Ⅰ

ネットワーク基盤技術

１. ワイヤレスネットワーク技術
２.
光ネットワーク技術

高度電波利用データベース技術を利用した次世代ワイヤレス通信ネットワーク／原田 博司

高度電波利用データベース技術を利用した次世代ワイヤレス通信
ネットワーク「ブロードバンド通信用周波数の枯渇に対応するため、『空間的』『時間的』、に利用可能な周波数を二次利用する技術が高度電波利用データベースを用いたワイヤレス通信です。」

原田 博司（はらだ ひろし）
ワイヤレスネットワーク研究所
スマートワイヤレス研究室 室長

大学院修了後、1995 年より CRL（現 NICT）勤務。主に次世代無線通信システムの研究開発（通信方式）、標準化活動に従事。モットーは「波は乗るものではなく、波は作るものである」「2、 回考える前に、まずは行動」
。博士
（工学）
。

背景
携帯電話に代表される無線局の数は既に 1 億台を超え、既に移動通信に適した周波数帯で確保できるチャネル数（周波数帯域）は限界に達しつつあります。しかしながら、昨今のブロードバンド化への要求の高まりとともに、次世代で求められる無線機に対してもブロードバンド化が要求され、周波数の有効利用を行いつつブロードバンド通信を行う周波数帯域を確保する必要があるというジレンマに陥っています。
この問題を解決するために、免許されている無線局（これを周波数の一次利用者と呼びます。）の利用周波数帯であっても、空間的、時間的に利用されていない時間であれば、その周波数を一次利用者への干渉を起こさないよう利用を行う周036

① 一次利用者からの通信領域と再利用を行うトワークの研究開発を現在行っています。

無線局の通信領域が干渉しないよう電波を高度に監理する高度電波利用データベース技術及びの技術を基地局に導入した場合です。基地局自この技術を用いたワイヤレスクラウドネットワー

らが一次利用者に割り振られていない周波数、もク、②電波の一次利用者に干渉を与えることがわ

しくはシステムに既に割り振られているが利用さかった場合、もしくは、通信トラヒックが変わっれていない周波数を見つけ出し、その周波数をた場合に、周波数、送信出力、通信方式等の各用いて独自の通信システムを実現させるもので

種無線パラメータを変更する再構築可能無線機

す。もう 1 つが、端末に導入した場合です。端末（基地局、端末）等の研究開発が必要になります。

Ⅰ−２
ワイヤレスネットワーク技術

図 1 にその利用モデルを示します。1 つは、こⅠ−１
光ネットワーク技術

波数の二次利用（共同利用）を行うワイヤレスネッ

自らが一次利用システムに割り振られていない周高度電波利用データベース技術を利用した利用されていな周波数を見つけ出し、次に、そのワイヤレスクラウドネットワーク

Ⅰ−３
ネットワークセキュリティ技術

波数、もしくは各システムに割り振られているが周波数を用いて端末間で通信を行います。
この周波数の再利用を行うワイヤレスネット

高度電波利用データベース技術を利用した周ワークを実現するには、電 波の 一次利用者の波数共同利用ワイヤレスクラウドネットワークの電 波の 利 用 状 況を 適 切に把 握するとともに、概要を図 2 に示します。同図においては、一次利

新世代ネットワーク基盤構成技術／
テストベッド技術

Ⅰ−４

Ⅱ
ユニバーサルコミュニケーション基盤技術

Ⅲ 未来基盤技術

ICT

Ⅳ 電磁波センシング基盤技術

図1利用モデル௶ၡฆఒɈ჎ᅰɬȾȩɥॸ࢞ଞȹȻ

037

Ⅰ

ネットワーク基盤技術

高度電波利用データベース技術を利用した次世代ワイヤレス通信ネットワーク／原田 博司

用者が利用している周波数帯を 3 つの二次利用あります。そこで、さらに同図（b）（c）
、 で記載した者（二次利用無線ネットワーク）が利用することを二種類の二次利用者間電波監理 / 共存サーバを想定しています。

用いて二次利用者間で干渉が起きないように周

まず、すべての二次利用者は、（a）一次利用者と波数の監理を行います。

二次利用者間の高度電波利用サーバ（以下サーバ（b）と（c）の違いは、（b）は異種アクセス方式を（a）とする。
）にアクセスします。このサーバ内に用いた二次利用者間の電波監理 / 共存を検討

は電波の利用状況を示すデータベースがあり、一するサーバであり、（c）は同種アクセス方式を用

次利用者の位置、無線局の情報（出力に代表されいた二次利用者間の電波監理 / 共存を検討する

る無線パラメータ）、アンテナに関する情報（高さ、サーバである、ということです。
（c）は必要に応じ利得、方向等）の情報が格納されています。このて設置され、すべての二次利用者が（c）を介さずサーバに対し、二次利用者は自身の無線局の情直接（b）に接続されることもあります。

報、位置、アンテナの情報等を入力し、一次利用（b）および（c）の基本動作はほぼ同じです。各者に干渉を与えない周波数を調査してもらいま

サーバは、二次利用者から、自身の位置、無線機す。そして、二次利用者はこの周波数を利用しての情報、アンテナに関する情報を得、これをもと通信を開始します。に、各二次利用者に干渉を与えない周波数等の上記の手順により、一次利用者と二次利用者通信パラメータを調査してもらいます。そして、との間で干渉を起こさない通信が実現できます

二次利用者はこの周波数を利用して通信を開始

が、二次利用者間は干渉を引き起こす可能性がします。干渉を与えるようでしたら、干渉を減ら

図2038

１. ワイヤレスネットワーク技術
２.
光ネットワーク技術

高度電波利用サーバ技術を利用した周波数共同利用ワイヤレスクラウドネットワークの概要

再 構築無線機の研究開発

Ⅰ−１
光ネットワーク技術

すための方策（周波数の変更、出力の低減等）をそれぞれの利用者に必要に応じて提案します。

さらに、このワイヤレスクラウドネットワークで決を用いることによる周波数共用を行うことにより、定した各種無線パラメータが変更可能な無線機に高密度な電波利用を行います。NICT では、すでついての研究開発を行っています。図 5 に示すように図 3 に示すワイヤレスクラウドネットワーク用に、周波数、出力等を自由に変更可能な、各種周波数サーバ群を設置し、この技術が実現できる体制に（400MHz −5GHz 帯）で対応可能な、アンプ、ミキあります。さらに、図 4 に、このサーバで表示可能サ等の開発およびそれらを集積化した高周波部、そな一次利用者の電波利用状況を示します。

して、信号処理回路を駆使し、ソフトウェアの変更のみ

Ⅰ−２
ワイヤレスネットワーク技術

以上のような高度電波利用データベース技術

で、通信方式を変更可能なソフトウェア無線機の開Ⅰ−３
ネットワークセキュリティ技術

発を行っています。すでに、IEEE802.11系、802.16 系
無線システム、第 3 世代携帯電話システム等が実現できるソフトウェアの開発も終了しています。
これらの既存システムをこの高度電波利用サーバを利用して、利用可能な周波数に自由に移動することができ、電波の高密度利用が可能になります。

新世代ネットワーク基盤構成技術／
テストベッド技術

Ⅰ−４

図3 整備しているワイヤレスクラウドネットワーク用サーバ群

今後の展望このようなネットワーク実現のためには、国際的な仕様の基準づくりである標準化が必要にな

Ⅱ
ユニバーサルコミュニケーション基盤技術ります。また、各国の規制当局との調整が必要になります。現在、米国、英国、日本を中心として、この技術基準づくりが行われつつあります。現在
まで、国際標準化機関へ 1,000 件以上の寄与文書を提出し、研究開発の成果を標準化させようとしており、すでに数多くの技術が標準仕様として採択されています。今後は実現に向けた大規

Ⅲ 未来

図4 高 度電波利用サーバの利用例（一次利用者、この例はTV局の放送エリアの表示と、ある位置での利用可能なチャネルの情報の表示）

模実証、国際協調を積極的に行う予定です。

基盤技術

ICT

Ⅳ 電磁波センシング基盤技術

図5

再構築可能無線機（左： 高周波部、右： 信号処理部）

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