析，無線方式の調査検討，基本性能検・理由：自律型自動運転システムをベースにして協調型

表4証を実施してきた．またこれまでの成果を基に実験用ガ

SIP ユースケース選定結果

解説

自動運転向け無線通信システムの検討

131

解

説

Technology Reviews and Reports
表5

通信要件検討事例

図 8 SIP ユースケースイメージ
a. 合流・車線変更支援 a-1-1. 予備加減速合流支援（SIP 資料を基に推進会議が作成）

イドラインを策定した．今後は更に以下への取組みが必要となる．
・自動運転のユースケース拡張への対応
・既存サービスとの共用条件の精査
・各種検証に活用可能な実験用ガイドラインの更新
・実環境における無線通信適用可能性の検証
具体的には，SIP ユースケースに基づく協調型自動運
転通信要件の策定，既存 ITS 通信適用時の課題解決や新たな通信方式の検証（シミュレーション，実証実験），
協調型自動運転通信に関する実験用ガイドラインの改定を実施する計画である．ITS 情報通信システム推進会議
は，自動運転の更なる高度化を支えるために，今後も自動運転向け無線通信の検討を進めていく．

132

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

浜口雅春
ITS 情報通信システム推進会議高度化
専門委員会無線方式検討タスクグ
ループ主査，沖電気工業株式会社ソリューションシステム事業本部 DX 事
業推進センター部門長．
1987 沖 電 気 工 業 入 社， 防 災 無 線，
PHS の開発に従事．1997 から横須賀リサーチパーク（YRP）の OKI 拠
点にて ITS の無 線 研究開 発に従 事．
2021 からソリューションシステム事業本部ＤＸ事業推進セン
ター長として事業本部の DX 推進を担務．ITS 情報通信システ
ム推進会議には 2003 から参加．

解

説

小特集

「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望

ダイナミックマップ 2.0（DM2.0）の構成と設計
佐藤健哉
高田広章

1

Kenya Sato

同志社大学

Hiroaki Takada

名古屋大学周辺の状況をほかの車両に伝える技術の研究開発も行わはじめにれており，これにより，通信手段を持たない車両やス

現在，カメラやレーダなどのセンサを車両に搭載し，マートフォンなどの位置情報を提供するための通信手段

車両周辺の歩行者や自転車，ほかの車両などを監視するを持たない歩行者や自転車などの情報をほかの車両に通ことで，安全性や利便性を向上させる技術が普及し始め知することが可能となる．

ている．例えば，車両の前方の対象物との距離を計測

これらをまとめると，「つながるクルマ」（2） の発展

し，衝突の危険性がある場合に注意喚起して自動でブフェーズとして図 1 に示すように，（1）車載センサのレーキをかける衝突被害軽減ブレーキあるいはプリク

み，（2）通信により各車両から位置，速度を送信，（3）

ラッシュセーフティシステム，前方車両に追随するアダ

車両周辺の対象物に関する情報も送信と，V2V・V2I

プティブクルーズコントロール（ACC）などが既に商通信により，車両周辺の多くの情報を提供することで衝用化されている．しかし，車載センサでは，死角となる突の危険性を検知でき，より安全な走行が期待できる．

領域の対象物の情報を取得することができず，また，得しかし，通信を利用したとしても，後述するようにセンられる対象物の動きの情報にも限界がある．例えば，交サデータのみでは限界がある．本稿では，センサデータ

差点右折の際に反対車線から交差点に接近してくる対向から得られる情報を地図上に集約し，それに対してアプ車との衝突，見通しの悪い交差点における出会い頭の衝

リケーションを効率的に開発し動作可能な情報通信プ

突などへの対応は困難となる．

ラットホームであるダイナミックマップ 2.0（DM2.0）

車載センサで取得できる情報を拡張，補完するために，通信を活用することができる．車両と車両の間の車の構成と設計について解説する．
安全運転支援や将来の協調型自動運転に向けた通信

車間（V2V: Vehicle-to-Vehicle）通信，車両と路側機の必要性について，
まず，
２．
では通信を利用する際の課題（信号や車両感知器など）の間の路車間（V2I: Vehicle-について示す．
３．
では，
V2X 通信利用の課題に対してのア

to-Infrastructure）通信，携帯電話網を利用した V2N

プローチの一つの手法であるダイナミックマップについて＊1（Vehicle-to-Network）通信がある．総称して V2X

説明する．
４．
では，ダイナミックマップを実現する際に問（Vehicle-to-Everything）通信と呼ばれ，安全運転支援

題となるスケーラビリティと遅延に関して，DM2.0 ではや協調型自動運転での利用が検討されている．具体

どのように解決しているか，DM2.0 の構成と設計を解説

的には，V2V 通信により車両の位置や速度を周辺に送するとともに，DM2.0 を利用したシステム開発の効率化

信することで，より追従性能の高い ACC や，出会い頭についても追記する．
５．
で DM2.0 の今後の発展として新の衝突回避のための注意喚起などが実現されており，またな応用例を示し，６．でまとめと今後の期待を述べる．

（1）

た，V2I 通信を利用して，見通しの悪い道路前方の状況
や信号の状態を車両に伝えるシステムが商用化されている．更に，車両の位置，速度に加えて，車両が検知した

2

V2X 通信利用の課題

2.1 V2X 通信形態
＊1 V2N 通信とは，車両とネットワーク（インターネットを含む）上のサーバとの通信を指す．
＊2 ITS Connect: https://www.itsconnect-pc.org/＊3 ETC2.0: https://www.go-etc.jp/etc2/ⓒ電子情報通信学会 2021

V2X 通信は，主に放送形（ブロードキャスト）と1 対 1 通信（ユニキャスト）に分類される．商用化されて い る ITS Connect＊ 2 や ETC2.0＊ 3 は 前 者 で あ り，
解説

ダイナミックマップ 2.0（DM2.0）の構成と設計

133

解

説

Technology Reviews and Reports（1）車載センサのみ（2）車両の位置・速度の送信（3）周辺対象物の情報も送信

図 1 「つながるクルマ」の発展フェーズ

DSRC（Dedicated Short Range Commination，狭域

信し，宛先車両で危険性を判断する．この状況を図 2通信）と呼ばれる V2V あるいは V2I の通信手段を利用に示す．
（1）受信した車両位置・速度から進行経路をする．遠隔車両診断や情報提供などの自動車メーカが提予測しこのままでは衝突する可能性があると判断する．

供するサービスは後者であり，携帯電話網を利用した

しかし，実際は，（2）対向車線を走行する車両であり

V2N となる．

衝突の可能性はないと判断できる場合もある．一方，同

例えば，特定の車両（送信元）から接近している相手の車両（宛先）に対してメッセージを送信すると仮定す

じような状況であっても，（3）道路が一方通行である
場合は，危険な状況となる．

る．ブロードキャストの場合，周辺車両に対して一斉にこのように対象車両が送信するメッセージのみではメッセージを送信し，受信した車両でそのメッセージが必ずしも危険性を判断できず，道路地図と関連付けて状必要かどうかを判断する．宛先の車両を特定する必要が況を判断する必要がある．

なく，送信元車両の状態を周辺の車両に通知するのに適しているが，特定の車両同士の調停の場合など，調停に

2.3 対象物の特定

関与する車両以外は不必要な情報を受け取ることにな

V2X 通信を利用して二つの送信元から対象物に関する．一方，ユニキャストの場合はメッセージを送信する

るメッセージが送られてきた場合，その対象物が同一か前に通信相手の車両を特定する必要がある．車両を特定

異なる二つかを認識する必要がある．例えば，ある車両する際には，事前に宛先車両の位置や移動経路を知ってが歩行者を発見しメッセージを送信し，同時にほかの車おく必要がある．

両も歩行者を発見しメッセージを送信したと仮定する．
この二つのメッセージを受信した車両は，歩行者が一人なのか二人なのか，特に位置情報に誤差が含まれる場合

2.2 対象車両の状況判断
V2X 通信を利用して衝突危険性を通知する場合，送は，認識が困難となる．

信元である対象車両が車両の位置や速度を宛先車両に送（1）位置・速度データのみから衝突可能性判断（危険）（2）道路地図（対向車線）を含めて
衝突可能性判断（安全）図2
134

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

（3）道路地図（一方通行）を含めて
衝突可能性判断（危険）道路情報を含めた衝突可能性判断の必要性

小特集「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望（1）車両間通信（N 対 N）

（2）車両間調停（1 対 N）
図3

複数台による調停機で検知したデータを，静的な高精度地図データと関2.4 複数車両の調停
V2X 通信を利用して合流や車線変更など複数台の車両で調停を行う場合，図 3 の（1）に示すように，ブ連付けて共有すること（3）により，車両の安全運転支援に活用するためのシステムである．

ロードキャストの V2V 通信では，それぞれの車両間で具体例について図 4 を用いて示す．各車両は車載セ相互にやり取りする必要があり，（車両台数を n としたンサにより前方の対象物を地図データと関連付けて保場合 O（n ）の通信に基づく）複雑な情報処理が求めら有する．対象物が前方車両の前や見通しの悪い交差点

れる．一方，（2）に示すように，調停を 1 か所に集約などの死角にある場合は検知できない．一方，その対して実施できる場合は，車両の走行状況を集め，調停

象物はほかの車両や路側機から検知できる可能性があ

方法を計算し，走行経路を通信するといった処理の流る．各車両や路側機のセンサデータをダイナミックマッ

れにより，（車両台数を n とした場合 O（n）の通信にプとして統合することで，動的な交通環境情報が効率基づく）比較的簡単なやり取りで実現可能となる．

的に利用可能となる．

2

3

広範囲の交通環境情報は，安全運転支援以外にも，
都 市 全 体 の 交 通 流 最 適 化 や，MaaS（Mobility as a

ダイナミックマップ

Service）アプリケーション，将来の協調型自動運転にも利用可能な情報基盤となる．

3.1 目的
ダイナミックマップは，車載センサのデータや路側

図4

センサデータ集約による交通環境情報
解説

ダイナミックマップ 2.0（DM2.0）の構成と設計

135

解

説

Technology Reviews and Reports

図5

ダイナミックマップ構成のための高精度三次元地図の静的データの整備，交通

3.2 構成ダイナミックマップは，元々欧州の SAFESPOT プロ
ジェクト

で Local Dynamic Map（LDM）として検（4）

討され，地理的情報，周辺車両・道路状態・交通状況・

規制や渋滞状況といった準静的・準動的データの生成・
更新・配信，及び，信号灯色の動的データの配信について，実証実験を通して仕様の検討が行われている．

天気などに関する位置情報，及び，それらの状態を階層的に管理・保持している概念的なデータの集合体と車両等のセンサデータは短い周期（例：1/10 秒）で

図 5 に示すように，静的データ，準静的データ，準動

送信されるため，渋滞時や都市レベルでの交通流制御

的データ，動的データと，データの変化の速さに応じを想定した場合，多くの車両の情報を単一のサーバ（クて階層に分類され定義されている．

ラウド）に集約して管理する必要があり，ネットワー

日本では，戦略的イノベーション創造プログラム自クや計算資源への負荷が大きくなるといったスケーラ

動運転プロジェクト（SIP-adus）において，自動運転

ビリティの問題が想定される．特に，交差点での車両

図6

136

3.3 課題定義（5） されている．ダイナミックマップの構成（6） を通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

DM2.0 システム構成

小特集

図7

「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望車線区間 ID に基づく管理エッジの連携

同士の衝突回避，高速道路などでの合流調停，車線変

各エッジサーバは，車線を区間に分けた複数の領域

更調停など，安全運転支援や協調型自動運転における（車線区間 ID）で構成する地理エリアを走行する車両を

応用例の場合では通信と計算のリアルタイム性が求め管理する．具体例を図 7 に示す．L3-02〜05 の車線区

られる．

間 ID を走行する車両はエッジサーバ A で管理される．
つまり，赤い車両はエッジサーバ A で管理されるが，

4

ダ イ ナ ミ ッ ク マ ッ プ 2.0（DM2.0）

合流の際には，エッジサーバ B で管理される黄色の車両との調停が必要となる．合流は L2-02 の車線区間 ID
において行われるため，実際の調停はエッジサーバ Bで実施される．その際，赤い車両の情報はエッジサーバ

4.1 構成と設計
ダイナミックマップ 2.0（7）は，ダイナミックマップ

を実環境で運用する際の課題であるスケーラビリティとA からクラウドを中継してエッジサーバ B に転送される．

遅延に関しての性能向上を目指した情報通信プラット

このように電波の到達範囲や調停すべきエリアが異ホームである．主に，安全運転支援や協調型自動運転をなるエッジサーバであっても，車線区間 ID を基に管理対象とし，そのシステム構成を図 6 に示す．

エッジサーバを決定することで，車両間の協調が可能とスケーラビリティの向上ではエッジを利用した分散なる．

処理の技術を利用し，低遅延に関してはセンサデータのストリーム処理技術を利用している．また，センサデー
タを集約して処理する特性から，システム開発の効率化も期待できる．

4.3 センサデータのストリーム処理
データベースでは，クエリと呼ぶ問合せ（処理要求）
により，データの検索・抽出・並べ替えや更新などの操作を行う．図８の上のように一般的なクエリ（One-shot

4.2 エッジを利用した分散処理

Query）は，あらかじめ保存されているデータに対し大規模データをリアルタイムに処理するために，クラて，検索要求を発行し，データベースは対応する検索結

ウド／エッジ／車両にまたがる三層構造のネットワーク

果を即座に返す．地図データの場合は，必要となる領域

アーキテクチャを採用している．ここでいうエッジとのデータを要求し，その場所の地図データを取得する．

は，Multi-access Edge Computing（あるいは Mobile

しかし，センサデータの場合，車両の位置などは，

Edge Computing）の略である MEC のことを指す．

時々刻々と変化する時系列のストリームのデータとな

各車両や路側機が取得した周辺のセンサデータからる．例えば，ある車両がほかの車両と衝突しそうになっ構成されるダイナミックマップの情報は，インターネッ

た状況を検索する場合，一般的なクエリでは非効率なたト上にあるクラウドサーバに到達する以前に，一定の地

め，
DM2.0 では図８の下のように継続クエリ（Continuous

理的エリアごとに分散した計算資源であるエッジサーバ

Query）を利用する．あらかじめ検索クエリを発行し，に集約する．エッジサーバはクラウドサーバより車両に時系列のストリームデータが検索条件に合致すると，そ近い場所でリアルタイムなデータ処理を行い，必要に応の時点で応答を返すストリーム処理を行うことで，リア

じてクラウドサーバと通信し，データを共有する．クラルタイム性を実現している．

ウドサーバは広域の大規模データを扱い，応答時間にリある車両が歩行者を検知し，別の車両も歩行者を検知

アルタイム性を求めない処理やエッジ間連携を担当す

し，これらの情報を共有する場合，歩行者が 2 人ではる．

なく同一であると判定する場合などは，複数のセンサ
解説

ダイナミックマップ 2.0（DM2.0）の構成と設計

137

解

説

Technology Reviews and Reports

図8

一般的なクエリ（One-shot Query）と継続クエリ（Continuous Query）の動作（1）アプリケーションごとの個別データ管理・処理
図9

交通環境情報処理のシステム構成

データの融合（フュージョン）の機能が必要となる．ま理を行った場合を（2）とすると，センサ B はデータのた，図 2 で説明したように，接近する車両がどのよう提供先を設定し，アプリケーション 3 が追加されても，な道路を走行しているかを判定するために，静的（地ほかのモジュールを変更する必要がない．そのため，新図）データと動的（センサ）データを関連付けた検索のたな入力（センサ）やアプリケーションの追加や開発が機能が必要となる．DM2.0 では，このような機能も備容易となる．

えている．
4.4 システム開発の効率化

5

今後の発展

協調型 ITS など交通関連情報を扱うアプリケーショ

DM2.0 プラットホームを利用することで，協調型自ンでは，センサなどの複数の入力を地理的情報に基づい動運転に向けた協調的な走行調停を行う上で問題となるて処理する場合が多く，その際のデータ管理・処理のシ

通信のやり取りや計算の処理負荷を削減しつつ，全体とステム構成

して各車両の目的地到着までの旅行時間を削減することを図 9 に模式的に示す．

（8）

アプリケーションごとに個別にデータを管理・処理すが可能となる．具体例として，図 10 に示すように，道るシステムのモジュール構成を（1）とする．アプリ

路上の空間と時間をグリッドに分割し，ダイナミック

ケーション 1，2 がそれぞれセンサ A，外部情報，地図

マップ上で管理し，協調型自動運転の各車両が走行予定

データをデータ入力として処理を行う場合を想定する．

経路，時刻をあらかじめダイナミックマップ上に予約申

ここで新たにセンサ B を追加し，各アプリケーション

請し，時空間グリッドの予約情報に基づいた走行調停のがそのデータを利用する場合，アプリケーション 1，2方式（9）が考えられる．更に，料金を支払うことで時空をそれぞれ再設計する必要がある．また，アプリケー

間グリッドを優先的に予約する方式が考えられ，その予

ション 3 が追加された場合は，各センサや外部情報，

約に際して仮想通貨を用いるマイクロロードプライシン

地図データは新たにデータを提供するよう再設計する必グの仕組み（10）の検討も行っている．

要がある．
一方，情報通信プラットホームとして，統合データ管
138（2）アプリケーション共通の統合データ管理・処理

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

また，ダイナミックマップ 2.0 コンソーシアム＊ 4 では，DM2.0 プラットホームを実装し，横須賀リサーチ

小特集

図 10

「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望

時空間グリッド予約に基づく走行調停

パーク（総務省自律型モビリティ研究開発プロジェク
ト），及び，東京・お台場（SIP 大規模実証実験）において，合流調停の実証実験を実施した．また，複数の企業のプロトタイプシステムにおいても実装され，それぞれの地域で実証実験が実施されている．現在は，お台場（SIP 第 2 期東京臨海部実証実験）において信号連携，及び，愛知県・高蔵寺ニュータウン（名古屋大学 COI）
において「道譲り」の実証実験を実施中である．

6

まとめ

DM2.0 は，ダイナミックマップを実環境で運用する際の課題であるスケーラビリティと遅延に関しての性能向上を目指しており，協調型自動運転のみならず，都市全体の交通流最適化や，MaaS アプリケーションにも適用可能な情報通信プラットホームである．今後は，自動（LDM）; Rationale for and guidance on
standardization, June 2011.
（6） H. Shimada, A. Yamaguchi, H. Takada, and K.
Sato, Implementation and evaluation of local
dynamic map in safety driving systems, J.
Transportation Technol. , vol. 5, no. 2, pp. 102112, June 2015.
（7） Y. Watanabe, K. Sato, and H. Takada, Dynamic
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systems, International J. Intelligent Transport
Systems Research, pp. 1-13, Nov. 2018.
（8） 佐藤健哉，渡辺陽介，高田広章， 動的地理情報共有のためのアプリケーションプラットホームとしてのダイナミックマップの役割， 信学誌 , vol. 101, no.
1, pp. 85-90, Jan. 2018.
（9） 木村健太 , 佐藤健哉 , 協調型自動運転に向けた時空間グリッド予約に基づく走行調停手法の検討 , ITS
シンポジウム 2019, Dec. 2019.
（10）中田輝 , 東山紘樹 , H. Babakarkhail, 佐藤健哉 , 走行調停のための時空間グリッド予約を実現する仮想通貨利用マイクロロードプライシング , ITS シンポ
ジウム 2020, Dec. 2020.

車メーカやサプライヤ，各データ提供者，サービスプロ
バイダの垣根を越えた情報共有のための基盤としての普及を期待する．

■ 文献（1） 佐藤健哉 , 車々間・路車間を利用した協調型自動運転の研究動向 , 車載テクノロジー , vol.5, no.1,
pp. 53-58, Oct. 2017.
（2） 河口信夫 , 高田広章，佐藤健哉，つながるクルマ（モビリティイノベーションシリーズ），コロナ社，東京，
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（3） 高田広章，佐藤健哉， ダイナミックマップ， シス
テム／制御／情報，vol. 60，no. 11，pp. 457-462,
Nov. 2016.
（4） SAFESPOT Integrated Project, 2012. http://www.
safespot-eu.org/（5） ETSI TR 102 863 V1.1.1, Intelligent transportsystems（ITS）; Vehicular communications;basic set of applications; Local dynamic map＊4

佐藤健哉 （正員）
同志社大情報工学専攻教授，同モビリティ研究センター長．阪大大学院修士課程，奈良先端大博士後期課程
了．博士（工学）．住友電工，スタンフォード大，米国 AMIC を経て，2004 か ら 現 職． 国 際 標 準 化 機 構
ITS 専 門 委 員 会 日 本 代 表，総 務 省
V2X 調査検討会主査．

高田広章 （正員）名大未来社会創造機構モビリティ社
会研究所教授．同大学院情報学研究科教授・附属組込みシステム研究センター長を兼務．東大助手，豊橋技科大助教授等を経て，2003 から名大教授．2014 から現職．博士（理学）．組込みシステム開発技術の研究に従事．

https://www.nces.i.nagoya-u.ac.jp/dm2/

解説

ダイナミックマップ 2.0（DM2.0）の構成と設計

139

V2Xのセキュリティ動向と課題
A Review of Research on V2X Communication Security and Future Issues
磯原隆将

Takamasa Isohara††

情報通信技術を活用して，自動車があらゆるものとつながる V2X が注目されている．車両と外部の様々な要素との通信を利用した相互の連携により，道路交通の利便性，安全性，効率性の向上が期待されている．一方で，新たに車両が外部との接点を持つことは，車外からの攻撃の契機ともなることから，セキュリティのリ
スクや脅威への対策も重要となる．本論文では，つながる「クルマ」が攻撃の対象となった過去事例の振返りに基づいて，
V2X のセキュリティ対策の課題と要件を整理する．そして，関連する研究開発と標準化について，最新の動向を紹介する．

Summary

Key Words

V2X, コネクテッドカー , セキュリティ

1 はじめに置 さ れ る ETC（Electronic Toll Collection Sys-

抜けるような青空が気持ち良い休日，身支度を整自動車産業は 100 年に一度の大変革期を迎えたと

えて自宅近くの大きな通りに出ると，スキー場で見言 わ れ て お り， こ れ を 表 す CASE（Connected,

掛けるゴンドラほどの大きさの乗り物が，目の前にAutonomous, Share & Service, Electronic）とい

ぴたりと止まる．四方を大きな曲面ガラスで囲まれう言葉に含まれる「つながる技術」を生かしたコネているその外観は，どこか親しみやすさを感じさせクテッドカーによる，自動運転や隊列走行などの，る．内部は無人だが，ドアの前で名前を告げて，オ

安全や効率の改善と向上に貢献する技術への挑戦もンラインカレンダーに登録されている今日の予定か盛んになっている．ITS や CASE では，これまで独ら自動的に設定した行き先を確認すると，ドアが開

立 し て い た 車 両（Vehicle） が 様 々 な「 モ ノ 」

き，それに乗り込む．シートに座るとドアが静かに（Everything）とつながりを持つ，V2X（Vehicle

閉まり，その乗り物は，ぶぅん，とかすかなモータ

to Everything）の通信やその技術が，極めて重要音を響かせ，滑らかだが力強い加速感を伴って，目な要素の一つであると言える．V2X の利活用は，的地に向けて自動走行を始めた．これは，筆者が子利便性，安全性，効率性などの面で恩恵を受ける可

供の頃に読んだ「のりもの」図鑑に描かれていた未能性を広げると同時に，つながることで生じるセ来の交通の記憶を基にした描写である．当時，これキュリティの脅威やリスクへの考察と対策も必要とが実現すれば「いつでも，どこにでも出掛けられする．

tem）などの形で実用化されている．また，現在のる」と，移動の自由を夢見てわくわくした記憶があそ こ で， 本 論 文 で は， 通 信 事 業 者 の 観 点 か らる．それからしばらくの時を経て，
ICT（Information

V2X のセキュリティについて解説する．以降，２．

and Communication Technology） の セ キ ュ リ

で V2X を取り巻く環境を整理し，３．でこれまでティに携わる研究者として，技術的な観点の解像度に公表されたセキュリティ脅威の事例等を振り返が増した見方でこの景色を読み解くと，当時の夢物

る．４．で V2X のセキュリティ対策の課題と要件語だった姿の実現に向けて，世の中は確実に前に進を整理して，５．で関連する対策技術の研究開発とんでいることが理解できる．

標準化の動向を紹介する．最後に，６．にまとめ

ICT という技術の力で交通の高度化を目指す ITSる．

（Intelligent Transport Systems）は，活発に研究開発が進められ，その成果は高速道路の料金所に設†

140KDDI 総合研究所，ふじみ野市KDDI Research, Inc., Fujimino-shi, 356-8502
Japan
通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

2 V2X を構成する環境とその特徴
３．以降の議論を進めるにあたって，V2X の定義に注目して，車両とその周辺を取り巻く構成要素を列挙し，車外の通信について整理する．併せて，ⓒ電子情報通信学会 2021

小特集 「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望

サービスプラットホーム（ナビ・娯楽・セキュリティ）Infrastructure
Road Side Unit

Network

V2N2X

V2N2X

V2N

V2I

Pedestrian

V2P
V2V

Vehicle
図1

VehicleV2X の構成

V2X における中心的存在である車両に注目して，直接行う短距離の直接通信と，基地局とコア網を介その構成要素と車内の通信を司る車載ネットワーク

する間接通信の組合せにより実現する．そのほか，について整理する．

700 Mhz 帯を利用する安全運転支援システムも
V2V，V2I に利用されている．

２. １ V2V ／ V2I ／ V2P ／ V2N の構成と通信方式

V2X は，車両と様々な「モノ」との通信や，その技術の総称である．通信の対象に応じて，車両同

２. ２ 車両の構成と車載ネットワーク

車両を構成する要素とそれらが備えるインタ

士が通信を行う V2V（Vehicle to Vehicle），路側

フェース及びネットワークを図 2 に示す．

機（RSU: Road Side Unit）が構成する交通インフ「クルマ」には「走る・曲がる・止まる」の基本

ラ（Infrastructure） と 通 信 を 行 う V2I（Vehicle

性 能 を 制 御 す る ECU（Electronic Control Unit）

to Infrastructure），スマートフォン等の情報端末が多く搭載されている．これら ECU は，基本性能

を 持 つ 歩 行 者（Pedestrian） と 通 信 を 行 う V2P

以外にも，安全機能や自動運転を実現するために用（Vehicle to Pedestrian）及び「公衆網の基地局をい る， カ メ ラ や LiDAR（Light Detection and介して通信を行う V2N（Vehicle to Network）にRanging）といった外部とのインタフェースとなる分類される．V2V，V2I，V2P は，それぞれ，車車多数のセンサも制御の対象とする．また，OBD- Ⅱ

間通信，路車間通信，歩車間通信とも呼ばれる．ま（On-Board Diagnosis second generation）などのた，車両が路側機や歩行者と行う通信については，

診 断 ポ ー ト や， ス マ ー ト キ ー，EV（Electric

直接の通信を行う場合と，公衆網を介した間接的な

Vehicle）充電などもインタフェースとなる．LTE

通信を行う場合があり，後者を V2N2X とも称すや 5G 等の公衆網とのインタフェースとなる装置

る．また，本稿では，V2N にクラウドを含むネッ

は，TCU（Telematics Communication Unit） や

トワーク上のプラットホームが提供する各種のサーDCM（Data Communication Module）と呼ばれビスを利用する形態も含むこととする．これら一連

る 通 信 モ ジ ュ ー ル で あ る．IVI（In-Vehicleの関係を図 1 に示す．

Infotainment）は，ナビや娯楽などのインフォテ

V2X を 実 現 す る 主 な 通 信 方 式 と し て，DSRC

イメントサービスを提供する端末である．IVI では，（Dedicated Short Range Communications）とLinux などの IT（Information Technology）の分

C-V2X（Cellular V2X）が検討されている．DSRC

野で汎用的な OS（Operating System）やアプリ

は，狭域通信とも呼ばれ，ISM（Industry Science

ケーションが利用される事例がある．また，多数のand Medical）バンドを用いる無線通信方式である．

イ ン タ フ ェ ー ス を 備 え， そ の 例 と し て，GPSETC や ITS ス ポ ッ ト と し て 実 用 化 さ れ て い る．

（Global Positioning System） の ほ か，Wi-Fi，

C-V2X は，LTE（Long Term Evolution） や 第 5Bluetooth，USB（Universal Serial Bus）や SD

世代移動通信システム（5G: 5th Generation）のカードスロットなどがある．IVI は，iOS や Android

無線通信方式を利用し，車 - 車，路 - 車，歩 - 車が等のモバイルデバイス向け OS が提供する機能を利
解説論文

V2X のセキュリティ動向と課題

141

無線

有線

インタフェース

インタフェース

情報系車載
ネットワーク

GPS
Wi-Fi

USB
IVI

Bluetooth

LTE/5G

TCU/
DCM

制御系車載
ネットワーク

カメラ
LiDAR

CGW

ECU

OBD-II
EV充電

スマートキー

図2

SD Card

車両の構成要素と車載ネットワーク

用してスマートフォンで構成する形態もある．

用いる．

これら一連の機器や端末は「車載ネットワーク」
を構成し，相互に通信を行って必要な機能を実現す
る．車載ネットワークは，用途や機能に応じて，制3 攻撃事例の紹介

御系や情報系といった分類がなされる．各ネット

車載ネットワークや車両のコネクテッド機能をワークにおいては，要求される伝送速度や信頼性の狙った攻撃事例が多数公表されている．攻撃の形態要件を満たす通信プロトコルを適用する．そして，に着目して，代表的な事例を説明する．

系 統 の 異 な る ネ ッ ト ワ ー ク は CGW（Central
Gateway）と呼ばれる装置を介して相互に接続される．

３. １ 多段的な攻撃による車載ネットワークへの侵入攻撃事例 1: 2013 年，米国で開催された，国際的車載ネットワークのうち，制御系で利用される代なセキュリティカンファレンスの DEFCON で，セ表的なプロトコルとして，CAN（Controller Area

キュリティ研究者の Charlie Miller と Chris Valasek

Network） が あ り， そ の ほ か，CAN-FD（CAN

が，車両をハッキングするデモを公開した（1）．このwith Flexible Data Rate），LIN（Local Inter-

デモでは，アクセル，ブレーキ及びハンドルを任意

connect Network），FlexRay などがある．情報系に操作できること，ドアの施錠と解錠，ヘッドライで利用されるプロトコルとして，MOST（Media

トの点灯やクラクションの鳴動等が可能であること

Oriented System Transport），1394 Automotiveなどを示した．その攻撃の手順は，以下のとおりでなどがある．また，インフォテイメントサービスのある．初めに，ハッキング対象の車両に乗り込み，高度化や自動運転の導入などに伴って，車載ネット

ノートパソコンを診断ポートにケーブルで接続しワークに対する高速大容量化の要求が高まっておて，CAN に侵入した．これにより，CAN を流れるり，これを満たすためにイーサネットの導入も取りメッセージの解析が可能となった．その後，メッ組まれている．車載向けイーサネットの上位プ

セージの解析結果に基づいて，車両を任意に操作す

ロ ト コルとして，SOME ／ IP（Scalable service-

る不正なメッセージを CAN に送信した．

Oriented Middle warE over IP）

や DoIP（Diagnostic over IP）等があり，車両に搭載され攻撃事例 2: 攻撃事例 1 は，ハッキングを成立さた ECU の柔軟な利用や診断通信を実現する．以降，せるために，車内から物理的に診断ポートにアクセ

本論文では，これら一連のプロトコルの名称を，そスできることが条件であり，遠隔からの攻撃は実証

れを用いた車載ネットワーク自体を示す用語としてされなかった．しかし，これに続く 2015 年，両氏

142

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

小特集 「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望
は，DEFCON と並ぶセキュリティカンファレンス

Web ページを表示させることで，情報系ネットワー

である Black Hat で，遠隔からハッキングできる

クへの経路を確保した．これに続いて，攻撃者はことを示す新たなデモを公開した．このデモでIVI の Linux に存在したぜい弱性を突いて，セキュは，最終的に車両全体の制御に成功している．具体

リティ機構を無効化することで，任意のコードを的には，アクセル，ブレーキ，ハンドルを操作する

root 権 限 で 実 行 す る 手 段 を 獲 得 し た． そ し て，ほか，ワイパーやオーディオも操作した．また，

CAN に侵入するため，情報系と制御系を介するGPS を使って車の位置を追跡できることも示され

ECU を攻撃した．具体的には，遠隔でファームウェ

た．その攻撃手順は，以下のとおりである．

アを書き換える OTA（Over-The-Air）機能を悪用（2）

初めに，車のオーナー向けのオプションサービス

して，悪意のファームウェアを上書きすることで，である Wi-Fi 接続を対象にハッキングを行った．

ECU を乗っ取った．このぜい弱性は 2016 年 9 月

具体的には，Wi-Fi 接続のパスワードの生成アルゴに発見され，研究者らは事前に車両の販売元に報告

リズムを解析してパスワードを推測し，車両の IVIを行い，情報が公開される前に修正パッチが提供さに接続した．続いて，IVI で稼動する Linux のぜいれた．

弱性を突いて，任意の操作を行う権限を取得した．
この攻撃により，IVI が特定のポートを常時オープンにしていることが把握された．また，攻撃対象の

３. ２ カ ーテレマティクスサービスのぜい弱性を突く
攻撃

車種に積まれている IVI は，Wi-Fi 接続のオプショ攻撃事例 4: 2015 年，ドイツ自動車連盟（ADAC:

ンサービスを契約していなくとも，標準でモバイル

Allgemeiner Deutscher Automobil-Club）が，コ

ネットワークに接続されていた．そこで，小形の携

ネクテッドサービスの評価を行い，モバイルネット

帯電話基地局のフェムトセルを用いてモバイルネッ

ワークを介した通信のセキュリティのぜい弱性を明

トワークに接続し，前述の，IVI が常時オープンにらかにした（4）．このぜい弱性は，ドアロックやエしているポートに対する通信を総当たりで試行する

アコンなどを操作するソフトウェアにぜい弱性がことで，侵入可能な車を特定して，モバイルネット

あった問題で，第三者の遠隔操作によって，ドアワークから，IVI で任意の操作を行う権限を取得しロックを解除されたり，位置や速度を追跡された

た．これらのハッキングに続いて，IVI に備わる，り，緊急通報機能の電話番号を変更されたりする恐CAN との通信を行うコントローラのファームウェ

れがあった．評価では，ソフトウェア無線で動作す

アを書き換え，CAN への侵入経路を確保し，車両

る OpenBSC ソフトウェアを利用して携帯電話基地を制御する手段を確立した．このデモの発表を受け局になりすまし，車内に搭載された TCU への接続て，ハッキングされた車両の販売元は 140 万台のに成功した後に，通信内容に対する中間者攻撃をリコールを発表し，ぜい弱性を修正するパッチを公行 っ た． そ の 結 果，HTTP（Hypertext Transfer

開した．

Protocol） が 利 用 さ れ て い る こ と が 判 明 し た．
HTTP は通信内容を暗号化せずに平文で送受信す攻撃事例 3: 2016 年には，中国のセキュリティ

る．そのため，悪意の第三者が，通信内容を盗聴・企業の研究者らが，車両に対する遠隔攻撃が可能な解読して，車両を遠隔操作する攻撃が成立した．こぜい弱性を発見し，ハッキングに成功したことを公のぜい弱性は 2014 年に発見され，サービス提供元

表したがぜい弱性を修正するパッチをリリースしたのち，．この攻撃は，次の手順で行われた．ま（3）ず，車両が販売元の運営する Wi-Fi アクセスポイ

2015 年に公表された．

ントに自動接続する仕様のぜい弱性を突いて，IVI
から情報系ネットワークに侵入した．アクセスポイ

攻撃事例 5: 2016 年 2 月，セキュリティ研究者

ントは SSID（Service Set Identifier）とパスワーの Troy Hunt らが，車両をインターネットから操ドが共通であり，パスワードは容易に推測が可能な作するアプリにぜい弱性があり，エアコンなどを遠ものであった．IVI がアクセスポイントに接続する

隔操作可能であることを公表した（5）．このアプリと，Web ブラウザが Web ページを自動的にリローは，API（Application Programming Interface）

ドする仕様となっており，そのブラウザには，任意に認証を実装していなかったため，車両を識別するのコードが実行可能な Webkit のぜい弱性が存在し番号（VIN: Vehicle Identification Number）の下ていた．そこで，偽の Wi-Fi アクセスポイントを

5 桁が分かれば，他人の車両を操作できるぜい弱性設置して，Web ブラウザのぜい弱性を突く偽のが原因であった．
解説論文

V2X のセキュリティ動向と課題

143

図3

敵対的サンプルによる攻撃事例（文献（6）から引用）

３. ３ 敵対的サンプルによる各種センサへの攻撃を果たして，攻撃のメッセージを送信することで，攻撃事例 6: 車両に搭載されるカメラや LiDAR

任意の操作を達成した．以下，攻撃の手順に沿っなどのセンサをだます攻撃がある．カメラが取得して，各事例で悪用されたぜい弱性と，考えられる対た画像は，機械学習や AI（Artificial Intelligence）

策を整理する．

で処理される．これに対して，摂動を加えること

診断ポートを経由した制御系車載ネットワーク

で，AI の判断をだます敵対的サンプルと呼ばれるへの侵入については，接続する機器を適切に認証す脅威がある．文献（6）では，交通標識にステッることが対策と考えられる．Wi-Fi 接続パスワード

カーを貼り付けることで「止まれ」の標識を「時速のぜい弱性については，共通のデフォルトパスワー

45 マイル制限」の標識に誤認識させることに成功

ドを利用しないこと，パスワード生成アルゴリズムした事例が報告されている（図 3）．文献（7）でを高度化して推測を困難にすることなどにより，パは，LiDAR に特定パターンのレーザ光線を送信す

スワードを堅ろうにすることが対策となり得る．

ることで，実在しない物体が存在するように誤認識

IVI では，IT の分野で汎用的な OS やアプリケー

させることができる事例を報告している．

ションが使われており，それらに関する公知のぜい
弱性や設定の不備が攻撃された．これについては，

4

V2X のセキュリティ対策の要件と技術的課題

セキュリティパッチを適用する，適切なセキュリ
ティ設定を行う，不要なサービスを止めるといったことが対策となる．ECU のファームウェアアップ

過去事例を参考に脅威と対策を検討する．また，デートに対する攻撃では，アップデート操作や書き

これに基づいて要件を明らかにし，技術的課題を整込まれるプログラムの安全を担保する仕組みが備理する．

わっていなかったことから，プログラムの署名検証
な ど を 導 入 す る こ と が 対 策 と し て 考 え ら れ る．

４. １ 脅威の分析と対策の考察

前章で説明した過去の攻撃事例について，問題となった脅威を分析し，その対策を考察する．

セージ認証を行って正規のメッセージを認識すること，異常や不正なメッセージを検知・防御する IDS

攻撃事例 1～3 は，最終的に情報系や制御系の車（Intrusion Detection System） ／ IPS（Intrusion

載ネットワークを乗っ取ることを目的とした攻撃とPrevention System）を導入することが対策と考え捉えることができる．三つの事例を集約して，そのられる．

攻撃経路を模式的に整理した内容を図 4 に示す．

攻撃事例 4 では，車両を遠隔で操作する際の通攻撃者は，直接あるいは間接的に，車両が持つ外部

信に HTTP が利用されていた．これに対しては，との接点を入り口として，目的の車載ネットワーク

HTTPS（Hypertext Transfer Protocol Secure）に至る経路上に存在するぜい弱性に対して段階的な通信を用いることが対策となる．

攻撃を行った．これにより，ネットワークへの侵入
144

CAN への攻撃メッセージの送信に対しては，メッ

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

攻撃事例 5 では，アプリの API に認証が備わっ

小特集 「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望

図4

車載ネットワークへの多段的な攻撃ていなかった．これに対しては，チャレンジレスポ

般的な整理として，セキュリティを脅かすこととプンスによる認証の導入などが対策となる．

ラ イ バ シ ー の 侵 害 が 挙 げ ら れ る． こ れ に 加 え，

攻撃事例 6 では，センサや入力情報を処理する
アルゴリズムが攻撃対象となった．これに対して

V2X に特徴的な目的として，セーフティを脅かす攻撃という整理が考えられる．

は，センサを複数利用して冗長を確保すること，攻特徴④ 攻撃の範囲と影響の多様化 : 上記の三つ撃を検知・防御する機能を実装することが対策となの特徴を有する攻撃において，範囲と影響が多様とり得る．

なる．例として，車両の警告メッセージを引き起こ
すような，範囲が狭く影響は軽微な攻撃から，都市

４. ２ V2X のセキュリティ検討に対する要件

機能が麻ひする交通渋滞や人身事故を引き起こして

本節では，はじめに V2X のセキュリティを脅かしまう車両の不正遠隔操作といった，範囲が広く影す攻撃について，その対象・経路・目的・範囲と影響が重大な攻撃まで，様々な状況が想定される．

響の「多様化」という視点で，特徴を整理する．そして，V2X のセキュリティ検討に対する要件を整

こうした特徴を考慮して，V2X のセキュリティ検討に対する要件を，以下にまとめる．

理する．
特徴①

攻撃対象の多様化 : ２.1 で述べたとお要件 1: 特徴①と②から，車両単体のみならず，り，V2X では，通信によって車両が様々な対象や

車車間，路車間，歩車間，プラットホームを含む

ネットワーク上のサービスプラットホームとつながネットワークなど，車外も含めた広い範囲で，個別る．よって，車両のみならず，車両が通信を行う相要素と通信経路の双方に着目した，多層にわたる手も攻撃対象となる．

トータルのセキュリティを考慮すること．

特徴②

攻撃経路の多様化 : ２. ２で整理したと要件 2: 特徴③を受けて，V2X で提供されるサー

おり，車両は様々なインタフェースを備え，これをビスが備える機能と情報資産に関して，セキュリ経路として通信を行う．また，車両とプラットホーティ，プライバシー，セーフティの観点から，守る

ムは攻撃の対象だけではなく発信源ともなる．よっべき要件を的確に把握すること．

て，多数のインタフェースにおける複雑な攻撃経路
特徴③

要件 3: 特徴④を受けて，セキュリティを検討す
る対象となる V2X の全体を網羅的に捉えて，攻撃が生じる．
攻撃目的の多様化 : プラットホームで様々なサービスが展開されることから，攻撃の目的を受けた場合にその被害が及ぶ範囲と脅威が与える影響を的確に把握すること．

が多様化する．IT の分野における攻撃の目的の一
解説論文

V2X のセキュリティ動向と課題

145

４. ３ V2X のセキュリティ確保に向けて求められる技術的課題

４. ２で整理した要件に基づいて，V2X のセキュ車両へのサイバー攻撃を監視する技術で，V2X のセキュリティを担保する上で重要な取組みの一つとなる．具体的なデザインとして，車載ネットワーク

リティ確保に向けて求められる技術的課題を整理すとサービスプラットホーム上の監視システムが連携る．

して攻撃を検知する構成が検討されている．車載

技術的課題① ネットワークセキュリティ: 要件

ネットワークを監視するシステムの要素技術とし1 に対応する課題として，ネットワークセキュリて，CAN を流れる攻撃メッセージを検知防御する

ティが挙げられる．具体的には，様々な経路から複IDS ／ IPS 技術が多数提案されている．車載イーサ

数の段階を経て車両を狙う攻撃について，攻撃の各

ネットについても，SOME ／ IP や DoIP を対象とステップに対する監視を通じた検知と防御の技術がする攻撃検知に関する研究が行われている（8）．ま求められる．

た，CAN の通信を対象とする IDS などが生成する

技術的課題② センサのセキュリティ: 要件 1 にセキュリティイベントについて，組込み端末の計算

対応する課題として，センサのセキュリティが挙げ

資源の制約を考慮して，必要な情報を効率的に収集られる．具体的には，センサやカメラ，AI に対すする機構が提案されている（9）．

る攻撃手法を逐次収集し，検知・防御等の対策を検討・導入することが求められる．

技術的課題②に関する動向として，カメラやセンサをだます攻撃への対策技術がある．具体的には，技術的課題③ IVI や車内連携するスマートフォ

車線を検出するカメラに，物体を取り付けたり光をンのセキュリティ: 要件 1 に対応する課題として，照射したりすることで，カメラに届く光を細工し，車載装置のセキュリティが挙げられる．具体的に車線検出を正常に行えなくする「色調改変攻撃」には，IVI へ の 採 用 が 見 込 ま れ て い る AGL（Auto-

ついて，その影響を低減するアルゴリズムを提案すmotive Grade Linux）や SDL（Smart Device

る研究などがある（10）．

Link），スマートフォンが車両と連携する場面におアプリやサービスのセキュリティについて，IT

いて，OS やアプリケーションの安全性を担保する分野では，PC やスマートフォンのマルウェア検知技術が求められる．

手法が数多く研究されている．そのほか，アプリの技術的課題④ プライバシーを考慮したサービス

挙動解析技術を応用して，安全性やプライバシーポ

やプラットホームの設計と実装 : V2X において送リシーとの整合性を事前審査する技術も実用化され受信される情報や，各種サービスで利用される情報ている．技術的課題③及び④に関連する対策技術とには，プライバシーを考慮すべき対象が多く存在す

して，車載プラットホーム向けアプリケーションにる．要件 2 に対応する技術的課題として，これらついても，こうした技術の導入と目的に応じた品質を適切に保護，管理するため，V2X の環境に適しを担保する運用の設計を通じて，安全を確保する取た暗号技術や鍵管理手法などが求められる．

組みが必要になることが考えられる．

技術的課題⑤ サービス設計のセキュリティ: 要
件 3 を考慮して，製品やサービスの設計段階からセキュリティの確保に取り組む「セキュリティバイ
デザイン」に基づく，サービスやアプリの設計が求められる．

５. ２ 標準化動向

V2X のセキュリティについて，国内外で関連する団体による標準化活動も行われている．
国際的な動向として，国連欧州経済委員会の自動車基準調和世界フォーラム（UNECE WP.29）は，

5

V2X のセキュリティに関する技術動向

V2X のセキュリティに関する技術の研究開発や標準化動向について説明する．

自動運転車に対するサイバーセキュリティ（CS:Cyber Security） と ソ フ ト ウ ェ ア ア ッ プ デ ー ト（SU: Software Update）の法規をそれぞれ制定した．CS の規則は，出荷後も含めた車両の製品ライ
フサイクル全般を通じて継続的なセキュリティ対策を定めること，サプライチェーン全体が主体的に取５. １ 研究開発動向

146

り組むことを求めることを特徴とする．そして，国４. ３で挙げた技術的課題①に関連する動向とし

際 標 準 化 機 構（ISO: International Organizationて，VSOC（Vehicle Security Operation Center）

for Standardization）と Society of Automotiveと車載ネットワークの監視技術がある．VSOC は，

Engineers（SAE）International は，WP.29 の両法

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

小特集 「クルマ」と「モノ」をつなげる V2X 技術の動向と展望
表1

ITU-T で審議中の勧告案

勧告番号

タイトル

概要

X.1374

Security requirements for external devices withvehicle access capability

車両に接続する外部デバイス向けのセキュリティ
要件

X.1375

Methodologies for intrusion detection system on
in-vehicle networks

車載ネットワーク向けの不正侵入検知システム

X.1376

Security-related misbehaviour detection
mechanism using big data for connected vehicles

コネクテッドカー向けのビッグデータを用いた不正検知機構

X.1373rev

Secure software update capability for intelligent
transportation system communication devices

ITS 通信装置向けの安全なソフトウェア更新

X.edrsec

Security guidelines for cloud-based event data
recorders in automotive environment

自動車用クラウド形イベントデータレコーダ向けのセキュリティガイドライン

X.eivnsec

Security guidelines for the Ethernet-based invehicle networks

車載イーサネット向けのセキュリティガイドライン

X.fstiscv

Framework of security threat information sharing
for connected vehicles

コネクテッドカー向けの脅威情報共有フレームワーク

X.ipscv

Methodologies for intrusion prevention systems
for connected vehicles

コネクテッドカー向けの不正侵入防止システム

X.itssec-5

Security guidelines for vehicle edge computing

自動車向けエッジコンピューティングのセキュリ
ティガイドラインX.rsu-sec

Security requirements for road-side units in
intelligent transportation systems

ITS における路側機向けのセキュリティ要求

X.srcdSecurity requirements for categorized data in
V2X communication

V2X 通信における分類されたデータ向けのセキュ
リティ要求

X.evtol-sec

Security guidelines for electric vehicle takeoff and landing (eVTOL) vehicle in an urban air
mobility environment

都市型航空交通環境における eVTOL（電動垂直離陸機）に関するセキュリティガイドライン

規にひも付く形で，国際標準規格の策定を進めていづく具体的な対策として，MAC（Message Authen­る．また，電気通信関連の国際標準化を行う ITU-T

ti­cation Code）によるメッセージの真正性の担保（International Telecommunication Union Tele­

や，電子署名によるメッセージ送信元の認証などをcom­muni­cation Standardization Sector） で は，規定している．また，5GMF（第 5 世代モバイル推SG（Study Group）17 において，セキュリティに

進フォーラム）は，5G のセキュリティに関する標関わる勧告を作成している．ITS のセキュリティ技

準化動向を踏まえて，セキュリティ課題を抽出する

術は，課題 13 で取り組まれており，2021 年 1 月

ユースケースの一つとして，Connected Vehicle

までに，コネクテッドカーにおけるセキュリティのを取り扱っており，V2X で実現される様々なサー脅威を整理した X.1371: Security threats in con­

ビスに対するセキュリティの課題を整理し，5G でnected vehicles と V2X 通信向けのセキュリティ

検討すべきセキュリティ課題の明確化に取り組んでガイドラインである X.1372: Security guide­lines

いる（12）．こうしたガイドライン策定や課題の明確

for Vehicle-to-Everything（V2X）communi­cation

化は，技術的課題①，④，⑤の実践的な取組みと言の 2 件の勧告が成立した．現在，12 件の勧告案がえる．

審議されており，これらを表 1 に示す．これら一連の規格や勧告は，技術的課題①，④，⑤の解決に寄与する．

6 おわりに

国内では，ITS Forum（ITS 情報通信システム推

本論文では，V2X のセキュリティについて，公進協議会）が，車車間・路車間通信情報におけるセ表されている脅威の事例に基づいて，セキュリティ

キュリティガイドラインを規定した「運転支援通信対策の課題と要件を整理し，対策技術の研究開発とシステムに関するセキュリティガイドライン」を発標準化動向を紹介した．

行している（11）．本ガイドラインでは，V2V，V2I

４. ２でも述べたように，V2X のセキュリティへにおける安全運転支援サービスを対象として，サーの取組みは，「多様化への挑戦」が特徴であると言ビスモデルごとに，脅威分析とリスク分析を行い，える．その研究開発には，自動車分野と，IT 分野

そのセキュリティ対策を示している．リスク分析に基に加えて，通信の対象となる分野の知見が求められ
解説論文

V2X のセキュリティ動向と課題

147

る．特に自動車の領域については，組込みの技術を中心的に扱うこととなり，従来の IT のセキュリ
ティとの比較において，計算資源や処理能力の制限が課題となる．これを解決するためには，ソフト面とハード面の両方の知識を駆使して技術を研究開発する必要がある．また，検討の対象となるネット
ワークは，従来の IT のネットワークと，組込み技術を土台とする車載ネットワークの双方となり，性質や特徴の異なるネットワークが混在する環境で実質的な効力を発揮するセキュリティ技術の検討が必要となる．
こうした様々な側面の多様化によって，多種多様な課題が生じることとなる．この状況は，関係する領域に携わる技術者や研究者同士の学際的な協力が要求される，新しい学術／産業の領域が生まれていると捉えることができる．
本論文が，V2X を取り巻くセキュリティの現状と課題を理解する一助となり，研究開発を通じた技術の進歩に貢献することを期待する．
■ 文献（1） C. Valasek and C. Miller, “Adventures in
automotive networks and control units,”2014.
https://ioactive.com/pdfs/IOActive_Adventures_
in_Automotive_Networks_and_Control_Units.pdf（2） C. Miller and C. Valasek,“Remote exploitation ofan unaltered passenger vehicle,”Aug. 2015.
http://illmatics.com/Remote%20Car%20Hacking.
pdf（3） S. Nie, L. Liu, and Y. Du,“Free-fall: hacking
tesla from wireless to can bus,”2017. https://www.blackhat.com/docs/us-17/thursday/us-17Nie-Free-Fall-Hacking-Tesla-From-Wireless-ToCAN-Bus-wp.pdf（4） BMW Group press release,“BMW Group connect eddrive increases data security. rapid
response to reports from the German Automobile
As so ci a tion ADAC,”Jan. 2015. https://www.
press.bmwgroup.com/global/article/detail/T0202503EN/bmw-group-connecteddriveincreases-data-security-rapid-response-to-reportsfrom-the-german-automobile-as-sociationadac?language=en

148

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

（5） T. Hunt,“Controlling vehicle features of Nissan
LEAFs across the globe via vulnerable APIs,”
F e b . 2 0 1 6 . h t t p s : / / w w w. t r o y h u n t . c o m /controlling-vehicle-features-of-nissan/（6） K. Eykholt, I. Evtimov, E. Fernandes, B. Li, A.
Rahmati, C. Xiao, A. Prakash, T. Kohno, and D.
Song,“Robust physical-world attacks on deeplearning visual classification,” 2018 IEEE/CVF
Conf. Comput. Vision and Pattern Recognition,
pp. 1625-1634, Salt Lake City, UT, June 2018.
（7） Y. Cao, C. Xiao, B. Cyr, Y. Zhou, W. Park, S.
Rampazzi, Q. A. Chen, K. Fu, and Z. M. Mao,
“Adversarial sensor attack on LiDAR-based
perception in autonomous driving,”Proc. 2019
ACM SIGSAC Conf. on Comput. and Commun.
Security（CCS ʼ19）
, Association for Computing
Machinery, Nov. 2019.
（8） 倉地 亮，高田広章，足立直樹，上田浩史，滝本周平，“車載制御システム向けサービス探索の脅威と保護手法，”SCIS2021，Jan. 2021.
（9） K. Dorozhkina, “Security event auditing of
infotainment and communications control,”escar Europe 2020, Sept. 2020.
（10）宮園史規，吉田直樹，乃万誉也，松本 勉，“車線検
出 機 能 に 対 す る 色 調 改 変 攻 撃 と そ の 対 策，”SCIS2021, Jan. 2021.
（11）ITS 情報通信システム推進会議，“運転支援通信シス
テムに関するセキュリティガイドライン ITS Forum
RC-009 1.1 版，”April 2013. https://itsforum.
gr.jp/Public/J7Database/p41/p41.pdf（12）5GMF,“5GMF 白 書 5G ユ ー ス ケ ー ス に お け る セ
キ ュ リ テ ィ ,”July 2020. https://5gmf.jp/wp/
wp-content/uploads/2020/07/5g-whitepaper_1.0.pdf,2020.
（2020 年 2 月 4 日受付，3 月 31 日再受付）

磯原隆将（正員）
2007 KDDI 株式会社入社．ネットワー
ク，スマートフォン，セキュアエレメ
ント及びコネクテッドカーのセキュリ
ティに関する研究開発に従事．ITU-T
SG17 において，ITS のセキュリティに関する国際標準規格の策定にも携わ
る．

若者よ、
世界に
出よう！

Brainport Eindhoven
滞在記
明治大学

大野光平

1 はじめに2 在外研究の準備

私は 2019 年 3 月から 2020 年 4 月まで，所属する

２. １ 出発前

Kohei Ohno

明治大学の在外研究（長期：1 年）の制度を使ってオ

学内で在外研究の許可は頂いたものの，どこに行っランダにあるアイントホーフェン工科大学 (Eindhoven

たらよいのか，全く当てがありませんでした．よくおUniversity of Technology, 通称：TU/e) に滞在しまし

世話になった指導教授の先生や上司に当たる先生に紹た．

介して頂くことが多いようですが，学生時代に指導しアイントホーフェンはオランダ南部の人口 22 万人程
度のオランダ 5 番目の街です．図 1 にアイントホー
フェン中心地の写真を示します．アムステルダムからて頂いた先生から「自分で探した方がいい」というご意見を頂きました．
そこで，つての少ない中，自分で探すため，以下の電車で 1 時間半程度，隣国のドイツやベルギーからも二つの作戦を実行することにしました．

同じくらいの時間で行くことができます．電車のほか（1）国際会議での積極的なディスカッションと名刺に，高速バスや格安航空専用空港もあるため，ヨーロッパ各地からの渡航がとても便利な街です．

交換．
（2）興味を持った論文の先生にメールを送る．

この街にはフィリップスの本拠地があります．また，街の南に High Tech Campus という最先端の企業が集まる場所があるほど，電機や IT 産業が盛んです．近年
はロッテルダムの Seaport，スキポール ( アムステルダ
ム ) の Airport に次ぐ三つ目の Port として Brainport
Eindhoven というプロジェクトあり，ハイテク産業を後押ししています．アイントホーフェンを本拠地としている PSV Eindhoven というオランダの強豪サッカー
チームの胸にも 2019 年から Brainport Eindhoven と書かれています．
私は在外研究のときにどのように進めたらよいか，
分からずに戸惑ったことが多かったので，今後，海外渡航される皆様の少しでもお役に立てればよいと考え，
本稿を書くことに致しました．在外研究や留学を検討されている方の中には，渡航前の準備が大変そうと思う方が多いと思いますので，渡航先が決まった経緯や出発前後の手続きなどについても書きました．また，帰国の際は新型コロナウイルス感染症の流行により，多くの想定外のことが起きましたので，そのときの状況についても報告します．
図１ⓒ電子情報通信学会 2021

アイントホーフェン中心部

若者よ、世界に出よう！

“Brainport Eindhoven” 滞在記

149

若者よ、
世界に
出よう！

結局（1）では，機会が少なく，思うような成果が得

インターネットで目星を付けてから不動産屋に行くられなかったため，（2）の作戦で，論文で調べた 10 人

か，内見の予約を取ります．家賃の予算，公共交通機くらいの先生に履歴書と今までの論文をメールで送り

関（バス）で行ける立地，バスタブがあるという条件ました．そうしたところ，アイントホーフェン工科大で探しましたが，1 週間探して数件しか候補が見つか

学の Sonia Heemstra 先生から快いお返事を頂くことりませんでした．当初はヨーロッパらしい小さい庭付ができました．

きの長屋のような家に住んでみたいと思っていました

そして，在外研究の約半年前にヨーロッパに行く出が，結局，大学から 3 km くらい離れたショッピング

張の機会を作り，Heemstra 先生に御挨拶や今後の御相

モールにある高層マンションの 20 階に住むことになり

談，施設見学に伺いました．ここで，様々な説明を受ました．私は生まれてからずっと東京に住んでいましけ，またこちらからの予定を説明して，在外研究先にたが，高層マンションに住むのは初めてです．なお，決めることができました．私は以前から，ヨーロッパ

オランダではマンションの高層階は余り人気がないそを旅するのが好きで，いずれ長期滞在してみたいと思っうです．家賃は街の規模を考えると少し高く感じましていました．ヨーロッパは鉄道に数時間乗ると，国境たが，ベッドルームの数の割に広さは東京の倍程度あを越え，街の雰囲気や文化が変わるのがとても魅力的りました．

に感じていました．その念願をかなえることができました．

住所が決まった後，滞在許可の正式取得や住民登録などをすることになります．滞在許可は事前に取得し次に必要なのは査証（滞在許可）です．オランダはた提出書類の原本を持って，指定された日時に Expat

シェンゲン条約に加盟した EU 圏内ですので，EU に長Center で面談を受けることになります．Expat Center

期滞在をしたことがある先生方やオランダ大使館に連は海外から移り住む人たちのための案内と手続きを行絡をして，必要なことについて伺いました．その結果，

う行政施設です．原則，予約制なので，日本の市役所

オランダ国内の所属先から滞在許可の申請をすることに比べると，コンパクトで混み合ってもいません．手が分かりました．TU/e は多くの国から学生や研究者を

続きは全て英語でできるため，とてもスムーズに完了受け入れているため，これらの手続きには慣れており，しました．日本のパスポートですと 3 か月のビザなし

担当部署の方と 4，5 回のメールのやり取りで，事前の滞在が認められていますので，その間に手続きを完了

手続きを進めることができました．そして日本を出発する必要があります．

する前に，出生証明書や婚姻証明書の代わりとなる戸

そのほか，住民登録などは全てオンラインで行いま籍謄本とその翻訳，収入や金銭的サポートを示す書類

す．滞在許可を取得した際に得られる住民番号でオン（所属大学の人事部発行），そして博士の学位取得証明

ライン申請を行うだけです．日本では引っ越しする際，書が必要なことが分かりました．オランダは英語で書

区役所に何度か足を運ばないと行けないことと比べる

いてあれば受理をしてくれましたが，戸籍謄本は日本と，とても簡単に手続きすることができました．

語のみですので，資格を持っている方によるオランダ語（若しくは英語）への翻訳が必要でした．
銀行の口座も大学の部署からの紹介で作ってもらうことができました．オランダでは銀行振込みとマエス

3 アイントホーフェン工科大学
での生活

トロカードと呼ばれるデビットカードをとてもよく使

アイントホーフェン工科大学はオランダ北ラバンド

うため役に立ちました．なお，オランダの銀行口座は

州アイントホーフェンにある国立の工科大学です．オ

住民番号とのひも付けが必須で，国外に退去したときランダには工科大学が四つしかなく，そのうちの一つには，口座も解約しないといけません．

がこの大学です．設立は 1956 年，約 11,000 人の学部

ここまで準備をすれば，あとはオランダに入国してからの手続きとなります．

生・修士課程の学生が在籍しています．オランダではEU の学生と EU 外の学生で学費が大きく異なるようで，修士課程の学生まではオランダや近隣の EU 諸国から

２. ２ 到着後150来た学生が多いようです．一方，博士課程になると，到着後，最初に必要なことは，住む場所を決めるこ

修士まで在籍していた学生の多くは企業に就職してしとです．アイントホーフェンはフィリップスに代表さまい，世界各国から来た学生に変わります．博士の学れる電機メーカや半導体，IT 企業が，数年間の短期契

生には学費の負担はなく，共同研究を資金とした給与

約で海外からの技術者を採用しており，彼らが家具付が支払われているようです．これら博士の学生と博士

き賃貸のアパートを求めているので，住居が不足して研究員が中心となって，多くの企業と共同研究や EUいるようです．

のプロジェクト研究をしています．そのため，TU/e は

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若者よ、世界に出よう！

図２

Brainport Eindhoven 滞在記

筆者が通ったアイントホーフェン工科大学 Flux building（左）と居室 Flux9.104（右）左前が筆者の机．

世界で最も企業と共同研究をしている大学であるという評価を受けています．

私は Flux という築 5 年ほどの新しいビルの 9 階，大学院生やポスドクの方々と同じ 10 名くらい用の部屋に

こ ち ら の 電 気 工 学 科 に あ る Center for Wireless

おりました．図 2 に写真を載せます．秘書さんの気遣Technology Eindhoven（1）という研究グループにお世いで，できるだけいろいろな国の人と同じ部屋にする話になっていました．Center For Wireless Technology

ようにしていると伺いましたが，実際は来た時点の空というのは，学科内の研究グループを横断的に統合しき状況によることが多く，私の周り 3 方向はともにブて作られた研究グループで，Electromagnetics（EM），

ラジルの方々でした．みなさん，明るく，とても親切

Electro-Optical Communications（ECO），Signal

で，滞在を楽しくしてくれました．昼休みになると，Processing Systems（SPS），
Electronic Systems（ES），

私は同じ部屋の人やほかの仲の良い人を誘って一緒に

Integrated Circuits（IC） か ら Wireless Technology

ランチを食べにカフェに行きますが，私のいるオフィに関係する 20 名程度の教員と研究者，40 名程度の博スでは，お弁当を食べながらのチェスの試合が毎日行

士課程の学生が集まって形成されています．私は引きわれていました．これもヨーロッパならではの光景か受けてくれた Heemstra 先生の関係で同じ ECO グルー

もしれません．クリスマスパーティのときに撮ったプの所属になりました．自身の専門分野を考えると，

ECO グループの皆さんの写真を図 3 に示します．

EM か SPS の方が合っていたかもしれません．

図３

研究グループ内の使用言語はオランダ語ではなく英ECO グループの集合写真
若者よ、世界に出よう！

“Brainport Eindhoven” 滞在記

151

若者よ、
世界に
出よう！

図５ 簡易のミーティングスペース（左）と 1 人オンライン用ミー
ティングスペース（右）学内の半導体を専門としている部門にチップを作ってもらったり，共同研究先の企業の部署に作ってもらう
ものを使用したりして研究を行っているそうです．また，とにかくミーティングが好きで，多くのミーティ
ングを経て研究を進めています．建物にはたくさんのミーティングルームがあり，メールのシステムを使って誰でも簡単に予約することができます．そして，ほとんどの部屋が朝 9 時から夕方 17 時頃まで使用されています．中ではノートパソコン持参で常に 3，4 人で話をしたり，ホワイトボードに書いて説明したりしています．これでは部屋が足りなかったようで，滞在途中で図 5 にあるような電話ボックスのような少人数の簡
図４

シールド実験室．重厚な壁（上）と室内（下）易ミーティングスペースとオンラインミーティングス
ペースができました．私もこれらスペースは日本と連絡を取るときに便利に使わせてもらいました．

152

語です．たまに出身国の言葉（例えば，中国語，ポル

ミーティングのほかにも，講演会や勉強会も定期的

トガル語，ドイツ語など）で話している方々を見掛けに開かれています．月に 1 回程度，昼食付きの勉強会

ますが，オランダ語でディスカッションをしているのがあります．
（サンドイッチ，果物，牛乳という質素なはほとんど見掛けません．学部生の授業はオランダ語

昼食が配布されます．
）博士課程の学生が中心となって，の授業と英語の授業，二つあるようです．大学全体の現在の研究内容やそれにまつわる技術を紹介してくれ

公用語は 2020 年 1 月からオランダ語から英語に変わます．また，博士論文の審査や共同研究の打合せなどりました．と言いましても，私にとっては 2 か国語での用件で大学に研究者がいらしたときに，勉強会を開

書かれている大学からのメールの順番が，英語が先でいてもらっていました．私の大学では規模が小さいのオランダ語が後になった程度の変化でした．大学をはでできませんが，良い取組みだと感心していました．

じめオランダでは，英語がよく通じます．しかし，オFlux ビルの 6 階は学生用の施設があります．ここにランダに 3 年以上の長期にわたって滞在をする場合はIEEE Student Branch や THOR と 呼 ば れ る 電 気・ 電

オランダ語の試験が必要になるようですので，注意が子・自動車分野の学生会の部屋があります．そして，

必要かもしれません．

ビールが飲める立ち飲みのバー Het Walhall があり

8 階には無線通信関係の実験室，10 階には光通信関ます．営業時間は 16 時から 19 時と早く，1 杯 1 ユー

係の実験室があります．8 階には電波暗室のほか，電ロからビールを飲むことができます．私はたまにここ

波をシールドできる大きな実験室が 2 部屋ありました．

で研究室の方々とビールを飲みながら話をするのが大図 4 に廊下から見たシールドルームと部屋の様子の写好きでした．

真を示します．一つは中から外に電波が出ないように

TU/e では博士の学生が多いため，博士論文公聴会するための部屋，一つは外から中に余分な電磁波が入(Defense) もよく開かれています．審査員の先生方は伝らないようにして使っていました．

統的な衣装に身を包み，まるで裁判のように行われま

こちらでは，企業との共同研究が多いためか，ハーす．発表時間は 10 分のみ，その後 50 分が質疑応答でドウェアを使った実験ベースの研究が多い印象でした．

す．60 分が過ぎると会場係が来て，質疑応答が続いて通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

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Brainport Eindhoven 滞在記

ちらの大学の良いところだと思いました．

4 アイントホーフェンの道路事情
私は高度交通システム (ITS) に関する研究も行っておりますので，本章ではアイントホーフェンの交通事情について触れます．オランダは国土が平地で坂が少ないので自転車大国です．私も大学に通うために自転車を購入しました．1 年しか滞在しませんので，最も安い 80 ユーロ程度の中古の自転車を購入しました．バス
も本数が多く，ほぼ時間どおりに来るので便利なので
図６ 博士論文公聴会の行われる Defense Ceremony Room

すが，夜になると本数が減り，またキャンパスが広くバス停から歩くので，自転車があると更に便利でした．
自転車置き場も駅やバス停，店やキャンパスに十分に備わっています．街の中心広場の地下は，大きな自転
車置き場になっています．先生からは「自転車買った？
自転車を持っていたらあなたもオランダ人ね」と冗談を言われました．
アイントホーフェンのほとんどの道路には自転車道路が完備されています．図 8 に示す自宅から駅や大学に向かう大通りは，車道，バス道，自転車道，歩道と四つの道に分かれています．自転車道路と言っても，自転車以外でも最高速度 30 km/h 以下の乗り物であれ
ば走ることができます．そのため，電動バイクやシニ
アカーもたくさん走っています．図 9 はバイクシェアの電動バイクとシニアカーです．ヨーロッパのほかの国では電動キックボードがはやっているようですが，

図７ 学内のクリスマスマーケットのアイススケートリンク

アイントホーフェンでは坂が少ないからか，余り見掛
けませんでした．老人がシニアカーで移動して，広い店などでは乗ったまま買い物できるのは，優しい街だ

いても強制的に終了となります．そして，この直後かと感じました．今後，様々な乗り物が開発されることら別室で審議となり，約 30 分後に学生本人に合否が伝を想定すると，最高速度と乗り物の大きさで道や法律えられます．ここで合格するとパーティーが始まりまを分けるのは有効なのかもしれません．

す．大学には Defense 用の部屋（図 6）があり，そこの扉に Defense Ceremony

多くの信号機にはセンサが付いています．早朝などと書いてあったのが印象的でした．聞くところによると，予備審査でほぼ合否は決まっているらしく，儀式としての意味合いが強いようです．博士の学生は共同研究の中で博士論文をまとめるので，取得に 5 年程度かかるのが一般的なようです．
そのほか，キャンパスではイベントのたびに仮設の施設が作られます．新入生の時期には懇親会とレクリ
エーション会場，卒業式のときには卒業生用の舞台と家族用の観覧席，大学教職員の日には子供と遊べる遊戯施設，そしてクリスマスのときにはクリスマスマー
ケットとアイススケートリンクなどが学内に出現しました．図 7 はクリスマスマーケットの中心にあるスケー
トリンクです．学内でオフの時間が楽しめるのも，こ図８

アイントホーフェンの道路

若者よ、世界に出よう！

“Brainport Eindhoven” 滞在記

153

若者よ、
世界に
出よう！

図９

小形のモビリティ

電動バイクシェア（左） シニアカー（右）車が少ないときは，歩行者や自転車が近づくと，信号

授業もあったので，それほど長くとどまるつもりはあが自動的に青に切り替わり，待たずに横断歩道を渡る

りませんでしたが，念のため 8 月末までの滞在許可をことができます．反対に車が近づいて人がいないとき頂くことにしました．アパートの契約も管理会社が事も，車用の信号が青に変わるようです．しっかりと実情を考慮してくれて，無事に延長することができまし験をしたわけではありませんが，10 m ほど前からセンた．

サが認識しているようです．もちろん，交通量が多い

オランダはイタリアやスペイン，フランスとは異なときは，一定時間で信号が切り換わりますし，歩行者

り，部分的ロックダウンでしたので，飲食店と公共施用のボタンもあります．このような交通システムも，設が閉まっているのみでした．スーパーマーケットはそれほど高度な技術は使われていないようですが，快開いており，手を消毒して，大きいカートを持って買適なのではないかと感じられました．

い物をします．台数を管理されたカートを入店者全員が持つことで店内の人数が分かるほか，人と人との距

5 新型コロナウイルス感染症の流行と日本への帰国

離を適度に保つことができます．職場に行く必要がな
いためか，公園でくつろぐ人たちも多く見掛けました．
行動制限に関する罰則付きの法律が 4 月初旬に作られオランダでは 2020 年 2 月までは新型コロナウイル

ましたが，警察は巡回しているのみで，目に余る行動

ス感染症の影響は全くありませんでした．同僚からもをしていない限りは注意されないようでした．4 月の「日本のクルーズ船の対応をどう思う？」と尋ねられる

オランダの感染状況は，人口が 1,700 万人ほどにもかことはありましたが，まさにかわらず，日本の 5 倍程度の感染者が記録されていま

対岸の火事

という状

況でした．
2 月 21 日から 25 日までカーニバルと呼ばれる毎年恒例のお祭りがありました．このお祭りは，オランダ

154

した．しかし実際は「いったいどこで感染拡大がしているのだろう？」と不思議に思えるほど，暖かい春の
長閑な日々という雰囲気でした．

でも街によって異なるのですが，多くの街では仮装し4 月中旬に KLM オランダ航空でアムステルダムからて，朝から晩までバーをはしごして酒を飲んで騒ぐと

関西国際空港行きの片道航空券を見つけました．オラいうお祭りです．ここにイタリアに旅行に行って感染

ンダは政府からの要請でオランダ人を帰国させるためした人がいたようです．そのため，一気にオランダ全に，経路を限定して航空便を定期運行させ，安価な片土に感染が広がりました．大学では 3 月 10 日に自宅勤道航空券を販売していたようで，その「反対側の便」

務が推奨されるようになり，17 日 17 時にキャンパスに乗ることができました．帰国日は 4 月 25 日．決まっ

への立入りは完全に禁止となりました．

てから，大急ぎで帰国の準備と家の掃除をしました．

私は 3 月 31 日に帰国する予定でしたが，3 月の中旬

（オランダでは，アパート解約時に掃除屋さんを入れずから徐々にヨーロッパ各国の国際線の運行が取止めとに自分たちで掃除をするのが一般的なようです．
）当然，なり，25 日に便の欠航が決まりました．TU/e の担当

帰国日までキャンパスは開かず，お世話になった先生

部署に相談をすると，速やかに私と家族の滞在許可のや仲間にはメールでの挨拶だけになってしまいました．

延長の申請をしてくれました．私の大学での新年度の帰国の際に最も困ったのが日本に着いてからの情報

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

若者よ、世界に出よう！
が少なかったことです．到着してから空港を出るまで

Brainport Eindhoven 滞在記

どのくらい時間がかかるのか？空港から待機場所まで

6 おわりにどのように移動できるのか？という情報が当時は少な

本稿ではオランダ・アイントホーフェンでの滞在経

くとても困りました．ホームページでは情報が不十分，

験について書かせて頂きました．アイントホーフェン

電話はつながらない，つながっても電話に出た人ではでは，皆さん親切で，治安も良く，とても快適に暮ら

詳しく回答できないという状況で，とても不安に思いすことができました．在外研究を経験された皆さんとました．結局，空港のレンタカー会社のスタッフが最お話すると，在外研究に一度行くと，またすぐ次に行も親切に教えてくれました．また，後から分かったの

きたくなるもののようです．私も強く賛同します．私ですが，当時，成田空港は検査で大混雑だったようで，には次の機会を頂けるかどうか分かりませんが，次回便の少ない関西空港到着というのが良かったようです．

があることを信じて，日々の研究や業務にまい進した

帰国時，駅や空港にはほとんど人がおらず，ゴース
トタウンのような状況でした．スキポール空港の日本便のゲート付近に行くと，ヨーロッパ各国をはじめ南米から乗り継ぐ日本人が待っていました．搭乗者は 40
人程度．席を広々と使って，安全にほかの人たちとの距離を保ちながら帰国することができました．
アイントホーフェンを出発してしてから，待機を含めて，東京の家に戻るまで 18 日間．アイントホーフェ
ン­東京間がとてもとても遠く感じられました．そして，この原稿を執筆している時点で，まだ自由に渡航することができません．大学でお世話になった先生や仲間に，直接会ってお礼を言えるように，そしてバーでビールを飲んで笑い話ができるような日が来ることを心より願っております．

いと考えています．
■文献（1） Center for Wireless Technology Eindhoven:https://www.tue.nl/en/research/research-groups/
center-for-wireless-technology-eindhoven/

大野光平 （正員）2002 明大・理工・電子通信卒．2008
同大学院博士後期課程了．同年東京理科大・基礎工・電子応用・助教．2013から明大・総合数理・専任講師，2017から同准教授，現在に至る．2019-03
から 2020-04 までオランダ・アイント
ホーフェン工科大客員研究員．広帯域無線技術をはじめとした通信技術や高度交通システム（ITS）などの研究に従事．博士（工学）． IEEE，映像情報メディア学会各会員．

若者よ、世界に出よう！

“Brainport Eindhoven” 滞在記

155

ITU チャレンジ参加報告
ITU AI/ML in 5G Challenge

番外編

京都情報大学院大学

1

ITU AI/ML in 5G Challenge の概要

ITU（国際電気通信連合）は，「5G ネットワーク
を 含 む 将 来 の ネ ッ ト ワ ー ク に 対 す る AI・ML（Machine Learning，機械学習 ）の適切な適用 」の実現を目標に，通信ネットワークを中心とした現実世界が直面している問題の解決を目指すグローバ
ルなイベント ITU AI/ML 5G チャレンジを実施した（1）．2020 年度の本チャレンジでは，世界各国か
ら個人の QOL（Quality of Life）に関わるリモー
ト診療に関する課題やインターネットの通信容量や方式を決定するネットワークトポロジーの課題な
ど，20 以上の課題が提示された．
ITU 加盟国，セクターメンバ，アソシエイト，学術機関のほか，ITU 加盟国の個人であれば誰でも各課題に参加でき，2020 年度は 900 チーム（各チーム最大 4 名）以上がそれぞれ希望する課題に取り組んだ．各課題はそれぞれ提案元の大学や企業，組織が責任を持って運営し，各課題で優秀な成績を収めたチームが，ITU の Final Conference に出 場 し て 世 界 1 位 を 目 指 す（ 図 1）
．ITU Final
Conference で 高 く 評 価 さ れ た 上 位 チ ー ム に は

図１
156

ITU AI/ML in 5G Challenge 大会の流れ

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

若者よ、
世界に
出よう！

孫

宜蒙

Yimeng Sun

1,000〜5,000 スイス・フランが授与され，ほかの研究者とも交流することができる．また，各国の課題ごとに表彰され，授与される賞品もあるので，学生にとってはチャレンジする意義の高いイベントである．

2

RISING 研究会が運営した日本開催戦

私は，日本で開催された電子情報通信学会通信ソサイエティの超知性ネットワーキングに関する分野
横断型研究会専門委員会（RISING 研究会）が運営する「ITU AI/ML in 5G Challenge Global Roundin Japan」に参加した（2）．この日本開催戦は総務
省，5GMF，TTC，KDDI，NEC が 後 援・ 支 援 し，KDDI と NEC から一つずつ課題が提供された（図2）．また，ITU Final Conference への出場資格のないローカル課題ではあるものの，RISING 研究会
からも 1 課題が提供された．

3

取り組んだ課題と提案した解決法

私は同じ大学の望月バドル先生とチームを組み，NEC の提供課題である「リアルタイムストリーミ
ングサービス における映像解析によるネットワー
ク状態推定」に取り組んだ．本課題は受信した配信
動画像に対する品質の劣化具合から通信ネットワー
クの状態を推定する課題で，遠隔講義やテレワークなどで動画像の品質劣化がこれまで以上に重要な問題になったことから興味をもって解決に挑戦した．

図２

日本開催戦の HPⓒ電子情報通信学会 2021

ITU チャレンジ参加報告

図４

図３

ITU ワークショップ日本開催戦とトロフィー

今回のチャレンジでは，回線不具合の「度合い」
は二つのパラメータで表している．一つは「スループット」，すなわち 1 秒間に転送できるデータの総量である．もう一つは「パケット紛失率」，すなわ
ち正しく伝送できなかったデータの割合である．この二つのパラメータを推定するために，私たちのチームは，スループットを動画像のファイルサイズとビットレートから推定し，それからパケット紛失率を動画像から抽出したフレームの PSNR（ピーク
信号対雑音比）により推定した．

4

ITU ワークショップ（日本開催）への参加

私が参加した日本開催戦では，KDDI と NEC の各課題に対する成績上位 4 チームと RISING 研究
会の課題に参加した 2 チームを対象としたワークショップが開催され，プレゼンテーションに対する審査が行われた．図 3 の上の図は講演の様子を示している．私はチームで取り組んだ内容を 10 分間で説明し，その後 10 分間の質疑を受けた．その結果，上位 3 チームに入り ITU Final Conference への出場権を得ることができた．また，日本開催戦独自の賞状，トロフィー，賞金などを頂いた（図 3 下）．

5

ITU Final Conference 当日の様子

Final Conference ウェビナーの様子

中央ヨーロッパ時間の正午，すなわち日本時間の夜
8 時から開催された．
私は国際学会に参加した経験はあったが，発表者が 30 チームを超える大規模な学会に参加するのが初めてで少し緊張した．各発表者は，15 分の持ち時間が与えられ，質疑応答の時間を確保するために発表できる時間はせいぜい 10 分程度であった．そのため，発表全体を短めにまとめつつ，アピールポ
イントをきちんと説明することを心掛け，無事発表
を終えることができた．発表を終えた後は，ほかのチームの発表を楽しむことができた．
主催者の皆様はフレンドリーで進行もスムーズで，大変貴重な体験ができた大会となった．

6

おわりに

最終的には ITU Final Conference の上位チームに選ばれなかったが，このチャレンジで機械学習や深層学習を駆使し，実世界にある 5G ネットワークの課題を解決する経験と，ほかの研究者とコミュニ
ケーションを取ることができ，賞金以上に価値のあるものだった．2021 年度にも本チャレンジが開催されるとのことなので，自らの技術と考え方を更に磨き，また参加したいと思っている．
■文献（1） ITU AI/ML in 5G Challenge HP, https://www.itu.
int/en/ITU-T/AI/challenge/2020/Pages/default.
aspx（2） ITU AI/ML in 5G Challenge 日 本 開 催 分 HP,
https://www.ieice.org/〜rising/jpn/AI-5G/index.
html

孫 宜蒙

JCL 外国語学院卒．同志社大学生命医科学部理学士．京都情報大学院大学応用情報技術研究科了．2021-04 から京都情報大学院大学助教．

ITU Final Conference は，2020 年 12 月 15〜
17 日の 3 日間開催，初日と 2 日目は参加者による発表が実施され，3 日目は授賞式が行われた（図4）．Final conference は オ ン ラ イ ン で 開 催 さ れ，
若者よ、世界に出よう！（番外編）ITU チャレンジ参加報告157

こんなツール，使っています

初めてのディジタル信号処理
シミュレーション【応用編】
MathWorks Japan

1

田中明美

Akemi Tanaka（3）ソフトウェア無線機の活用

はじめに（4）MATLAB プログラミングのこつ

開発対象の複雑化に伴い，無線通信システムの開発者

以上のように，MATLAB の基本的な操作だけではなには広範な知識が求められるようになってきており，効く，研究や実験にも応用可能な糸口となる機能を紹介し率的な開発のために信号処理シミュレーションのニーズ

たい．

が高まっている．また，統合的なシミュレーション実施

また，シリーズ 1 回目 (1) では，無償で利用可能なを学ぶ機会が少ないことや，汎用型プログラムで一からMATLAB の環境について言及している．まだ御覧にシミュレーション作成をした経験がない方も多いため，なっていない方は，併せて参照されることをお勧めす

本稿では，MATLAB を使用したシミュレーションに初る．

Ⓡ

めて取り組まれる方を対象として，シミュレーション実施に必要となる手順や役立つ情報を紹介する．ディジタ
ル信号処理は，無線通信システムに加えて光通信やレーダなどの分野でも利用されている．

Simulink の活用

２．
１ Simulink とは

全 2 回シリーズの 2 回目となる本稿では，より実践

Simulink はブロック線図を用いたシミュレーション的な以下の内容に触れる．

環境である．あらかじめ Simulink ライブラリブラウザ（1）Simulink の活用（図 1）に登録された数学的な意味を持ったブロックを（2）ディープラーニングの活用

マウスのドラッグアンドドロップでエディタに配置し，

Ⓡ

図１
158

2

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

Simulink ライブラリブラウザⓒ電子情報通信学会 2021

こんなツール，使っています

初めてのディジタル信号処理シミュレーション【応用編】

それぞれのブロックを線で結ぶことで，信号の流れを表現し，シミュレーションを実行できる．データを変数に保存することなく処理が行えるストリーミング処理も容易だ．
MATLAB のプログラミング環境は解析や可視化に適している．Simulink はベースバンド信号の処理内容に加えて，AGC（Automatic Gain Control）等の信号処
理も含むアナログ及び高周波回路のモデリングが可能である．
ま た， マ ル チ レ イ ヤ（ 物 理 層 と MAC（Medium
Access Control）層など）のシミュレーションにも対応 し て い る ほ か，Simulink で 検 討 し た 処 理 内 容 を，種々のターゲット向けのコード生成に利用する際の基盤ともなっている．
Simulink の環境では，アンプの非線形性や無線信号処理で多用される I/Q（同相成分 : In-phase ／直交成分 : Quadrature phase）の位相のずれなどによる劣化も模擬できるため，より現実で起こり得る課題を考慮してシステムの評価を行える．入門編で紹介した 16-

図３

I/Q Imbalance ブロックのブロックパラメータ

QAM の変復調の例題に含まれていた劣化要因を考慮した評価では，信号と雑音の加算か，電力比を切り換えた

この例題では，16-QAM の変調信号に I/Q の不平衡場合に限られ，高周波回路の特性によって生じる信号の（ 振 幅 や 位 相 の ず れ な ど ） を 付 加 で き る（I/Q

劣化（位相のずれやアンプの非線形性など）は含まれてImbalance）ブロックを利用して，変調信号にどのよういない．関数の機能を利用することで限定的に高周波回に影響するかを確認できる．

路の特性を模擬できるが，Simulink の環境ではより詳ブロックをダブルクリックすることで，Simulink ブ

細に高周波回路の特性を模擬し，通信システムの評価指

ロックに対する各種のブロックパラメータ（図 3）を設標である BER（Bit Error Rate）に与える影響を解析で

定できる．

きる．

設定できるパラメータや設定方法などは，ブロックパ

また，信号のレート（サンプリング周波数）やデータ

ラメータ設定画面の右下にある「ヘルプ」ボタンから参の型，次元をモデル内に表示する機能により，マルチ

照できる各ブロックのドキュメントに詳細な記載があ

レートフィルタ処理の実装におけるアップサンプラ，ダる．

ウンサンプラによる信号のレートや次元の変化が確認で一例として，（I/Q Imbalance）ブロック (3) で，以下きる．信号の可視化を行うための Simulink ブロックでのパラメータが設定可能であることをブロックパラメー

ある Scope ブロックとともに，デバッグの際のヒント

タやドキュメントから理解できる．

や，ほかの人が作成したモデルを引き継ぐ際の理解を容（ⅰ）I/Q amplitude imbalance（dB）

易にする機能を提供している．

（ⅱ）I/Q phase imbalance（deg）（ⅲ）I dc offset（iv）Q dc offset

２. ２ Simulink を利用した例題
Simulink を 利 用 し た 例 題 と し て，「Simulink で の（ⅰ）〜（iv）の要因による I/Q 不平衡を順番に付加

16-QAM 信号への I/Q 不均衡の適用」 （図 2）を紹介

して，変調信号にどのような影響が発生するか確認したする．

結果を図 4 に示す．

(2）

図２

16-QAM 変調信号に I/Q 不平衡を付加する Simulink モデル
こんなツール，使っています

初めてのディジタル信号処理シミュレーション

159

の作成，学習のオプション設定などが簡単に行え，繰り返し評価が行える環境が整っている．
また，一般的にディープラーニングの学習には GPUが必要となるが，GPU を利用する環境も提供されている．
３. ２ ディープラーニングを利用した例題
ディープラーニングを利用した例題として「変調方式の分類」(4) を紹介する．
この例題は，11 種類の変調方式（ディジタル方式 8
種類，アナログ方式 3 種類）の信号を分類する．
・2 位相シフトキーイング（BPSK）
・直交位相シフトキーイング（QPSK）
・8 相位相シフトキーイング（8-PSK）
・16 相直交振幅変調（16-QAM）・64 相直交振幅変調（64-QAM）
・4 相パルス振幅変調（PAM4）
・ガウス周波数シフトキーイング（GFSK）
・連続位相周波数シフトキーイング（CPFSK）
・ブロードキャスト（B-FM）・両側波帯振幅変調（DSB-AM）
・片側波帯振幅変調（DSB-AM）
初めに，それぞれの変調信号波形に対して，伝搬チャ
ネルによる劣化，ランダムな時刻オフセットなどを付加
し，ランダムな開始点を持つフレームに加工した I/Q
信号（図 5）を生成する．
図４ （上段左）損失なし （上段右）振幅不平衡（中段左）位相不平衡（中段右）同相成分 DC オフセット（下段左）直交成分 DC オフセット（下段右）前述の全ての不平衡パラメータを非ゼロの負の損失値に設定

波形生成には関数 randi，変調には関数 pammod，
伝搬チャネルには関数 awgn などが利用できる．
次に，ディープニューラルネットワークの構築と学習を行う．ここでは，図 6 の畳込みニューラルネットワー
ク（CNN: Convolutional Neural Network）を利用す
る．CNN は画像の分類によく利用されるネットワーク

それぞれのパラメータを変更すると，どのように変調であるが，図 5 の I/Q 波形を画像と同じ三次元のデー信号が変化するか一目瞭然なので，教科書や参考書など

タに再構成することで，CNN をはじめとする，画像分に記載されている数式や現象を理解する際の助けにもな類によく利用されるネットワークの利用も可能となる．

る．

ネ ッ ト ワ ー ク の 構 築 に は 関 数 imageInputLayer，
convolutional2dLayer，reluLayer などが利用できる．

3

ディープラーニングの活用

３. １ ディープラーニングと MATLAB

160

この例題では，サブ関数 helperModClassCNN.m 内に前述の関数を利用したネットワークが構築されている．
また，時系列データを直接扱うことができる RNN

昨今，ディープラーニングは自動運転や予知保全な（Recurrent Neural Network） や， そ の 拡 張 で あ る

ど，様々な場面で活用されている．無線通信を含むディ

LSTM（Long Short Term Memory），BiLSTM

ジタル信号処理の分野でも，ディープラーニングを活用（Bidirectional Long Short Term Memory）なども利したシステムの性能向上に関する研究が行われている．

用可能である．

MATLAB では，ディープラーニングに必要なワーク

構築したディープニューラルネットワークを先に生フローが提供されており，データの管理，ネットワーク

成した変調信号 I/Q 波形を用いて学習させる．学習の通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

こんなツール，使っています

図５

初めてのディジタル信号処理シミュレーション【応用編】

生成した I/Q 波形

進捗の表示をオンにすることで，学習中に学習の進捗（図 7）が確認できる．
行列の積和演算の繰返しとなるネットワークの学習
は，多数のスレッドで同時に積和演算が行える GPU を利用することで CPU よりも高速に計算が完了できる．
ネットワークの評価に混同行列（図 8）を利用することで，どのデータが混同しやすいかを理解できる．関数
confusionchart で，混同行列が表示できる．
結 果 16-QAM と 64-QAM，QPSK と 8-PSK な ど のフレームを混同していることが確認できる．16-QAM
図６

ネットワークの構成表示は 64-QAM のサブセットであり，QPSK と 8-PSK は，
フェージングチャネルと周波数オフセットで位相が回転

データセットとして，11 種類の変調信号を各 10,000

すると類似した波形になるなどの理由によるものと推測

フレーム生成し，このうち 80%（8,000 フレーム）をできる．

学 習 用，10%（1,000 フ レ ー ム ） を テ ス ト 用， 残 る

MATLAB で提供されるディープラーニングのワーク

10%（1,000 フレーム）を検証用として使用する．学習フローを利用することで，これからディープラーニング

データの管理には関数 signalDatastore が用意されておを学ぶ方であっても，考察しながらディジタル信号処理

り，学習データ全体がメモリ内に収まらなくても，各や解析に応用できる．

ファイルがメモリ内に収まれば利用できるなどのメリットがある．
次に，学習のオプションを設定する．学習のオプション設定には，関数 trainingOptions を利用する．マック

4

ソフトウェア無線の活用

４. １ MATLAB とハードウェア

スエポックや，ミニバッチサイズなど，ネットワークの

MathWorks が提供するハードウェアサポートパッ精度に影響する学習のパラメータのほか，学習を実行す

ケージを利用することで，ハードウェアとの連携も可能

るハードウェア（CPU，GPU など）の設定が行える．

である．初学者でも気軽に利用しやすい低価格なハード

トレーニングの実行には，関数 trainNetwork を利用する．学習用のデータ，ラベル，ネットワーク，トレー
ニングのオプションを指定することで，ネットワークの学習が行われる．前述の関数 trainingOptions で学習のウェア（図 9）もサポートされている．
MATLAB バージョン R2021a では，318 種類のハードウェアサポートパッケージが提供されている．
ハードウェアサポートパッケージのインストール方
こんなツール，使っています

初めてのディジタル信号処理シミュレーション

161

図７

図８

学習の進捗

学習済みネットワークの混同行列法 (5) を示す．
（ⅰ）MATLAB を起動（ⅱ）
「ホーム」タブの「環境」セクションに移動（ⅲ）
「アドオン」アイコンのプルダウンメニューから「ハードウェアサポートパッケージ」を選択（ⅳ）検索バーにキーワード（今回は「SDR」）を入力して検索（図 10）（ⅴ）希望のパッケージを選択し，プルダウンメニューから「インストール」を選択してインストール

図９

低価格で購入でき，MATLAB との接続が可能な
RTL-SDR（左），ADALM-PLUTO（右）（ⅵ）インストーラーのガイドに従って，インストー

バイセズ社の ADALM-PLUTO を送信機，受信機とし

ルとハードウェアのセットアップを実行て そ れ ぞ れ 利 用 す る（ 図 11）．ADALM-PLUTO は，

ハードウェアサポートパッケージによりユーザは，ソUSB ケーブルで MATLAB がインストールされた PC とフトウェアとハードウェアをどのように接続するか検討

接続する．ADALM-PLUTO と MATLAB 間は，ベースする必要がなくなるため，最小限のハードウェアの知識

バンドの I/Q 信号でやり取りされるため，アップコン

で実信号が扱えるようになる．

バ ー ジ ョ ン ／ ダ ウ ン コ ン バ ー ジ ョ ン は，ADALMPLUTO 内で行われる．

４. ２ ソフトウェア無線機を活用した例題
ここでは，ソフトウェア無線機として，アナログ・デ
162

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

(4）
前章の「変調方式の分類」
で使用した I/Q 変調信号

（伝搬チャネル適用前）をベースバンド信号として変調

こんなツール，使っています

図 10

初めてのディジタル信号処理シミュレーション【応用編】

ハードウェアサポートパッケージインストール画面での「SDR」検索結果

シミュレーションと同様に 16-QAM と 64-QAM の混同が確認できる．また，シミュレーションで付加した伝搬チャネルよりも，シンプルな伝搬路であると推定でき，シミュレーションより分類の精度が良いとの考察もできる．
ハードウェアサポートパッケージを利用することで，実信号を利用した実験がより容易になり，シミュレー
ションだけでなく実環境での評価検証を短期間で進めることができる．
図１１

ADALM-PLUTO を使用したソフトウェア無線シ
ステム

Simulink を利用したソフトウェア無線機の活用に興味がある方は， Software Defined Radio using MATLAB& Simulink and the RTL-SDR(6）を推奨する．書籍を行い，送信信号としてソフトウェア無線機から出力版は有償だが，電子版は無償でダウンロードでき，674

し，もう 1 台の ADALM-PLUTO で受信した信号の分

ページにわたるこの教科書には，動作原理が分かりやす類を学習したネットワークで試みる．

く解説されており，それぞれに Simulink の例題が付属

ソフトウェア無線機の送信機側の設定は関数 sdrtx，
受信機の設定には関数 sdrrx が用意されており，使用すする．ステップバイステップのチュートリアルや，エク
ササイズもあり，理解を深めながら読み進められる．

るソフトウェア無線機のキャリヤ周波数，サンプリング
レート，利得などが設定できる．実信号の出力には関数transmitRepeat，実信号の受信には，sdrrx で定義した

5

MATLAB プログラミングのこつ

オブジェクトを実行することで，受信データを MATLAB 環

プログラミング中に起こる思わぬ問題を回避したり，境に取り込むことができ，helperModClassSDRTest.m

ほかの人との共有を容易にしたりするためのこつを紹介

内に送受信に必要な処理が記載されている．

する．

この例題では，MATLAB で作成した信号が送信機からギャップレスで送信が続けられ，受信機内のメモリに蓄えられたデータを読み出し，分類を行い混同行列（図12）で評価をする．

５. １ 例題のコードを読む
MATLAB のドキュメントには，多くのサンプルコー
ドやモデルが示されている．その多くは，すぐに実行可
こんなツール，使っています

初めてのディジタル信号処理シミュレーション

163

図１２

実信号を利用した分類結果の混同行列能である．これから取り組もうとしている課題に近い例も見つけにくいコードの記述誤りとなる．

題を見つけ，その例題で使用されている関数やブロック

特に使い始めは，どのような予約語や関数が用意されのドキュメントを確認することで，技術的な理解と，プているか把握するのは難しいが，MATLAB の基本関数

ログラミング／モデリングのスキルも習得できる．

は，大文字や記号などが入らない英数字で構成されてい希望の例題をなかなか見つけられない場合には， 技術計算における課題の解決方法をみつける

(7)

のページ

ることが多い．数字が入る場合は，「to」を意味する「2」や，2D/3D 向けの処理といった「2」，「3」などが関数名に含まれることが多い．このルールに当てはまらを参照するのも一つの手である．

ない関数も中にはあるが，処理の内容が理解しやすい名
前で，以下のようなルールを決めることで，初学者でも

５. ２ プログラム内にコメントを書くプログラムには分かりやすいコメントを書くことを推奨する．一般的なプログラミング環境では，コメント

予約語やあらかじめ定義された関数名と同じ変数名を付けてしまうことをある程度回避できる．

を省くと，ほかの人との共有や，将来再利用する際の妨- 変数名の先頭を大文字にするげになる．MATLAB 環境では，ライブエディタ- 大文字小文字を混在させる

(8)

での

表示やプログラムからレポートを出力する際，プログラ- アンダースコアを含める

ム内のコメントがそのままドキュメントとして表示されなど．

る．プログラムが読みやすくなるだけでなく，ドキュメ

また，MATLAB のパス上にある関数やファイルを探

ントレポートとしても利用できる．

す関数 which を使用することで，変数名としての使用を検討しているワードが，既に定義済みであるかどうか

５. ３ 変数名にはルールを設ける
MATLAB では，多くの予約語や関数が定義されているが，予約語や関数と同じ名前の変数名を付けると，本来の予約語や関数が機能しなくなるので避けるべきである．
変数名を決める際にはルールを設け，意味のある名前にすることは，プログラムの見通しが良くなるだけでなく，思わぬ問題を回避できる．
MATLAB での検索パスの優先順位では，MATLAB
組込みの関数名よりも，変数名が優先する (9) 仕様となっ

例えば，>> which -all piと入力するとbuilt-in（C:¥Applications¥MATLAB¥R2021a¥toolbox¥
matlab¥elmat¥pi）のように返ってくるので，関数として提供されていることが確認できる．pi は円周率を返す関数として提供されている．

ている．このため，関数名と同じ変数名を MATLAB の予約語や関数名と同じ変数名になるのを回避できるコードで使用すると，それ以降では MATLAB 組込みの可能性のある，変数名の先頭を大文字にした「Pi」で試関数が使用できなくなる．これは，その関数が必要でなしてみると，

い範囲では，関数名と同じ変数名を用いた MATLAB
コードは正常動作するので，初心者の方にとってはとて164確認できる．

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021>> which -all Piこんなツール，使っています

初めてのディジタル信号処理シミュレーション【応用編】'Pi' が見つかりません．

と返ってくるので，関数としての提供がなく，変数名として利用してもプログラム的な問題が発生しないことが理解できる．
５. ４ プログラミングの初期段階では変数を再利用しない
メモリの使用量を節約するために，変数名を再利用して，結果を上書きすることができるが，プログラミングの初期段階や初学者には推奨しない．変数を上書きしてしまうことで，各処理の出力が同時に確認できなくな
り，どこで問題が起きたかの追跡が難しくなるためである．メモリの節約はある程度検討が進んでからを行うことを推奨する．
５. ５ 各出力を確認する
特に初学者は，初めから大規模なプログラムを書き始めるのではなく，各関数やブロックの出力を一つ一つ確認しながらプログラミングやモデリングを行うことを勧める．
規模が大きくなってしまうと，問題となっているポイントが見えにくくなる．不具合があるままプログラミン
グやモデリングを進めても，手戻りが大きくなるので，機能単位で出力の種類に見合った表示を行うことが，ゴールへの近道となる．

6

まとめ

本稿では，MATLAB を入手後，それぞれの目的に合ったプログラムやモデルを作成するためのヒントとなる例題やこつに着目した．ディジタル信号処理のシミュ
レーションに高周波回路の特性を加えることで，実環境で必要なディジタル信号処理能力を評価したり，ディジを始められる方や，ディジタル信号処理応用を検討される方の一助となれば幸いである．
■ 文献（1） 田中明美 , 初めてのディジタル信号処理シミュレー
シ ョ ン【 導 入 編 】,
信 学 通 誌 , vol. 15, no. 1.
pp. 61-67, June 2021. https://www.jstage.jst.
go.jp/article/bplus/15/1/15̲61/̲pdf（2） MathWorks, Simulink での 16-QAM 信号への I/
Q 不 均 衡 適 用 , March 2021. https://jp.
mathworks.com/help/comm/ug/apply-iqimbalance-to-16-qam-signal-in-simulink.html（3） MathWorks,
I/Q imbalance, March 2021.
https://jp.mathworks.com/help/releases/R2021a/
comm/ref/iqimbalance.html（4） MathWorks,
Modulation classification withdeep learning, March 2021. https://jp.mathworks.com/help/deeplearning/examples/modulation-classification-with-deep-learning.
html（5） MathWorks, サポートパッケージのインストール ,March 2021. https://jp.mathworks.com/help/
matlab/matlab̲external/support-packageinstallation.html（6） University of Strathclyde, Software definedradio using MATLAB® & Simulink® and the RTLSDR, Sept. 2015. https://jp.mathworks.com/
campaigns/offers/download-rtl-sdr-ebook.html（7） MathWorks, 技術計算における課題の解決方法をみ
つ け る , May 2021. https://jp.mathworks.com/
discovery.html?s̲tid=all̲disc̲mw̲ff（8） MathWorks, ラ イ ブ エ デ ィ タ , March 2021.
https://jp.mathworks.com/products/matlab/liveeditor.html（9） MathWorks, 関 数 の 優 先 順 位 , March 2021.
https://jp.mathworks.com/help/matlab/matlab̲
prog/function-precedence-order.html

田中明美 （正員）セ ル ラ シ ス テ ム 基 地 局 向 け LSI/FPGA 開発に従事．無線通信向けプ
ロトタイプハードウェアのエンジニアを経て，2009 から MathWorks Japan
にてシニアアプリケーションエンジニ
アを務める．

タル信号処理とディープラーニングを組み合わせたりな
ど，ディジタル信号処理の様々な評価事例を紹介した．
本稿がこれからプログラミングやシミュレーション

こんなツール，使っています

初めてのディジタル信号処理シミュレーション

165

「熊本」

街 plus探訪

住んで・旅して・学んで
熊本大学

松島

章

Akira Matsushima

はじめに

1

中でパソコンを開いて一仕事できたのですが，今では作業がやっと波に乗った頃に目的地に着いてしまいま「熊本」と聞いて一番に熊本県 PR マスコットキャラ

す．行きはまだよく，帰り際に福岡でお酒を飲んでうっ

クター「くまモン」

を思い出される方も多いでしょ

かり寝過ごすと，車種によっては鹿児島まで連れて行う．また 2013 年に発行された熊本県庁チームくまモ

かれます．なお，全線開業 10 周年の今年 3 月 14 日，

ンの著書

一夜限りの流れ星新幹線（3）が運行しました．

（1）

（2）

には，くまモンのパチモンが現れるくらいになりたいというくだりがありますが，私はその前年

今から 5 年前の 2016 年には熊本地震が発生し，地に上海で白黒反対のキャラクター（しろくまモン？）

域と学内のそれぞれにおいて，現在に至るまで復興のを見ていました．くまモンはそれほど国際的にも有名

長い道のりが続いています．その内容は幾つか後述すです．観光地としては，九州横断の修学旅行やツアーることとし，ここでは熊本大学学生災害復旧支援団体のコースで，熊本城，水前寺公園，阿蘇，天草などを「熊助組（4）」を紹介しておきます．これは震災発生直後

幾つか回るのがパターンとなっています．2 年後に教に立ち上がったボランティア団体で，熊本県南部に被員としての定年を迎える筆者は，人生のほとんどを熊害が集中した 2020 年 7 月豪雨の際にも，感染症予防

本で過ごしてきました．そのため本記事では個人的立のため活動が制限される中，工夫しながら地域への支場から，熊本は旅するだけでなく，住むにも学ぶにも援を展開してきました．

魅力的な場所であることをお伝えしたいと思います．

2

熊本に住む

筆者は学生時代，熊本市から見て南方にある八代市

3

熊本を旅する

外国から本学に客員として学術訪問される先生方には，ほぼ例外なく熊本城と水前寺公園に御案内します．

の実家から，熊本駅または竜田口駅まで列車（国鉄の時代で汽車と呼んでいた）で，更に駅から熊本大学まで自転車で移動していました（図 1）．今は新水前寺駅
から遠くないところに住んでおり，長年の熊本生活では様々なことがありました．
コロナ禍がなかなか終息しない 2021 年から遡り，
特に 10 年前と 5 年前は熊本にとって忘れがたい年でした．2011 年には東日本大震災が発生し，日本各地に甚大な被害をもたらしました．同年は地上アナログテレ
ビ放送が終了し，九州新幹線が博多から鹿児島中央駅
まで全線開業した節目でもあります．この路線は上述
した九州横断のルートと直交し，熊本は九州縦断においても重要な中継点です．在来線の特急では熊本から博多まで 1 時間半ほどかかっていましたが，新幹線では最速 32 分です．このため，以前は福岡出張の際に車166

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

図1

熊本の位置関係ⓒ電子情報通信学会 2021

「熊本」住んで・旅して・学んで

図2

熊本城：2018 年／ 2020 年（提供：熊本大学工業会）

時間に余裕があり，天候に恵まれれば，阿蘇や天草まで足を運ぶこともあります．そのような定番とそうでないものとを織り交ぜて，熊本の観光地を御紹介しましょう．
定番情報としては，熊本県公式観光サイト（5）や熊本
国際観光コンベンション協会のホームページ（6）などが充実しています．例えば後者では，熊本市中央区にある繁華街周辺の観光スポットとして，熊本市現代美術館，くまモンスクエア，小泉八雲熊本旧居，夏目漱石
内坪井旧居（休館中），肥後の里山ギャラリーが写真付
きで紹介されています．また熊本城周辺だけでも，熊
本県伝統工芸館，熊本県立美術館の本館と分館，熊本
城ミュージアムわくわく座，熊本博物館，桜の馬場城
彩園，くまモンビレッジなどがあります．町の中心部を離れると，北岡自然公園，立田自然公園などが広がっており，立田の方は本学黒髪キャンパスからも徒歩で行けます．
観光地を網羅することは上記のような公的機関にお図3

 染工芸による観光地デザイン：阿蘇五岳／熊本城天守閣
藍／恐竜博物館（提供：肥後藍御船工房）

任せし，本記事ではスポットを絞ることにします．まず築城約 400 年，日本三名城の一つである熊本城から島岳であり，最高峰が高岳（標高 1,592m すなわち肥始めましょう．熊本地震では建造物 33 棟の全てが被災

後国＝ひごくに＝），火口を見学できるのが中岳です．

し，石垣の約 3 割が崩落や要修復という，甚大な被害

また熊本城天守閣は地上 6 階の大天守と地上 4 階の小を受けました．奇跡的に 1 本の石垣で支えられた飯田天守から成ります．
（ともに地下は 1 階．
）丸五階櫓の画像を御記憶の方も多いと思います．幸い

ところで図 3 の下段は何でしょうか．これが非定番

多くの支援の下で復旧工事が進み，地震発生から 2 年

情報です．図像左側に「御船町恐竜博物館（8）」という後及び 4 年後には図 2 のような状態になりました．
（写文字があります．御船町は熊本地震で大きな被害を受

真は熊本大学工学部の同窓会組織である熊本大学工業

けた益城町の南に位置し，1979 年に日本初の肉食恐竜会より提供されたものです．
）2021 年 6 月 28 日か（「ミフネリュウ」）の化石が発見されたことが国際的なら完全復旧した天守閣の内部が特別公開されています．

注目を集めました．この博物館には常設展示場とオー

次に図 3 を御覧下さい．上段が阿蘇，中断が熊本城

プンラボがあり，自然科学に関する体験活動の場や教の図柄で，いずれも定番の観光地です．ちなみに阿蘇育プログラムの提供を行っています．ちなみに図 3 の五岳は左から順に根子岳，高岳，中岳，烏帽子岳，杵デザインは，肥後藍御船工房（9）において，化学染料を（7）

街 plus 探訪 「熊本」住んで・旅して・学んで167

使わない伝統的な手法により藍染工芸として制作されは水前寺の方に近い別の地区です．竜田口駅のそばにたものです．この工房（開設者は筆者の義父）では体は学生寄宿舎と国際交流会館があります．
黒髪北地区にある旧制第五高等学校は，1887（明治験染めもできます．

20）年に開校し，新制大学の発足とともに 1950（昭和425）年に閉校しました．その資料は熊本大学五高記念

熊本で学ぶ館（10） に展示されています，この施設は，図 4 の通称

学びの場としての熊本大学を紹介しましょう．本学「赤門」と呼ばれる北地区正門を入り，続く S 字路をのキャンパスの一つが，図 1 で赤く記した黒髪地区で200m ほど進んだところにあります．ただし熊本地震

あり，バスによる所要時間は熊本駅から約 30 分，竜田により被災し，復旧工事のため現在閉館中ですので，

口駅から約 5 分です．黒髪地区は熊本市街から阿蘇の写真の掲載は控えておきます．前述の協会ホームペー

方面に向かう県道 337 号線を境として南北に分かれてジ（6）には地震前の写真が載っており，観光スポットのおり，北地区には文学部・教育学部・法学部が，南地一つとして取り上げられています．

区には理学部・工学部が含まれます．医学部・薬学部

更に図 5 には，夏目漱石の石碑と句碑も掲げました．
後者には正岡子規に送った句の一つである「秋はふみ
吾に天下の志」が刻まれています．漱石は松山在住後，1896（明治 29）年に英語教師として五高に赴任し，2年間のロンドン留学を挟んで 1903（明治 36）年に熊本を離れました．教師としての漱石は，教科書の進度が速く，下読み（予習）をして来ない学生には厳しかったけれども，五高生が礼儀正しく教師に対して敬意を払うことは評価していたそうです（11）．漱石はラフカ
ディオ・ハーンより 17 歳若く，熊本を去って東京帝国大学で教職に就いたとき，既に学生の尊敬を集めていたハーンの後任になることを重荷に感じていました（11）．

図 4 旧制第五高等学校の正門

図5

168

五高の場所から県道 337 号線を挟んだ反対側，黒髪黒髪北地区のモニュメント：ラフカディオ・ハーン／龍南健児／夏目漱石

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

「熊本」住んで・旅して・学んでと準備してきましたが，地震後には「復興と展開〜夢・
それを紡ぐ絆〜」とスローガンを変え，断念しかけた事業を継続しました．図 7 は二種類のバナーです．左の写真には本格的な復旧工事の前に鉄骨フレームを組まれた研究資料館が見えます．右の写真の奥は総合研
究棟（情報電気工学科棟），その下部四分の一ほどを覆うのが工学部百周年記念館であり，後者は数々の講演会や催事などに利用されています．
図 6 震災前の工学部研究資料館（提供：熊本大学工業会）

5

おわりに

住むところ，旅するところ，学ぶところとしての熊本を紹介してきました．2021 年ソサイエティ大会の開催予定地でしたので，熊本の魅力を少しでもお伝えできることを願って執筆しましたが，残念ながらオンラ
イン開催となってしまいました．Zoom で御参加頂く際には，本記事により熊本を思い起こして頂ければ幸いです．
■文献
図 7 工学部創立 120 周年のバナー（提供：熊本大学工業会）

南地区に工学部があります．発足は 1897（明治 30）
年に設置された五高の工学部であり，熊本高等工業学校，熊本工業専門学校と組織が変わって，戦後に新制大学の工学部となりました．その間の卒業生は 3 万人を超えます．
図 6 は工学部研究資料館であり，図 4 の正門と向かい側の工学部通用門を入ると，すぐ左側にあります．
これは技術者を訓練するための機械実験工場として，
1908（明治 41）年に竣工したれん瓦造りの建物です．
内部に設置された工作機械群は，古いけれども稼動でき る 状 態 で 保 存 さ れ て い る 貴 重 な 文 化 遺 産 と し て，
2007 年に日本機械学会から「機械遺産」の認定を受けました．ここも熊本地震の被害が大きく，現在修復中
であり，写真は地震前のものであることをお断りしておきます．2021 年末に修復が完了する予定で，一般公開できる日が待たれます．
本工学部は熊本地震の翌年の 2017 年に創立 120 周（サイト閲覧日はいずれも 2021 年 3 月 29 日）（1） くまもんオフィシャルホームページ，https://kuma
mon-official.jp/（2） 熊本県庁チームくまモン，くまモンの秘密 地方公務員集団が起こしたサプライズ，幻冬舎，2013．
（3） 流 れ 星 新 幹 線，https://www.jrkyushu.co.jp/trtra/
kagayake_pj/（4） 熊助組，https://www.facebook.com/kumasukegumi/（5） 熊本県公式観光サイト，https://kumamoto.guide/（6） 熊本国際観光コンベンション協会，https://kumamo
to-icb.or.jp/（7） 熊本大学工業会，http://www.k-kogyokai.net/（8） 御船町恐竜博物館，https://www.mifunemuseum.jp/（9） 肥 後 藍 御 船 工 房，https://www.mifune-kankou.jp/
spot/488/（10） 熊本大学五高記念館，http://www.goko.kumamoto-u.
ac.jp/（11）川島幸希，英語教師 夏目漱石，新潮社，2000．

松島 章 （正員）昭 55 熊本大・工・電気卒．昭 57 九大大学院修士課程了．同年熊本大助手，平
7 同大学助教授，平 17 同大学教授．電磁界理論に関する研究に従事．博士（工学）．

年を迎えました．地震前は「夢・それを紡ぐ絆〜グロー
バル展開力の育成と強化〜」と銘打った記念事業を着々

街 plus 探訪 「熊本」住んで・旅して・学んで169

通信ソサイエティからのお知らせ

2020年度通信ソサイエティ論文賞・マガジン賞〜受賞論文・記事と総評〜
記事と総評〜
1 はじめに通信ソサイエティは，16 回目となる 2020 年度通信

ソサイエティ論文賞の選考を行い，11 編の論文を選定した．また，和文マガジンの論文以外の記事も対象とす
る「通信ソサイエティマガジン賞」（以下，マガジン賞）の 4 回目の選考を行い，1 編を選定した．
本稿では，今年度（2019 年 10 月～2020 年 9 月）の受賞論文・記事と総評を，和文論文誌，英文論文誌，
ComEX，
和文マガジン，及びマガジン賞の順に紹介する．

2 和文論文誌

選考は，1）候補論文推薦，2）予備投票，3）審査査読，

和文論文誌は，研究経験の少ない学生や若手研究者，開発に携わる企業の技術者も母国語で読める貴重な文献である．良い論文を読むことは，技術知識の蓄積とともに，良い論文を書くことにもつながる．受賞論文を論文
執筆のお手本として参考にされた上で，各位の技術成果を積極的に投稿して頂きたい．なお，和文論文誌では2006 年以降の各受賞論文を下記 URL から無償で閲覧できるので，御活用頂きたい．
https://search.ieice.org/bin/open_access_paper.php?journal=JB&lang=J■ 優秀論文賞「IoT 機器の実機を用いたマルウェア動的解析手法の検証」
原4）候補論文絞込み（審議），5）候補論文選定（投票），6）
受賞論文決定（編集会議）のステップを経て，慎重に実

通信ソサイエティ編集会議

悟史，熊

藤田


佳，玉井達也，田宮和樹，田辺瑠偉，彬，吉岡克成，松本勉

Vol.J103-B,No.8,pp.272-283,Aug.2020.

施された．今年度は，優秀論文賞 3 編，チュートリア

受賞理由：IoT 機器の普及に伴い，IoT 機器を対象としル論文賞 1 編が受賞論文として選定された．いずれも，たマルウェアが急増している．このようなマルウェア

論文の要である新規性，有効性，信頼性，了解性で高いの挙動を解析するために，IoT 機器をエミュレートし評価を得た文献であり，今後論文を執筆する研究者や技た仮想環境での動的解析が行われている．一方，一部術者にとってお手本となるものである．

のマルウェアは仮想環境であることを検知し，振舞い

今年度は，優秀論文賞として，Linux を搭載した IoTを変えることで解析を阻害しようとすることから，実（Internet of Things）機器をターゲットとしたマルウェ

機を用いたマルウェアの動的解析を行う必要がある．

アに対する実機を用いた動的解析手法を提案した論文，

しかしながら，このような課題に対し，実機による動六角形格子上の積符号を用いた符号化変調方式により，的解析について詳しい議論が行われていなかった．そピーク対平均電力比（PAPR）低減とビット誤り率（BER）

こで，本論文では Linux を搭載した IoT 機器を対象と特性改善を同時に実現する手法を提案した論文，及びマ

し，機器の状態を段階的に記録するだけでなく，機器

ルチユーザ MIMO におけるブロック対角化法の演算量に対するマルウェア検体の感染から初期状態の復元ま削減アルゴリズムを提案した論文がそれぞれ選定されでの手順を含む，実機を用いた動的解析手法を検討した．また，チュートリアル論文賞として，光ネットワーている．解析結果を通じて，一部のマルウェアは実機

ク技術の発展の歴史，エラスティック光ネットワーク

でのみ観測可能な挙動を示し，実機によるマルウェア（EON）及び空間分割チャネルネットワーク（SCN）にの動的解析の必要性を示すとともに，その問題や制約関する最近の研究動向をサーベイするとともに，空間の議論が詳細に行われている．近年増加している IoT

チャネルを主要なルーチング単位とする空間チャネルを標的としたサイバー攻撃は，社会的な影響が大きい

ネットワーク（SCN）の研究状況について紹介した招待ものであり，攻撃手法の分析は情報通信分野において論文が選定された．今後も新規性の高い論文から，綿密重要な技術である．特に，IoT 機器を活用する産業にな調査と体系化を行うサーベイ論文まで，幅広い成果が与えるインパクトは大きく，その発展に大きく寄与す

報告されることが期待される．

ることが期待される．以上から，通信ソサイエティ優

170

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

ⓒ電子情報通信学会 2021

Information from CS
秀論文賞にふさわしい論文であると判断した．

「六角形格子上の積符号を用いた符号化変調方式による PAPR の低減」

■ チュートリアル論文賞「エラスティシティと空間並列性を光ネットワークに導入するためのネットワーク・ノードアーキテ
クチャ」

北原裕久，森田啓義，眞田亜紀子
Vol.J103-B,No.5,pp.184–197,May2020.

神野正彦
Vol.J102-B,No.11,pp.891–911,Nov.2019.

受賞理由：本論文では，無線送信機における低消費電力化

受賞理由：本論文では，光ネットワークにおける現在のに大きく貢献する送 信 信 号のピーク対 平 均電力比

単一モード光ファイバの伝送容量では，今後爆発的に（PAPR）削減と誤り率削減を同時に実現する手法を提増加するトラヒックを収容できないという課題に直面案している．通常は QAM 信号のように方形型の直交していることを踏まえ，その短中期的な解決策として，

振幅変調が用いられるが，PAPR 削減の観点から六角

近年の大容量化の軸とは別の発展形光ネットワーク資形格子型の変調が望ましい．しかし，六角形格子型は源を効率的に活用するエラスティック光ネットワーク

信号点間距離が短いために誤り率特性が劣化する．こ

（EON）
と，
長期的な解決策となる空間分割多重（SDM）の課題に対して，本論文では六角形格子状の信号点に，の研究動向について解説している．また，空間チャネ

整数符号と負巡回符号，整数符号とリードソロモン符

ルを主要なルーチング単位とする空間チャネルネット

号との積符号を適用した符号化変調方式を提案していワーク（SCN）を紹介し，市場動向，技術動向，コスる．無線送信機の PAPR の削減と誤り率特性を実用的トの観点から将来における SCN アーキテクチャの必なアプローチで両立しており，学術，産業面から本論

然性を述べている．本論文は，光ネットワーク分野全

文の価値は極めて高いと言える．以上から，通信ソサイ

体において現在若しくは将来取り組むべき課題を示し

エティ優秀論文賞にふさわしい論文であると判断した．

ており，当該分野の技術者／研究者にとって有益であ「MU-MIMO における一般逆行列を用いたブロッ
ク対角化」
内田圭耶，藤元美俊，北尾光司郎，今井哲朗
Vol.J103-B,No.8,pp.300–308,Aug.2020.

受賞理由：マルチユーザ MIMO（MU-MIMO）伝送において，従来のブロック対角化（BD）法では対象ユー
ザ以外の伝搬路行列の特異値分解から送受ウェイトを求めており，雑音部分空間の計算も必要となるため，その計算は素子数の増加とともに複雑になるという課題がある．そこで，本論文では多数のアンテナ素子を有する Massive MIMO システムを対象として，伝搬路行列の特異値分解から一般逆行列を求め，更に，その特異値分解から対象ユーザの送受ウェイトを求める
とともに，雑音部分空間の演算を省略する Thin
SVD と呼ばれる手法により計算量を低減するアルゴ
リズムを提案している．Massive MIMO は，5G だけ
でなく Beyond 5G, 6G においても引き続き主要な技術の一つとされており，ユーザスループットの観点か
ら大容量化を図れる BD 法の演算量を削減しつつ性能劣化もないため，本論文提案のアルゴリズムが BD 法の標準となる可能性が期待される可能性があることか
ら，学術・産業の発展に寄与できると考えられる．以上から，本論文は通信ソサイエティ優秀論文賞にふさわしい論文であると判断した．

る．また，現在に至る歴史が丁寧に解説されているため，初学者向けにも参考となる論文である．以上から，
通信ソサイエティチュートリアル論文賞にふさわしいと判断した．

3 英文論文誌

英文論文誌では，正員や編集委員から推薦された論文を適切かつ公平・公正に審査するために論文賞選定委員会を組織し，編集委員の中から専門分野や編集経験，所属組織などを考慮して論文賞選定委員（以下，選定委員）を選出した．その後，論文賞選定委員会を複数回開催し，議論・審査を経て受賞論文を選定した．
受賞論文の選定は，a）予備審査，b）一次審査，c）
二次審査，d）論文賞選定委員会での議論・投票，e）編
集委員会での審議，f）編集会議での審議，のプロセスで行った．最初の a）予備審査において，推薦論文の中から査読時のスコアを基に受賞予定数の 3 倍程度の候
補論文を選出した．次の b）一次審査では，予備審査を通過した各論文に対して選定委員が簡易査読を行い，候補論文を 3 分の 2 程度まで絞り込んだ．更に c）二次審
査において，絞り込まれた全候補論文を選定委員が熟読し，新規性，信頼性，有効性などの項目に関して詳細な評価を行った．その後 d）論文賞選定委員会を開催し，各候補論文について二次審査結果を基に議論した後，投票によって受賞論文案を決定した．受賞論文案は更に e）
編集委員会で審議し，f）編集会議での議論を経て受賞
2020 年度通信ソサイエティ論文賞・マガジン賞 ～受賞論文・記事と総評～

171

Time-Sensitive Networks（TSN）向けにソフトウェ

論文が最終的に決定された．
本年度は，通信ソサイエティ論文賞として Best Paper

アベースのアプローチによるトラヒックシェーパを提Award に 5 編の論文が選ばれた．各受賞論文は，新規性，案している．提案手法は，ランタイムスケジューラで独創性，有効性，了解性などに関してそれぞれ秀でた特プリフェッチした情報を用いて各フレームの送出時刻徴を有しており，
情報通信分野への高い貢献が期待できる．

を決定し，NIC 側で各フレームの転送が開始される

英文論文誌では，2006 年以降の受賞論文全てを下記

時間を制御するものであり，これを ASIC 等の専用

URL で無償公開している．是非，各受賞論文を御覧頂き，

ハードウェアを利用することなく，汎用の CPU で実研究・開発・教育等の活動に役立てて頂きたい．

現している．更に，実機を用いた評価により，提案手

https://search.ieice.org/bin/open_access_paper.php?journal=EB&lang=E

法が時間制約の厳しいストリームのジッタを 0.1µs

な お， 本 年 は 受 賞 に 該 当 す る 論 文 が な か っ た が，（マイクロ秒）以下にできることを示しており，有効2015 年 10 月から投稿受付を開始した新しい論文カテ性が高く，当該分野の発展に寄与するものであると評

ゴリー「ポジションペーパ」も，論文賞の対象となって価できる．以上の理由から，Best Paper Award としいる．新規性あふれる提案や世界最高性能実現の報告なてふさわしいと判断した．

ど高いインパクトを有する研究成果は，是非ポジション
ペーパカテゴリーへ積極的に投稿頂きたい．
「ポジションペーパ」の詳細は下記 URL に記載されている．
https://www.ieice.org/cs/jpn/EB/positionpaperJ.html■ Best Paper Award“Efficient Reliability Evaluation of MultiDomain Networks with Secure Intra-Domain
Privacy”“Enhanced Selected Mapping for Impulsive
Noise Blanking in Multi-Carrier Power-line
Communication Systems”
Tomoya KAGEYAMA, Osamu MUTA, Haris
GACANIN

受 賞 理 由： 本 論 文 で は， イ ン パ ル ス 性 雑 音 下 で のOFDM-PLC システムの性能を改善するため，
選択マッ

Atsushi TANIGUCHI, Takeru INOUE, Kohei
MIZUNO, Takashi KURIMOTO, Atsuko TAKEFUSA,
Shigeo URUSHIDANI

ピング（SLM）の拡張技術を提案している．提案手法は，伝送路の周波数特性が送信機において既知という条件で，OFDM 信号のサブキャリヤ信号に位相回

Vol.E103-B, No.4, pp.440-451, April 2020.

受賞理由：自律分散的に動作するインターネットにおい転を加え，送信信号のみならず受信信号のピーク対平て，経路の信頼性推定はコンテンツの効率的な配送の均電力比（PAPR）を下げている．受信機でピーク値ために重要な問題である．しかし，現在のインターネッ

をゼロにする非線形ブランキングを適用すれば，イン

トでは，自ネットワークの詳細なリンク情報は非公開

パルス性雑音の影響を軽減できる．計算機シミュレーであるため，エンド間の経路の信頼性・安定性を推定

ションにより，OFDM-PLC システムのインパルス性

することは困難である．これに対して著者らは，各々雑音検出とビット誤り率（BER）によって発生する誤のサブネットワークで計算された結果を秘密計算によ警報の確率を評価しており，従来のブランキング技術

り集約し，グローバルな信頼性を推定する枠組みを示に対する提案方法の有効性を示している．送信機側でしている．本論文は，理論的な手法の提案，実ネット

PAPR を抑圧しつつ，受信側でインパルス性雑音の影

ワークトポロジーを用いた評価，データ交換プロトコ

響を同時に低減する拡張 SLM は新規性があり，そのルの提案を含み，単なる理論的手法だけでなく，実イ

有効性も認められる．以上の理由から，Best Paper

ンターネットへの展開を総合的に勘案したものとなっAward としてふさわしいと判断した．

ており，当該分野の今後の研究開発の進展におけるイ“Complexity-Reduced Adaptive PAPR
Reduction Method Using Null Space in
MIMO Channel for MIMO-OFDM Signals”

ンパクトが非常に高いものと評価できる．以上の理由から，Best Paper Awardとしてふさわしいと判断した．

“Software-Based Time-Aware Shaper for TimeSensitive Networks”
Yasin OGE, Yuta KOBAYASHI, Takahiro YAMAURA,
Tomonori MAEGAWAVol. E103-B, No. 3, pp. 167-180, March 2020.

受賞理由： 本 論 文 では，車載ネットワークのよ う な

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Vol. E102-B, No. 11, pp. 2174-2182, Nov. 2019.

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

Taku SUZUKI, Mikihito SUZUKI, Yoshihisa
KISHIYAMA, Kenichi HIGUCHIVol. E103-B, No. 9, pp. 1019-1029, Sept. 2020.

受賞理由：本論文では，MIMO-OFDM システムのピーク

対平均電力比（PAPR）を低減するため，ピークキャン
セル（PC）信号を各アンテナの送信信号に直接加えている．この PC 信号は MIMO のチャネル行列に直交す

Information from CS
る空間へ射影されたもので，信号検出に影響が出ない■ ComEX Best Letter Awardようにしており，本論文では，帯域外放射を除去・低“Two-step path loss prediction by artificial
neural network for wireless service areaplanning”

減できる PC を低演算量で探索する手法を提案している．計 算 機 シミュレ ー ションにより，提 案 され た

Kentaro Saito, Yongri Jin, CheChia Kang, Jun-ichi
Takada, Jenq-Shiou Leu

PCCNC（チャネルヌル制約のある PC）が，必要な計算コストを大幅に削減しながら，既存の方法と同様なスループット対 PAPR 特性を達成できることを明らかにしており，有効性が高いと認められる．以上の理由から，Best Paper Award としてふさわしいと判断した．

“A ZigBee/Wi-Fi Cooperative Channel
Control Method and Its Prototyping”
Kazuhiko KINOSHITA, Shu NISHIKORI, Yosuke
TANIGAWA, Hideki TODE, Takashi WATANABEVol. E103-B, No. 3, pp. 181-189, Sept. 2020.

受賞理由：本論文は，ZigBee と Wi-Fi が共存する無線ネッ

トワーク環境において，ZigBee の通信品質を最低限保証しながら Wi-Fi のスループットを最大化するよう
Wi-Fi チャネルを適応制御する手法を提案している．
ZigBee 端末と Wi-Fi アクセスポイントが協調する枠組みの導入が新しく，QoS（Quality of Service）保証の機能も含まれており，近年の IoT サービスの増加に伴って応用範囲の広い手法と言える．計算機シミュレーションによって大規模環境における性能が定量的に評価されているのに加えて，プロトタイピング
によって実装容易性も示されており，論文としての信頼性，提案手法の有効性が高いと評価できる．以上の理由から，Best Paper Award としてふさわしいと判断した．

4 ComEXIEICE Communications Express（ComEX）における Best Letter Award の選出は今回で 8 回目である．今回の対象は 2019 年 10 月 1 日－ 2020 年 9 月 30 日の間に掲載されたレターである．
（Advanced 公開を含む．
）
レター賞選定にあたっては，査読時に査読委員や編集委員によって推薦されたものに加え，正員並びに編集委員から推薦を募った．ComEX がカバーする技術分野の中から，Path Loss 推定，認知障害検診手法，プラトー
ン走行技術，符号化プライベート情報検索などに関する優れたレターが候補として挙げられた．審査査読の結果に基づき ComEX 編集委員会にて慎重に議論し，受賞
候補 1 編，次点 1 編を選定した．通信ソサイエティ編
集会議での審議を経て，以下のレター 1 編が ComEXBest Letter Award に選定された．

vol. 8, no. 12, pp. 611-616, Dec. 2019.

推薦理由：本レターでは，無線通信システム設計のための高精度な Path Loss（PL）推定技術に関して論じている．多様な分野に利用が広がっている無線通信において，PL 推定は高品質な通信システム実現のために重要な技術となる．本レターでは，高精度な PL 推定を実現するにはその演算量が増加するという課題を解決するために，artificial neural network（ANN）を活用した 2 段階の PL 推定法を提案している．提案された 2 段階 PL 推定の動作は，まず，エリアを 3 ゾーンに分類し，次に，PL をそれぞれのゾーンに対して推定するというものである．最後に，PL 推定に関して，
ray-tracing の結果と提案手法の結果を比較すること
で，提案手法の効果を明らかにしており，高い信頼性を有している．加えて，限られた紙面の中，提案手法
における ANN の設定に関して分かりやすく説明しており，高い了解性も有している．以上から，本レター
は，ComEX Best Letter Award にふさわしいレターであると判断される．
ComEX の Web ページでは掲載レターに関して現時
点 で ア ク セ ス 制 限 を 設 け て い な い． 受 賞 レ タ ー やAdvanced 公開レターを含め自由に閲覧できるので，この機会に是非，下記 URL へアクセスして頂きたい．
https://www.ieice.org/publications/comex/

5 和文マガジン

マガジン論文賞は和文マガジン誌に掲載された「論文」が対象となる．和文マガジン誌は , 読者層として現場の技術者や学生などを主なターゲットとする本ソサイ
エティの機関誌の一つであり，論文を含むバラエティに富んだカテゴリーの記事を掲載している．和文マガジン
誌に掲載する「論文」は，そのターゲット層を踏まえ，基礎技術の解説や応用技術の紹介を含む解説論文を主体としている．そのため , 掲載に当たってはターゲット層での理解が容易であること，及び，技術の応用・適用範
囲に関する知見の提供など読者にとって有益な内容であること，を重視している．例年，この 2 点を含む以下の 4 点を評価基準としてマガジン論文賞の選定を行っている．
（1）オリジナリティ：対象や分類 , 主張が独創的であ2020 年度通信ソサイエティ論文賞・マガジン賞 〜受賞論文・記事と総評〜

173

るか , あるいは新しい観点を含んだ解説であるか

ガジン論文賞」とは別に実施している．なお，マガジン（2）有 効性：マガジン誌読者に有益な情報を提供し論文賞とマガジン賞は同一記事に対して重複授与はされ
ない．

ているか

マガジン賞は以下の３点に基づき選定を行った．

（3）信頼性：論旨が通っており , また , 参考文献等が適切であるか（4）了 解性：若手及び専門外の読者にとって理解が容易であるか（1）文章の読みやすさ（了解性）（2）内容の分かりやすさ（難易度）（3）若 手研究者・技術者，現場の技術員等にとって有効な情報（有益性）

今年度は第 51 号（2019 年 12 月）から第 54 号（2020年 9 月）までに掲載された論文を対象としてマガジン

4 回目となる今年度のマガジン賞の対象記事は第 51

委員会による評価・議論を実施し，最終的な受賞論文を号（2019 年 12 月）から第 54 号（2020 年 9 月）まで決定した．

に掲載された記事であり，これらの記事に対して 2 段■ マガジン論文賞

階の審査を行い，最終的に和文マガジン編集委員会にお「大容量通信を実現する,宇宙光通信の研究開発動向」
荒木智宏
2019冬号，No. 51, pp. 205-215, Dec. 2019.

受賞理由：本論文は宇宙光通信のれい明期からの歴史や研究開発動向について，グローバルな視点から解説されており，非常に分かりやすく，また読みやすくまとめられている．論文の構成においても，前半は宇宙光通信の歴史や技術課題が分かりやすくまとめられている．特に著名な漫画での内容が取り上げられるなど，幅広い分野の読者に対する了解性も高い．後半では，通信距離に分けての分類や，最新動向まで紹介されるなど，盛りだくさんの内容にもかかわらず，要点を絞った内容で構成されている．このためマガジンらしい記事として高く評価された．以上より，オリジナリティ，
有効性，信頼性，了解性の観点からマガジン論文賞にふさわしいと判断した．

6 マガジン賞

2017 年度から，通信ソサイエティ（以下，通ソ）が授与する賞として「通信ソサイエテイマガジン賞」（以下，
マガジン賞）を創設している．
本和文マガジンは読者層として現場の技術者や学生，
若手研究者を主なターゲットと想定している．
このため，
通ソ論文賞の対象となる“論文”以外のカテゴリーの記
事が多数掲載されている．これらの記事は，和文マガジンが想定している読者層に対する情報・知見の提供という観点では，論文に劣らぬ価値のあるものである．
和文マガジンにおいては論文以外の記事も重要な誌
面構成要素であり，このような記事を対象とした賞を設定することにより，執筆者のモチベーション向上や和文マガジンの活性化が望める．
このような状況を考慮し，通ソ論文賞と同等レベルで賞金授与を伴う「マガジン賞」を通ソ論文賞である「マ174

通信ソサイエティマガジン No.58 秋号 2021

ける議論により受賞記事を決定した．

■ マガジン賞「自律分散型
IC 乗車券システム “Suica” の開発と導入――交通インフラから社会インフラへの進化
――」
椎橋章夫


2020夏号 , No. 53, pp. 60-70, June 2020.

受賞理由：本記事は開発物語の記事であり，我々の生活で広く用いられている IC 乗車券システム“Suica”の開発経緯について述べられている．特に，ユーザには通常開示されない開発コンセプトや Suica で用いられている処理メカニズムの詳細，更には開発スケ
ジュールなどが丁寧に記述されており，有益性の極めて高い内容となっている．また，運賃計算における複雑な処理を自律分散アルゴリズムにより高速に処理する技術などが丁寧に記述されており，他分野の開発にも有益な内容となっている．図を 12 枚使用し，文章も分かりやすく記述されており，了解性も極めて高い．
以上よりマガジン賞にふさわしいと考え推薦するに至った．

巻 末 言学会コンテンツ活用のススメ
通信ソサイエティ副会長 福知 清
Kiyoshi Fukuchi

5

G 時代が到来しました．実サービスが開始され，とともに，最近ではコミュニティ外へのアウトリーチ

我々に身近なスマートフォン端末においても機種を目指した学習機会として，外部有識者による招待講

名に 5G の文字が躍る機種が増え，売れ筋ランキング

演が多数企画されています．これら様々なかつ長年になどにも名を連ねています．超低遅延や高速大容量がわたる活動によって，学会には非常に多くの技術情報

専門技術の結集により実現する 5G ですが，そのワーが蓄積されています．

ドがメディア広告に自然に展開されているさまに時代の特徴を感じます．

特に，研究会の技術研究報告は，査読や編集によって洗練された会誌記事や論文誌と異なり，その時々のというのも 4G/LTE の普及期での印象は異なり，「LTE」

技術課題に対する取組みのライブ感を伴った記載となはとてもとっつきにくいワードでした．
（少なくとも光っており，他国に余り見られない特徴あるものです．

通信技術者だった私にとっては．
）このとき，2012 年

これらの文書は，完全電子化研究会となったことに伴に携帯キャリヤが人気音楽グループ ELT（Every Littleって，アーカイブシステムにて電子ファイルで提供さThing）を担いで LTE サービスを宣伝したことが話題

れ，いつでもどこでも利用できるようになりましたが，となり，これを境に周囲の知人から LTE という用語がダウンロード状況を見る限り十分に活用されていると出てくるようになったことに驚いたことを思い出しまは言い難い状況です．

す．社会にワードを浸透させるクリエータの卓越した

私自身は，過去の技術研究報告に随分お世話になり

テクニックに感心し，同時に技術にとって象徴的な用ました．少し話がそれますが，現在の光通信システム

語が社会に受け入れられるきっかけはとても大事だな

を支える重要要素の一つにコヒーレント通信という方と感じました．もちろん，4G/LTE の普及はサービス

式技術があります．この技術は本会会長も務められたや技術の完成度によって実現したものであって，きっ大越孝敬先生により提唱され，1980 年代に活発に研究かけだけでなしえたものではありませんが．

されましたが，1990 年代に入り代替技術に押される形

さて学術面では既に 5G の先が見据えられ，本会会

で停滞します．
（2002 年の国際会議の基調講演では

誌 2021 年 5 月号で特集「6G がひらく 2030 年の超ス

phantomic technology ＝ 幽 霊 技 術 と ま で 言 わ れ ま し

マート社会」が組まれています．この特集の構成上のた．
）2000 年代後半において信号処理技術と融合する

特徴は，記事の領域が戦略，標準化，有線無線などのことにより実用化へ一気に進むのですが，このときに先端技術，アプリケーションなど分野横断的なものと基本方式の詳細を理解するに際し，1980 年代の技術研なっている点です．複数の分野が横断的に集まり議論

究報告を多数参照したことを覚えています．

する活動は，学会で積極的に取り組まれています．通

この春から，学会が保有する様々なコンテンツを共信ソサイエティでも，研究専門委員会が複数連携して通的に検索できるシステムが整備されリリースされて議論する場を提供する形態に加えて，2019 年度から新います．これによって，個別にアーカイブされてきたたに横断型研究会の活動を専門に行える制度が立ち上膨大な会誌記事，論文誌，大会発表，技術研究報告のがりました．現在，革新的無線通信技術に関する横断中から，キーワードによる全文検索や書誌情報を用い型研究会（MIKA）と超知性ネットワーキングに関するた詳細検索を統一的に行えるようになりました．この分野横断型研究会 (RISING) において，10 以上の研究

検索システムを用いることで，皆様の研究に参考とな

専門委員会が集まって活発な活動がなされています．

る文献と有用かつ意外な出会いがあるかもしれません．

皆様も，是非参加されてみてはいかがでしょうか．

是非とも下記 URL にアクセス頂いてシステムを試して分野横断的な活動の活性化のためには，基盤となる各研究専門委員会が開催する研究会活動が重要である

頂ければと思います．併せて，検索システムに対する皆様からのフィードバックもお待ちしています．

ことは論をまちません．各研究会は，各技術領域におIEICE Publications Search

ける先端技術に関して研究者が切磋琢磨する場である

https://www.ieice.org/publications/search/ⓒ電子情報通信学会 2021

AfterwordNEXT ISSUE
小特集

2021 年冬号（第 59 号）2021 年 12 月 1 日発行

防災と ICT

私の研究者歴：間瀬憲一
街 plus 探訪：歴史・風景・美食を味わえる港町「函館」
若者よ，世界に出よう！：世界に出てみた．ノープランで．

ジュニア会員向けページ :日本全国の人口分布がわかる
モバイル空間統計のしくみ……他，御期待下さい

Editors Note「クルマ」とあらゆる「モノ」をつなぐ V2X 技術により，近未来の「クルマ」は大きく変わろうとしています．
「クルマ」の IoT 化に伴い，技術だけではなく新しいサービスも次々と誕生することでしょう．V2X による「クルマ」の新たなラ
イフスタイルの実現に向けて期待が高まります． （N.T.）

学会や出張がなくなり，各地のおいしいものを頂く機会がすっかりなくなってもう 1 年以上たってしまいました．そのためか，各地のおいしいもののお取り寄せが，今の一番の楽しみです．来年の 3 月は新潟のおいしい日本酒を頂きたいと願っています．
（Y.S.）

両親の運転する自動車でいろいろな場所に連れて行ってもらったことや初めて自分で運転したときのことなど，自動車に関わる記憶は単なる移動手段以上のものがあります．
本小特集では，そんな自動車に新たな可能性，魅力をもたらすような技術が解説されており，一読者としても楽しみにしていました．
（R.Y.）

コロナ禍のせいで，１年以上，出張もなく，旅行や帰省もできていませんが，状況が落ち着けば，また，旅に行ければいいなと思っています．未来の旅は，
自動運転の「クルマ」
が連れて行ってくれるようになるだろうと技術の進歩に期待しています．
（Y.O.）「クルマ」を手放してカーシェアを活用しています．最近は利用者が増え，ちょっと遠くへ借りに行くこともあります
が，運動＆気分転換になって良い感じです．将来は，自動運転で自宅まで「クルマ」
が来てくれると嬉しいですね (^.^)．
（K.M.）V2X の小特集は，いかがでしたでしょうか．誰もが思い描いたであろう自動運転が日増しに身近なものになりつつあるような気がします．皆様が，より一層，安心かつ安全に生活できる社会が構築されることに期待致します． （A.N.）

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遠藤寛之

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2021 年秋号（第 58 号）
2021 年 9 月 1 日発行

大下裕一

請して下さい．
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大西祥浩

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The photograph,
Communication can be seen.

情報通信研究機構

うるう秒の調整遠藤寛之（正員）（写真提供：国立研究開発法人情報通信研究機構）

東京都小金井市にある情報通信研究機構（NICT）

が挿入された瞬間のものである．毎回のうるう秒調の本館には，巨大なディジタル時計が設置されてい整時には多くの人々が NICT を訪れ，この一瞬ではる．NICT の「日本標準時を決定・維持・通報する」

あるが，重要なイベントを見守ってきた．

という事業の象徴であり，NICT と言えばこの時計を連想する方も多いことであろう．
この写真は，平成 29（2017）年 1 月 1 日に実施された「うるう秒」の調整に際し，「8 時 59 分 60 秒」

この記事の執筆時は，新型コロナウイルスの感染拡大の真っただ中にある．次回のうるう秒調整時には，このコロナ禍が克服され，また多くの人々がこのイベントを観覧できるよう祈るのみである．

写真を募集致します
電気太郎（正員）〈参考文献〉
マガジン編集委員会では，「通信がみえる一枚の写真」をテーマに写真（電子ファイル（jpeg）あるいはプリント），タイトル，
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説明文（約 300 字）を募集致します．詳細は，通信ソサイエティマガジン HP（http://www.ieice.org/ cs-edit/magazine/ieice/photo.html）を御参照下さい． knowledge/subaru/index.html
送り先：【郵 送】〒 105-0011 東京都港区芝公園 3-5-8 機械振興会館内 電子情報通信学会 通信ソサイエティマガジン担当【メール】b-plus@ieice.org までお送り下さい．

ISSN 1884-4863

定価 1,047 円（本体 952 円）

雑誌 17783-09