電子情報通信学会

通信ソサイエティマガジン
Communications Society Magazine
2007

冬号

3

No.

小特集の発行にあたって

小特集

通信のための宇宙利用技術の最新動向
編集チームリーダ

稲葉敬之

日本初の人工衛星「おおすみ」
が 1970 年 2 月11日に打ち上げられ，日本の人工衛星開発の歴史はスタートしました．
「おおすみ」は，33 年後の 2003 年 8 月 2 日 5 時 45 分（日本標準時）に大気圏に突入して消滅しました．その間，気象衛星，放送衛星，通信衛星などの人工衛星が次々に打ち上げられ，日常生活に利便性をもたらすに至っております．人工衛星はそのミッションから，通信・放送衛星，観測衛星，測位衛星に分けられます．今回，通信ソサイエティマ
ガジンでは，通信ソサイエティの主要技術分野である通信に着目し，「通信のための宇宙利用技術の最新動向」について小特集することと致しました．衛星通信は，昨今の地上ネットワー
クの発展にもかかわらず，地上ネットワークが完備されていない地域での通信，航空機からのインターネットアクセス，あるいは耐災害性に優れる通信手段として，その重要性が増しているといえます．このような状況のもとで，通信衛星の小特集を組むことは時宜にかなっていると期待しております．
本小特集は，以下の四つの通信衛星に関する「解説論文」と，これらの衛星の円滑な運用を図るための国際電気通信連合無線通信部門（ITU-R）での活動に関する「解説・報告」から構成されています．
①

データ中継技術衛星「こだま」(DRTS)②

光衛星間通信実験衛星「きらり」(OICETS)③

技術試験衛星 VIII型「きく8 号」(ETS-VIII)④

超高速インターネット衛星 (WINDS)

記事の執筆は，すべて JAXA（宇宙航空研究開発機構）
において実際各衛星の開発・運用に携わっておられる第一線の専門エンジニアにお願い致しました．各衛星について，衛星全体の開発目的や構成を紹介するとともに，通信系の主要技術にフォーカスし，技術解説及び運用・実験成果や将来ミッションへの反映について解説して頂きました．
打上げ順に，各衛星の特徴を一言で述べると，① Ka バンドを用いた世界初の地球観測衛星データの大容量伝送で活躍している「こだま」（DRTS），②衛星間双方向光通信に世界に先駆けて成功した「きらり」（OICETS），③世界一大きなアンテナの展開に成功した「きく８号」（ETS-VIII），④将来の超高速インターネット衛星通信を目指した WINDS，となります．
このように，各解説論文では通信のための宇宙利用技術の最新動向が紹介されており，いずれも独自の先導的技術開発を目指していることが分かります．
実用衛星の恩恵を受けている現代では，宇宙技術も比較的身近なものとなりつつありますが，その詳細技術解説に接する機会は少なく，本小特集はその意味で貴重な情報であると考
えております．この小特集が，本分野の研究者・技術者の皆様，また通信技術や衛星通信技術を将来の活躍の場として考える学生の方々にとって，一助となれば幸いです．
最後に，大変お忙しいところ，原稿の執筆を快諾して頂いた執筆者の皆様，編集に御尽力頂いた小特集編集チームの皆様，並びに通信ソサイエティマガジン編集担当の学会事務局の皆様に深く感謝致します．

電子情報通信学会

2007

通信ソサイエティマガジン

冬号

Communications Society Magazine

NO.3

Contents

小特集の発行にあたって・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

通信のための宇宙利用技術の最新動向

小特集

1

稲葉敬之

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

私の研究者歴

ディジタル情報通信の発展とともに歩んで

私の技術者歴

私の歩んだ技術者の道

国際会議報告The IEEE International Conference on Communications
2007 (ICC-2007)



安田靖彦

4

金子尚志

11

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

概況報告

・・・・・・・・・・・

20

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

モバイルトラヒックに関する研究動向

21・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

ネットワークサービスに関するセッションの動向

22・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

光ネットワーク及び次世代インターネットアーキテクチャ関連セッションの動向

23

・・・・・・・・・・・・・

無線通信に関する研究動向：Cooperative Networksを中心として

24

無線 MIMO 関連セッションの動向

25

無線通信の伝送技術に関する動向

25

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

解説論文

IMS/MMDに関する技術動向
横田英俊

最近の研究開発成果の紹介

27

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

34を用いたマルチレイヤ仮想化技術によるインサービスシステム再構築■ ExpEther

TM

小特集 通信のための宇宙利用技術の最新動向

解説・報告

国際電気通信連合での衛星にかかわる検討結果について
前田惟裕

解説論文

データ中継技術衛星「こだま」（DRTS）の衛星概要及び実験運用成果について
篠原幸一

45

光衛星間通信実験衛星（OICETS「）きらり」の開発と
軌道上実験
荒井功恵

54

35

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

技術試験衛星 VIII 型「きく8号」の開発と運用
高畑博樹

64

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

超高速インターネット衛星（WINDS）の通信実験システム島田政明

79

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・「おおすみ」

日本初の人工衛星「おおすみ」を搭載した
L-4S 型ロケット 5 号機の打上げ（1970.2.11/ 内之浦宇宙空間観測所）
提供 JAXA

巻末言境界条件

通信ソサイエティ英文論文誌編集委員長

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

新井宏之

87

・・・・・・・・・・・

編集後記 88

本誌に掲載された論文等の著作権は（社）電子情報通信学会に帰属します．

東京大学名誉教授
早稲田大学名誉教授

安田靖彦
Yasuhiko Yasuda

昭和 31 年版の経済白書は もはや戦後ではない と高らかに宣言し，GNP が戦前のピークであった昭和 15 年のレベルを上回り，我が国の経済が復興から新たな発展の段生まれた私の研究について述べさせて頂く．

研究分野はどのように決まったか階に入ったことを明らかにした．私が東大の電気工学科を卒業した昭和 33 年は昭和 30 年ごろから始まったいわゆ私の研究はディジタル通信方式，画像符号化・処理，有る神武景気の真っ最中で，相対的に数の少なかった工学部

線・無線の情報ネットワーク関連の三つの分野に分かれ

卒業生は大企業から引っ張りだこで，新聞等で学生貴族なる．これらの分野の仕事をするようになったのは，はじどと揶揄される状況であった．同級生たちの多くが学部をめから明確な意図に基づいて行ったというよりも，複数卒業すると同時にそうした企業に就職していく中にあっの方々との出会いから偶然と必然とによって自然に導かて，もう少し勉強を続けたいと思った私は，当時は必ずしれたというのが実情である．

も評価が高くなかった大学院へ進学し，研究者の道に入っ

1958 年，東大電気工学科を卒業して，猪瀬博先生といた．そして，東京大学生産技術研究所で約 30 年，更に早う大変傑出した方の研究室に配属された．この出会いがそ稲田大学で 13 年ほどを過ごした後，昨年 3 月末に同大学の後の私の進路を決定づけた．当時はディジタル通信の黎を定年退職して今日に至っている．この間，専門とする情明期であり，猪瀬先生はタイムスロット入換えという時分

報通信分野は総じて右肩上がりの発展をしてきた．私はい

割ディジタル電子交換方式の基本技術の着想を引き下げ

わゆる 日本国憲法 のもとに，経済一辺倒で過ごしてきたて米国留学から帰国されたばかりで，自信に満ちあふれて

戦後日本のあり様には強い違和感を覚えていた．その半いた．そしてベル電話研究所から全ディジタル時分割電子面，我が国の経済や自分の専門分野の発展に気を紛らわ

交換機の研究を委託研究として受け，研究室を挙げてこれせ，そこへ逃避していたというのが正直なところである．

に取り組んだ．私はこのシステムの中でデルタ変調を用い

しかし，バブル崩壊以降の経済・社会の混迷を見るにつけ，た通話回路と信号回路を担当することになった．そして，長年の思いが確信に変わりつつあるこのごろである．

1961 年，デルタ変調研究の副産物としてデルタ・シグマ

さて，前置きはこのくらいにして，こうした 逃避 から



変調を創案した．後ほど詳述するが，これは現在高精度

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A ─ D 変換器の主流となって各方面で広く使われているばあり，多くの研究者が関与する．どの段階もそれぞれ必かりでなく，いまだに研究開発の対象となっている．

要であるが，種まきや根に近い段階がより重要であると1963 年博士課程を修了して，東京大学生産技術研究所

いえよう．なぜなら，それらの段階ではその研究開発がへ助教授として奉職し野村民也教授の下についた．そしものになるかどうかの不確実性が高いからである．実際，て，社会人としての最初に仰せつかった仕事が，当時東大

多くの研究者は既に大木に育った木の枝や葉のトリミン

生研内にあった糸川英夫先生や高木昇先生を中心とする

グを一生懸命行っているのが実態であろう．こうした研究

観測ロケットグループに入り，テレメータやコマンド系のもより良い果実を実らせるのに不要というわけではない．

開発や運用に携わることであった．大隅半島にある内之一方，研究開発に競争的資金が多く導入されるにつれ

浦の実験場へは何度も行き，テレメータ班の主任として，て，研究開発の評価のあり方が問われるようになり，様々打上げ実験に参加した．

な工夫がなされている．しかし，完全な評価はあり得ない．

ところが，私が東大生研に着任して 1 年後には観測ロ優れた研究開発と一時もてはやされたものが，数十年後にケットグループは，航空研究所を改組して新設された宇は跡形もなく消え去っているものも少なくない．反対に

宙航空研究所へ野村教授をはじめ大半の研究者が移籍す発表当時はあまり注目を浴びなかった研究が数十年後にることとなった．私は生産技術研究所でしっかり研究に大きな存在となっているケースもある．結局，最も確実取り組むようにとの斉藤成文先生のお言葉に従って生研な評価は歴史の審判にゆだねるしかないが，これは結果に残留した．その後もしばらくは観測ロケット関係の仕論であるから，競争的な資金の配分には役立たない．学事のお手伝いをしながら，本格的に自分の研究の方向を会は毎年優れた（と思われる）論文に論文賞を出している．

見出さなければならないと考えていた矢先，野村先生を

これらを 10 年，20 年，30 年，50 年後に再評価し，これ介して日本経済新聞社から紙面電送用大型ファクシミリ

を最初の評価と比べると，より良い現実的な評価法を確の帯域圧縮伝送の委託研究が舞い込んだ．試行錯誤の結立する上で，有益な示唆が得られるのではないかと常々果，スペクトル圧縮高速度伝送方式でようやく解決した．

思っている．

これが契機となって，ファクシミリのディジタル帯域圧

ところで，一つの技術には一般に，縮符号化の研究を始め，続いて必然的に一般の画像・映像

発明―開発研究・応用研究―製造―実用化―役割終

圧縮符号化の研究を行うこととなった．

了（新技術に置換え）

一方，観測ロケットのテレメータの流れから，自然にというライフサイクルが存在する．本命の技術は想定さ

無線データ通信の研究を始め，早い段階から無線パケッ

れたライフサイクルを全うする技術といえよう．アナロ

ト通信の研究に取り組んだ［15］．そして無線パケット通

グ電話網やアナログテレビジョン放送はその典型的な例

信におけるキャリヤセンス・アクセス技術を有線へ適応である．一方，当初想定されたライフサイクルを全うでしたイーサネットの研究［16］，［17］へ向かい，更に一般のきなかった不運な技術もある．パラメトロンや INS（ISDN）LAN や MAN，WAN 等のネットワーク研究［18］へと進ん

等はこの範疇に入れられよう．

だのは自然の流れであった．

さて，一つの研究や技術開発の総合的な価値を Figure

1994 年 9 月より早稲田大学へ移った．時代の変化に対応して，インターネット関連技術や無線 LAN の研究など

どの部分に貢献するかに重心を置くこととなったが，通信方式，画像符号化・処理，並びに情報ネットワークという 3 本柱の研究方向は

果実

葉

基本的に変わらなかった．

研究開発とその評価

研究開発という行為は，図 1 に示すように 1 本の木にたとえられる．だれかが最初に地面へ種をまく．多くの場

枝

幹

根

土壌

合芽が出ない．芽が出てもすぐ枯れてしまう．根がはり幹ができて枝を伸ばし，葉をつけ花を開き果実を実らせるよ
うな大木に育つのはまれである．この過程で種をまく人，
土壌を耕す人，枝を間引く人，葉を刈る人等々の段階が私の研究者歴図1

研究開発の木変調という既存の技術をベースにしたが，予測符号化方
V (t )

式として性能が中途半端なデルタ変調はその後あまり実用されていないのに対し，デルタ・シグマ変調は前述のとおりの状況である．
このデルタ・シグマ変調は今から 45 年も前，猪瀬研究室に私が大学院学生として在籍中，あるきっかけで創案し命名したものである．

t0

先に述べたように，私が東大大学院在学当時，猪瀬研究
図2

技術の価値関数のモデル

室ではベル電話研究所からの委託研究全ディジタル時分割電子交換機の試作研究に研究室を挙げて取り組んでいof Merit of Research and Development（FMRD）と定義た［1］．この試作研究は猪瀬先生創案のタイムスロットのすれば，入換えによって，相対する通話者の占有するタイムスロッ
ト間のミスマッチによる呼び損を大幅に軽減できること
3

FMRD = # V (t ) dt S
0（1）を実証するのが主目的であった．タイムスロットの入換えはシフトレジスタで実現できるが，当時はディジタル回路で表せる．ただし，V (t ) は年 t におけるその技術の広がり素子が極めて高価であったので，その代わりに遅延線をを表す．この量を数量化するのは簡単ではないが，例えばメモリとして用いると同時に，短い遅延線で済むように，研究の場合は，その年度でその研究が直接間接に引用されフレーム繰り返しが PCM（125 マイクロ秒）に比べて短た数，また，技術の場合はその年度にそれを組み込んだ製品のトータル価格の和などが考えられるかもしれない．

いデルタ変調（約 20 マイクロ秒）を通話用ディジタル変調として用いることになった．私は加入者ごとに必要とな

V (t ) は一般に図 2 に示すような曲線を描く．
いずれにせよ，るデルタ変調器をできるだけ簡単化する研究やシステム

この曲線の下の面積が FMRD というわけである．

の信号回路の研究を担当した［2 ］．

私の研究開発

ところで，当時東大電子工学科の阪本捷房先生を代表とする文部省科学研究費の機関研究（符号変調研究会）があり，尾佐竹先生，滝先生のほか学外から電電公社通研の

私は長年にわたる研究歴の中で，先に挙げた三つの分

喜安善一博士，NEC の出川雄二郎氏（代理出席関本忠弘氏，野で様々な研究を行ってきた．しかし，歴史の審判とい金子尚志氏），関西のある大学の教授等の錚々たる方々がう観点から顧みるとその評価に堪え得る業績はそれほど委員として参加されていた．猪瀬先生はこの研究会の幹事

多くはない．これらの中から，それぞれ異なる動機からを務めており，大学院生であった私はオブザーバとして，始められた三つの研究開発の例を以下に紹介したい．

部屋の片隅で会議の模様を聴講する機会が与えられた．

（ 1 ） デルタ・シグマ変調方式
これは我々がまいた種が大木に成長した例であり，本来の研究の副産物として生じたものである．

こ の 研 究 会 で は PCM や デ ル タ 変 調（Delta Modula-tion）が取り上げられた．議論中，図 3 に示すようにデル
タ変調は簡単でよいけれども，出力パルス列は入力信号

最近では高精度の A ─ D 変換方式として世界的にもデルの微分情報を送っており，そのため受信側で積分をして

タ・シグマ（Δ─Σ）変調に基づく方式が主流となりつつあ復調をする．したがって，伝送の途中で雑音等の影響で，る．この方式に基づく A ─ D 変換器は，CD，DVD をはじ

パルス信号に誤りを生じるとその影響が後々まで続くのめ各種オーディオ機器，通信機器等で広く使用され，そが問題であるという指摘が喜安博士からなされた．それかの利用は映像機器にまで広がろうとしており，今なお活ら何回目かの会合で，関西のある大学の先生から，デルタ発な研究対象となっている．実際，インターネット上で変調のこの欠点を改善する方法として，周期的に PCM 化

Google などの検索エンジンに delta sigma modulation

した入力信号の絶対値を挿入し，直流分のずれを校正すると い う キ ー ワ ー ド を 入 れ て 検 索 し て み る と， 軽 く

方法が提案された．この話を聞いていて私は「どうも妙だ

1,000,000 ヒットを超える結果が得られる．この方式がこな」と感じた．デルタ変調は PCM に比べてパフォーマンのように最近脚光を浴びているのは，他の方式と比べて，ス的には劣っている．それにもかかわらずデルタ変調を回路内で精度を要するアナログ的な部分が極めて少なく，使う理由の一つは回路が簡単になるからである．PCM の集積回路（LSI）化しやすいことにある．この方式はデルタ

校正信号を入れるくらいなら，はじめからデルタ変調を

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出力パルス列

入力信号

x (t )

出力信号

クロック源
x (t )
＾

誤差信号
ε(t )

+

≥ 0
or not−x (t )
＾

~
ε(t )

~
ε(t )
伝送路

比較器

∫ dt

~
x (t )∫ dt
積分器 2

低域フィルタ

注：デルタ変調器の入力信号のダイナミックレンジ（可変範囲）
は入力信号周波数の逆数に比例する積分器 1
局部復号器出力デルタ変調器

デルタ変調復号器
図3

入力信号

x (t )

デルタ変調

クロック源

∫ dt

+
−

積分器 2

出力パルス列出力信号~
x (t )≥ 0
or not伝送路

比較器

低域フィルタ

∫ dt
積分器 1

䚭䚭䚭䚭
デルタ変調の受信側積分器２を変調器の前に移す䚭䚭
注：この構成では入力信号が直流分を含む場合，積分器 ２が飽和してしまうので現実的ではない
図4

シグマ・デルタ変調

使わないで，PCM を使えばよいのではないか．

るので，伝送中のエラーの影響が局限されるのではない

それからしばらくこのことが頭の片隅に引っかかってかということであった．これをシグマ・デルタ変調（Sigmaいたのだが，あるとき猪瀬先生から我々大学院生に，新しDelta modulation）と呼ぶことにしよう．しかし現実問題

い卒論生が来るので，与えるテーマを考えるようにとの指としてこのままでは，入力信号が直流成分を含む場合，最示があった．そこでテーマを考えているうちにふと思いつ

初の積分器 2 が飽和してしまい正常な動作ができなくな

いた．デルタ変調は信号振幅の微分情報を送る．それなることにすぐ気がついた．この困難を避ける方法は一両日

らば，図 4 に示すように，あらかじめ入力信号を積分しの間に思いついた．すなわち，図 4 の積分器 1 と積分器ておけば，デルタ変調器の出力は信号振幅情報そのもの

2 を一緒にして，図 5 に示すようにループ中のフォワードに対応することになり，受信側では積分操作が不要となパスに入れると図 4 と等価な回路が構成される．これを私の研究者歴入力信号x (t )

クロック源

+
−

∫ dt

≥ 0
or not積分器

比較器

出力パルス列出力信号~
x (t )
伝送路

低域フィルタ積分器１，２の代わりにループ内のフォワードパスに積分器を挿入
注：デルタ・シグマ変調器では入力信号のダイナミックレンジは周波数によらず一定䚭䚭䚭䚭䚭䚭
図 5 デルタ・シグマ変調

デルタ・シグマ変調（Delta Sigma modulation）と名づけ

なお，この方式の名称については，デルタ・シグマ変た．この効果は絶大であった．単に積分器の数が減るだ

調のほかに，シグマ・デルタ変調という呼び方も行われけではなく，ループ内の積分器の出力は入力信号の積分ている．実際ベル研究所では初期のころには，我々の論値と局部復号信号（図 4 の積分器 1 の出力）の差に対応し，文を引用しているにもかかわらず，デルタ・シグマ変調とこれが常に 0 レベル近辺にとどまるようフィードバック

いう名称を使わず，Direct Feedback Coder と称してい制御されるので，入力に直流分があっても積分器が飽和す

たし［6］，その後はシグマ・デルタ変調といっていた．そることはなく，積分器の直線性に対する要求が緩くて済む

して，原理的にはそう呼ぶのが正しいとまでいったりし利点がある．また．デルタ変調では入力信号のダイナミッ

た［7］．私はこうしたことを横目で眺めて，オリジナル方

クレンジがその周波数に逆比例するのに対して，デルタ・式の提案者でかつ名付け親の意図を知らずに，勝手なこ

シグマ変調では入力信号のダイナミックレンジは周波数とをいうものだと思っていたが，特別のアクションはとによらず一定となり，A ─ D 変換器として望ましい特性をらなかった．先の説明で明らかなように，私の発想の原点

示す
［3］
〜
［5 ］
．

はシグマ・デルタ変調（図 4）であった．しかしそれでは現

ちなみに私についた卒論生は村上純造君という優秀な実のものとはならない．回路の中に手を突っ込んで，ルー学生でその後の研究が極めて順調に進み，半年で学会誌論

プ中のフィードバックパスに存在する積分器をフォワー

文となる材料がそろった．村上氏は卒業後東芝に入社した

ドパスに移したことによって初めて現実に機能する方式

が，まもなく腎臓病を患い，透析を続けながら仕事をしてとなった．このことを強調するために，わざわざシグマ・いたところ，
10 数年ほど前に亡くなった．惜しい人だった．

デルタ変調ではなくデルタ・シグマ変調と命名したのでデルタ・シグマ変調はその後ディジタル・ボルトメーある．最近では IEEE でもようやくデルタ・シグマ変調とタ等で使用される程度であったが，ディジタル信号処理

呼ぶのが一般的となってきたようであり，その意味で喜技術の進歩や LSI の登場とともにそれらと親和性が高い

ばしいことである．

点が注目され，ベル研究所や NTT の研究所のほか世界各（ 2 ） 新聞紙面電送用ファクシミリの高速度伝送方式

国で研究開発が進み，現在，高精度 A ─ D 変換器の主流と─ 3 値アナログ VSB（AM-PM-VSB）

して各方面で広範に利用されるようになっている．今後

これはユーザから明確な目標が提示された委託研究にますます利用されていくだろう．我々はデルタ・シグマ

よってトリガされた目的研究の成功例である．

変調の生みの親であるが，高精度の A ─ D 変換器の主柱に1968 年ごろ，日本経済新聞社からの依頼によって行っまで育ったのはこれらの多くの人々の努力の賜物である．

た研究開発である．当時全国的な新聞社では，編集は例え

このデルタ・シグマ変調の研究はその広がりの大きさ

ば東京本社で一括して行い，清刷と称する各紙面を上質紙と継続時間の長さにおいて，先に定義した FMRD が極めに刷り上げたものを新聞紙面電送用の大型ファクシミリ

て大きい研究であったといえるのではあるまいか．

の回転円筒に巻き付け，電話回線 12 チャネル分に相当す

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る群帯域（48 kHz 幅）専用線を用いて，例えば大阪支社へれて驚いた．結果的に我々が期せずして競争に勝ち抜き，電送し，支社ではこれを新聞一面分の大きなフィルムにと本命の手段を開発したことになる．

り，このフィルムから鉛版を起こし，鉛版を輪転機に巻きこの開発は日本電気で装置化され多くの新聞社で 10 数

付けて新聞を製作していた．伝送方式はアナログの VSB年使われたが，その後はディジタル方式に取って代わら（残留側波帯）方式で，新聞紙一面を送るのに約 8 分かかっれた．その意味ではライフサイクルの比較的短いシステていた．ところが当時は高度成長の真最中で新聞のペームであった．

ジ数がどんどん増え続けていたので，そのままでは高価な

しかし，これが契機となってその後ディジタルファク

専用線を NTT からもう 1 回線借りなければならないとい

シミリの帯域圧縮［10］に取り組み，更に画像符号化の研うことになり，何か技術的な工夫により同じ回線で電送究開発へと進むことになったので，私には大きな転機と時間を半分近くに短縮できないものか．ついては宇宙開なった出来事であった．

発の分野では高度な通信方式が使われているらしい［8］と（ 3 ） 階層的画像符号化方式いうことで，野村民也教授のところへ相談に来たのであ

これは 1978 年に提案した画像符号化の一方式で，現在る．私はファクシミリについては特別の知識は持ち併せもそのコンセプトの適応が広がりつつある研究開発の例ていなかったが，戦前からある古いもの「どうせ大したこである．当時，画像符号化の研究開発はいかに圧縮率をとはあるまい」と思い，軽い気持ちで引き受けてしまった．

高くするかが，斯界の中心的な関心事であった．我々は

ところが具体的に取り掛かってみるとアナログの怖いと視点を変えて，圧縮率と同時に画像符号化とそのアプリ

ころで，VSB で既に限界までスピードアップされており，

ケーションとの関係に着目し，画像の階層的な符号化方

これは容易ならざることになったと気がついた．

式を創案した．

当時は東大のロケットはよく失敗をしており，そのたびこの方式では図 7 に示すように，まず符号化対象の静に朝日新聞などから意地悪く叩かれていた．大言壮語した

止画像に低域フィルタリングを施した後サブサンプリン

手前，ここで新聞社からの依頼にこたえられなければ，何グを行って，解像度の低下した画像を作る．次にこの解をいわれるか分からないと一種の強迫観念にとらわれた．

像度の下がった（全体の画素数が例えば縦横ともに半分に

この時代にはディジタル的な手法はハード的に全く現実なった）画像に再び低域フィルタリングを施して解像度の的ではなかった．試行錯誤の結果，最終的には極めて簡

更に下がった画像を作る．このような操作を適当な回数行

単な伝送信号波形の工夫によりスペクトル幅を圧縮する

い，もとの画像を底辺において順次解像度の下がった画ことで解決し［9］，3 値アナログ VSB 方式と名づけた．図

像を上に積み上げていくとピラミッド状の構造ができる．

6 に実験結果の一部を示す．ここで使われた新聞記事の一

これらの画像はもともと同じ画像から得られたものであ部から当時の世相を垣間見ることができて興味深い．このるから画像間には相関がある．この画像を符号化するに方式は我々の開発から 7，8 年後に，電話網利用ファクシ

はピラミッドの最上辺の画像から出発して相関を利用し

ミリ G2 機の国際標準方式として，CCITT において採用ながら順次下方へ符号化を行うのである［11］．この階層

された AM-PM-VSB 方式と基本的に同一の方式であった．

的符号化の概念は，静止自然画像の国際標準や 2 値画像

なお，我々が成功した後に，日本経済新聞社は我々以外にも 4 者に同時に声をかけ，検討をさせていたと聞かさ(a) 現方式
700回転/分(b ) 現方式
1,200回転/分
図6

私の研究者歴

電送実験の結果(c) 本方式
1,200回転/分

中間の分解能の画像

最も分解能が
高い画像
（原画像）

図7

二次元低域フィルタリング＆サブサンプリング

階層的な符号化及び伝送

階層的画像処理

最も分解能の低い画像

階層的画像符号化・伝送

の国際標準に取り入れられるとともに，映像パケット通信におけるパケットロス対策［12］やディジタル放送におけるグレースフルデグラデーションを可能にする映像符号化方式としても有力視された．
また，我々はこの階層的な画像符号化をインターネッ
ト上の画像検索サービスに適用し，レスポンス時間の削減を図るとともに，プロキシサーバの記憶装置や伝送路等のネットワーク資源の有効利用を実現するグレースフ
ルキャッシングを提案して検討した
［13］
［14］
，
．
階層的な画像符号化のコンセプトは現在マルチメディ
ア技術のいろいろな局面で使われているスケーラビリ
ティやスケーラブルコーディングの先駆けをなすものである．その意味で，この研究開発の FMRD は相当に大きいといってよかろう．

むすび

ディジタル情報通信の黎明期に研究者としての歩みを開始し，その発展の流れに沿ってディジタル通信方式，情報ネットワークと画像符号化･処理とを研究の 3 本柱とし，東京大学時代と早稲田大学時代とを通算して，45 年前後の研究 ･ 教育の人生を送った．そして，自分が昔まいた種が大木に育ちいまだに立派な果実をつけている研究成果を少数ではあるが挙げることができるのは，幸運なことであった．
研究は優れて人間的な所為であり，喜び，驚き，落胆，怒りなど様々な感情が渦を巻く．拙稿からそうした研究
行動の機微を読み取って参考にして頂ければ幸いである．
この間，恩師，先輩，同僚，学生，更には学外で多くの方々に教えられ，御協力を得た．これらの方々に衷心より感謝申し上げる次第である．
文

献［1］ 猪瀬 博，吉田裕一，安田靖彦，河野善弥， 時分割電子
交換機におけるタイムスロット入替えの一方式， 信学誌，vol.46, no.3, pp.283 ─ 290, March 1963.
［2］ 猪瀬 博，安田靖彦，河合洋一，高木幹雄， デルタ変調方式による実験用時分割電子交換機の加入者回路， 信学誌，vol.44，no.9, pp.1322 ─ 1328, Sept. 1961.
［3］ 猪瀬 博，安田靖彦，村上純造， 符号化変調による一通信
方式─Δ─Σ変調，信学誌，vol.44, no.11, pp.1775 ─ 1780,

Nov. 1961.
［4］ H. Inose, Y. Yasuda, and J. Murakami, “A telemeteringsystem by code modulation ─Δ・Σ modulation,” IRE Trans.
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［5］ H. Inose and Y. Yasuda, “A unity bit coding method bynegative feedback,” Proc. IEEE, vol.51, no.11, pp.1524
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10［6］ R. C. Brainard and J. C. Candy, “ Direct-feedback

coders: Design and performance with television
signals,” Proc. IEEE, vol.57, no.5, pp.776 ─ 786, May
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［7］ R. M. Gray, “ Quantization noise in Delta Sigma A/Dconverters, ” in Delta-Sigma Data Converters, ed. S.
Norsworthy, R. Schreier, and G. Temes, Chapter 2,
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コマンド方式， 生産研究，vol.18, no.12, pp.328 ─ 332,
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［10］ 安田靖彦，古賀敬一郎， 疑似ランダム入替えによるファク
シミリの帯域圧縮多重伝送方式， 画電学誌，vol.1, no.1,
pp.6 ─ 11, June 1972.
［11］ 安田靖彦，高木幹雄，加藤茂夫，粟野友文， 階層的符号化法による静上画像の段階的伝送および表示， 信学論（B），
vol.J63-B, no.4, pp.379 ─ 386, April 1980.
［12］ 甲藤二郎，安田靖彦， 階層的符号化を用いた映像パケッ
ト通信におけるセル廃棄対策， 信学論（B-I），vol.J72 B-I,
no.11, pp.1094 ─ 1102, Nov. 1989.
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Sakata, “ Image database system featuring gracefuloblivion, ” IEICE Trans. Commun.. vol.E79-B, no.8,
pp.1015 ─ 1022, Aug. 1996.
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pre-fetching and caching algorithm for graceful image
caching, ” IEICE Trans. Commun., vol.E86-B, no.9,
pp.2753 ─ 2763, Sept. 2003.
［ 15］ 田坂修二，安田靖彦， ランダムアクセスによる無線パケッ
ト通信の一方式， 信学論（A），vol.J 59-A, no.8, pp.644 ─
651, Aug. 1976.
［ 16］ 飯田一朗，石塚 満，安田靖彦，尾上守夫， 優先権機能を有するランダムアクセスパケット交換構内計算機網， 情処
学論，vol.22, no.3, pp.233 ─ 241, May 1982.
［ 17］ 小町祐史，飯田一朗，安田靖彦， 優先権の再割付けを行う Priority Ethernet， 信学論（D），vol.J66-D, no.1, pp.89 ─
96, Jan. 1983.
［ 18］ 森 健一，安田靖彦， 自律分散交換による多重リングネッ
ト ワ ー ク の 一 構 成 法， 信 学 論（B-I），vol.J72-B-I, no.2,
pp.83 ─ 93, Feb. 1989.

安田 靖彦（名誉員）▶ 1958 東大・工・電気卒．1963 同大大学院数物系研究科電子工学専攻博士課程了．1963 東大生産技術研究所助教授，1977 同教授．1992 東大退官，早大・理工・電子通信学科教授，2004 同 IT研究機構長（初代），2006 同大学定年退職．この間，学術情報センター客員教授，国立情報学研究所客員教授，科学技術振興事業団理事（非常勤），郵政省電気通信技術審議会会長代理，総務省電波監理審議会会長，（社）
電信電話技術委員会理事長，（財）
電気通信
端末機器審査協会会長，本学会総務理事，副会長，会長，画像電子学会会長等を歴任．本学会功績賞，同業績賞，同小林記念特別賞，同論文賞（2 回），電波の日郵政大臣個人表彰，高柳記念電子科学
技術振興財団高柳記念賞，日本放送協会放送文化賞，早稲田大学
大隈記念学術褒賞ほかを受賞．現在，モバイルコンピューティン
グ推進協議会会長，ケーブルテレビ無線利活用促進協議会理事長
ほか．

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

日本電気株式会社名誉顧問

金子尚志
Hisashi Kaneko

私は NEC という会社に勤務して今年で 51 年になる．

恩返しの気持ち」等に集約されよう．これらの片鱗を文中研究者として出発したが途中海外留学やベル研究所滞在からくみ取って頂ければ望外の喜びである．

で 2 回も会社を休職した．後半は伝送事業を担当し，海研究時代

外法人の社長を務め，NEC 本体の社長を務め，紆余曲折の多い技術屋らしからぬ人生を送ってきたことになろう
か．

東京大学での卒業研究（1956）

私の道程はおおよそ，研究・技術者時代と，経営者時代

江戸っ子の端くれの私は戦時中滝野川の家が戦災を被とに 2 分される．前半については技術者としての経験をり，戦後しばらく神田一ツ橋に仮住まいしていた．そのお若い人たちに伝承致したく，既に 2 件の回顧録（電子情報

陰で秋葉原のジャンク屋に通い，アマチュア無線に親しむ

通信学会誌［1］と，IEEE Signal Processing Magazine のことになった．そんな関係で大学は当然のごとく電気工

leadership reflections 論文［2］）に記述しているので，御学科に進み，卒業研究には岡村総吾先生の御指導を頂く

参照頂ければ幸いである．

ことになった．NEC の見目さんからヘリックスに減衰用

今回はむしろ経営面での生々しい実感も伝えたく，感アカダックを塗布しない進行波管を試作して頂き，自励想などを取り混ぜ随筆風にまとめてみた．多少お耳障り

発振を起こさせてその広帯域発振特性を検証するもので，のところもあるかと思うが御寛容頂きたい．なお，当時研究の手始めとしては真に手ごろな題材と適切な御指導の装置写真等は懐かしいのは本人のみで，陳腐さを避けを頂き，これを卒業論文にまとめた．

一切省略した．
技術と経営と，自分の人生行路における私の信念を振ディジタル時代の洗礼を受けて（1956 〜 1960）

り返ってみると，「勇気をもってチャレンジ．与えられた環

昭和 31 年に東大工学部電気工学科を卒業して，直ちに境は壊さないと先が見えない．壊し方にもいろいろある．

日本電気の研究所に配属された．所長は小林正次さんで，頑固さと柔軟性との調和．謙虚さと社会的正義感．自己

小林さんの海外出張中 4 日間だけコンピュータ研究室に中心の排除．他人の気持ちを配慮する余裕．奉仕の気持ち・

仮配属された．この期間に学んだディジタル技術の夢はた

私の技術者歴11

ちまち私の心をとりこにしてしまった．その 4 日後に水加わりで真に後味の悪い思いをした．当時はまだこんな中超音波の研究室に配属替えが行われ，私の人生に最初時代背景であったのであろうか．以後私は同様なことをの波乱を生じた．夢多きディジタル技術の分野から超音部下には決してすまいと決意し技術者人生の戒めとした．

波の領域へ，そこでは何と 1 世紀前の Lord Rayleigh の音響原書を読まされ，まさに奈落の底に突き落とされた

カリフォルニア大学 Berkeley 校へ留学
（1960 〜 1962）

心境であった．

フレーム同期の研究では確率論を頻繁に用いたが，確率

しかし仕事は仕事，命令には従わざるを得ない．超音の世界は自習だけでは不十分であった．今更国内留学が許波の仕事に妥協しながらも，ディジタル技術の方向を探されるわけはなし，唯一勉強できる可能性は難しいフルブ

求できる道を模索した．時間帯を午前・午後・残業時間とライト留学試験をパスし海外留学する狭い道だけであり，

3 チャネルに分け，午前中は超音波の仕事に，眠い午後は

私はあえて困難な留学の道を選ぶ決心をした．残業時間

超音波実験に，その代わり残業時間は好きなディジタルには会社を抜け出し津田英語塾に通った．
「すわデートだ，技術の研究に割り当て，という協定をボスとの間で取り結婚真近し」の噂も立てられたりした．

交わし，やっと気を取り直して研究に取り掛かった．

結果的には，入社 4 年後の 1960 年春にフルブライト試

そのうちにある得意先から，米国に「デルタ変調」とい験に合格した．折しもそのころ京都大学坂井先生の「音声う文献があり，その性能評価用に装置試作をしてほしいタイプ」の装置を試作していたが，この装置を京都大学にとの話が飛び込んできた．私は二つ返事でこのプロジェ納入してから，オリエンテーション先のハワイ大学に向クトにしがみ付いてしまった．その後 2 年間は超音波のかった．

仕事も続けたが，これが以後ディジタル通信の研究に傾斜していくきっかけとなった．

1 か月のオリエンテーションの後に，目的地のカリフォ
ルニア大学 Berkeley に向かった．当時のアメリカは，まず到着したサンフランシスコ市街の目の覚めるような素フレーム同期方式の研究（1957 〜 1960）

晴らしさ，湾の対岸の Berkeley に渡る橋の偉容．すべて

デルタ変調の研究を進めるうちに，これを多重化したの面でアメリカ文化の素晴らしさを思い知らされた．大場合の多重化分離手法が未解決であることに気が付いた．

学では，George Turin 教授の指導で MS 論文をまとめる

当時ベル研究所でさえ，PCM（Pulse Code Modulation）

ことになった．要はチャレンジの苦労を通り越した向この同期方式には古典的アナログ手法を用いていた．ディう側（米国側）には，その何倍もの広い緑の沃野が広がっ

ジタル技術で統計的な手法によるフレーム同期の設計がていたといえよう．

できないかというのが私の発想であった．フレーム同期

既に研究は体験済みであったので，結果を必ず再利用での復帰過程は確率過程で，それに挑戦するために国沢清

きる勉強方法を試みた．それは「2 重ノート」
作成であった．

典の「近代確率論」
や W. Feller の Probability Theory を穴

第 1 のノートは理解不十分な英語の講義の乱雑筆記用でのあくほど勉強した．そして同期復帰過程の状態遷移図あったが，第 2 の整理ノートは講義の内容を再整理するを作成し，その復帰過程の統計的解析を行った．そのころ，

のみでなく更に参考書で追加調査した内容を加え，ほとん

出川雄二郎さんのお供をして東大の坂本・猪瀬先生のいど全科目で 2 重ノートを作製した．これが不思議な効果

わゆる「符号変調委員会」に毎月出席していたが，その委を上げた．第 2 ノート整理過程で内容が既に頭の中に入っ

員会に発表して議論頂き，恐る恐る電子通信学会誌へ投てしまったのであろうか，試験勉強らしい勉強もしない

稿した［3］．この論文は，統計的方法論の新しさもあって，のに試験結果は良かった．自慢するつもりは毛頭ないが，その後学会誌等に類似の手法を用いた論文が数多く現れ，卒業のときの通年成績書では全科目オール A を獲得して一つの研究流行を創り出したようであった．東大の猪瀬しまった．初期に設定した「2 重ノート方法論」が予期以上先生にはこの委員会の機会に御指導頂き，その後書籍執の効果を上げたということであろう．

筆の共著者に加えて頂いたり，また後には博士論文の御審査も頂くことになった．

セミナーコース等では，講義内容にヒントを得た課題について「小論文」にまとめて提出したが，いつのまにか，

この同期の論文はその後留学中に英文化して，IEEE の

Zadeh 先生，Kuh 先生，Jury 先生，DeSoer 先生らと親COM-TECH に投稿した．私の思い入れの研究処女作品でしくなり，システムグループの会合や家庭のパーティーあったが，本誌への投稿寸前にほとんど関係のなかった上に招かれ楽しい交流の場ができてきた．

司の名前が加えられ，また英文版には別の上司の名前が12

Berkeley では，上記の先生方のほかに多くの日本人の通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

友人も得た．後に JPL で働いた西村敏充さん，阪大の総個人にとっても，小さなものから大きな成果に段階的に長をされた熊谷信昭さん，下宿で同居した合田周平さん，積み上げていく手法として，研究の進展に大きな推進要

Bell Lab に奉職した岩間守美さん，機械工学の二宮一夫

素となった．例えば「非直線量子化の研究」では，丸田力男

さん，一緒に 3 週間で大陸横断した作田共平さん，名前君の協力も得て，多様な実現手段も含め各種圧伸法則をを挙げればきりがなく今に至るまで交友は続いている．

網羅的に調べそれぞれ TR 報告書にまとめた．そのまとめ

サンフランシスコ交響楽団の定期演奏会には二宮君と成果をベースに，非直線量子化方式の全貌を把握できた．

シーズンチケットを買って通ったが，1962 年 2 月にはた

これを電子情報通信学会誌に投稿し，その内容を東大の

またままだ若い小澤征爾が来演して，ベルリオーズの幻想

猪瀬博先生に論文提出し 1967 年に工学博士の学位を頂い交響曲を演奏した．これは小澤征爾の北米デビュー演奏

た．

であったが，これまたすごい演奏で standing-ovation の（ b ） 管理メモ：技術と同じような発想で，管理にま大喝采が鳴り止まず，我々はその歴史的場面に居合わせつわる小課題についても管理メモすなわち「MR メモ」を作た．後に NEC が小沢・Boston 交響楽団のスポンサーとり，気の付いたときに管理に関するメモを書き留め畜積なり，私がその overseer を努めたりするご縁とつながっしてきた．1962 年から 1976 年までの約 14 年間に 26 件ている．

の「MR メモ」
を蓄積してきた．このメモは，1963 年の「TR
メモ制度試行」や，同年の「月報制度試行」等，研究管理場

留学帰国後の研究活動（1962 ～ 1968）

面での各種方策のアイデア源となった．

1962 年 5 月に留学帰国後，勉強成果を加え私はかなり（ c ） 月報制度：月報制度は，本来ボスが部下の作業

奔放に研究を進めることができた．帰国後の研究内容とを査閲する制度であったが，線表ベースの月報は研究のしては，友沢淳君と圧伸デルタ変調の解析を行い，学会

性格になじまなかった．私はこれを毎月 1 ページ分の日

誌に発表した．沢井君が入社してきたのは 1963 年で，ま誌形式により研究者の自己管理を第一にし，ついでにそずは Syncom 衛星通信方式の検討に駆り出された．森田

れを上司への報告書に兼用する方式をとった．結果的に正典さん，伊東祐弥さんの主導で Hughes 社との共同研は日誌蓄積用として有効で，私も 1963 年以来今日に至る

究プロジェクトであった．我々はその中で，音声で電波まで 44 年間同一様式の月報が厳然と蓄積されている．

を activate する「start-stop 方式」の制御部分を担当した．

（ d ） 成果移管の悩み：そのころ私は入社以来 12 年を1966 年から沢井君と PCM 中継伝送方式の検討を始めた．

経過し，研究成果はそれなりに出ていたものの実用化に同軸伝送で多値による帰還平衡符号を考え出し，海外の通なかなか結び付かず，悶々たる悩みを抱えていた．技術

信事業者から関心はもたれたが，対抗馬の光ファイバ伝移管問題は技術課題だけの話でなく，むしろ微妙な人間送の出現によりこの検討も実用化の陽の目を見ることな関係が大きく効いていたのかもしれない．いかに円滑な研く消えて行った．そのころ電電公社電気通信研究所のミ究成果移管が果たし得るのか，世界最高峰のベル研究所

リ波研究室からミリ波通信装置の試作依頼があり，無線事

ではどう解決しているのかが，私の関心事になってきた．

業部門と協力して 1968 年初頭に納入した．それなりの成果は得られたが，残念ながら実用方式には至らなかった．

ベル研究所での研究活動（1968 ～ 1970）

このころは，研究推進のみでなく，研究のインフラ改（ a ） ベル研究所での活動：ここで私は再び会社を休

善に情熱を燃やした．基底にある考えは，報告だけの報

職して，米国のベル電話研究所を体験してみたいと願望す

告書はナンセンスという考え方であった．

るようになった．世界一の研究機関での実用化の様態を（ a ） TR 報告書：当時の研究所にも多数の報告書型式

学びたかったことも事実であるが，一方正直のところ世は存在していたが，どれも「研究の種を拾い上げ，育てる

界最高の研究環境でこの際力試しをしてみたかったこと制度」にはなっていなかった．小さな成果でも積み上げらも否定しない．既にベル研側には大勢の知人がおり彼られやすいように，まずは簡易な報告媒体の整備とそのシスは歓迎してくれたが，契約担当（Dr. Tyrrel）だけは簡単にテム化であった．私はこれを「TR 報告書」と称し研究室内

当社からの求人を OK しなかった．WECO との合弁からで試行を始めた．私自身の例では，1963 年から 1974 年出発した NEC ではあったが，それは昔の話．いったんはまでの 11 年間に，62 件の「TR メモ」の積み上げがなされ，「来るなら NEC をやめて来い」くらいの話にもなったが，研究進展に大きく寄与してくれた．結局この手法は文献

結局は「NEC は休職」
でよかろうということになった．

［1］に詳述しているように，我々の研究部にとっても，私（ b ） ベル研での生活：そのころ私は結婚して長男を私の技術者歴13

含め家族 3 人で，1968 年 8 月より約 1 年 9 か月をベル研

Your paper is somewhat famous around here. 等といの Holmdel 研究所で働くこととなり，東部ニュージャー

われ，悪い気はしなかったことを覚えている．

ジー州の田舎の Matawan という町のアパートに住み着い

ベル研究所の報告書類の査読は実に厳しかった．私の報

た．私の家内もこの春母親を亡くし，気落ちした状態で告書も，まず Aaron のところで徹底的に修正させられた．

薄暗くて寒い東部の気候に遭遇し，「聞いていた明るいカ

いわんやベル研究所の顔である BSTJ 掲載の論文審査はまリフォルニアと話が違うじゃない」と言い出す始末で，弁ことに厳重で，上司だけでなく研究所内の第三者からも明相務めるのに苦労したものだ．

強烈な査読結果を突きつけられた．ベル研究所の評価を研究の方もスムーズにいかず何かと戸惑った．私の維持する執念を，その審査の厳しさの中に垣間見たとい

Digital Transmission Lab の ボ ス は Supervisor の Bob

えよう．結果的には，世界最高峰での挑戦でこの厳しい

Aaron であり，昔から研究面で互いに旧知の仲であった

審査を通って，BSTJ に掲載される論文をものにできたこが，それにもかかわらず私の NEC での過去の経験は全とにはそれなりの充足感は得られた．

く信用せず，回路実験までさせられたのには正直参った．

一方，企業からの横滑りで入った研究者には，exploratory

Aaron は per-channel CODEC の将来性に着目し，そのdevelopment の経験のみでベル研を去ることになったの検討をさせたかったようだ．ベル研は爾来 MOS のことを

は，やむを得ないとはいえいささか心残りであった．ベル

IGFET と自己流に呼ぶ一方，MOS 技術には遅れをとって研を去る日には，ベル研の大勢の仲間が Coltz Neck Inn

いた．我々は Allentown 研究所を訪問したが，技術の遅で盛大に送別会を催してくれた．

れとやる気のなさで断念せざるを得なかった．せめてシステム構想でもと思い，とにかく MOSFET channel-bank

ベル研帰国後の活動（1970 ～ 1975）の構想をまとめて報告書に書いた．Aaron はこの報告書

ベル研究所での経験は私の目論見どおりではなかったを見て吃驚し，ようやく私の技術力を認知してくれたよが，大勢の友人を獲得し，アメリカ産業の片鱗も味わい，

うだが，それまでに何と約半年かかった．

日米技術摩擦の序走を体験し，貴重な体験をしたことに変（ c ） ベル研寸評： Aaron は多少偏屈なところがあり，わりはない．帰国後，もう自分で研究を推進する立場より，

事あるごとに上司にたてついて Supervisor の地位に干むしろ研究部全体の成果を実らせるための管理活動に重されていたようだ．技術力は高いし影響力は大きい人な点が移ってきた．

のでもったいないと思い，私はある日彼に「むやみと上司

榎本治君のグループは電子接点の EPBX の研究を進めにたてつかず，より高いマネージメントで活躍すべき」とており，私は電子化 EPBX を北米市場に持ち込むため事説教した．それから何か月か後に，彼はデパートメント

業部の説得に立ち回った．10 数年後にアメリカ駐在で，ヘッドに昇格したが，私の忠言を意識しており早速私の電子化 EPBX の現地商売を担当するとは思いも及ばなところに昇格を伝えに来た．彼とはその後も親交が続き，かった．

ベル研退職後 NECAM のコンサルタントを務めてもらったが，長年病床に伏しこの 6 月に 84 歳で他界した．

当時，常務取締役・研究所長は出川雄二郎さんで「研究者よ蛸壺から出よ」の名文句を覚えているが，その後の所

このころ同じ研究室に大阪大学の笠原正雄先生が来て長は標本化定理で有名な染谷勲さん，次はベル研究所かおり，符号化の理論的課題を研究していた．彼とは毎週ら来られた植之原道行さんが所長を務められた．植之原

輪読会を開いて相互に切磋琢磨をしたものだ．

さんの時代に「研究管理マニュアル」作成の委員長をさせ（ d ） 研究成果：ほぼ 1 年経過する中で研究の調子もられ，その後の経営管理手法に役に立った．1971 年には上がり，PCM 符号器の検討を進める過程で，折れ線型符

通信研究部長代理を命ぜられた．会社というのは妙なと号器の細部構造まで定義できるアルゴリスムを見出した．

ころで，実質研究部長の仕事をしているのに代理で 1 年，

これを，
「A Unified Formulation of Segment Companded

部長心得で 2 年留め置かれ，通信研究部長になったのは 3

Laws」という論文［4］にまとめて BSTJ（Bell System

年後の 1974 年であった．研究所はこのあたりで終わりかTechnical Journal）に発表した．この圧伸法則は既に D2と思っている中，果たせるかな翌 1975 年春には伝送通信

端局装置として実用化中であったが，その数学的定義は事業部への異動を命ぜられ，ディジタル通信開発部長になされないままになっており，私の表現式で初めて圧伸任命された．

法則の微細構造までを明らかにすることができた．その論文の発表以降，ベル研の食堂などで知人と会うたびに，

14

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

事業部への転身（1975）

く，決して安泰に長続きする市場ではなかった．一時期燃え上がっても競合市場の中でやがて消滅するプロジェク
ト も 数 知 れ ず，DATRAN，WECO-NETEC，Fiber Track

事業部の文化等がその類であり，悪戦苦闘の末悔し涙を流した記憶が伝送通信事業部とは日ごろから交流が多かったが，異累々としているが，それにしてもこれらの挑戦は実に面動をしてみると研究所と事業部の間にはかなり文化の相白かった．

違があることを痛感した．まず事業部としては顧客へのコミットメントと事業責任をもっているから，理屈抜き事業部長の役目に第一義的に果たさなくてはならない責務があり，かつ1979 年 6 月には村上隆一さんの後任として，伝送通信

明日の事業開拓の使命もあり，開発部長はそのバランス事業部長に就任した．伝送は社員約 3,000 名を抱える社を見ながら先行開発の時間を創り出す役目があった．

内最大の事業部であり，それだけ損益責任も大きく使命

研究所出身の私は製造技術や品質認識に欠けると思わ感に燃えるところであった．玉川工場のほかに山梨工場

れないよう，あえてこの分野に重点を置いて身につけるを有し，衛星組織として光ケーブル通信開発本部（1980），

ことを心がけたし，お客様との会話でも極力自分の過去

伝送テレコムシステム（1981），伝送複合システム本部の研究業績には触れないよう努力した．そうこうするう（1982），海底中継会社（NOEL，1984），N-Media（1984）

ちに次第にお客様との心の交流が積み上がっていくのが設立等，事業の多角的な発展に対処して次々と衛星組織や感じられた．

関連会社を設立してきた．事業部長は予算責任，品質責

私の開発部では開発部員は 200 名くらいいただろうか．

任を有しているので，全国各地の顧客の定期的訪問，本

昔の工場フロアには，山田俊男，金子春生，矢野薫（現社長）

体並びに関連会社・協力会社の工場視察，それに海外顧等の錚々たる部課長が head-table に並び，その前に大勢客へのマーケティング，海外工場視察等々，まさに多忙の開発部員が机を並べ黙々と仕事に熱中する様はまさに激務の毎日であった．

壮観であった．伝送通信事業部には山梨工場と，後に建この間は残業に継ぐ残業で，ほとんど家庭の諸々を顧み設された大月工場があり，宮城に海外伝送の工場があり，る余裕もなかった．実質母子家庭の様相の中，家内はよ

日本電気全体の収益を支える事業部門であった．

くぞ 3 人の子供たちを無事に育ててくれたと思っている．

国内の顧客筋は，NTT，各電気通信研究所，KDD，電力会社，放送会社等々であった．NTT の市場でも光ファ

この忙しい時期に私自身気が張っていたせいか病気ひと
つせず，健康が私の多忙な業務を支えてくれた．

イバ通信の市場が急速に展開してきたので，1980 年に光

このころ，伝送事業部の古株の人で事業部長代理まで務

ケーブル通信開発本部を作りその技術開発に注力した．国めた武井久幸さんという人がいた．生産技術畑を極めた事

内民需でも CATV の勃興期であり，諏訪地域の LCV 社は業部の「主（ぬし）」のような存在で，怖がる人も多かった．

当社が我が国で最初に光ファイバを納入した CATV 会社

私が事業部長を務めたときは事業部長付きとして事業経であった．

営を側面からサポートしてくれた．この人とは本当に心一方，海外でも各国の通信事業者への伝送事業は海外の交流というべき理解を交わしながら仕事を進めること

伝送通信事業部が対応したが，アメリカの顧客のようにができた．人は「出会い」ということであろうか．定年で新開発製品志向の強い市場に対しては伝送の開発部隊が清廉に会社を辞め（1983），悠々自適しておられたが昨年直接マーケット開拓にあたった．私は中央研究所の通信研逝去されたと伝え聞く．御冥福を祈る．

究部長も兼務していたので，海外向けの新製品開発を支経営への努力援してもらった．光ファイバ関係の技術開発や，テレビ
ジョン帯域圧縮の製品開発等が良い例であった．光の初期には VISTA Florida Telephone System 社の光伝送路が取締役就任（1985）

最初の光の輸出であった（1978 年）．また，中央研究所開事業部長を 5 年務めた後，支配人なる役を 1 年間命ぜ発のテレビジョン帯域圧縮装置 NETEC を武器に Western

られ，その後取締役に任ぜられた．その担務は伝送事業

Union 社のテレビ伝送，IBM のテレビ教育網 EDNET，ベと FAX 端末事業であり，伝送の方は長年担務していたのル研究所等への納入等かなり手広く米国通信市場に事業でよく分かっていたが，新しく加わった FAX は私にとっ展開を図った．しかし，米国市場は競合と技術革新が激して新領域であった．FAX は当社にとっては丹羽保次郎さ

私の技術者歴15

ん以来の伝統ある製品機種に誇りをもっていた．しかし在した legal の牧野君はこの解決を図るため「Preventive

中小含めた業界競合熾烈な市場では，この誇りがかえっ

Legal」と称し，訴訟の予防回避するための販売教育を社て足枷となり必ずしも良いポジションを保ち得なかった．

員並びに販売店員に徹底し，私もこれを支援したがこの種就任早々「FAX 工業会」の会長をさせられ業界の諸問題にの問題解決にはそれなりの時間経過が必要であった．私

直面させられた．そのころ当社でも中国進出が論議され，も在任中何回か arbitration（調停）に引っぱり出され証言

中国・桂林の田舎にある町工場と合弁の話し合いに赴いさせられたし，バイクに乗った書類送達屋の兄ちゃんに自たものだ．

宅まで尾行されたりしたこともあった．この CPE の分野

伝送の方は海外伝送 10 周年祝賀を終えたところであっも，EPBX といわれていた単体機器の時代を越え，まさにたが，私自身は当時急速に普及していた光ファイバ伝送路

多様なサービスを可能にするシステムコンセプトの時代の海外への売込みに走り回っていた．1986 年には，米国に入っており，頭脳を集めた製品コンセプトが勝敗を制

United Telecom 社の大陸横断 560 Mbit/s 光ファイバ伝送する状況になっていた．米国駐在歴の長い鈴木寛治君は路のシカゴ・デンバー間を完工したときは，鉄道線路の米国商売のベテランであり，長い経験から FUSION とい

脇の光ケーブル敷設現場で記念写真を撮り感銘を新たにうコンセプトで闘うべきとの主張をし，東京側の事業部したものだ．続いて全米の US Sprint の光幹線網を構築し門を説得して開発にあたってもらった．米国 CPE 事業のたが，その達成に関しては当時の Fred Laurence 社長や，全容を把握していた男で，先般帰国し「アメリカ PBX 事業

US Sprint の Bill Esray 会長との相互信頼関係を構築して30 年」という本を著して引退したが，彼なりの人間味にあきたことが大きく寄与している．

ふれた人柄は忘れがたい交友であった．

一方で，日本の国内生産基地が人件費高騰とそれに伴（ c ） リストラの実行：CPE 事業の EVP をやっていたう競争力低下で，東南アジアに低廉な労働力の生産基地

Bob Miller が引退し，代わりの人材を採用したがこれもを開拓する必要性を感じており，1988 年ごろから，タイ・

うまく機能せず 2 年後にやめてもらわざるを得なかった．

マレーシア・フィリピンと生産基地探索のため調査巡業を会社の売上高も減少し損益も芳しくなかったので，1990

行った．結局，フィリピンのセブ市マクタン島にねらいを

年 12 月には全社リストラを決意した．それまではとかく

定め重点的調査を積み重ね，1989 年 7 月に小林宏治名誉

本社スタッフから何だかんだの煩わしい御注文が多かっ会長のお供をしてフィリピンを訪問しアキノ大統領に謁たのが，リストラ実行計画発表の途端に
「御忠告」
の類はぴ

見し工場進出を報告した．私はこの直後米国駐在を命ぜたりと途絶えた．本社スタッフは恐ろしいことに巻き込まられたので工場完成までは見届けられなかったが，明るれたくなかったのであろうか，当方としてはかえって自い南国セブ島に NEC の生産基地ができることになった．

己責任でやりやすくなったし，「President ＆ CEO」の呼称をもらっていたので思い切ったリストラ策を断行できた．

海外駐在（1989 ～ 1993）

結果としては，1,000 人程度のスリム化を断行したろうか．

（ a ） 海外駐在：1989 年初頭に昭和天皇が崩御されアメリカは日本とは雇用環境が異なる．仕事がなくても平成の時代に入った．6 月総会において私は常務取締役

雇用維持するのが日本の美徳だが，アメリカにおいてはに昇進すると同時に米国駐在の NECAM 社長を命ぜられむしろ早く退職金をもらって解雇してもらった方が次のた．米国は UC Berkeley や Bell Lab 滞在等の経験もあり，求職に有利といった風潮であった．しかしアメリカではかつ毎年数回は渡米していたので半ば故郷に帰る感覚で

夫婦共稼ぎが普通であるから，働き場所の移動に対してあった．結局ニューヨーク州ロングアイランドのメルビは意外と mobility が悪いように思われた．NY のロングア

ルにある NECAM 本社に 4 年間駐在し，ここから米国全イランドにあった CPE をテキサス州ダラスに移動させた土の拠点，販売店，製造工場，並びに NEC メキシコ社をことは，それをねらいにしたわけではないにしても結果含め統括し，全国各地の顧客・拠点を巡回して回った．

的には効果的なリストラ実行に結び付いた．CPE 事業の（ b ） CPE 事業：米国商売での伝送事業は全体の一部

販売網も再整理が行われ，ダラスの新環境でのびのびとにすぎず，むしろ PBX を主体とする宅内通信機器 CPE

した事業展開がスタートし，NECAM 全社としてもリスト（Customer Premises Equipment）が量的ウエイトを占めラのお陰で業績も回復方向に転移した．

ていた．この領域は販売店経由の販売体制が多く，競合が（ d ） e-mail：1990 年代に入ると米国内には e-mail が激しいためとかく訴訟合戦の様相を呈しており，私が着出現し始めた．これからの時代に必要なインフラと直感し任したときも累積した訴訟問題が山積していた．当時駐た私は，米国内全拠点に e-mail の導入を指示し自らも率

16

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

先して使い始めた．方針作成や講演等で原稿書きの仕事

特に後のクリントン政権の経済諮問委員長を務めた Lauraが多かったから，e-mail は大変便利な手段を提供してくTyson 女史（当時経済学部教授）からは，「私が半導体摩擦れた．当時の通信インフラ部隊の塚原君らはよく要請にの本を書いたのよ！」と，詰め寄られたことを思い出す．

応えてくれ，1992 年 10 月に米国内全拠点に e-mail を導San Jose CATV である iETV での講演では，シリコンバ入完成してくれた．我々の e-mail 導入はかなり早かった

レーの有数の企業・大学とネットワークで連結され，各方ではなかろうか．そのころ東京本社とのテレビ会議も社から生の質問が飛んできてそれに片端から一問一答す設定されたが，彼我の時差だけはどうしようもなく，東る情景もあった．全般としては貿易摩擦こそ現実に存在

京との経営会議の最中に（NY は真夜中），NY のビルの夜していたに違いないが，決して不公正な要因により生じ警に全館の電源スイッチを切断され，会議が中断されるたものでなく，日本企業が革新的な企業文化創造の活動

ハプンニングもあった．

展開の結果，正々堂々たる競争の中で勝ち得てきている（ e ） 社会環境：そのころ社会環境としてもいろい

ことが十分理解されたように思われる．

ろあった．1989 年から 1993 年にわたる駐在 4 年間に，

（ g ） 夫婦一体の社交：アメリカかぶれしているわけ

1991 年湾岸戦争勃発，同年クーデターでソ連が消滅，いではないが，私は米国の付き合いは夫婦一体でするものとわれなき円高に苦しめられたり，1992 年には日米貿易摩思っていたので，前回のベル研のときも今回の NY 在勤も擦が深刻化，クリントンが親父ブッシュに圧勝等の事象がほぼ当初から家内元子を同伴した．病気がちの三男・肇起きた．同年には母校の UC Berkeley から Distinguishedも米国に連れて行き現地のハイスクールに通わせた．家Engineering Alumnus Award が授与され，家族を伴い授内は米国 2 度目の長期滞在でそれなりに慣れており，英与式に出席したが，母校からの表彰は何事よりもうれし

語もそこそこ喋り，車も運転し，マンハッタンの音楽会かった．

にも一人で出かけ，自宅でのお客様の招待外交も展開しこの間，東京には 23 回（年約 6 回）出張し，アメリカ国てくれた．アメリカ社会はまず家族が打ち解けるところ

内旅行は 160 回（年 40 回）を数え，日ごろ米国・メキシコ

から交友が始まる．家内がアメリカ人の友人をたくさん等の担当する各地を頻繁に動き回っており，走馬燈のよ作り積極的交友を図ってくれたことが，どのくらい現地

うな 4 年間であった．

社長の立場を助けてくれたか分からない．

（ f ） 貿 易 摩 擦 対 処： 会 社 経 営 以 外 に も い ろ い ろ な

1993 年夏に帰国命令がきて，後任の杉山峯夫君に引きactivity に参画した．ソ連崩壊とともに早速 Princeton 大

継いで 8 月末には東京に帰任することになった．東京に学に大勢のロシア人を集めセミナーが行われ，アメリカ

戻り 1 年間は海外グループ担当専務になり，米国を含む

人の手回しの良さに驚嘆した．また，日米貿易摩擦が燃

全世界の海外事業を統括することになった．

え上がる中で，せめて科学技術の面から摩擦を回避できないかとの発想で，日本の「科学技術と経済の会」が，米NEC の社長として国 NY の SIPI（Science Institute for Public Information：（ a ） 社長就任：1994 年 2 月のある日，突然中村会

McGowan 会長）という組織と連携して，米国内有数の大長・関本社長から呼ばれて NEC の社長内示を受けた．ま学や Media に巡業講演して回る構想を立てた．業界各社

ずは喜びがわく前に大きな責任の重圧に身震いする思い

は本社幹部を割り当て対応したが，当社は現地駐在で対であった．関本会長は外向きの仕事，社長の私は内向き応せよとのことで，結局 NY 駐在の私が引っ張り出された．

に会社運営に専念することとした．

私はこの際私自身の見解をまとめておこうと，「Creation

私にとっての会社運営の基盤は，「革新的（innovative）
なof Innovative Corporate Cultures: A View of the US-

企業文化（corporate culture）をいかに構築するか」である

Japanese Electronic Industry」という論文［5］を執筆し，と考えていた．この考えは事実上 NECAM 経営の中で育これを種にして米国内 17 箇所を 1 週間講演して回った．

まれ，既に貿易摩擦対処の論文［5］にも記述されていた．

科学技術と経済の会の故石川好男専務理事と当社の岡その文化とは，一つには創造的革新技術を生み出す基盤

崎宏君が米国巡業に随行してくれた．NY アカデミーでであり，もう一つは会社の制度的に創造的革新を生み出の講演，Business Week 誌，Fortune 誌 , San Francisco

す基盤のことである．

Chronicle 誌，日経誌等の取材等が行われた．母校の UC

1977 年に小林宏治会長が発表したテーゼ「C ＆ C」は，Berkeley では「CEO Forum」を組んでくれ，私の講演に対既に数年経過していたものの依然として会社としての強し大勢の教授陣が寄ってたかって論陣を闘わせるもので，力な経営方向を表現していた．マルチメディアと表現が私の技術者歴17

代わろうが，その根幹は「C ＆ C」で言い尽くされており，

故金杉明信君，矢野薫君と交替し今日に至っているのは

私もそのテーゼを継承拡大することを大きな目標とした．

御高承のとおりである．

今考えてみても小林さんの構想力に敬服する．
（ b ） 経営方針：具体的経営方針としては，第 1 にマ

社長退任後の活動

ルチメディア化，第 2 に顧客指向，第 3 にイノベーション，
第 4 にグローバル，第 5 に間断なきマネージメント革新，社長を退いた以上直接経営にタッチすべきでないといを掲げた．実行局面では，収益性の向上，事業構造の改革，

うのが私の信念であり，退任後は会社の仕事は後方支援

費用構造の改革，連結指向の徹底，ROI 重視を進めながら，に徹し，むしろ今までお世話になってきた社会に対して「創造と革新の NEC」
を創ろうと全社員に呼びかけた．

の恩返しに重点を置いて行動してきた．

私の社長在任中は，特に創造性開拓の文化を根づかせる
ことと，生産革新を積極的に導入することにより，企業文

社会への恩返し化の革新を図ろうとした．全社の創造性開拓は，研究開発

紙数が尽きてきたのでそれぞれ簡略に記述したい．防から手がけてきた私にとってはまさに十八番の領域であ衛庁事件は真に慚愧に耐えない思いであり，再発を防ぎり，創造性開拓に従事する技術者を鼓舞激励し，研究開

たく国際的な企業倫理の団体 Caux Round Table（CRT）

発予算を確保した．制度改革の中で一番重要かつ底辺の広［6］に参画して活動した．また，元駐墨大使の松永信雄氏

い課題は生産革新であった．ある日，長野日電の重宗信のリーダシップのもとに，新日墨 21 世紀委員会の活動を正社長から「長野の生産革新を見てくれ．ただし吃驚しな

行い，結果として日墨自由貿易協定締結に結実した．米いでくれ」との電話が入った．早速 1995 年 2 月に長野日

国の中西部会（Mid-west US Japan Conference）にも例年

電を訪問，指導役の山田日登志先生にお会いし指導現場を参画しており，故石川六郎会長，次いで現茂木友三郎会見学した．まず軍隊式指導に吃驚したが，山田先生はトヨ長のもとで日米友好の一翼に協力している．日米友好にタの大野耐一副社長の薫陶を受けた方で，既成の生産ラ

絡んで，Fulbright 留学の御恩返しに Fulbright 同窓会長

インの概念をぶちこわし現場の改善を指導してこられた．

を引き受け，Fulbtight 同窓会 50 周年記念式典［7］には天以降私も熱心にこの方向を支援し，NEC は数多くの工場

皇皇后両陛下並びに皇太子御夫妻を主催者の立場でお迎で生産革新を実践し大きな効果を獲得してきた．

えする光栄に浴した．一方，学術的な面では第 18 期，19

社長在任中の 5 年間を思い起こしてみると，1995 年

期（2000 〜 2005）の学術会議会員に選出され，第 5 部（工には阪神大地震，1996 年には村山政権出現，地下鉄サ学）会員として提言等［8］に寄与した．2006 〜 2007 年に

リ ン 事 件 発 生，TSL シ ベ リ ア 横 断 マ イ ク ロ / 光 回 線 完

は，東京南ロータリークラブの会長に選出され，各種奉仕

成，小林宏治名誉会長逝去，1997 年電子情報通信学会会

活動やブラジルからの女子交換留学生 Barbara Wolski

長に就任，米国工学アカデミー（National Academy ofさんのホスト役も務めたりした．

Engineering）の Foreign Associate に任命され，1998 年
経団連会長今井敬氏就任，同年 Bull 社との協業，また当

科学技術と経済の会

社を疲弊させた Packard Bell 社との協業事件等，諸々の先に米国での貿易摩擦解消の講演努力に随行された「科事象が発生した．

学技術と経済の会」専務理事の故石川好男さんの要請で，同会の技術経営会議の議長を引き受けた．この会は 1966

防衛庁事件勃発と会長辞任，社長辞任

年に松前重義，大来佐武郎，篠原登氏ら有志が集い，技1998 年秋には突如として防衛庁事件が勃発し，NEC 並術経営の重要性を主唱し本会を設立したと聞いており，当びに関連会社を巻き込む事件に発展した．知らなかった社の小林宏治も中核メンバとして活躍し，議長，会長をとはいえ社長として真に慚愧に堪えない思いであったが，歴任した．

本件について詳述することは本稿の趣旨に沿わないので

私は 2003 年夏の箱根本会議で技術経営会議・議長に就割愛し，結果だけを述べておく．1998 年 10 月に当社会任し，翌年 2 月の東京本会議で「所信表明」［9］を述べた．

長の辞任を契機に事件も落着に向かい，私自身も「経営改その概要は，組織創立時の原点に回帰し「技術経営者の育革」の諸施策をまとめあげた上で，1999 年 3 月に「人心の成」，すなわち今風にいえば「MOT 教育の実行」［10］に注一新」を図る目的で社長を辞任した．後の会社運営は新会力すべきとの所信を述べた．科学技術と経済の会は大変熱

長佐々木元君と新社長西垣浩司君に託し，社長はその後心な組織で，各種委員会活動で時宜に適したトピックに関18

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

する各種委員会を編成し，MOT 教育実行場面でも会員メ

さて現役時代はとにかく創意工夫が仕事そのものでンバが講師を引き受け，東大，芝浦工大，日大等で MOTあったが，創意工夫は私生活においては「日曜大工」の趣味講座を実践してきたし私自身も「私の MOT 論」［10］というとして発揮され，我が家の中至る所に私の日曜大工の痕跡講義を分担してきた．私の所信表明［9］の付録には「技術が残っている．日曜大工は今後とも私の老後人生に潤いを者の陥りがちな陥穽」を記述しており，私の経営者体験を与えてくれよう．ここに書き足りなかった事項も多いが，通じて日ごろ技術系経営者の行動の中でとかく過ちを犯

それはいつになるか分からないが別途稿を起こして補充しがちな陥穽について指摘しているので，是非とも反面することとしたい．

教師として御参考に供したい．
技術経営の論理を更に深化させるためには学会が必要と考え，有志の方々と相談し，2006 年 6 月に「日本 MOT

謝辞 私の人生今日あるは，まことに多岐にわたる大勢の方々のお世話によるものと認識しており，これらの方々に心から御礼申し上げる次第である．

学会」を創立し私が初代会長に就任した．現在は 2 代目会長の児玉文雄先生に引き継いでいる．科学技術と経済の会の機関紙「技術と経済」は，査読付き論文を掲載することにより学会の機関誌も兼ね，学会会員に研究発表の場を提供している．
さて私自身が MOT に関心を抱いたのは約 20 年前にさかのぼる．私は技術屋を務めながらも管理者の立場では常に経営に関する知識の不足感に痛切に悩まされてきた．

1980 年代の中ごろか，UC Berkeley を訪ねたときに，そこで工学部とビジネススクールが協力して MOT プログラ
ムを開始しているのに感動した．1992 年には UCB から要請を受け NEC が同大学の MOT プログラムの最初の支
援企業になった．私自身，MOT に関しては技術屋人生の締め括りの仕事として，今後とも研鑽を図っていきたいと思っている．

結 言

思いつくままに書き流してしまった．我が人生，常に複雑な思い，感激，憤激，煩悩，喜怒哀楽の相克の狭間

文

献［1］ 金子尚志， 若い研究者・技術者に寄せて─成果蓄積方法論のすすめ， 信学誌，vol.83, no.10，pp.736 ─ 739, Oct.
2000．
［2］ H. Kaneko, “A 50-year walk through signal processing,”

IEEE Signal Process. Mag., leadership reflections,vol.20, no.5, pp.8 ─ 13, Sept. 2003.
［3］ 仲丸由正，金子尚志， 時分割多重符号伝送に於ける同期方式， 信学誌，vol.43, no.12, pp.14 ─ 22, Dec. 1960．
［4］ H . K a n e k o , “ A u n i f i e d f o r m u l a t i o n o f s e g m e n tcompanding laws and synthesis of codecs and digitalcompandrs,” Bell Syst. Tech. J., vol.49, no.7, pp.1555 ─
1588, 1976.
［5］ H. Kaneko, “ Creation of creative corporate culture, ”
CEO Forum, Univ. of Calif., Berkeley, May 1992.
［6］ 金子尚志， CRT 企業倫理活動のことなど， 日本工業倶楽部会報，vol.204，pp.65 ─ 71, April 2003．
［7］ Fulbright， 日米フルブライト交流計画 50 周年記念行事
特集記事， NEWSLETTER， no.15, ガリオアフルブライト東京同窓会，Oct. 2002.
［8］ 日本学術会議， 循環型社会形成への課題─ もの活かし大国 に向けて， 循環型社会と環境問題特別委員会報告，平成 17 年 6 月 23 日．第 7 章金子執筆担当．
［9］ 金子尚志， 技術経営会議に思う（所信表明）， 技術と経済 誌，no.449，pp.54 ─ 60， 科 学 技 術 と 経 済 の 会，July
2004．
［10］ 金子尚志， 技術経営とは何か─私の MOT 論， 技術と経済 誌，no.456，pp.28 ─ 36， 科 学 技 術 と 経 済 の 会，Feb.
2005．

に生きてきたし，決してそれを超越することはできなかった．超越できたときは人生を終えるときかもしれない．し金子 尚志（名誉員）

かし，自分としては著しい困難に直面しても軸足を踏み▶ 1956 東大・工・電気卒．1962 UC Berkeley MS 卒．1967 工博．

外すことなくこられたことに感謝し，また自己抑制を加えつつも結果的には自分の好きなように闊 達に歩んできてしまった我が技術者人生に悔いはない．

私の技術者歴1956 NEC 入社．1960 UC Berkeley 留学．1968 ベル研究所勤務．1979 伝送通信事業部長．1985 取締役．1989 常務取締役兼NECAM 社長．1994 NEC 社長．1999 NEC 相談役．2001 NEC名誉顧問，今日に至る．

19

国際会議

4th IEEE Consumer Communications andNetworking 通信ソサイエティマガジンでは会員の方々に関係する国際会議について，Conference（CCNC 2007）
会議の一般的な概要報告ではなく，会議に見る研究・技術開発のトレン

報告

ド，諸外国・諸機関の動向，今後の展望などを，執筆者の個人的な見解を含めて提供します．会員の方々にとって，新しい分野・異分野へのチャ
レンジあるいは学際領域との交流などの参考にして頂ければ幸いです．

（編集委員会）

The IEEE International Conference on
Communications 2007 (ICC-2007)に出席された 8 名の専門家に，各技術分野の動向や会場の状

概況報告

況，将来展望等を御報告頂く．
1,300 名以上が参加した大規模な国際会議であったが，会
京都大学

笠原正治

IEEE Communications Society が 主 催 す る 国 際 会 議 theIEEE International Conference on Communications 2007

議の運営は極めてスムーズであった．各発表会場には責任者が常時待機していて，プロジェクタのトラブル対応やタイム
キーピングといった仕事をきちんとこなしてくれていた．現地スタッフの多大な御苦労と細やかな気配りに対し，この場を借りて感謝の意を表したい．

（ICC-2007）が，2007 年 6 月 24 日から 28 日までの 5 日間，余談であるが，英国内の空港事情がセキュリティに関連し

英国スコットランド・グラスゴーにて開催された．例年このて極めて悪く，現地では空港で預けた荷物が届かなくて不便

時 期 に 開 催 さ れ る ICC は， 年 末 に 開 催 さ れ る the IEEEな思いをされていた方が多くおられた．更に，筆者の帰国直Global Telecommunications Conference（Globecom）と並び，後には開催地のメインゲートウェイであるグラスゴー国際空IEEE Communications Society が主催する主要な国際会議

港で車両突入・炎上というテロが発生し，大変驚いた次第での一つである．

ある．会議そのものへの直接的な影響はなかったとはいえ，今年の ICC の開催会場は，スコットランドを代表する国

残念でならない．ホスピタリティあふれる会議を実施できる

際 会 議 場 で あ る Scottish Exhibition & Conference Centre

場所柄ゆえ，通常のグラスゴーに 1 日も早く戻られることを（SECC），及び SECC に隣接する Crowne Plaza Glasgow ホ

心よりお祈りする次第である．

テルの 2 箇所であった．今回の ICC の特徴的な点として，

統計情報

CEO フォーラム

・参加者：1,350 名

The Future of Convergence in the Com-

munications Industry が，オープニングの基調講演的な位置

・参加国：アメリカ，カナダ，ドイツ，イタリア，フラン付けで開催されたことである．CEO フォーラムでは 6 名のス，イギリス，韓国，日本，中国，オーストラリアほか，

通信関連企業の CEO による講演及びパネル討論が行われ，産業界における Convergence の意義とインパクトについて熱心な議論が交わされていた．オープニングセッション後に計 53 か国・セッション数：153 セッション（口頭発表：140，ポス
ター：13）

続いて IEEE Communications Society の Award Ceremony

・論文数：1,073 件（口頭発表：834，ポスター：239）が行われ，ComSoc 各賞の授与式が盛大に行われた．

・論文採録率：39％

会議では 150 を超えるテクニカルセッションに加え，パネ・展示：21 機関ル討論やチュートリアル講演，ワークショップ，展示が行わ・チュートリアル講演：16 タイトルれた．テクニカルセッションの詳細な様子については，会議

・ワークショップ：4 タイトル

20

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

国際会議報告・パネルセッション：9 件

ラヒックモデルが必要とされている．

・フォーラム：1 件（CEO Forum）

本報告では，移動通信ネットワークを対象としたトラヒッ

・その他：1 件（ComSoc Awards Ceremony）

クに関する研究動向として，モバイルトラヒックとモビリ

会議概況

ティモデルに関する研究発表を報告する．モバイルトラヒッ

会議初日及び最終日にチュートリアル講演とワークショッ

クに関する発表は，特定のセッションにまとめられているわ

プが企画され，会議 2 日目から 3 日間でテクニカルセッショ

けではなく，モデルの応用先の観点から，「CQR07：QoS

ンやパネル講演，展示が行われた．チュートリアル講演はControl in Mobile Networks」，「WAS05：Mobile Ad Hoc

16 タイトル，ワークショップは 4 タイトルで，それぞれ半Networks」，「WCS41：Mobility, Location and Handoff

日あるいは全日のセッションとして開催された．

Management」などの複数のセッションにまたがって発表がテクニカルセッションは，下記 12 のシンポジウムで構成された．

見られた．どのセッションでも 20 〜 40 名程度の聴講者が参加し，活発な議論が行われた．

・Communications QoS, Reliability & Performance

Yavuz らによる「Modeling Channel Occupancy Times for
Voice Traffic in Cellular Networks」（リスト［1］）は，セルラ

Modeling
・Communication Theory

ネットワークにおけるチャネル占有時間のモデル化に関する・Computer and Communications Network Security

研究発表である．ユーザが，一つのセル内にとどまる場合は，・Multimedia Communications & Home Services

通信の保留時間とチャネルの占有時間は一致するが，複数の・Network Services & Operations

セル（基地局によってカバーされる無線ゾーン）を移動する場

・Optical Networks & Systems

合は，ハンドオフにより，チャネルの占有時間は保留時間よ・Signal Processing & Coding for Data Storage

り短くなる．従来は，チャネル占有時間を保留時間と同様に，・Signal Processing for Communications

指数分布で近似する場合が多かったが，本発表では，Bell・Wireless Ad Hoc & Sensor Networks

Canada のセルラネットワークにおいて計測されたデータを・Wireless Communications

もとに，確率分布での近似を試みている．具体的には，複数・General Symposiumのタイプの呼（同一セル内で完結する呼やハンドオフした呼・CogNets Workshopなど）それぞれのチャネル占有時間に対して，複数の確率分

発表件数では，無線伝送やアドホックセンサネットワークの布（指数，対数正規，ガンマ，ワイブル）による近似の検定をセッションで全体の 5 割弱を占め，続いて多い順に，通信理行っている．その結果，いずれのタイプの呼に対しても，対論・信号処理，通信品質・性能評価，光ネットワークに関す

数正規分布がより良い近似を示すことを結論づけている．

るセッションであった．各セッションの動向や注目すべき発チャネル占有時間は，ユーザがそのセルに滞在する時間（セ表については，各分野の専門家の方々による以降の報告記事

ル滞在時間）に依存するため，セルの形状や道路などの環境を参照願いたい．

要素に深く依存するが，特定の場合においての傾向として，

次回は 2008 年 5 月 19 日〜 23 日，中国・北京で開催される予定である．

その分布を明らかにしたことは，興味深い．別のエリアや時間帯でも同様の傾向が見られるのか更に検証することが期待される．

モバイルトラヒックに関する研究動向（株）NTT ドコモ

金田茂

Kamal ら に よ る「A New Realistic Mobility Model for
Mobile Ad Hoc Networks」（ リ ス ト［2］） で は，MANET（Mobile Ad Hoc Networks）での性能評価を想定し，現実世界により近くなるようなモビリティモデルを提案している．
提案モデルは，ノードの速度をガウス分布で表し，移動する
方向を現在の方角をなるべく維持しつつ目的地へ近づく方角
として確率的に決定し，速度と方向を指数分布に従う時間間

無線，有線にかかわらずネットワークの設計や制御の性能隔で更新するという比較的シンプルなモビリティモデルであ評価結果は，評価時に仮定する入力トラヒックの影響を大きる．更に，モデルの妥当性を評価するために，一般に公開さく受ける．更に，セルラやアドホックネットワークなどの移れているモビリティのトレースデータとの比較を行ってい動通信ネットワークでは，ユーザがいつでもどこでも通信をる．500 m 四方のエリアを 6 × 6 のゾーンに区切り，トレー行うことができるため，ネットワークに流入するトラヒック

スデータの経由したゾーンと，提案しているモビリティモデ

は，ユーザの通信行動やモビリティに深く依存している．つルが経由したゾーンとの比較を実施している．その結果，提まり，移動通信ネットワークを対象とした，設備設計法やネッ

案モデルは，実トレースデータをよく反映できており，トレー

トワーク制御方法の研究は，ユーザの通信行動やモビリティ

スとの経由したゾーンの違いは，18% 以下であったと結論を把握することが重要であり，これらを考慮できるようなトづけている．一般的に，MANET の場合には，その性能評

国際会議報告21価結果に，ノードのモビリティが強く影響するため，評価す属が大学以外であるものは，報告者の発表も含めて 3 本と少る際には，そのモビリティモデルの妥当性も強く要求される．

なめであった．しかしながら，大学と企業による共著が別途

そのためにも，このようなモビリティモデルの妥当性を向上

3 本あり，10 件の発表のうち過半数が企業が関係する論文でさせる取組みは，今後も重要だと思う．ただ，求められるモあった．近年の ICC や GLOBECOM は，企業からの発表がデルの精度は，そのモデルの利用先によるので，モデルの精少ないイメージをもっていたが，NSO のポスターセッショ度と計算量とのトレードオフは考慮する必要があると考えンに関してはバランスよく選ばれていた．

る．また，このようなモビリティモデルの検討は，交通工学

TCP 関連の研究などの分野でも検討されているため，他分野の研究動向を把TCP に 関 連 す る 研 究 が 3 件 発 表 さ れ て い た．TCP

握しながら検討を進めることや共同で研究することも有効だ

Dynamics in 802.11 Wireless Local Area Networks（リストと思われる．

［4］）では，TCP のデータとそれに対する ACK が無線レイ

以上，モバイルトラヒックとモビリティのモデル化に関す

ヤで干渉して TCP のタイムアウトを引き起こし，データ通る研究発表を報告した．モバイルトラヒックやモビリティモ

信効率が低下するという問題を，TCP Reno，NewReno，

デルに関する研究は，昔から検討が続けられているが，最近

Tahoe を用いて詳細に解析している．レイヤ構成上はトラの傾向としては，理論的な考察だけでなく，実データとの比ンスポートプロトコルと無線技術は独立しているものの，資較やモデルの応用先を意識した発表が増えている印象を受け源の有効利用の観点からはクロスレイヤが重要となり得るこた．今後も無線アクセス技術やアプリケーション（サービス）とを改めて示した論文である．

も多様化することから，モバイルトラヒックのモデル化は，

An Improved TCP Migrate Scheme with DNS Handover

ますます困難になると思われる．そのためには，基礎的な傾Assistant for End-to-End Mobility（リスト［5］）では，端末向を把握するために理論的な解析をベースとしながらも，シの IP アドレスが変わってもアプリケーションに対して TCP

ミュレーションを併用した検討も必要となると考える．著者

コネクションを維持する TCP Migrate 技術を拡張し，通信らも本会議で「Performance Evaluation of Network Systems

す る 双 方 の 端 末 が 同 時 に 移 動 し て IP ア ド レ ス が 変 わ る

Accounting for User Behaviors（CQR02）」（リスト［3］）と題

double jump

して，ユーザ個々の行動を詳細に再現できるシミュレーショ

いずれも ns2 を用いたシミュレーション解析を行っている．

ン環境の構築法を示すとともに，ユーザ行動（通信・移動）がAutomatically Segregating Greedy and Malicious Internet

システムの性能評価結果に与える影響を明らかにしている．

Flows（リスト［6］）では，一般的な TCP のフローが，ネッ

また，トラヒックやモビリティのモデルの妥当性を示すため

トワーク内のアタックや，TCP のふくそう制御を実施しなには，実ネットワークでのデータを利用して比較検証するこい悪意ある端末によるフローに対して不利益を被らないためとが有効であり，大学などの研究機関と産業界とが協調しての技術を述べ，PC によるプロトタイプで性能評価を行って研究開発を推進していく必要性を強く感じた．

いる．アクセスルータのみがパラメータの測定，計算をすれ問題の解決を図っている．上記 2 本の論文はばよいため，コアルータへの改修が不要であり，現実的な展

ネットワークサービスに関するセッションの動向（株）KDDI 研究所

今井尚樹

開が可能な点，また，段階的に導入すればよく，従来の類似手法に比べてコストを削減できる点が特徴となっている．

次世代インターネットアーキテクチャ
The SILO Architecture for Services Integration, Control,and Optimization for the Future Internet（リスト［7］）は，
次世代インターネットのアーキテクチャに関するポジション
ペーパーである．アプリケーションからデータ送受信まで，

Network Services and Operation Symposium（ 以 下，

各レイヤが必要とする機能のコンポーネント化と，それらのNSO）は，六つのオーラルセッションと一つのポスターセッ結合によるサービスの実現を提案している．例えば無線上でションの合計 7 セッションで構成され，2 日間にわたり開催

映像を流す場合，データの圧縮，カプセル化，分割，レートされた．NSO に採択された 46 本の論文のうち，ランダムに制御，エラーのない送信，ヘッダエラー検出，フレームのカ選択された 10 本の論文がポスターセッションに割り当てら

プセル化，MAC，PHY といった要素への分割と，各要素をれた．以下では，NSO のポスターセッションに関して報告実現する手段のつなぎ合わせによりサービスを実現する．今する．なお，すべてのシンポジウムにおいて，ポスターセッ

日のインターネットにおけるレイヤ間の連携を容易に実現す

ションは 100 分間の割当となっていた．展示会場となるホーることに主眼を置いている．

ルでは最大二つのセッションが同時に行われており，約 20前後のポスターが常時展示されていた．

定義すべき機能の粒度，要素機能選択の方法，サービスの定義方法，ユーザの嗜好などの取得方法，ノード同士の連携

セッションの傾向

手法など，著者らも自ら述べているようにまだまだ多くの検NSO のポスターセッションの論文のうち，第 1 著者の所討すべき項目が残されているが，次世代ネットワークの方向

22

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

国際会議報告性に関する一検討として興味深い論文である．
ほかにも PoC（Push to talk over Cellular）関連技術を米ンを主に聴講し，WDM ネットワークに関する動向をレポー
トする．

国の複数の 3G ネットワークを用いて性能評価を行うなど

主要トピックス（リスト［8］），近い将来の実サービスを見据えた論文と，そ（ 1 ） 光パススケジューリング

の更に先をターゲットとしたアカデミックな論文がバランス（ 2 ） 光パスルーチング

よく採択されており，幅広い視野による議論ができる国際会（ 3 ） ネットワークアーキテクチャ

議であるとの印象をもった．

主要トピックスは上記の三つに大別できる．グリッドコン
ピューティングなどのアプリケーションの登場により，エン光ネットワーク及び次世代イン
ターネットアーキテクチャ関連
セッションの動向
慶応義塾大学山中直明・宮城洋之・石川浩行

ドツーエンドでネットワーク帯域をより効率的にスケジュー
リングすることが求められている．そのため，光パスのスケ
ジューリング方式・ルーチング方式に関する発表がよく見受けられた．これらに加え，WDM マルチチャネルリングネッ
トワークアーキテクチャに関する発表もあった．リングネッ
トワークは主に MAN（Metropolitan Area Network）において活用されている技術である．多くの設計ではパケットはタ
イムスロットを利用して伝送されるため，固定長サイズに

光ネットワーク関連

なっているが，可変長サイズのパケットを伝送するための設光ネットワークシステムに関するシンポジウム「Optical

計及び評価を行っている興味深い発表であった．

Networks and Systems」では九つのオーラルセッションと一

このように，ICC2007 の WDM ネットワークセッションつのポスターセッションにおいて計 63 件の研究発表が行わでは，質の高い研究発表が数多く行われた．今後も光ネット

れた．セッション会場には常時 20 〜 40 名ほどが聴講しておワークを使用する様々なアプリケーションの登場が予想されり，活発な質疑応答が行われていた（図 1）．参加状況についるため，活発な研究活動が重要となることは必須である．

て，著者数では 63 件の発表のうち，アメリカ 19 件，カナダ

次世代インターネットアーキテクチャ関連10 件，イギリス 6 件となっており，欧米の発表件数が多数

Network Services and Operation Symposium（NSO）は，占めていたが，アジアでは発表件数が 17 件となっており，

P2P（Peer to Peer）や VoIP（Voice over IP）などの技術に関

アジアにおける光ネットワークシステムへの貢献度は非常にするセッションであり，6 月 26 日と 27 日の 2 日間にわたっ

大きくなっていることが分かる（図 2）．また，日本では，発て研究発表が行われた．米国，英国，中国，ドイツからの発表件数が 3 件となっており，アジアでは中国の 4 件に続く 2表が多く，日本からの参加者は比較的少なかった．NSO05 は，位，全体では 5 位であった．本シンポジウムは大きく七つの次世代インターネットアーキテクチャに関するセッション

テーマに分類され，発表件数ではプロテクションリストレー

で，特に BGP における経路制御やふくそう制御を中心に発ションに関する発表が 16 件，WDM ネットワークに関する表が行われた．本セッションでは，理論的な解析を中心とし発表が 15 件で全体の約半数を占め，続いて OPS/OBS，光た発表が多く，参加者同士の活発な議論が行われていた．以

交換が 7 件，光 CDMA，光無線，PON に関する発表が 6 件

下では興味深かった発表について簡潔に紹介する．

あった（図 3）．今回は WDM Network I と題するセッショ

現在のネットワークは，構造が複雑になっていることによ

20
18
16
14

発表人数

12
10
8
6
4
2
0

o
a y
s
da K
A
ina an dia ore aly an rea gal nd ali an ece nd Ric
US Cana U Ch Jap In gap It Taiw Ko ortu erla ustr erm Gre Irela rto
A G
P eth
ue
Sin
P
N

図1

国際会議報告WDM ネットワークセッションの様子

図2

光ネットワークに関する国別発表件数

23

Optical Wireless6
Passive ptical
Networks 6

Protection and
Restoration
16

無線通信に関する研究動向：
Cooperative Networks を中心として

OCDMA 6
OPS/OBS 7
OpticalSwitching 7

静岡大学

WDM Networks
15

和田忠浩

ICC2007 における無線通信に関する研究分野の中で，大きな注目を集めていたものとして Cooperative Networks が挙げられるであろう．昨年度の GLOBECOM2006 でも本テーマに関図3

光ネットワークのトピックス別発表件数するセッションがいくつか組まれていたが，この ICC2007 においては更に多くのセッションが組まれ，通信理論シンポジウム

り，複数の AS（Autonomous System）に分割管理されている．ドメイン管理者は他のドメインの状態を関知しないため，
ネットワーク全体として最適なルーチングが行われるとは限らない．
Carla Di Cairano-Gilfedder（British Telecom）らの Can
autonomic and strategic routing benefit Internet autonomous systems? （リスト［9］）と題する研究では，確率的ゲーム理論を用いて，互いの戦略的な行動が引き起こす相互作用をモデル化した．一定のルールを導入し，各ドメイン管理者がそのルールに基づいて効率的なネットワークを運営することにより，全体として優れたスループットを得られることを示した．
Biplab Sikdar（Rensselaer Polytechnic Institute）
らの Realtime detection of link failures in inter domain routing （リスト［10］）と題する研究では，ベイズ的アプローチによる時間効率の良いリンク故障検出メカニズムを提案した．物理リン
ク故障は，ネットワークに深刻な影響をもたらす可能性があるため，迅速にリンク故障を検出する必要がある．ベイズ的アプローチとは，ある状況下における特定事象の発生確率を予測する手法であり，データのもつ情報だけでなく，それ以前にもっている情報も推論に利用できる．また，異なる時期に得られたデータを推論に組み込むことも可能である．提案
方式では，経路更新の空間相関の情報を含むことにより正確性を増している．
全体を通して，本セッションでは理論解析の発表が多かったが，今後は実ネットワークに適用していくことを念頭に，研究を進めていく必要があると感じた．

で二つのセッションが，無線通信シンポジウムでは三つのセッションが企画されていた．これらのセッション以外にも本テーマに関して多くの発表がなされており，この研究分野が大変活発であることを物語っている．聴講者数も各セッションともお
お よ そ 50 人 を 超 え て お り， 関 心 の 高 さ を う か が わ せ た．
Cooperative Networks に関するセッションが二つ同時に進行されたこともあり，残念ながらすべてのセッションに参加できた
わけではないが，ここでは，筆者が参加したセッションの中か
らいくつか話題を取り上げ紹介する．

通信理論シンポジウムでの話題
通信理論シンポジウムにおいては，通信容量の解析，ネッ
トワーク符号化，Diversity-Multiplexing Tradeoff, Duplex
性能と信頼性の関係などがトピックとして挙げられていた．
例えば，リスト［11］では，ネットワーク符号化を適用した際の中継方式の違いによる通信容量の改善について丁寧な解析
結果が示されており興味深い．

無線通信シンポジウムでの話題
無 線 通 信 シ ン ポ ジ ウ ム に お い て は， 最 適 受 信 の 検 討，MIMO による特性改善，多ユーザによるアクセス，ブロードキャストの効率改善などがトピックとして挙げられていた．例えば，リスト［12］では Cooperative Networks における物理層や協調ノード選択なども含めたシステム評価を行っている．またリスト［13］はアドホックネットワークにおけるノード間の接続性に関して新たな定量的モデルを提案したものであったが，この内容は Cooperative Networks の解析でも応用できる可能性があり興味深い．
Cooperative Networks に関する理論研究はこのところかなり進んでいると考えられ，今回の会議でも本技術そのもの
に関するブレークスルー的な発表を見つけることは難しかった．その一方で，Cooperative Networks の利用の際に問題となる要素的技術に関する検討が丁寧に行われているという印象をもった．このことは，この分野の研究が成熟期に入りつつある一方，まだ多くの課題が残されていること意味していると思われる．

24

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

国際会議報告

無線 MIMO 関連セッションの動向
ハーバード大学

小池俊昭

が，レベル交差率や V-BLAST の最適順序など基礎的な報告も散見され，まだまだ基礎研究の余地があるとの印象を受けた．これまでに LDPC 符号や THP などの古い研究が再発見され利用されているように，種々の問題を解決する突破口として異分野の技術や古い研究を見直すことも重要であろうと思われる．日本からの発表件数は少なかったが，国際的流行を追うばかりではなく，日本独自の研究課題に対して地

本会議では離れた会場で同時に 15 件の口頭セッションが道な基礎研究を重ね，新たな流行を喚起するような優れた技開催されたため，興味深い発表を網羅することは困難であっ術が生まれることを期待する．新しい制約条件を加えては最た．筆者は主にポスター発表と Cooperative 関連のセッショ適化するという流れが最近の動向であるが，あえて制約条件ンに参加した．Cooperative 関連の発表は近年急速に増加しを取り払い，思い切った大胆な設定をすることで新しい課題ているが，MIMO に関する発表の多さには及ばない．本報を発見したり新しい技術を創出したりする契機になりはしな

告では，会議中最多の 11 セッションが開かれた MIMO 関連

いかと考える．

の動向について紹介する．MIMO の研究は他のセッションでも多数見られ，合わせるとおよそ 200 件になる．ポスター
セッションでは活発な議論が交わされ刺激的であったが，口頭セッションでは積極的な討論も見られなかった．しかし採録原稿を見るとどれも質が高く，一読の価値があるものばか

無線通信の伝送技術に関する
動向

りである．

東京工業大学200 件の発表中半数近くは理論的解析論文であった．アン

府川和彦

テナ間相関・非線形増幅・高速フェージング・キャリヤオフ
セットなど現実的な要素や厳しい環境を考慮に入れた上で伝送容量などの統計量を導出する傾向が見られる．数理的解析

本報告では，筆者が聴講した無線通信の伝送技術関係のセッションについて，その研究動向を紹介する．

やモデル化に終わっており，解析結果を通信方式の提案やア

最初に，全体の傾向について概説する．無線通信の伝送技

ルゴリズムの開発に結び付けている論文が少なかったことが術の主流はやはり，（i）MIMO（Multi-Input Multi-Output：

残念である．また，実装や実験結果を報告している論文も極多入力多出力系）である．MIMO のセッション数は 11 もあめて少なかった．

り突出している．これは ICC に限らず，無線通信を扱う他

研究課題としては Precoding に関するものが 50 件以上とのすべての国際会議にあてはまる傾向である．次は，（ii）

最も多く，注目の高さがうかがえる．これに続いて伝搬路推

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing： 直定や最ゆう・繰返し受信など受信信号処理に関するものが主

交周波数分割多重）であり，セッション数は 7 である．MIMOに報告されている．Precoding とは、干渉除去や受信波形制との組合せである MIMO-OFDM を扱った研究発表がやはり御を目的に，あらかじめ送信信号に仕掛けを施すことである．

多いようである．後は，（iii）アドホックネットワークや（iv）

伝搬路情報をもとに時空間の逆フィルタを乗じる線形処理，

Cooperative Communications 関係のセッション数が多く，

Tomlinson-Harashima Precoding（THP）のような非線形処

リレー通信や分散時空間符号が根強い人気を博している．物理，Trellis Precoding のような直接データを操作する手法な理層と上位層にまたがる（v）クロスレイヤ技術も近年注目をどがこれに含まれる．マルチユーザ環境や限られたフィード

集め，スケジューリング関係の発表件数が急増している．逆バック情報を想定して様々な最適化基準でフィルタ行列や符に，10 年ほど前に隆盛を極めた（vi）CDMA（Code Division

号語などを設計する研究が多い．残念ながら似通った内容がMultiple：符号分割多重）は，第 3 世代移動通信の実用化以多く，独自性のある面白い研究が少ないと感じた．

後，発表件数が激減し，セッション数は（vii）UWB（Ultra

近年，グラフ表現に基づいて確信度情報を伝搬させる繰返

Wide Band：超広帯域無線）と同程度になっている．誤り訂

し受信が研究されている．伝搬路推定やキャリヤオフセット

正符号に関していえば，一時期盛んにもてはやされたターボ

補償・遅延波等化・干渉信号同定・誤り訂正複号などを統合

符号も，LDPC（Low Density Parity Check：低密度パリティ的に処理できるとして注目を集めているが，いまだ決定的な検査符号）にセッション数で後れを取っている．以下では，手法は提案されていない．リスト［14］では，十分多くの遅延二大主流の（i）MIMO と（ii）OFDM について，具体的に研波を仮定すると干渉成分が急しゅんな相関特性をもつことを究動向を述べる．

利用して簡易な繰返し方式を提案している．なお，MIMO
における Cross Layer Design の重要性が指摘されて久しいが，これに関する研究は数件しか見られなかった．
成熟度が増して面白みが薄れている MIMO の研究である

国際会議報告MIMO
MIMO とは，複数の送受信アンテナを用いた信号の空間多重伝送であり，周波数帯域を広げずに通信路容量を増やすことができる．このため，G. J. Foschini が 1996 年に提唱し25て以来，無線通信の分野では一大ブームとなっている．今回，ンターバルの導入により，周波数選択性フェージング条件下

特に目に付いた研究トピックは，伝送路情報を用いた送信技

でも符号間干渉を受けずに高速伝送が可能である．このため，術に関するもので，受信側から送信側へのフィードバック情

無線 LAN や地上波デジタル放送にも採用され，かつ次世代報量が少なくて済む方式である．具体的に述べると，
プレコー

移動通信方式としても有望視されている．今回も関連する研ディングは送信信号に線形操作を行い，通信路容量を最大化

究発表は多く，その中でも MIMO-OFDM を扱った研究が目したり，受信側のビット誤り率を最小化できる技術であるが，立っていた．個人的に注目した研究トピックは，信号検出とチャネルのインパルス応答の情報を必要とし，フィードバッ

伝送路推定とを事後確率最大規範（MAP）に基づき一体で行

ク情報量が多くなってしまう．そこで，線形操作の重み付けう技術である．この MAP 推定は厳密に行うと演算量が膨大

係数の組（codebook）を有限個に限定し，受信側からこのになるため，演算量を軽減できる近似アルゴリズムが検討さ

codebook を特定する方式が注目されている．送信アンテナ選れており，EM アルゴリズムや Factor Graph 上の確率伝搬

択や Beamforming の送信重み制御，並びにマルチユーザ・

アルゴリズムの検討が散見された．その他，周波数リソース

ダイバーシチを活用する Opportunistic Beamforming もこの割当やスケジューリングに関する研究発表が増加傾向にあプレコーディングの一種とみなすことができ，発表件数も顕り，OFDM の一番の問題である PAPR（Peak to Average著であった．その他，受信技術として，干渉キャンセラを含Power Ratio，ピーク対平均電力比）
に関する研究も依然としむ信号検出や伝送路推定の研究も，依然として多く見受けらて多かった．また，サブキャリヤ間の直交性を損なう要因とれた．

して，周波数オフセット，チャネルのドップラー変動，並び

OFDMに長遅延分散が挙げられるが，これらの対処技術の研究も根

OFDM は基本的にマルチキャリヤ伝送であり，ガードイ

強い人気があるとの印象を受けた．

参照リスト
E. A. Yavuz and V. C. M. Leung, “Modeling channel occupancy times for voice traffic in cellular
networks,” CQR07-5.
［2］ A. E. Kamal and J. N. Al-Karaki, “A new realistic mobility model for mobile ad hoc networks,”
WAS05-1.
［3］ S. Kaneda, A. Hiromori, Y. Akinaga, and N. Shinagawa, “Performance evaluation of network systems
accounting for user behaviors,” CQR02-4.
［4］ S. Gopal and S. Paul, “TCP dynamics in 802.11 wireless local area networks,” NSO03P-3.
［5］ Y. Wu, Y. Le, and D. Zhang, “An improved TCP migrate scheme with DNS handover assistant forend-to-end mobility,” NSO03P-6.
［6］ J. Brustoloni and S. Chen, “Automatically segregating greedy and malicious Internet flows,”
NSO03P-10.
［7］ R. Dutta, G. Rouskas, I. Baldine, A. Bragg, and D. Stevenson, “SILO architecture for services
integration, control, and optimization for the future Internet,” NSO03P-2.
［8］ W. Chen, S. Licking, T. Ohno, S. Okuyama, and T. Hamada, “Performance measurement, evaluation
and analysis of push-to-talk in 3G networks,” NSO03P-1.
［9］ C. D. Cairano-Gifeddera, R. Ghanea-Hercocka, and S. Srinivasana, “Can autonomic and strategic
routing benefit Internet autonomous systems?,” NSO05-1.
［10］ X. Long and B. Sikdar, “Real-time detection of link failures in inter domain routing,” NSO05-5.
［11］ P. Popovski and H. Yomo, “Physical network coding in two-way wireless relay channels,” CT02-4.
［12］ D. S. Michalopoulos, G. K. Karagiannidis, and T. A. Tsiftsis, “Introducing PHY-layer fairness inamplify and forward cooperative diversity systems,” WCS02-2.
［13］ D. Dardari, “On the connected nodes position distribution in ad hoc wireless networks with statisticalchannel models,” WCS22-2.
［14］ T. Wo and P. A. Hoeher, “A simple iterative Gaussian detector for severely delay-spread MIMO
channels,” WCS18-1.
[1]（平成 19 年 8 月 16 日受付）

26

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

解説論文

解説論文

IMS/MMD に関する技術動向
Technical Trends in IMS/MMD

横田英俊

†

Hidetoshi Yokota†

Summary

Domain）と名づけ，アーキテクチャを含めた標準化を進めている．本論文では，これらの概要及び動向について解説する．

次世代のモバイル通信網の構築に向けて，IP 技術をベースとしたオール IP に関する動きが活発化している．本論
文では，オール IP 化の中核となる技術として，3GPP に
お い て 標 準 化 が 進 め ら れ て い る IMS（IP Multimedia
Subsystem）及び 3GPP2 で標準化が進められている MMD

2．オール IP モバイルアーキテクチャ
オ ー ル IP を 実 現 す る ア ー キ テ ク チ ャ に 関 し て は，（Multi Media Domain）の概要並びに最近の動向について解3GPP や 3GPP2 の ほ か に，ITU-T や OMA（Open説する．

Mobile Alliance）など複数の標準化団体やフォーラムにKey words

及んでいるため必ずしも統一的な見解はないものの，およそ図 1 のような構成と考えられる．ユーザデータの転送を担うトランスポートプレーンは，ユーザ端末が直接標準化 , IMS, MMD, 3GPP, 3GPP2

接続し主にレイヤ 2 の機能を提供するアクセスネット
ワークと，複数のアクセスネットワークに共通でかつ

1．モバイル 通信 網を取り巻く環 境
近年，モバイル通信網を含めた電気通信網全体が，従来の回線交換網から IP 技術を基本とするパケット交換
網へと変貌しつつある．いわゆるオール IP 化の流れである．無線技術の革新により通信速度が向上し，モバイ
ル通信サービスは従来の音声通話から，より大容量のデータ，動画像など種々のメディアを扱えるようになり，
E メール，ウェブ，SNS など次々と新しいアプリケー
ションが生まれているインターネットサービスとの融合を図ることは，ユーザデータのみならずシグナリングを含めて IP 化することへの大きな動機付けになっている．
第 3 世代移動通信技術の国際標準化を行っている 3GPP
及び 3GPP2 では，特にシグナリングにかかわるエン
ティティやプロトコルを IP 化するために，それぞれIMS（IP Multimedia Subsystem）
及び MMD（Multimedia†（株）KDDI 研究所，ふじみ野市KDDI R&D Laboratories, Inc., Fujimino-shi, 356-8502 Japan

解説論文：IMS/MMD に関する技術動向

IP 技術を用いてレイヤ 3 の機能を提供するコアネット
ワークに分類される．コントロールプレーンでは，呼制
御や認証等を行うための種々のサーバが配置され，これらの基本機能を組み合わせることによりプレゼンス機能
や電話会議機能等を提供する呼制御アプリケーションが実現される．IMS や MMD はこのコントロールプレー
ン に 位 置 し，SIP（Session Initiation Protocol） や
Diameter と呼ばれるプロトコルを用いて呼制御や認証を行う．また回線交換サービスもすぐにはなくならないことを考えると，回線交換網とのシグナリング，ベアラ
レベルでの連携（変換）機能も必要となる．更に上位のア
プリケーションプレーンでは，電話，データアクセス等
で個別に管理されていた認証・課金，ユーザ情報を一元化かつモジュール化することにより種々のアプリケー
ションを連携されるための試みも行われており，これらは SDP（Service Delivery Platform，サービス提供基盤）と呼ばれる共通プラットフォームで実現される．SDP
では，ユーザのプレゼンス情報やメール配信機能などをイネーブラと呼ばれる機能モジュールとして提供し，

27アプリケーション
プレーン

通通信事業者アプリケーション
事
信者
業プ
アリ
ケシ
ーョ
ン

アプリケーション
ササードパーティ
ド
ーパ
ーィ
テ・
アリ
プケ
ーョ
シ
ン

公開インタフェース

・
・
課課金
・
金ユ
ー
・
ザユーザ
位
置情
報（イ
等
ネ位置情報等ブーラで現実 ）（イネーブラで実現）

SDP

呼制御 AS
呼制御
AS

IMS/MMD

コントロール
プレーン

呼制御サーバ呼制御サーバ

認証サーバ
認証サーバ

ポリシサーバ
ポリシ
・サーバ

コアネットワーク
パケッ
ト転送
IPI P
パケッ
ト転送

アクセス
ネットワーク

トランスポート
プレーン

3G
RAN

WiFi

移動管理
移動管理

ポリシ制御
ポリシ制御

W MAX
ビジブル型
ロボット

回回
線線
交交
アンコンシャ
換換ス型
ロボット
網網

固定網

バーチャル型ロボット

図1

オール IP モバイルアーキテクチャ概念図

かつ XML（eXtensible Markup Language）や SOAP
（Simple Object Access Protocol または Service Oriented

3．IMS/MMD の構成と機能

Architecture Protocol）などの汎用言語・プロトコルを用いて一部を公開することにより，通信事業者のみなら

IMS と MMD はそれぞれ 3GPP，3GPP2 で標準化がず第三者が容易にアプリケーションを開発・提供するこ行われているが，相互接続性を考慮して両者の差分がでとも可能となる．

きるだけ少なくなるよう策定されている．

上述のように，オール IP 化とはネットワークの様々

IMS/MMD の主要な要素とその接続関係を図 2 に示

な部分の IP 化を意味しており，それぞれにメリットをす．IMS/MMD の構成要素の中で最も重要なのが，SIP有する．コアネットワークを IP 化することにより，異による呼制御を行う CSCF（Call Session Control Func-

なるプロトコルが利用される種々のアクセスネットワー

tion） で あ り， そ の 役 割 に 応 じ て Serving-CSCF

クを接続し，移動管理や認証処理等を共通化することが（S-CSCF），Proxy-CSCF（P-CSCF）
及び Interrogating-

可能となる．これにより，複数のアクセス手段を切れ目

CSCF（I-CSCF）の 3 種類が定義されている．またユーなく利用できるサービスをユーザに提供することが容易

ザの認証情報等を格納している HSS（Home Subscriberとなる．また IMS や MMD を用いてコントロールプレー

Server）も，特にユーザの SIP 登録時に重要な役割を果

ンを IP 化することにより，サービスごとのシグナリン

たす．S-CSCF は，セッション制御を行う中心的なノーグを共通化するとともに IP アプリケーションとの連ドであり，HSS と連携してユーザの登録処理も行う．

携・統合が容易となる．例えばマルチメディアセッショ

また P-CSCF はユーザと直接通信を行うノードで，SIPンの確立時に，着信ユーザの位置情報や IP ベースのプ

パケットのチェックやセキュリティ機能を提供する．

レゼンス，スケジュール機能と連携することにより，ボ

I-CSCF は，他のネットワークからの SIP セッションを

イスメールへの転送やそのつど最適な端末への着信を受け付け，適切な S-CSCF へ転送する役割をもつ．

行ったり，アクセスネットワークに応じて QoS や受信

IMS/MMD では，端末と通信するための IP 接続サー

メディアの選択を実行することが柔軟にできるようにな

ビ ス を 提 供 す る IP-CAN（IP-Connectivity Accessる．またこのような複数のサービス要素を組み合わせた

Network）の存在を前提としている．IP-CAN には固定

アプリケーションの生成やユーザに合わせたカスタマイ

網を含めて種々のアクセスネットワークが利用可能であズが容易になることもメリットの一つと考えられる．

る が， 特 に 3GPP で は GPRS（General Packet Radio
Service）をベースとしたアクセスネットワーク，3GPP2
では Mobile IP をベースとした cdma2000 のデータネッ

28

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

解説論文

I MS/ MMD

AS
SLF*

HSS*
( AAA)I -CSCF

SGW

BGCF
PDE*

S -CSCF

PS*

MGCF

MRFC
MRFP

P -CSCF

PCRF

GGSN

HA

SGSN

PDSN

RAN

RAN

3GPP GPRS

3GPP2 cdm a20 00

MGW

PSTN

I P- CAN

図2

IMS/MMD の構成（図中 * は IMS と MMD で差異のある機能エンティティ）

トワークが重要となる．IP-CAN は接続された端末にえて端末の認証（正確には相互認証）を行うために 2 往復

IP アクセスを提供するために IP アドレスの割当や，のシーケンスとなる．また IP-CAN は様々なアクセス

IMS/MMD サービスを受けるために P-CSCF のアドレ

ネットワークが想定されるため，端末と P-CSCF 間にスを提供する機能が必要となる．特に IP アドレスの割

安全な通信路（IPSec）を確立する必要があり，このため

当に関しては，3GPP では GPRS による接続手順（PDPの鍵生成・配送手順も含まれる．

（Packet Data Protocol）コンテクストの生成），3GPP2

端末は IP-CAN に接続して P-CSCF アドレスを取得

では Mobile IP 及び PPP による接続手順を用いて IP ア

した後，REGISTER（SIP 登録メッセージ）を送信する．

ドレスが割り当てられる．また，P-CSCF アドレス発見

このメッセージにはユーザの ID や IP アドレスが含まに関しては，端末の IP アドレス取得後，GPRS によるれているが，IPSec による保護はまだされていない．

接 続 手 順 の 中 で 行 わ れ る か， より一般的には DHCP

P-CSCF は受信した REGISTER を I-CSCF へ転送する（Dynamic Host Configuration Protocol），
DNS（Domain

が，I-CSCF が異なるネットワークにある場合には（UEName System）を利用して行われる．IMS と MMD の差（User Equipment）がローミングしているなど），DNS

異としては，このほか，HSS が AAA（Authentication,

を 利 用 し て I-CSCF ア ド レ ス を 取 得 す る．I-CSCF は

Authorization and Accounting）
サーバとデータベースの

HSS に 適 切 な S-CSCF を 問 い 合 わ せ， こ れ を も と に集合体として定義されていること，並びに移動端末の位

REGISTER を S-CSCF に転送する．この後，S-CSCF

置情報を取得するための PS（Position Server）と PDE

は HSS へ 自 身 を 登 録 す る と と も に， 認 証 情 報（Position Determining Entity）が MMD に固有であるこ（Authentication Vector と呼ばれる）を取得し，認証にとが挙げられ，一方端末に対して適切な HSS のアドレ

必要なチャレンジ値と P-CSCF が必要とする鍵を SIP

スを提供する SLF（Subscription Locator Function）は，

401 Unauthorized メッセージに入れて I-CSCF に送信

IMS で規定されている機能である．その他の構成要素にする．このメッセージが P-CSCF に到達した時点で，関しては，用語解説で述べる．

鍵情報を取り出しかつメッセージからは削除して端末へ送信する．端末は HSS との共有鍵を用いてチャレンジ

4．IMS/MMD における端末の登録，接続手順

値から IPSec 用の鍵を生成し，P-CSCF と安全な通信路を確立するとともに，認証応答を格納した 2 回目のIMS/MMD における端末の登録に関する手順を図 3

REGISTER を こ の 通 信 路 上 で P-CSCF へ 送 信 す る．

に示す．端末の登録では，S-CSCF への自身の登録に加P-CSCF は DNS を用いて I-CSCF アドレスを取得し（前

解説論文：IMS/MMD に関する技術動向

29

UE

DNS
REGISTER

P-CSCFDNS Query(I-CSCF)I-CSCF

S-CSCFHSS

REGISTER
ユーザ登録状態問合せ
REGISTER
認証情報取得チャレンジ，鍵の抽出
401 Unauthorized (チャレンジ，鍵)401 Unauthorized

401 Unauthorized (チャレンジ)(チャレンジ，鍵)鍵・応答の生成IP Secトンネル
REGISTER (応答)DNS Query(I-CSCF)REGISTER (応答)
ユーザ登録状態問合せ
REGISTER (応答)認証

200 OK

図3

ユーザ A のホームプロバイダ（1）I-CSCF

問合せ

DNS

S-CSCF 1

IMS/MMD における登録手順

ユーザ B のホームプロバイダ（2）S-CSCF

問合せ

HS S

I-CSCF

P-CSCF 1

I P- CAN

ユーザ情報取得

200 OK

200 OK

S-CSCF 2

P-CSCF 2

I P- CAN

ユーザ A

ユーザ B

（1）INVITE（2）183 Session progress/（3）180 Ringing/（4）200 OK（5）ACK

図430

IMS/MMD におけるセッション確立手順

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

S-CSCF は， 登 録 時 に 取 得 し て あ る P-CSCF2 へ

このメッセージは I-CSCF を経由して S-CSCF へ転送

INVITE を転送し，最終的にユーザ B に届けられる．

され，S-CSCF において端末の認証が成功すると，HSS

ユーザ B は，INVITE の情報に応じて，サポートしてからユーザ情報を取得する．その後 S-CSCF は，
SIP 200

い る コ ー デ ッ ク な ど の 情 報 を SIP 183 Session

OK

メッセージを端末に向けて送信する．このようなProgress

メッセージに格納してユーザ A に送信する

手続きにより，端末の登録後には，端末の認証，登録（図中（2））．図 4 には示されていないが，必要に応じて及び鍵交換が完了する．IMS/MMD では SIP メッセー

Precondition と 呼 ば れ る リ ソ ー ス 予 約 の た め の メ ッ

ジのヘッダに拡張を行い，登録手順において端末に対セージ交換を双方で行った後，ユーザ B の端末は着信

しては S-CSCF の情報を伝える機能，S-CSCF に対し音を鳴らし，SIP 180 Ringing メッセージをユーザ Aては経由すべき P-CSCF の情報を伝える機能を実現すに送信する（図中（3））．同メッセージをユーザ A の端る．SIP プロトコルはもともとエンドツーエンドでメッ

末が受け取ると，呼び出し中であることを示すためのセージ交換を行うコンセプトをもつが，IMS/MMD で音（リングバックトーン）を鳴らす．更にユーザ B が呼は複数かつ指定された CSCF を常に経由しなければな出しに応答すると（通話ボタンを押す等），SIP 200

らないため，上記の拡張のほか，メッセージの往路とOK メッセージがユーザ A に送信される（図中（4））．

復路が同じ経路をたどるための機能等も具備されていユーザ A の端末はこのメッセージを受信すると ACKる．

メッセージをユーザ B の端末に送信して通話が開始さ

IMS/MMD における，端末間のセッション確立に関れる（図中（5））．一連のセッション確立のメッセージ交する模式図を図 4 に示す（簡略化のため主要なシーケン換においてすべて同じ CSCF を経由させるため，各スのみ示している）．同図は，ユーザ A 及びユーザ B

CSCF は SIP メッセージを処理するたびに，往路（発側が IP-CAN を経由して各自のホームプロバイダに図 3から着側）では自身の情報を拡張ヘッダに付けて転送の登録手順で登録されているとし，ユーザ A からユー

し，復路（着側から発側）ではその情報を削除して転送

ザ B に発呼（セッション確立）する状況を示している．

する処理を行っている．

ユ ー ザ A は INVITE メ ッ セ ー ジ を P-CSCF1 経 由 で

5．IMS/MMD におけるポリシ制御

S-CSCF1 に送信する（図中（1））．S-CSCF は，INVITEに含まれているユーザ B の情報から DNS を利用してユーザ B のホームプロバイダの I-CSCF を取得する．

IMS/MMD は，ポリシ制御に関する機能とも連携す

INVITE を受信した I-CSCF は，ユーザ B が登録され

る．IMS/MMD では，SIP による呼接続手順により，ている S-CSCF2 の情報を HSS より取得する．HSS が開始されるセッションのエンドユーザのアドレス及び複数ある場合には，SLF を利用して HSS を特定する．

メディアタイプが指定されるため，これらの情報をもApp
l icat iiono n FuApplicat
Funnct
ctio
ionn
((e.
g. ,, Pe .g.
P-CS
CSCF,
CF, ASAS))
Rx ( Rel- 7 )Tx

Po licy an d Ch ar gin g Ru les Fu n ct io n
Subscription
profilerepository

OnlineOnlin echargingchar gin g
systemsy
st em
OfflineOfflin echargingchar gin g
systemsy
st em

Sp
CRF+ PDF

CRF

Ty

Gx ( Re l- 7 )

Gy

PDP

Access Gat ew a y ( GGS N, PDS N)
PCEF

T PF

PEP

Gz
3 GPP PCC

図5

解説論文：IMS/MMD に関する技術動向

3 GPP2 S BBC

ポリシ・課金制御アーキテクチャ

31

解説論文

回と同じでなくてもよい），REGISTER を転送する．

UE

RAN

AGW
(PDSN)PCRF

AF(P-CSCF)1. SIP シグナリング

3. ゲート・開放
指示 (フロー)2. ゲート・オープン要求(ユーザ ID，フロー)

4. ゲート開放応答
5. 要求確認
6. フロー通過図6

３GPP2 SBBC におけるゲート開放制御とにアクセスゲートウェイに対して通過を許可する IP

3GPP においてもリリース 6 までは同様な機能が定義さアドレス，ポートを指定することが可能となる．このゲーれていたが，リリース 7 の PCC では PCEF（Policy andト開閉機能により，不要なトラヒックの通過を防ぎ，セCharging Enforcement Function）として統合された．まキュリティの向上を図る．3GPP におけるポリシ制御とた，Access Gateway に相当するノードとしては，3GPP

課金制御は，リリース 5 及び 6 までは個別のアーキテク

では GGSN（Gateway GPRS Support Node）
が，3GPP2

チャとして開発されてきたが，リリース 7 では，それぞれでは PDSN（Packet Data Serving Node）が想定されての標準である SBLP（Service Based Local Policy）及びいる．

FBC（Flow-based Charging）を一体化し，PCC（Policy

図 6 に，3GPP2 SBBC における，SIP のメッセージ

and Charging Control） と し て 定 義 さ れ て い る． 一 方

交換を契機としたゲート開放手順の例を示す．UE（User

3GPP2 では，SBBC（Service Based Bearer Control）とEquipment）と AF（Application Function, P-CSCF 等）

して標準化が進められている．図 5 にポリシ・課金制御

が SIP によるシグナリングによりメディアフローの確のアーキテクチャを示す．同図左側が，3GPP PCC の立が許可されると，AF は PCRF に対してこのフローをアーキテクチャ，右側が 3GPP2 SBBC のアーキテク

通過させるための要求を出す．PCRF は AGW（Access

チャとなっている．Application Function は P-CSCF な

Gateway, PDSN 等）に対してこのフローの通過させる

どの SIP サーバが想定されており，PCRF（Policy andようフィルタの設定を指示する．AGW はフィルタの設

Charging Rules Function）を介してユーザパケットが通定が完了したことを PCRF に伝え，PCRF はゲートの過するアクセスゲートウェイのポリシ設定・解除を行う．

開放が完了したことを AF に伝える．3GPP PCC にお3GPP リ リ ー ス 6 以 前 は，3GPP2 の SBBC と 同 様 に，けるゲート制御も同様の手順となる．このように PCRF

課金には CRF（Charging Rules Function），ポリシ制御は，コントロールプレーンとトランスポートプレーンのには PDF（Policy Decision Function）が定義されておつなぎの役割を果たしている．

り，PDF と Application Function，Access Gateway 間のインタフェースにはそれぞれ Gq，Go インタフェース

6．IMS/MMD に関する標準化動向が定義されていた．これらのインタフェースは，リリー
ス 7 に CRF のインタフェース Rx，Gx と統合された．

3GPP で標準化が行われている IMS は 3GPP Release

3GPP2 では，Rx，Gx に相当するインタフェースは Tx，5（仕様凍結 2002）で初めて導入され，基本的なアーキ

Ty インタフェースと呼ばれ，これらすべてに Diameter

テクチャが確立した．Release 6（仕様凍結 2004-2005）

プロトコルが利用されている．また 3GPP2 では，ポリ

では IMS へ種々の拡充が図られ，無線 LAN など他のシが適用されるアクセスゲートウェイ内に TPF（Traffic

IP アクセスネットワークや回線交換網との連携など

Plane Function），PEP（Policy Enforcement Point）がアーキテクチャにかかわる追加や，プレゼンス，メッセー

配置され，それぞれ課金制御，ポリシ制御を実施する．

ジング，会議機能，携帯電話でのプッシュツートーク

32

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

スの追加が行われた．現在仕様凍結に向けた作業が進められている Release 7 では，回線交換と IMS との間の音声呼のハンドオーバ（Voice Call Continuity：VCC）に関する追加や，5. で述べたポリシ制御方式の変更，IMS
における固定ブロードバンドアクセスのサポートの追加などが行われている．また，現在作業が行われている
Release 8 では，IMS において緊急呼を扱うための仕様（IMS Emergency Call）や，IMS で回線交換サービスを提供するためのより統合化されたアーキテクチャに関する仕様（IMS Centralized Services）の策定が精力的に進め ら れ て い る． 一 方 3GPP2 で は，3GPP Release 5 の
IMS 仕様をベースに MMD Revision 0 の仕様が作成され（2004 発行），Revision A（2005 発行）を経て，現在Revision B のレビュー並びに Revision C の仕様策定が行われている．3GPP2 では，VCC などの 3GPP IMS 仕様の取込みに加えて，MMD におけるポリシ制御の拡張やローミングに関する仕様策定が精力的に進められている．

7．む

す

び

今 や IMS は 3GPP の み な ら ず，3GPP2 の MMD やNGN（Next Generation Network）で参照される中核技術と位置づけられている．3GPP ではこれまで 3GPP のための IMS を策定してきたが，今後の IMS の発展性と相互接続性にかんがみ，3GPP が策定してきた IMS の仕様（Core IMS）に，TISPAN（Telecoms & Internet
converged Services & Protocols for Advanced Networks）など他の標準化団体やフォーラムでの利用に必要となる機能を加えた Common IMS と呼ばれる仕様の

SIP と ISUP（ISDN User Part，公衆電話網の交換機間で用いられるプロトコル）間の呼制御プロトコル変換を行い，回線交換網からのシグナリングにより MGW を制御して呼設定・開放等を行う．SGW は回線交換網のシグナリングとのインタフェースをもち，ISUP メッセージを MGCF から
回線交換網へ受け渡すために，下位の転送プロトコルの変換を行う．一方 MGW は，回線交換網と IMS 網の音声ベアラのインタフェースをもち，送受信端末におけるコーデッ
クが異なる場合には，符号化変換も行う．
MRFC/MRFP（Media Resource Function Controllers/MediaResource Function Processor）
電話会議サービスなどのために音声ストリームのミクシ
ングやアナウンスの再生を行うメディアリソース機能を提供する．MRFC は S-CSCF や AS（Application Server）からの情報を解釈し MRFP を制御する．MRFP は MRFC からの指示によりベアラを制御し（メディアストリームのミク
シング，符号化変換等），電話会議サービスにおいてはリソー
スの使用権制御（Floor Control）などを行う．
HA/PDSN（Home Agent/Packet Data Serving Node）
端末の移動管理プロトコルに Mobile IP を利用する場合に，HA は Foreign Agent（FA）との連携により端末の位置登録及びそれに基づくユーザデータのルーチングを行う．
PDSN は，端末との L2（PPP）コネクションを終端するとともに Mobile IP の FA の機能をもつ．
GGSN/SGSN（Gateway GPRS Support Node/Serving GPRS
Support Node）
GPRS システムのコアネットワークを構成するノードで，端末の移動管理及び外部ネットワークとのプロトコル変換等を行うほか，認証・課金機能をもつ．

文
献IMS/MMD に関する仕様文書は多岐にわたるため，詳細な技術仕様に関しては以下のサイトを参照されたい．
［1］ IMS 及びその関連技術に関する仕様文書
http://www.3gpp.org［2］ MMD 及びその関連技術に関する仕様文書
http://www. 3gpp2.org（平成 19 年 6 月 22 日受付，8 月 9 日再受付）

作成作業が始まりつつある．現在 3GPP では Common
IMS の要求条件を作成するための組織作りが進められ

横田 英俊（正員）ており，今後他の標準化団体を含めた活発な議論が予想▶平 2 早大・理工・電子通信卒．平 4 同大
大学院修士課程了．同年国際電信電話（株）
入社．平 7 〜 8 米国スタンフォード研究所
客員研究員．現在，（株）KDDI 研究所モバ
イルネットワークグループ・グループリー
ダー．博士（国際情報通信学）．

される．本論文では，IMS/MMD という枠組みでそれらの技術概要並びに標準化動向を述べたが，今後電気通信網全体のオール IP 化に向けてこのような枠組みを超えた議論・標準化が進められることが予想され，更なる動向の注視が必要である．
用語解説
BGCF（Breakout Gateway Control Function）
S-CSCF によるアドレス解析の結果転送されてきた SIP
メッセージを自身や他の回線交換網並びに他の IMS 網へ
ルーチングするための中継機能をもつ．自身の回線交換網の場合には適切な MGCF の選択，他の回線交換網の場合には 適 切 な BGCF の 選 択 を 行 い， 他 の IMS 網 の 場 合 に は
I-CSCF へ SIP メッセージを転送する．
MGCF/SGW/MGW（Media Gateway Control Function/
Signaling Gateway/Media Gateway）
回線交換網とのインタフェースを提供する．MGCF は

解説論文：IMS/MMD に関する技術動向

33

解説論文

（Push-to-talk over Cellular：PoC）などの新しいサービ

最近の研究開発成果の紹介

ExpEtherTMを用いたマルチレイヤ仮想化技術によるインサービスシステム再構築
日本電気株式会社
変化の激しい現代では，サービス稼

そこで，新しく ExpEther というハー動後に需要予測を超えて必要なシステ

ドウェアレイヤでの仮想化技術を開発

ム性能や機能が拡大することが多い．

した．これは，システム内部の物理リ

ソフトウェアレイヤの仮想化である

このような場合，システムの再構築がソースを密結合するバスである PCI-VMM に I/O リソース管理能力を強化必要となり，サービスをいったん止め

Express（PCIe）のスイッチを，イーサした．具体的には，ハードウェア再構

なくてはならないという問題がある．

ネット経由で筐体の外まで拡張して構成に関係している I/O サービスだけをそこで，インサービスのまま，動的に成する技術である．以下の特徴を有する．

サスペンドし他の I/O サービスはアプシステムを再構築可能な ExpEther を・内部システムバスの PCIe を装置

リケーションが使い続けられるように用いたマルチレイヤ仮想化技術を開発したので紹介する．
■ハードウェア仮想化 ExpEther
動的にシステムを再構築する手法として，Xen などのソフトウェアベース

ExpEther を用いて図に示すマルチレイ
ヤ仮想化技術を開発した．

外部までイーサネット LAN で拡張．

online 状態を維持する．その間の I/O・VLAN によるグルーピングを使っサービスは一時的にバッファし，マイて必要なリソースを PCIe レベル

グレーションが完了後に差分をコピーで結合し，システムハードウェア

する構成にした．これによりハードを構成 / 再構成．

ウェア再構成時にもサービスを実行しの仮想化技術，VMM（Virtual Machine・ソフト側には標準の PCIe に見え

Monitor）がある．VMM 層は OS のレるため，OS，サーバ，PCIe デバ

実際に SIP サーバを VM 上で動作さ

イヤ（ソフトウェアレイヤ）で CPU/ メイスは市販のままで使用可能．

せた状態で，使用しているハードディ

モリを仮想化して VM として上位に提・PCIe でマルチルート・マルチ I/O

スクごと他のマシンへマイグレーショ

供する．そのため，仮想 CPU へのスのメッシュ接続と HotPlug を実現．

ンを行ったときも，呼接続サービスがケジューリングや VM のマイグレー・イーサネットレイヤでのふくそう

ションにより，動的なシステム構成変制御・再送，並びに複数パスのア

今後，サービスレイヤの仮想化も含

更が可能である．しかし，もともと用

グリゲーションで，内部接続と同めた 3 レイヤが連携した自律的なシスいている絶対的なハードウェアリソー

等の広帯域・高信頼接続．

テム構成変更を実現していく予定であス量は変えられないので，その性能や■ ExpEther を用いたマルチレイヤ仮機能を大きく変化させることはできな

想化技術

いという課題がある．

さ ら に， ハ ー ド ウ ェ ア 仮 想 化

マルチレイヤ仮想化連携

S/W
コントロール

停止しないことを確認した．

る．

S/W 仮想化
ユーザが気がつかない
間にサービス実行環境（CPU）を移動

SIP

サービス

VMM

続けることを可能にしている．

VMM

SIP

サービス

VMM

VMM

CPU

CPU

インサービス
構成変更
CPU

CPU
H/W 仮想化
CPUとI/Oデバイスの組合せを柔軟に変更

H/W
コントロールI/O デバイス
図1

34

ハードウェア仮想化 ExpEther を用いたマルチレイヤ仮想化技術

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

小特集通信のための宇宙利用技術の最新動向

解説・報告
国際電気通信連合での衛星にかかわる検討結果について
宇宙航空研究開発機構

前田惟裕

1．ま え が き

改訂の形で結実している．
無線通信規則，勧告は膨大であり，迷路のようである．そ電波・光などの電磁波は人類にとって，貴重な財産である．

のためには，ミッションごとに体系的に整理する必要がある．

特に，雲の影響が少ない電波については，数多くの業務で多今回特集の四つの衛星 DRTS，OICETS ETS-VIII，WINDS

くの場合共用して使用されている．これらのシステムでは与を中心に地球観測衛星などについて，その技術的事項を読者

干渉，被干渉を防止するため，国内的には電波法が使用され，が理解できるよう，体系的に解説する．これまで，保護基準，

国際的には，国際電気通信連合無線通信部門（ITU-R）で承認

共用基準，重要な勧告の解説は初めてではないかと考えられされた無線通信規則，勧告が国際調整に使用されている．

る．これらの衛星ミッションの重要性，円滑な運用の重要性

筆 者 は， こ れ ま で CCRS（Canada Centre for Remote
Sensing）所有の Convair-580 を用いた SAR-580 航空機実験，
MOS-1 のセンサの EM（Engineering Model）を用いた航空機実験，海洋観測衛星 1 号，1 号 b（MOS-1, MOS-1b），地を読者に理解して頂き，ミッション達成に協力して頂ければ幸いである．

2．国際電気通信連合無線通信部門について

球資源衛星 1 号（JERS-1）の衛星・航空機検証，データ中継

国際電気通信連合は 1865 年創立の万国電信連合と 1906 年

衛星，測位衛星，月周回衛星などの概念設計，運輸多目的衛

創立の国際無線電信連合が 1932 年に合体し，その内容は国星新 2 号（MTSAT-2）の開発に従事してきた．一方，無線通際電気通信連合憲章・条約に規定されている．事務総局に加信部門の研究委員会，世界無線通信会議，無線通信総会にもえ，無線通信部門，電気通信標準化部門，電気通信開発部門参加できる機会に恵まれた．この機会を利用して，当初からがあり，無線通信を使用する衛星関係は無線通信部門で扱わ

データ中継衛星，衛星搭載合成開口レーダ，衛星搭載マイク

れる．無線通信部門では，技術的検討を行い，勧告などを作

ロ波放射計の保護，これらの円滑な運用にも取り組んできた．

成する研究委員会（Study Group：SG）があり，無線通信規則

我が国が開発する衛星，搭載機器は，日本が ITU-R でリーの改訂を行う世界無線通信会議（WRC），勧告の承認などをドしていかざるを得ない．そのためには，十分な共用検討，行う無線通信総会（RA）がある．各研究委員会については，

会議での議長国，参加国の事前根回し，アジア太平洋諸国，

表 1 に示す．
表 1 に示されるとおり，衛星の保護基準が関係する SG でには，十分な計画をたて，継続的に対応していく必要がある．

作成され，関連する他業務との協力のもとで，共用検討が行

携帯電話をはじめとする無線局は急増しており，新規の業

われ，共用基準，干渉軽減策が作成され，最終的には，勧告，務も計画され，衛星をとりまく干渉は増大する方向である．

無線通信規則の改訂となる．SG7 でデータ中継衛星，地球

このため，衛星開発の早い段階で，干渉解析を行い，適切な探査衛星，科学衛星，電波天文などの保護基準が作成され，対策を行う必要がある．データ中継衛星，地球観測衛星など

他の SG と協力して共用検討を実施している．WRC についにおいても，早期に検討が進められた．

ては，筆者は，これまで WRC-97, 2000, 2003 に出席してき宇宙航空研究開発機構では，多種多様な衛星を開発・打上

た．新たなスペクトルの要求，それに関係する受動業務，能げ・運用を行っているが，適切な運用のためにはスペクトル

動業務の共用問題が大きな割合を示している．衛星の開発・の選定，保護の推進が必要で，これまで ITU-R の活動に継運用の前に，必要な新勧告，改訂勧告の承認，共用条件の整続的に寄与してきている．いくつかは勧告，無線通信規則の備，国際調整などを行い，干渉問題を解消しておく必要があ

解説・報告

35

小特集

宇宙機関などでの調整が必要である．これらを実施するため

表 1 各研究委員会の概要
主要事項

衛星との関係SG1

周波数管理・効果的周波数管理のための原理・技術の開発
・通信開発部門への協力で，発展途上国への支援
・業務間の共用・適合性にかかわる緊急研究課題の検討

・隣接バンドからの衛星搭載受信機への漏れ込み
・UWB（Ultra Wide Band）から衛星搭載受動センサへの干渉の適合性検討SG3

無線通信システムの改良を目的としてイオン化，イオン化されて 大気減衰，降雨減衰などいない媒質での電波伝搬，電波雑音の特性

SG4

追跡，テレメトリ及びテレコマンド機能を含む固定衛星業務 固定衛星（DRTS のフィーダリンク，WINDS，ETS-VIII など）（FSS）のシステム及びネットワーク並びに固定衛星業務の衛星間 の特性，保護基準
回線

SG6

地上・衛星の放送業務及び関連業務

SG7

科学業務
地球探査衛星搭載能動・受動センサの特性，保護基準
・宇宙運用，宇宙研究，地球探査，気象並びに関連する衛星間業務 （ALOS 搭載 PALSAR，AQUA 搭載 AMSR-E，GCOM-W1 搭
・電波天文・レーダ天文
載 AMSR2）
・衛星技術の応用も含み，世界的に標準周波数の配布，受信及び 光通信機器の特性（OICETS）
調整並びに時刻信号業務
光センサの特性（ALOS 搭載 PRISM）
衛星 VLBI の特性（ASTRO-G）

SG8

関連衛星業務を含む移動，無線測位，アマチュア業務のためのシ 測位衛星（GPS，GLONASS，Galileo，QZSS）の特性，保護基準
ステム及びネットワーク
地上レーダの特性・保護基準

SG9

地上局を用いて運用する固定業務のシステム及びネットワーク

放送衛星（BS）

データ中継衛星、地球探査衛星との共用条件
FSS との共用条件

表 2 データ中継衛星回線の保護基準

る．具体的寄与については，以下の各衛星において述べる．
無線通信規則，勧告などを十分理解し，干渉軽減に協力してもらうためには，ミッションごとに分かりやすくこれらを整

データ中継衛星回線

受信機の搭載場所理する必要がある．

フォワード回線2025 〜 2110 MHz
22.55 〜 23.55 GHz

ユーザ宇宙機

リターン回線
2200 〜 2290 MHz
25.25 〜 27.5 GHz

データ中継衛星（静止衛星軌道）フォワードフィーダ回線
27.5 〜 30.0 GHz

データ中継衛星

リターンフィーダ回線
17.7 〜 21.2 GHz

地球局

3．宇宙用周波数調整会議（SFCG）について
ITU-R での検討，調整の前に，宇宙機関同士で，検討を行えば，円滑な国際調整が期待できる．そのため，宇宙用周波数調整会議（SFCG）が創立され，1980 年に第 1 回が開催され，2006 年の 9 月には，ドイツのボンで，第 26 回が開催された．筆者は第 12 回から出席している．WRC 関連，一般的周波数事項，地球観測・気象観測の作業グループ SWG で検 討 が 進 め ら れ た．1998 年 に は 第 18 回 SFCG が 京 都 で

電力スペクトル密度（dB（W/kHz））
-181
-178
-181
-178
-169
-172

保護基準を超える干渉時間率は 0.1％以下である．

NASDA（現 JAXA）がホストとして開催された．SFCG で合意されたことは，ITU-R にできるだけ反映するよう努め

送を 2003 年 2 月 20 日に世界で初めて成功した．2006 年 1ることとしている．

月 24 日に打上げの陸域観測技術衛星（ALOS）による観測

4．データ中継衛星

データを DRTS 経由で鳩山局に最大 240 Mbit/s で伝送している．

4.1 データ中継技術衛星（DRTS）（ 1 ） 保護基準

米国では TDRS シリーズ，欧州では ARTEMIS の運用がDRTS が実現するためには，ITU-R での干渉検討も含め行われている．JAXA では，1976 年ごろから研究が行われ，長い検討期間を要している．ITU-R では，データ中継衛星

当初複数のミッション機器が搭載する 2t 級のデータ中継衛システムの保護基準が勧告 ITU-R SA.1155 において，デー星の概念設計が行われた．その後，データ中継機能のみの 1

タ中継衛星からユーザ衛星へのフォワードリンク，ユーザ衛

t 級の衛星に変更され，東経 90 度，西経 170 度の静止位置に星からデータ中継衛星へのリターンリンク，データ中継衛星配備する予定であった．予算の事情により，西側 1 機（東経と地球局間のフィーダリンクごとに示された．米国，日本，

90.75 度）のみとなった．

欧州のデータ中継衛星の概要は勧告 ITU-R SA.1414 に示さDRTS は 2002 年 9 月 10 日に打ち上げられ，DRTS の Kaれている．勧告に示された保護基準は当時の雑音温度 1200

バンドで，環境観測技術衛星（ADEOS-II）データの大容量伝K を想定しているが，DRTS では 600K 以下になっており，

36

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

解説・報告TDRS とも遜色ない性能となっている．衛星間通信の回線として分配された．表 5 と同様な共用基準が勧告 ITU-R

マージンは，2 〜 4 dB と小さく，その分保護する必要がある．

SA.1625（2003）に示される．宇宙研究業務として，欧米では，保護基準を表 2 に示す．

有人月ミッションの大容量伝送として期待され，更にこれに（ 2 ） 共用基準対応した上り回線（宇宙─地球）として，23 GHz 帯の 500（ a ） 固定業務との共用条件

MHz 分配が提案されている．データ中継衛星のユーザ衛星

最初の共用課題は，固定業務局からの干渉評価である．

搭載受信機（23 GHz 帯）への干渉がないよう注意が必要であ

データ中継衛星の静止位置は，リターンリンク 2200 〜 2290

る．

MHz，25.5 〜 27.0 GHz それぞれ，勧告 ITU-R SA.1275-1，（ d ） 衛星間業務との共用

SA.1276-1 に示されている．DRTS の静止位置 東経 90.75 度

衛 星 間 業 務 と し て は，GSO-GSO，GSO-MEO，GSO-

はこれらの勧告に明示されている．共用検討結果は 2200 〜

LEO，MEO-MEO，LEO-LEO がある．商用衛星として一2290 MHz，25.5 〜 27.0 GHz についてそれぞれ勧告 ITU-R

度破綻し，運用主体を変え，運用を継続している IRIDIUM

F.1247-1，F.1249-1 に示されている．

がある．そのほかのケースについて SFCG に寄与した検討

2200 〜 2290 MHz の共用条件の概要を表 3 に示す．

例を図 1，図 2 に示す．GSO-GSO の場合，図 1 に示すとおり，

ATPC（Automatic Transmit Power Control） を 有 す る

表 5 地球観測データ送信との共用条件

Point-to-Point の場合，8 dBW/MHz の値を超える干渉時間率は 1 か月で 0.1％以下である．これができない場合，2200〜 2245 MHz を使用し，フェージングのもとでは，超える干渉時間率は 5％以下であり，11 dBW/MHz を超える干渉時
間率は 1 か月で 0.1％以下である．このほか，固定業務の送信機出力の最小化，アンテナパターンの良好なサイドローブ

軌 道

共用条件

太陽同期軌道，データ中継衛星 -155 dBW/m2 を超える干渉時のユーザ衛星の軌道に近似でき 間率 0.1％以下
る場合
上記軌道以外の場合-155 dBW/m2 を超える干渉時
間率 1％以下特性が推奨される．
25.25 〜 27.5 GHz の共用条件の概要を表 4 に示す．なお，
静止位置方向は大気で屈折するため，それを考慮して，静止
位置方向を決める必要がある．
（ b ） 地球探査衛星業務（宇宙─地球）との共用条件
WRC-97 において 25.5 〜 27.0 GHz の地球観測衛星データ送信（宇宙─地球）が一次業務で分配された．分配にあたって

CDF（％）
100
10
1

は固定業務，データ中継衛星との共用検討が必要であった．

0.1

共用条件は，勧告 ITU-R SA.1278（1997）に示される．その0.01

概要を表 5 に示す．
（ c ） 宇宙研究業務（宇宙─地球）との共用条件WRC-03 において，宇宙研究業務（宇宙─地球）が一次業務
表 3 固定業務との共用条件 （2200 〜 2290 MHz）
固定業務の種類

共用条件（e.i.r.p.*）

Point-to-Point
2200 〜 2290 MHz

8 dBW/MHz（データ中継衛星の静止位置に対して）

Point-to-Multipoint2025 〜 2110 MHz
2200 〜 2290 MHz

5 dBW/MHz を超える干渉時間率 0.1％

0.0001
-230

-220

-210

-200

-190

-180

-170
-160
dBW/kHz

図 1 GSO-GSO からデータ中継衛星ユーザ衛星への干渉にかかわる CDF 曲線

CDF（％）
100

CDF nearest satellite（％）

共用条件

送信機出力

10 dBW 以下

e.i.r.p.

55 dBW 以下

データ中継衛星の静止位置方向 e.i.r.p.

24 dBW/MHz 以下

データ中継衛星以外の静止位置方向 e.i.r.p.

33 dBW/MHz 以下

1
0.1
0.01

小特集

表 4 固定業務との共用条件 (25.25 〜 27.5 GHz)

解説・報告

0.001

10

*e.i.r.p.: equivalent isotropically radiated power（等価等方放射
電力）

項 目

0˚
0.5˚
0.8˚
1˚

0.001
0.0001
-200

-190

-180

-170

-160

-150
dBW/kHz

図 2 GSO-LEO からデータ中継衛星ユーザ衛星への干渉にかかわる CDF 曲線

37

一方の静止位置がデータ中継衛星の静止位置に近いほどユー
ザ衛星に干渉を与える．図 1 の角度は，両静止位置の経度の差を示す．GSO-LEO の結果は図 2 に示す．GSO は LEO 衛
星のうち一番近い衛星と通信するとしている．

4.2 光衛星間通信実験衛星（OICETS）

表 6 18.6 〜 18.8 GHz の共用条件
業 務

共用条件

固定業務

アンテナ入力端 -3 dBW 以下

固定衛星業務固定衛星 -95 dB（W/m2）
5％未満で 3 dB まで上げることができる

OICETS は 2005 年 8 月 24 日（日本時間）に打ち上げられ，2005 年 12 月 9 日に ESA（欧州宇宙機関）の ARTEMIS との間の双方向の光衛星間通信に世界で初めて成功した．小型のため，将来のユーザ衛星で使用される可能性がある．
無線通信規則上の分配は 275 GHz までであるがそれ以上
は 1000 GHz まで脚注 No.5.565 で明示されている．ITU-R

9.2˚ < { ≤ 48˚（40 - 25 log { - 10 log M ）dB（W/2 MHz）
48˚ < { ≤ 180˚（7 - 10 log M ）dB（W/2 MHz）．

（2）

ここで，M は，静止衛星の受信ビームに入る地球局の数である．

5.2 共 用 基 準での検討対象は，光領域も入っている．
光の領域でも，衛星搭載光機器に対して干渉が起こり得る

WINDS の下り回線は，17.7 〜 18.8 GHz であり，その中ため，光衛星間通信に関連して，「354 THz 並びに 366 THzに地球探査衛星業務（受動）の 18.6 〜 18.8 GHz が含まれてい近傍で運用する衛星間通信システムの技術・運用特性」の勧るので，共用検討が必要とされた．衛星からの送信波が地球

告案が郵便投票にかけられている．静止衛星からユーザ衛星

表面で散乱し，受動センサに干渉を与える．WRC-2000 におには，波長 819 nm（366 THz），ユーザ衛星から静止衛星にいて，共用条件は脚注 No.5.522A 及びその中で明示されたは波長 847 nm（354 THz）が使用されている．

21.5A，21.162 に示されている．その内容を表 6 に示す．
脚注 No.5.522B により 18.6 〜 18.8 GHz を使用する固定衛

5．通 信 衛 星

星業務は静止衛星及びアポジ高度 20000 km を超える軌道の固定衛星業務としては，静止衛星として DRTS，ETSVIII，超高速インターネット衛星（WINDS）のフィーダリンクの例がある．運用終了後，そのままにするとデブリを増やす

システムに限定される．

6．地球探査衛星

ことになるため，勧告 ITU-R S.1003-1 で示す値だけ，高度6.1 地球探査衛星（能動）を更に上げることとしている．静止通信衛星は，周回のミッ（ a ） 保護基準

ションよりステータスは高い．地上の無線局を保護するため，

能動センサの性能基準，保護基準は勧告 ITU-R RS.1166-3

PFD 制限が課せられている．静止固定衛星のアンテナパターに示されている．その内容を表 7 に示す．システマティックンの設計目標は，勧告 ITU-R S.672-4 に示されている．

は干渉源が固定し，ランダムは干渉源の位置がランダムに変

5.1 軸外発射制限

わる場合である．

無線通信規則 Article 22 Section VI に規定された静止衛（ b ） 合成開口レーダ星への上り回線に適用される軸外放射制限に加え，勧告1215 〜 1300 MHz を使用する合成開口レーダは WRC-97

ITU-R S.524-9 により 6 GHz，13 GHz，14 GHz 30 GHz 帯ににおいて一次格上げされたが，脚注が付き，実質的には二次おける軸外放射制限が示されている．WINDS の場合，大型業務である．そのため，保護を求めることができず，有害な局，超高速小型局，高速小型局（VSAT，1.2 m 級），超小型干渉を与えないとしている．

局（USAT，45 cm 級）が使用される．これまで，上記勧告にALOS 搭載フェイズドアレー方式 L バンド合成開口レーは，超小型局が含まれていなかったため，日本から提案され，

ダ（PALSAR）は，この中の周波数を使用する．カナダが運

上記勧告に Note 12 が付加された．

用している Radarsat は C バンド，2007 年 6 月 15 日打上げ

上記勧告では，27.5 〜 30 GHz に適用する最大 e.i.r.p. を

2˚ ≤ { ≤ 7˚

（19 - 25 log {）dB（W/40 kHz）

7˚ < { ≤ 9.2˚

-2 dB（W/40 kHz）

できるため，全世界の陸地の大部分を観測できる．
SAR の差分干渉技術は，地殻変動前と後の同一場所を 2回観測し，それらを干渉させて，差をとり，わずかな距離の

9.2˚ < { ≤ 48˚ （22 - 25 log {）dB（W/40 kHz）
48˚ < { ≤ 180˚ -10 dB（W/40 kHz）．

（1）

式（1）に示す制限は，直径 65 cm 以下の USAT が以下の条件（1）を満たす場合，3 dB まで緩和できる．
2˚ ≤ { ≤ 7˚

（37 - 25 log { - 10 log M ）dB（W/2 MHz）

7˚ < { ≤ 9.2˚ （16 - 10 log M ）dB（W/2 MHz）

38のドイツの TerraSAR-X は X バンド（中心周波数 9.95 GHz）
である．L バンド SAR は植生があっても，地殻変動が観測

式（1）
に示す．

差から，高精度で地殻変動の観測ができる．
L バンド SAR の PALSAR に差分干渉技術を適用して，2007 年 3 月 25 日の能登半島沖を震源とする能登半島地震，
4 月 2 日のソロモン諸島の地震による地殻変動について，森林，熱帯雨林があるにもかかわらず，観測することができている．計測精度は 1 cm 程度が得られている．本成果は防災に必要なスペクトルを検討している ITU-D に向けて協力し通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

解説・報告ている SG7 にとって貴重な成果と考えられる．

JAXA/NiCT は，2012 年に打上げ予定の ESA の EarthCare

ソ ロ モ ン 諸 島 地 震 の 前 後 の 3 月 1 日，4 月 13 日 の搭載雲プロファイリングレーダ（CPR）を開発する予定であPALSAR 画像から作成した差分干渉画像を図 3 に示す．干る．CloudSat にないドップラー周波数を検出できる特徴が渉縞から隆起状況が示されている．このような観測を円滑にあるため，雲の鉛直分布観測に加え，雲の動きも観測できる．

行うため，L バンド SAR のステータスの向上が期待される．

（ d ） 降水レーダ

干渉軽減策として，受信信号をフーリエ変換し，フィルタに

WRC-97 で 35.5 〜 35.6 GHz から拡大して 35.5 〜 36 GHzより干渉を除去する方法を日本から SG7 において提案し，の 能 動 セ ン サ が 一 次 業 務 と な っ た が， 付 加 さ れ た 脚 注

ITU-R RS.1749 として勧告化された．

No.5.551A により実質二次業務となった．その後，日本の提（ c ） 雲レーダ

案で，WRC-2003 の議題となり，詳細な共用検討を実施し，

雲 レ ー ダ は，SG7 で の 日 本 か ら の 提 案 で，WRC-97 で，WRC-2003 において共用条件が脚注 No.5.549A により設定

No.5560 に示された 78 〜 79 GHz に比べて感度のよい 94 〜

された．その内容は，衛星搭載レーダのメインビームの中心

94.1 GHz が 分 配 さ れ た． 電 波 天 文 を 保 護 す る た め，

軸から 0.8 度以上で，-73.3 dB（W/m2）以下である．

WRC-2000 で脚注 No.5.562A が追加された．電波天文は 94

全球降水観測（GPM）主衛星搭載二周波降水レーダ（DPR）〜 94.1 GHz においては二次業務であるが，電波天文で使用で使用する予定であり，上記の基準を満足している中心周波されている SIS mixer を保護するため，SG7 内で検討が進

数 13.6 GHz，35.55 GHz の DPR は，TRMM 搭 載 降 雨 レ ー

められ，勧告 ITU-R RA.1750 が作成された．雲レーダの不ダ（PR）の成果を引き継いでいる．PR では中心周波数 13.8

要発射，軸外発射を最小化し，雲レーダのメインビームが電GHz を使用していた．その後の無線通信規則の改訂で，中波天文台のアンテナを照射しないようにするとともに，雲心周波数 13.6 GHz が選定された．

レーダの軌道情報を提供する．2006 年 4 月 28 日打上げの米6.2 地球探査衛星（受動）

国 の CloudSat で は， 既 に 干 渉 回 避 策 を 実 施 し て い る．

（ a ） 保護基準
地球からの微弱な放射を観測するマイクロ波放射計の保護

表 7 電波センサの保護基準については，検討が進められ，ITU-R RS.1029-2 に示される保護基準が設定された．その概要を表 8 に示す．6.9 GHz 帯

電波センサ

I /N（dB）

干渉時間率

合成開口レーダ-6

システマティック：99％
ランダム：95％

降雨レーダ

-10

ランダム：99.8％することとしているが，必ずしも留意されていないように見

雲レーダ

-10

システマティック：99％
ランダム：95％

える．

は，分配されておらず，脚注 No.5.458 により，各主管庁は将来の周波数計画においてマイクロ波放射計の必要性に留意

表 8 マイクロ波放射計の保護基準
周波数
（GHz）

参照帯域幅
（MHz）

許容干渉レベル
（dBW）

干渉時間率
（％）

6.425 〜 7.25

200

-158/-166

0.1

10.6 〜 10.7

100-156/-166

0.1

18.6 〜 18.8

200-153/-166

0.1

23.6 〜 24

200

-166

0.01

36 〜 37100-156/-166

0.1

89 〜 92

100

-169

0.01

表 9 物理量抽出に使用する CH の組合せ
36 〜
37

積算水蒸気量

○

○

○

積算雲水量

○

○

○

○

降水量

○

○

海面水温

○

○
○

○

○

海上風速

○

○

○

○

海氷密接度

○

積雪量
図3

解説・報告

ソロモン諸島のインタフェロメトリ画像

土壌水分量

○

87.5 〜
90.5

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

39

小特集

物理量／周波数
10.6 〜 18.6 〜 23.6 〜
6〜7
（GHz）
10.7
18.8
24

表 8 の許容干渉レベルの左の数字は既存のセンサ，右の数
字は将来のセンサの保護基準を示している．これらは干渉の総量を示しており，他業務のうち一次業務，二次業務の中で配分することになる．これは Apportionment と呼ばれ，共用検討，適合性検討で使用される．
物理量抽出に必要な CH の組合せを表 9 に示す．正しく物
理量が抽出されるためには，各 CH が干渉から保護される必

くつかを以下に示す．
・無 指 向 性 ア ン テ ナ を 有 す る 地 球 観 測 衛 星 の PFD は-123 dB（W/m2/MHz）未満に設計する．
・放送モードでは，下半分を使用する．

7．測 位 衛 星
欧州の Galileo などに必要なスペクトル確保のため，GPS要がある．

を運用する米国，無線航行業務と調整して，WRC-2000 にお（ b ） 共用検討

いて新たなスペクトルが分配された．開発を進めている準天

WRC-2007 の議題 1.2 の中で，気象衛星 18.1 〜 18.3 GHz

頂衛星（QZSS）においても使用している．また，衛星搭載測の 100 MHz の拡大，10.6 〜 10.68 GHz 36 〜 37 GHz の固定・位用受信機を用いる衛星間も WRC-2000 において分配され移動業務との共用検討が実施され，世界無線通信会議の予備

た．新規分配の 1164 〜 1215 MHz では，無線航行業務を保会議（CPM）の会合でいくつかのオプションが設定され，護するため，epfd（equivalent power flux density）としてWRC-2007 で最終調整される予定である．表 9 から分かるよ-121.5 dB（W/m2）/MHz が WRC-2003 に お い て 決 議 第うに 10.6 〜 10.7 GHz，36 〜 37 GHz は，物理量抽出に重要

609 により設定された．epfd は，可視となるすべての衛星かなバンドである．なお，10.68 〜 10.7 GHz，23.6 〜 24 GHzらの干渉が地上の受信機に入力され，その総和を求め，これなどは発射禁止バンドである．

から等価的 PFD に変換したものである．測位衛星からの干WRC-2007 の議題 1.20 において，能動業務からマイクロ渉の総量を各測位衛星に分配するため，所要の Consultation

波放射計への漏れ込みについて検討が行われ，WRC-2007 で

meeting が開催されている．2007 年 6 月，SG8 の WP8D で最終調整される予定である．

測位衛星の保護基準の検討が進められているが，共用してい6.3 地球探査衛星（宇宙─地球）る重要な地球探査衛星業務，無線標定業務があり，相互に円

地球探査衛星（宇宙─地球）では，8025 〜 8400 MHz におい

滑な運用ができることが望ましい．

て，高分解能の商用地球観測衛星を含み，多数の地球観測衛星で使用されている．そのため，SFCG の中で検討が進めら

8．将来への期待

れ，ITU-R SG7 で検討が完了し，現在勧告案が郵便投票に

WRC-97, 2000, 2003 の成果，WRC-2007 向けての検討状

かけられている．共用を容易にするためのガイドラインのい況を表 10 に示す．これから分かるように，ステータスの向上，

表 10 各 WRC の議題例と成果
議題番号WRC-97（1997 年 10 月 27 日
〜 11 月 21 日）

WRC-2000（2000 年 5 月 8 日〜
6 月 2 日）

40

議 題

成

果

1.9.2

決議第 211（WARC-92）
決議第 710（WARC-92）
決議第 712（WARC-95，改）

合成開口レーダ：1215 〜 1300 MHz の一次格上げなど
降雨レーダなど：35.5 〜 36 GHz
雲レーダ：94 〜 94.1 GHz

1.9.4

上記の決議に含まれていない地球探査衛星業務の必要性に関連した周波数分配事項

1.9.4.1

地球探査衛星（受動）50 GHz 以上の周波数分配

1.9.4.2

EESS（宇宙─地球）への 26 GHz 近傍の周波数の分配

地球探査衛星（宇宙─地球）：25.5 〜 27 GHz

1.9.4.3

50 GHz から 70 GHz の酸素吸収帯で運用する地球探査衛星（受動）業務のシステムを保護するため，現行の 60 GHz 近傍並びに必要であれば，再分配

地球探査衛星（受動）：50.2 〜 50.4 GHz
52.6 〜 59.3 GHz

1.9.5

400 MHz 近傍の宇宙研究業務（宇宙─宇宙）への分配

宇宙研究業務（宇宙─宇宙）：410 〜 420 MHz 分
配
宇宙ステーションの船外活動に使用

1.15.1

1 〜 6 GHz の範囲で，無線航行衛星業務の発展に必要な新たな分配を考慮すること・追加分配
下り回線：1164 〜 1215 MHz
1260 〜 1300 MHz
上り回線：1300 〜 1350 MHz
5000 〜 5010 MHz
GPS，GLONASS，GALILEO，QZSS な ど に反映

1.15.21215 〜 1260 MHz 及び 1559 〜 1610 MHz の周波数帯での宇宙から宇宙方向の追加を考慮すること

・衛星間回線追加分配
ALOS の搭載 GPS 受信機に反映

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

解説・報告表 10 （つづき）
議題番号WRC-2003（2003 年 6 月 9 日〜
7 月 4 日）WRC-2007（CPM-2007 の 成 果を踏まえ WRC-2007
での最終調整）

成

果

決議第 723（WRC-97）を考慮し，地球探査衛星（受動） ・71 GHz 以上 275 GHz 未満の分配表の再編成
業務及び電波天文業務への 71 GHz 以上の周波数帯の分配の可能性を考慮すること

1.17

ITU-R の研究結果を考慮し，18.6 〜 18.8 GHz の周 ギガビット衛星（後の WINDS）へ反映
波数帯の地球探査衛星（受動）業務と宇宙研究（受動） ・第 2 地域のみの一次業務から全世界で一次業業務の世界的分配の可能性を考慮すること
務へ格上げ

1.5

ITU-R の研究結果を考慮し，5150 〜 5725 MHz 帯に Radarsat などへ反映
おいて，決議第 736（WRC-2000）に従って移動業務， ・5.25 GHz 〜 5.46 GHz に 5.46 〜 5.57 GHz の固定業務，地球探査衛星業務及び宇宙研究業務への追加分配（全帯域：320 MHz）
新たなまたは追加の分配のために規制事項及び周波数要求を検討すること，並びに，格上げの観点から
無線標定業務のステータスを見直すこと

1.12

決議第 723（WRC-2000，改）に従って，宇宙科学業
務に関連する分配及び規制事項について検討すること，並びに，決議第 730（WRC-2000）を考慮して 35〜 38 GHz 帯におけるすべての地球探査衛星業務及び宇宙研究業務への分配を見直すこと

GPM 搭載 二周波降水レーダ
（DPR）
へ反映
・35.5 〜 36 GHz における共用条件の設定
・宇宙研究業務として 25.5 〜 27 GHz の分配
・36 〜 37 GHz 帯は WRC-2007 の議題へ持ち越し1.38

決 議 第 727（WRC-2000， 改 ） に 従 い，420 〜 470
MHz 帯において地球探査衛星（能動）業務に対して最大 6 MHz の周波数を分配することを検討すること

・432 〜 438 MHz の地球探査衛星（能動）業務について二次業務分配

1.2

決議第 746（WRC-03）及び決議第 742（WRC-03）に従い，地球探査衛星（受動）業務，宇宙研究（受動）業
務，気象衛星業務に関連する周波数分配及び規則的事項について検討すること・現行の気象衛星の帯域
18.1 〜 18.3 GHz から 18.0 〜 18.1 GHz または18.3 〜 18.4 GHz の追加拡張
・10.6 〜 10.68 GHz，36 〜 37 GHz
EESS（AMSR AMSR-E）と固定業務・移動
業務との共用検討

1.20

決議第 738（WRC-03）に従い，能動業務の不要発射からの地球探査衛星（受動）業務の保護に関する研究
結果及び規則的な手段の提案について検討すること

・以下の発射禁止バンドへ隣接バンドからの漏れ込み評価
1.4 〜 1.427 GHz
23.6 〜 24 GHz
31.3 〜 31.5 GHz
50.2 〜 50.4 GHz

1.21

決議第 739（WRC-03）の付録にある協議に使用されるしきい値表の見直し，若しくは現行化のため，決議第 740（WRC-03）に従った電波天文業務との両立性に関する研究結果について検討すること・GLONASS を除く測位衛星は 1610.6 〜 1613.8
MHz の保護レベルを満足

1.3

決議第 747（WRC-03）に従い，9000 〜 9200 MHz 及び 9300 〜 9500 MHz 帯における無線標定業務の一次格上げについて検討するとともに，9500 〜 9800
MHz 帯における地球探査衛星（能動）業務及び宇宙研
究（能動）業務の一次分配を，既に分配されている業
務への過度の制約をすることなく，200 MHz まで拡張することについて検討すること

・現行の地球探査衛星（能動）の 9500 〜 9800
MHz か ら 9300 〜 9500 MHz ま た は 9800 〜
10000 MHz への追加分配

1.4

決議第 228（WRC-03，改）に基づく ITU-R における研 究 結 果 を 考 慮 し て，IMT-2000 の 高 度 化 及 び
IMT-2000 後継システムの周波数に関連する事項について検討すること・IMT-2000 の候補周波数の選定

1.6

決議第 414（WRC-03）に従い，108 MHz から 6 GHzまでの間における航空移動（R）業務への追加分配について検討すること及び決議第 415（WRC-03）を考慮し，民間航空通信システムの近代化を支援するため現在の衛星への周波数分配について研究する・AM（R）S の候補周波数の選定
決議第 415 の変更なし

小特集

解説・報告

議 題

1.16

41

スペクトルの拡大，新たなスペクトルの確保のためには，共用検討を鋭意行う必要がある．
今後の検討課題は以下のとおりである．
・地球探査衛星業務と他業務との共用検討
・測位衛星と他業務との共用検討
・防災のためのスペクトルの利用・確保
研究課題を着実に行うとともに，WRC の議題化の検討，議題の検討をタイムリーに行う必要がある．商用衛星と異なり，実証のため，ユーザが比較的小さなものについては，その重要性を理解して頂くとともに，必要な共用検討が必要となる．
JAXA の長期ビジョンの一つに自然災害などへの対応に役立つシステムとして，地球観測衛星による自然災害監視と通信衛星により携帯電話への警報を送信するシステムがある．自然災害の観測データのリアルタイム伝送には，データ中継衛星が必要である．個人の位置を把握することも必要
で，測位衛星が必要である．ETS-VIII は，携帯端末に送信できるだけの十分なアンテナの大きさを有しており，長期ビジョンにも資することができる．これらが円滑に実施するた
めには，通信・測位・観測機器への干渉を抑える検討が必要である．
WRC-2007 は，2007 年 10 月 22 日 〜 11 月 16 日 に 開 催 され る． そ の 前 に ア ジ ア 太 平 洋 共 同 体 APT（Asia PacificTelecommunity）の WRC-2007 のための会合の最終回の第 5
回会合 APG-5 が 2007 年 7 月に韓国釜山で開催され，アジ
ア太平洋諸国と調整できる機会となった．

9．む

す

び

特に JAXA が関与した衛星に関連する ITU-R の技術的事項などについて解説した．無線で使用するスペクトルは有限の資源であり，無線局は増大するため，また，各種新規業務が登場するため，早い段階での他業務との共用検討の実施は非常に重要である．学会においても，この方面の研究が推進されることを期待する．

42

略字リスト
ALOS：Advanced Land Observing Satellite（ 陸 域 観 測技術衛星）
ADEOS-II：Advanced Earth Observing Satellite-II（ 環
境観測技術衛星）
APT：Asia Pacific Telecommunity（アジア太平洋通信共同体）
APG-5：the 5th Meeting of the APT Conference Preparatory Group for WRC-07（第 5 回 APT WRC-07
準備会合）
CPM：Conference Preparatory Meeting（世界無線通信会議予備会合）CPR：Cloud Profiling Radar（雲プロファイリングレーダ）
DPR：Dual frequency Precipitation Radar（二周波降水
レーダ）
DRTS：Data Relay Test Satellite（データ中継技術衛星）
ETS-VIII：Engineering Test Satellite-VIII（技術試験衛星 VIII 型）
GCOM-W1：Global Change Observing Mission-W1（第 1期水循環変動観測衛星）
GPM：Global Precipitation Mission（全球降水観測）
GSO：Geostationary Satellite Orbit（静止衛星軌道）
ITU-D：International Telecommunication Union Telecommunication Development sector（ 国 際 電 気 通信連合電気通信開発部門）
ITU-R：International Telecommunication Union Radiocommunication sector（国際電気通信連合無線通信部門）
ITU-T：International Telecommunication Union
Telecommunication Standardization Sector（ 国 際
電気通信連合電気通信標準化部門）
JERS-1 ：Japanese Earth Resources Satellite-1（地球資源衛星 1 号）
LEO：Low-altitude Earth Orbit（高度 2000 km 以下の衛星軌道）
MEO：Medium-altitude Earth Orbit（約 10000 km 高度の衛星軌道）
MOS-1：Marine Observation Satellite（海洋観測衛星 1 号）
MOS-1b：Marine Observation Satellite -1b（海洋観測衛
星 1 号 -b）
MTSAT-2 ：Multi-functional Transport SATellite（ 運輸多目的衛星新 2 号）
OICETS：Optical Inter-orbit Communications
Engineering Test Satellites（光衛星間通信実験衛星）
PALSAR：Phased Array L-band Synthetic Aperture
Radar（フェイズドアレー方式 L バンド合成開口
レーダ）
PRISM：Panchromatic Remote-sensing Instrument for
Stereo Mapping（パンクロマチック立体視センサ）
QZSS：Quasi Zenious Satellites System（準天頂衛星シ
ステム）
RA：Radiocommunication Assembly（無線通信総会）
SG：Study Group（研究委員会）
TDRS：Tracking and Data Relay Satellite（米国のデー
タ中継衛星）
TRMM：Tropical Rainfall Measurement Mission（熱帯
降雨観測ミッション）UWB：Ultra Wide Band（超広帯域無線）

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

解説・報告WINDS：Wideband InterNetworking engineering test
and Demonstration Satellite（超高速インターネッ
ト衛星）
WRC：World Radiocommunication Conference（ 世 界 無線通信会議）
文

献

衛星全般，データ中継衛星，測位衛星など［1］ 阪上 肇，前田惟裕，高橋耕三， 衛星間通信技術を用いた追跡・データ中継システムについての考察， 信
学技報，SANE79-24, Sept. 1979.
［2］ K. Maeda, J. Moriuma, T. Araki, and F. Hosonuma,“High data rate transfer via future data relay
satellite,” Proc. 19th ISTS, pp.677 ─ 683, 1994.
［3］ 前田惟裕，鈴木良昭，道浦俊夫， 衛星間通信技術，
信学誌，vol.77, no.7, pp.775 ─ 786, July 1994.
［4］ 前田惟裕，森馬純一，細沼文雄，荒木恒彦，総合通信・測位衛星システムについて， 信学技報，SANE94-32,
Aug. 1994.
［5］ 前田惟裕，森馬純一， 将来型測位衛星システムについて， 信学技報，SANE95-89, Nov. 1995.
［6］ K. Maeda and J. Moriuma, “Constellation of communication and positioning satellite system,” AIAA/
ESA workshop on international cooperation in satellite communications, pp.85 ─ 94, March 1995.
［7］ K. Maeda, et al, “On-orbit Servicing Systems andRobots,” 6th ISCOPS, Dec. 1995.
［8］ 前田惟裕， 衛星技術・ミッションの現状と将来─
WRC-97 の成果， 信学技報，SANE98-19, June 1998.
［9］ 前田惟裕， 衛星ミッションと軌道の選択， 信学技報，
SANE 99-21, pp.1 ─ 10, June 1999.
［10］ 前田惟裕，衛星ミッションと設計課題─ WRC-2000 の成果， 信学技報，SANE 2000-22, June 2000.
［11］ 前田惟裕， 衛星ミッションと高機能化， 信学技報，
SANE2001-18, June 2001.
［12］ 前田惟裕， 衛星システムと高信頼性技術，REAJ 誌，
vol.23, no.7（通巻 115 号），pp.618 ─ 627, 2001.
［13］ 前田惟裕， 将来衛星ミッションと技術課題─通信・測
位・観測， 信学技報，SANE2002-19, June 2002.
［14］ 前田惟裕， 衛星ミッションの動向と宇宙実証─通信・
測位・観測， 信学論（B），vol.J88-B, no.1, pp.3 ─ 12,
Jan. 2005.
［15］ 戸田謙一，川西登音夫，大澤右二， 衛星間通信機器の軌道上評価， 信学技報，SANE2006-69, June 2006.
［16］ 杢野正明，城野 隆，高山佳久，大日向幸一，倉伸宏，
藤原勇一，山脇敏彦，臼杵 茂，荒井功恵，池辺謙一，
白玉公一，小倉直人，間瀬一郎，藤原宏悦， 光衛星間通信実験衛星（OICETS）の軌道上運用結果， 信学技報，SANE2006-76, June 2006.

解説・報告

43

小特集

地球観測衛星関連［17］ K. Maeda, “Data compression of remotely sensed datafrom space,” Proc. 13th ISTS, pp.1381 ─ 1391, 1982.
［18］ K.Maeda, F.Kitazawa, and N.Kodaira, “SAR-580
experiment in Japan, 1984,” Proc. 14 th ISTS, pp.1291
─ 1300, 1984.
［19］ 前田惟裕，北沢不二彦，若林裕之，小平信彦，SAR-580
航空機実験について， 日本リモートセンシング学会
誌，vol.6, no.2, pp.63 ─ 73, 1984.
［20］ 前田惟裕，東 吉夫，SAR-580 航空機実験の成果について， 日本リモートセンシング学会誌，vol.6, no.2,
pp.59 ─ 69, 1986.
［21］ K. Maeda, F. Kitazawa, and N. Kodaira, “Outline ofSAR-580 experiment in Japan,” 9th Canadian
Symposium on Remote Sensing, pp.523 ─ 530, Aug.,1984.
［22］ K. Tsuchiya, K. Maeda, K. Arai, H. Nakamura, and
C. Ishida, “Method of noise reduction in passive
remote sensing,” ISCNR-84, Oct. 1984.
［23］ 前田惟裕，小嶋正弘，東 吉夫， MOS-1 航空機検証
実験の成果について，日本リモートセンシング学会誌，vol.6, no.2, pp.43 ─ 58, 1986.
［24］ K. Maeda and Y. Azuma, “Outline of SAR-580 dataprocessing method in Japan,” IGARSS’86 Symposium,
pp.1413 ─ 1418, Sept. 1986.
［25］ K. Maeda, M. Kojima and Y. Azuma, “Some resultsof MOS-1 airborne verification experiment-MESSR,”IGARSS’86 Symposium, pp.15 ─ 20, Sept. 1986.
［26］ K. Maeda, M. Kojima, and Y. Azuma, “Some resultsof a MOS-1 airborne verification experiment-Multispectral electronic self-scanning radiometer(MESSR),” IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., vol.
GE-25, no.6, pp.788 ─ 795, Nov.1987.
［27］ K. Maeda, H. Wakabayshi, and H. Sato, “Someresults of MOS-1 airborne verification experimentMSR (Microwave Scanning Radiometer),” Proc.
IGARSS’87 Symposium, pp.1073 ─ 1078, May 1987.
［28］ K. Maeda and Y. Azuma, “Results on processing andevaluation of SAR-580 data in Japan,” Canadian J.
Remote Sensing, vol.13, no.1, pp.11 ─ 18, July 1987.
［29］ K. Maeda, M. Kojima, and Y. Azuma, “Geometric andradiometric performance evaluation methods formarine observation satellite-1 (MOS-1) verification
program (MVP),” Acta Astronautica, vol.15, no.6/7,
pp.297 ─ 304, Pergamon Journals, 1987.
［30］ 小泉深吉，前田惟裕，佐藤英男，綾部広一， MOS-1の運用及び衛星検証計画について， 日本リモートセンシング学会誌，vol.7, no.1, pp.45 ─ 71, 1987.
［31］ K. Maeda, H. Wakabayashi, K. Tasaki, M. Shimada,and H. Satoh, “Verification results of MOS-1 MESSR
data,” Proc. IGARSS’88, pp.271 ─ 274, 1988.
［32］ K. Maeda, H. Wakabayashi, K. Tasaki, and H. Sato,“Early verification results for MOS-1 VTIR data,”
Proc. 16th ISTS, pp.2197 ─ 2204, 1988.
［33］ 小泉深吉，前田惟裕， MOS-1 衛星検証計画の概要，
日本リモートセンシング学会誌，vol.9, no.1, pp.17 ─
29, 1989.
［34］ K. Maeda and H. Satoh, “Application of MOS-1 data
to earth environment monitoring and future globalchange monitoring system,” Proc. 17th ISTS, pp.1995
─ 2001, 1990.
［35］ K. Maeda, M. Nakai, and O. Ryuguji, “JERS-1/ERS-1
verification program and future verification program,”
Adv. Space Res., vol.12, no.7, COSPAR, pp.(7)327 ─
(7)331, 1992.
［36］ K. Maeda and H. Maejima, “Development of ISY
environmental data sets,” Proc. 18th ISTS, pp.2015 ─
2020, 1992.
［37］ K. Maeda and H. Maejima, “Development of data sets
for the ISY sea surface temperature,” European ISY
Conference, March 1992.

［38］ 前田惟裕，前島弘則， 国際宇宙年用データセットの開発と将来展望， 信学技報，SANE92-101, Jan. 1993.
［39］ K. Maeda, H. Maejima, M. Shimada, and T. Tanaka,“MOS-1/MOS-1b/ERS-1/JERS-1 data sets of sea
surface temperature and polar ice extent for ISY,”
Adv. Space Res., vol.14, no.3, COSPAR, pp.(3)167 ─(3)176, 1994.
［40］ K. Maeda and O. Ryuguji, “Japanese contribution todevelopment of earth environment monitoring system
by using satellites,” Space Technol., vol.12, no.1,
Pergamon Press, pp.83 ─ 90, 1992.
［41］ 前田惟裕，大沢右二， マイクロ波放射計による地球環
境監視の検証実験と将来の課題， 日本リモートセン
シング学会誌，vol.12, no.1, pp.51 ─ 57, 1992.
［42］ K. Maeda, A. Noda, and A. Tsuiki, “Disastermonitoring using multi-satellite system,” Proc. 19th
ISTS, pp.825 ─ 828, 1994.
［43］ K. Maeda, Y. Iida, and T. Manabe, “Protection of
spaceborne and terrestrial passive sensors to observe
trace gasses from 200 to 700 GHz,” Proc. IEEEIGARSS Symposium, pp.2467 ─ 2470, 2000.
［44］ 前田惟裕， リモートセンシングセンサ， 信学誌，vol.76, no.2, pp.190 ─ 195, Feb. 1993.
［45］ K. Maeda, “Observation of the earth using SAR,” J.
Space Technology and Science, vol.10, no.1, pp.1 ─ 18,
Japanese Rocket Society, Spring, 1994.
［46］ K. Maeda, K. Ohishi, and F. Hosonuma, “Outline ofspaceborne sub-millimeter wave sounder withsuperconductivity,” 20 th International Conference on
Infrared and Millimeter Waves, Dec. 1995.
［47］ K. Maeda, K. Ohishi, and Y. Kawada., “Small
experimental satellite with superconductor submillimeter wave limb sounder,” IAA Symposium on small
satellites for earth observation, Nov. 1996.
［48］ Y. Miyagi and M. Shimada, “Monitoring of the crustal
deformation caused by seismic or volcanic activities,
using ALOS/PALSAR data,” IEICE Technical
Report, SANE2007-26, April 2007.
［49］ 笠原希仁，飯田幸栄，今岡啓治，丹下義夫，中川敬三，第一期水循環変動観測衛星（GCOM-W1）搭載用高性能マイクロ波放射計 2（AMSR2）の設計状況， 信学
技報，SANE2007-48, June 2007.
［50］ 岡田和之，小嶋正弘，飯田幸栄，木村俊義，堀江宏昭，
勘角幸弘，熊谷 博，大野裕一，佐藤健治，奥村 実，
日欧共同衛星観測ミッション EarthCARE 搭載用雲プロファイリングレーダ（CPR）の検討状況， 信学技報，SANE2007-45, June 2007.
［51］ 花土 弘，小嶋正弘，古川欣司，石井靖之，百束泰俊，
清水収司，井口俊夫，高橋暢宏，奥村 実，GPM（全球降水観測）主衛星搭載二周波降水レーダ開発， 信学
技報，SANE2007-46, June 2007.

［54］ 前田惟裕， 衛星搭載合成開口レーダとスペクトル分配の動向─災害監視， 信学技報，SANE2005-21, June
2005.
［55］K. Maeda, “Sharing studies for spaceborne L band
SAR to contribute to disaster monitoring,” IEICE
Technical Report, SANE2006-17, April 2006.
［56］ 前田惟裕， 災害監視ミッションのための L バンド
SAR のスペクトルの推進， 信学技報，SANE200672, June 2006.
［57］ K. Maeda, “Interference analysis of spaceborne Lband SAR-to be used for Disaster Management-,”
IEICE Technical Report, SANE2007-31, April 2007.
［58］ Radio Regulations, 2004.
［59］ Final act, WRC-97, 2000, 2003.
［60］ Rec. ITU-R SA, RS, S, F series.
［61］ 横山隆裕， 世界無線通信会議へ向けての展望， 日本
ITU 協会講演資料，March 2007.
（平成 19 年 7 月 17 日受付，8 月 17 日再受付）

前田 惟裕（正員：フェロー）▶昭 46 東大・工・電子卒．昭 48 同大大学院修士課程了．昭 51 同大学院博士課程
了．工博．昭 51 宇宙開発事業団（NASDA）
入社以来，カナダ国立リモートセンシング
センター（CCRS）における研究を経て，
SAR-580 航空機実験，海洋観測衛星 1 号（MOS-1），MOS-1b 航 空 機・ 衛 星 検 証，
1992 国際宇宙年（ISY）のデータセットの開発，地球観測衛星委員会（CEOS）への参加を通してリモートセンシング関連業務に従事．更に，データ中継衛星（後の DRTS），
月周回衛星（後の SELENE），測位衛星（後の準天頂衛星），軌道上サービスシステム，超伝導サブミリ波サウンダ（後の SMILES）の研究開発に従事．航空保安無線システム協会にて運輸多目的衛星（MTSAT-2） の 開 発 に 従 事． 世 界 無 線 通 信 会 議 WRC-97, 2000,
2003 に寄与．統合後，現在，宇宙航空研究開発機構（JAXA）周波数管理室．本会宇宙・航行エレクトロニクス研究専門委員長，和文論文誌 B 編集委員を歴任．英文論文誌アドバイザリ，衛星設計コンテスト実行委員，IEEE 会員，IEEE AES 日本支部委員長，日
本 リ モ ー ト セ ン シ ン グ 学 会 会 員，Space communication 誌
editor．平 2 NASDA 理事長表彰，平 10 SFCG（宇宙用周波数調整会議）Silver pin 賞，平 10，平 13 本会功労感謝状，平 17 通信
ソサイエティ功労顕彰状，平 19 ITU 協会功績賞各受賞．

共用検討など［52］ 前 田 惟 裕， 衛 星 搭 載 マ イ ク ロ 波 放 射 計（AMSR/AMSR-E）観測データの保護と共用検討， 信学技報，
SANE2004-34, June 2004.
［53］ K. Maeda, “Utilities of spaceborne microwave
radiometer and its protection-Sharing studies
between AMSR and point-to-point fixed service
stations,” IEICE Technical Report, SANE2004-113,
March 2005.

44

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

小特集通信のための宇宙利用技術の最新動向
解説論文

解説論文

データ中継技術衛星「こだま」（DRTS）の衛星概要及び実験運用成果について
Introduction of Data Relay Test Satellite（DRTS）and Its Experiment Results

篠原幸一

†

Koichi Shinohara†

Summary

時間は，1 回に数分から 10 数分である．通信可能時間を増やすには地球上のあちこちに地上局を設置するやり方もあるが，施設の建設や維持にはコストがかかる．そ2002 年 9 月 10 日に打ち上げられたデータ中継技術衛星「こだま」（DRTS）の主要ミッションは，S バンド及びKa バンドによる高速・大容量の衛星間通信実験である．
今までに ADEOS-II，OICETS，ALOS，ESA ENVISAT との衛星間通信実験を実施し，今後も SDS-1，JEM 等との衛星間通信実験が予定されている．本論文では，衛星，ミッション機器等の概要について解説するとともに，衛こで登場したのがデータ中継衛星を用いた衛星間通信技術である．日本では，1994 年打上げの技術試験衛星 VI型「 き く 6 号 」（ETS-VI：Engineering Test SatelliteVI），1997 年打上げの通信放送技術衛星「かけはし」（COMETS：COMmunications and broadcasting
Engineering Test Satellite）による基礎実験を踏まえて，

星間通信実験の計画及び成果の概要等について解説する．

Key words
フィーダリンク

データ中継技術衛星，こだま，DRTS，衛星間通信実験，

地上局

成果

データ中継技術衛星（静止軌道）

1．ま え が き

衛星間通信リンク

データ中継技術衛星「こだま」（DRTS：Data Relay
Test Satellite）は，高度 3 万 6,000 km の静止軌道に位置
し，中〜低高度（300 〜 1,000 km）を周回する実験対象宇宙機と地上局との間の通信を中継する衛星である．2002
年 9 月 10 日に種子島宇宙センターから H-IIA ロケット

中低高度周回宇宙機

図1

衛星間通信実験の概念図

図2

国内地上局の可視範囲例

にて打ち上げられ，現在は東経 90.75 度のインド洋上空に静止し，衛星間通信実験を実施している．衛星間通信
実験の概念図を図 1 に示す．
中低高度を周回する地球観測衛星や国際宇宙ステー

小特集

ションは，地上からは短時間に空を横切っていくように見える．見えている時間，つまり地上と直接通信できる†宇宙航空研究開発機構宇宙基幹システム本部統合追跡ネットワーク技術部，つくば市
Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Tsukuba-shi, 305-8505
Japan

解説論文：データ中継技術衛星「こだま」（DRTS）の衛星概要及び実験運用成果について

45

地球方向

衛星間通信用アンテナ

太陽電池パドル

図3

DRTS の可視範囲例

DRTS が打ち上げられた．

進行方向

フィーダリンク用
アンテナ

国内地上局及び DRTS の可視範囲例を図 2 及び図 3に示す．実験対象宇宙機の飛行領域の内，国内地上局によ る 直 接 通 信 の 可 視 範 囲 が 約 4% で あ る の に 対 し，DRTS1 機による可視範囲は約 60% となり，格段に広い
可視範囲を確保することが可能になる．また，陸域観測技術衛星「だいち」（ALOS：Advanced Land Observing

項

図4

衛星の外観図表1

衛星の主要諸元

目

諸 元

打上げ

H-IIA ロケット 3 号機
種子島宇宙センター吉信射点
2002 年 9 月 10 日

軌道

静止軌道，東経 90.75 度（インド洋上）軌道保持精度：南北 ± 0.1 度以内
東西 ± 0.1 度以内

形状

2 翼太陽電池パドルを有する箱型
本体：約 2.2 × 2.4 × 2.2 m
太陽電池パドル：約 2.4 × 7.1 m（片翼）衛星間通信用アンテナ：開口径約 3.6 m
フィーダリンク用アンテナ：開口径約 1.8 m

質量

打上げ時
：2,800 kg
静止軌道初期：約 1,500 kg

2．衛 星 概 要

設計寿命

軌道上 7 年

発生電力

2,115 W 以上
（設計寿命 7 年間における最低値）

DRTS は，次のような技術の開発及び実証を目的とミッション機器 S バンド /Ka バンド衛星間通信機器
Ka バンドフィーダリンク機器

Satellite）の観測データ中継を例に挙げると，ALOS から地上局への直接通信におけるデータ伝送レートが 120
Mbit/s であるのに対し，DRTS 経由時は 240 Mbit/s での高速伝送が可能である．広い可視範囲及び高速データ伝送を生かすことにより，大容量のデータ中継が可能になった．
本論文では，衛星，ミッション機器等の概要を解説するとともに，衛星間通信実験の計画及び成果の概要等について解説する．

した研究開発衛星である．
（ a ） 大容量のデータ中継要求に対応するため，受信機の高性能化，衛星間通信アンテナの高効率化を図るとと呼ばれる衛星の基幹部分とに大別することができる．

ともに，高精度捕そく追尾技術等の開発を行い，データ

DRTS におけるミッション系機器は衛星間通信機器

中継及び追尾性能の向上を図る．

であり，バス系機器はテレメトリ・コマンド系や姿勢制（ b ） 通信相手となる宇宙機の高度な通信要求及び御系などのサブシステムに分けられる．

データ中継範囲の拡大に対応した通信実験を行い，運用

各サブシステムの特徴・構成・機能等の概要を以下に技術の確立を図る．

示す．

（ c ） 人工衛星の短期開発及びペイロード比率の向上（ 1 ） 衛星間通信機器などを目指すとともに，発展性を考慮した中型（1 トン

DRTS における唯一のミッション系機器であり，衛級）静止三軸姿勢制御衛星バス開発に必要な基盤技術の星間通信用アンテナ，フィーダリンク用アンテナ，衛星確立を図る．

間通信機器及びフィーダリンク用各種中継器から構成さDRTS で は，ETS-V 型 で の 0.5 ト ン 級，ETS-VI 型
での 2 トン級バスの開発に続き，比較的利用需要の多い
1 トン超級バスを新規開発した．衛星の外観図を図 4 に，主要諸元を表 1 に示す．
衛星はミッション系と呼ばれる搭載機器部分とバス系

46

れる．詳細は後述する．
（ 2 ） テレメトリ・コマンド系
温度やステータスといった衛星搭載機器の状態を示す
テレメトリ及び衛星搭載機器に対する状態変化やパラメータ設定のための制御命令であるコマンドをやり取り

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

素添加四酸化二窒素）を酸化剤とする 2 液混合式の静止コマンド信号を受信，復調，復号して各サブシステムへ

軌道投入用 500 ニュートン（約 50 kgf）級アポジキックエ

配信するとともに，各サブシステムのテレメトリを収集，ンジン系，N2H4 を推進薬とする 1 液触媒式の東西軌道

符号化，変調して地上局へ送信する．

制御及び姿勢制御用 1 ニュートン（約 0.1 kgf）級ガス

DRTS では，Ka バンドをテレメトリ・コマンドイン

ジェットスラスタ系，N2H4 を推進薬とする 1 液触媒式

タフェースの主回線として使用しているが，Ka バンド

でアーク放電を利用して効率を上げた南北軌道制御用の主回線が降雨減衰等により使用できない場合に備えてDC（Direct Current）アークジェットスラスタ系（米国S バンドも利用できるようになっている．Ka バンド使

輸入品）等を組み合わせて使用している．

用時にはフィーダリンクアンテナを使用し，S バンド使（ 9 ） 計装系

用時には三つある S バンドアンテナを使用する．

バス系機器のインテグレーションに必要な電気計装系（ 3 ） 電源系
日照時は，太陽電池パドル系から供給される電力を各と機械計装系からなる．
火工品の点火制御機器，衛星異常時に自動的に軽負荷

サブシステムに供給するとともにバッテリの充電を行

モードに移行する機能も計装系の一部である．

う．

（10） 技術データ取得装置

日陰時，南北制御時，火工品点火時は，不足分の電力をバッテリから供給する．
DRTS では，蓄電容量 50 AH（アンペア・時）のニッ

宇宙用部品等の劣化 / 誤動作 / 故障と宇宙環境の関連を評価・解析するため，宇宙放射線粒子（主として質量の軽い電子 / 陽子 /a 粒子）のエネルギー及びフラック

ケル水素バッテリを採用しており，約 50 WH/kg を達スを計測するサブシステムである．

成した．

（11） モニタカメラ（ 4 ） 太陽電池パドル系

衛星間通信アンテナ / フィーダリンクアンテナ / 南北

太陽エネルギーを電力に変換し，電源系経由で衛星に必要な電力を供給する．

解説論文するためのサブシステムであり，地上局から送信された

太陽電池パドルの軌道上展開動作確認用に搭載された 4台のモニタカメラ及び関連機器である．

折り畳んだ状態で打ち上げられ，軌道上で展開し，展開した状態で静止軌道投入のためのアポジキックエンジ

3．ミッション機器の概要

ン噴射に耐えられる構造になっている．
（ 5 ） 姿勢制御系

衛 星 間 通 信 機 器（ICE：Inte-orbit Communication

姿勢検知用に地球センサ，粗・精太陽センサ，レート

Equipment）は，中〜低高度（300 〜 1000 km）を周回す

積分ジャイロを，姿勢制御用にスラスタ，モーメンタム

る実験対象宇宙機と DRTS との間で S バンド及び Ka

ホイール，リアクションホイールを有し，各運用に応じバンドによる衛星間通信リンクを，また DRTS と地上た 3 軸姿勢制御を行う．

局との間で Ka バンドによるフィーダリンクを確立し，DRTS では，衛星間通信アンテナの駆動が衛星姿勢に与える影響が無視できないことから，アンテナ駆動制

衛星間通信実験を行うための機器である．
なお，衛星間通信リンクは，実験対象宇宙機→ DRTS

御系との協調制御機能を有している．

方向の回線をリターンリンク，DRTS →実験対象宇宙（ 6 ） 構体系

機方向の回線をフォワードリンクと呼ぶ．

衛星及び搭載機器を所定の機械環境条件内に維持するためのサブシステムである．
DRTS では，セントラルシリンダ（中央円筒）にトラ
スを組み合わせた構造を採用するとともに，衛星の組立て効率を考慮してバスパネルとミッションパネルを分割

衛星間通信機器の主要諸元を表 2 に示す．
ミッション機器における DRTS の技術的特徴を以下に示す．
（ 1 ） 高速データ伝送
アンテナ，中継器等の高性能化により 240 Mbit/s をし，独立して組み立てるモジュール方式を採用した．

超える伝送速度を実現した．

（ 7 ） 熱制御系

（ 2 ） 衛星間通信アンテナの高性能化

衛星及び搭載機器を適切な許容温度範囲内に維持する

1 基のアンテナで S バンドと Ka バンドの 2 周波に対応 し，S バ ン ド は パ ラ ボ ラ，Ka バ ン ド は カ セ グ レ ン（ 8 ） 統合型推進系（周波数選択型副反射鏡採用）とする共用アンテナを採用

静止軌道投入，姿勢制御，軌道制御等に必要な推力をした（図 5 参照）．

発生する機能，及び，必要な推進薬の貯蔵・供給機能をつかさどるサブシステムである．
DRTS では，N2H4（ヒドラジン）
を燃料，MON-3（窒

その際，S バンドと Ka バンドの給電部位置を分離することで効率の改善を図るとともに，S バンド給電部背面に低雑音増幅器（LNA：Low Noise Amplifier）等の機解説論文：データ中継技術衛星「こだま」（DRTS）の衛星概要及び実験運用成果について

47

小特集

ためのサブシステムである．

表2
項 目

衛星間通信機器の主要諸元

2025 〜 2110 MHz，100 kHz ステップ可変
3 dB 帯域幅：22.62 〜 22.96 MHz
EIRP：37.4 〜 46.4 dBW（1 dB ステップ可変機能あり）
データレート：100 bit/s 〜 300 kbit/s
変調形式：UQPSK

S バンド
リターン
（衛星間）

2200 〜 2290 MHz，100 kHz ステップ可変
G/T：8.2 dB/K
3 dB 帯域幅：12.60 〜 13.89 MHz
2 チャネル保有
データレート：100 bit/s 〜 6 Mbit/s
変調形式：SQPN，SQPSK，QPSK，BPSK

Ka バンドフォワード（衛星間）

23.175 〜 23.545 GHz, 1 MHz ステップ可変
3 dB 帯域幅：53.8 〜 55.7 MHz
EIRP：37.9 〜 64.5 dBW（1dB ステップ可変機能あり）
データレート：100 kbit/s 〜 50 Mbit/s
変調形式：UQPSK，QPSK，BPSK

Ka バンドリターン（衛星間）

Ka バンド
フォワード
ビーコン
（衛星間）

項 目

諸元
（地上試験結果）

S バンド
フォワード
（衛星間）

偏波

諸元
（地上試験結果）
衛星間通信：
S フォワード / リターン同偏波のみ
Ka フォワード / リターン独立に右旋
または左旋偏波切換可能Ka バンドフォワードビーコン：
右旋または左旋偏波切換可能
フィーダリンク：
アップリンクは右旋偏波固定
ダウンリンクは左旋偏波固定

捕そく追尾方式 衛星間通信：
S プログラム追尾
Ka プログラム追尾または自動追尾
Ka バンドフォワードビーコン：
円錐ホーンアンテナによるブロードビーム
フィーダリンク：
姿勢制御系を用いた指向制御
追尾精度（アンテナポインティング
損失）25.45 〜 27.5 GHz，100 kHz ステップ可変
3 dB 帯域幅：344.6 〜 353.0 MHz
G/T：28.7 dB/K（自動追尾時）
25.7 dB/K（プログラム追尾時）
自動追尾関連データレート：100 kbit/s 〜 240 Mbit/s
変調形式：QPSK，SQPSK，BPSK，UQPSK

衛星間通信：
S 0.18 度（0.2 dB）
以下
Ka 0.09 度（3.0 dB）
以下（プログラム追尾）
0.037 度（0.5 dB）
以下（自動追尾）
フィーダリンク：
0.09 度（1.9 dB）
以下
自動追尾可能引込み角度：0.09 度以上
引込み時間：15 s 以下

23.175 〜 23.545 GHz, 1 MHz ステップ可変
3 dB 帯域幅：10.8 〜 11.2 MHz
EIRP：31.2 dBW
無変調波

フィーダリンク アップリンク：30 GHz 帯
ダウンリンク：20 GHz 帯
アンテナ
指向範囲

衛星間通信：
地心方向± 10 度
（東西，南北ともに）アンテナ駆動により実現
Ka バンドフォワードビーコン：
地心方向± 10 度
（東西，南北ともに）衛星本体に固定されたアンテナで，放射パターンにより実現
フィーダリンク：
筑波局（茨城県つくば市），
鳩山局（埼玉県比企郡鳩山町）
，
増田局
（測距用）
（鹿児島県熊毛郡中種子町）
衛星本体に固定されたアンテナで，ピンポイントに指向

図5

衛星間通信アンテナ器を配置することで G/T の向上を図った．

に対して可変周波数信号を生成する周波数シンセサイザ（ 3 ） Ka バンド受信機の高性能化について，可変周波数範囲の拡大及び可変ステップの微低雑音素子高電子移動度トランジスタの改良及び小化により高性能化を図るとともに，逓倍次数を減らす

LNA モジュール設計の最適化により雑音指数 1.9 を実多重ループ構成を採用することにより信号ひずみの原因

現し G/T の向上を図った．

となる位相雑音の低減を図った．

また，LNA，周波数変換器，IF 帯回路の広帯域化に
より通信帯域幅 330 MHz を実現し高データレートに対応した．
更に，ドップラーシフトをオンボードで補償すること
により低データレート伝送での追尾性能も確保した．

（ 5 ） 捕そく追尾方式
オンボード計算機で軌道計算し，開ループで追尾制御を行うプログラム追尾方式を有し，S バンド及び Ka バ
ンド衛星間通信で使用している．
また，捕そく追尾センサにより実験対象宇宙機からの（ 4 ） 周波数シンセサイザの高性能化

信号の指向角度誤差を検出し，閉ループで追尾制御を行

通信対象宇宙機ごとに異なる周波数に対応し，中継器

う自動追尾方式を有し，Ka バンド衛星間通信で使用し48

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

解説論文

実験対象宇宙機
衛星間通信回線
Sバンドフォワード回線

DRTS

JEM
（将来）

Sバンドリターン回線
Kaバンドフォフード回線

ALOS

Kaバンドリターン回線

ＯＩＣＥＴＳ

Kaバンドフォワードビーコン回線

SバンドTTC回線

ADEOS-II（過去）（バックアップ）

Kaバンドフィーダリンク回線
KaバンドTTC回線＊増田局は測距のみ

増田第 1/第 2測距局

鳩山
フィーダリンク局

増田宇宙通信所

地球観測センター（受信画像処理）

勝浦/増田/沖縄
宇宙通信所

図6

ている．
なお，Ka バンド衛星間通信時は上記捕そく追尾方式

筑波
フィーダリンク局

衛星間通信
校正局

筑波宇宙センター(衛星間通信の管制）

全体構成図

なく実験運用が実施されている．地上システムを含む全体構成図を図 6 に示す．

を組み合わせて使っている．その手順例を以下に示す．

地上システムの構成要素に関する説明は JAXA 統合（ a ） DRTS/ 実験対象宇宙機の双方がプログラム追追跡ネットワーク技術部の Web サイト [6] を，実験対尾方式でアンテナ駆動を開始

象宇宙機に関する説明は JAXA ホームページのプロ（ b ） DRTS から先行してビーコン信号を送信

ジェクト事業紹介ページ [7] を参照されたい．

（ c ） 実験対象宇宙機はビーコン信号を受信後，その信号を用いて自動追尾方式に移行するとともにリターン

4．衛星間通信実験の計画及び成果の概要［2］信号を送信（ d ） DRTS はリターン信号を受信後，その信号を用

4.1 DRTS における衛星間通信実験計画の概要

いて自動追尾方式へ移行

DRTS では，軌道上技術実証を目的として，以下の（ 6 ） 適応型協調制御機能

六つの要素技術ごとに実験計画を有している．

衛星間通信アンテナ質量の衛星全体質量に対する比率（ 1 ） 捕そく追尾技術
DRTS は，自分自身の軌道要素及び実験対象宇宙機

が，姿勢変動やそれに伴うアンテナ指向ずれなど衛星ダの軌道要素をオンボード計算機中に保持しており，定期

イナミックス条件を厳しくする原因の一つになってしま

的に地上から最新軌道要素を送信している．衛星間通信

う．そのため姿勢制御系コンピュータと衛星間通信アン実験を行う際はオンボード計算機がこれらの軌道要素をテナ駆動制御系コンピュータとの間で双方向にデータを用いて衛星間通信アンテナの指向角度を計算し，捕そくやり取りし双方向指令を行うことにより，アンテナ駆動追尾を行う．S バンド衛星間通信実験時にはプログラム

による衛星ダイナミックス条件の悪化を抑え，アンテナ

追尾，Ka バンド衛星間通信実験時にはプログラム追尾

駆動の高速化，並びに，捕そく追尾精度 0.037 度を実現と自動追尾が可能である．また，S バンド衛星間通信実した．

験時にはコヒーレントモード時の周波数ドップラー補償

DRTS の地上システムは，主として筑波宇宙センター
内の衛星間通信実験棟に設置され，24 時間 365 日休み

機能を有する．
これら捕そく追尾技術について，捕そく追尾精度，捕解説論文：データ中継技術衛星「こだま」（DRTS）の衛星概要及び実験運用成果について

49

小特集

が約 15% と大きいため，アンテナを駆動すること自身

そく時間及び捕そく追尾シーケンス等を評価する．

定し 1 基のアンテナ及び二つの周波数を用いて近接した

また，軌道が時々刻々と変化するようなパワーフライ

2 機の実験対象宇宙機と同時に S バンド衛星間通信実験

ト中の宇宙機等に対応するため地上から事前に送信したを行うことが可能であり，将来宇宙機のためにその有効指向角の時系列リストに基づいて捕そく追尾する指向角

性及び制約条件等を評価する．

コマンド機能，Ka バンド衛星間通信実験における低デー（ 3 ） 運用技術

タレート対応範囲拡大を目的としたオンボード計算機に地上システムを含めた運用技術の習得及び評価が目的

よる周波数ドップラー補償機能等も有しており，将来宇であり，システム構成，運用計画立案方式，実験対象宇宙機のためにそれらの有効性及び制約条件等を評価す

宙機運用システムとのインタフェース方法，運用要求達る．

成度，システム稼動率，運用体制等について評価する．

（ 2 ） 通信技術

（ 4 ） 軌道決定技術

ALOS からの 240 Mbit/s データを受信・中継するこ

衛星間通信実験においては擬似雑音（PN：Pseudoとにより，高速データ伝送に必要な技術を実証する．

Noise）コードを利用した測距方式を採用しており，PN

また，DRTS は ETS-VI 及び COMETS に比べフィー

コード測距方式による DRTS の測距精度，軌道決定に

ダリンク局アンテナが低仰角となることから雨域伝搬路

必要なデータ量及び時間（パス数），及び，軌道決定精度

長の増大により降雨減衰量の増加が懸念されるため，こを評価する．

の影響について検証するとともに，サイトダイバーシチ

また，PN コード測距方式による実験対象宇宙機の測の有効性，並びに，晴天時・降雨時における送信出力制距も可能であり，この測距精度，軌道決定に必要なデー

御機能（TPC：Transmit Power Control 機能）の実用性

タ量及び時間（パス数），及び，軌道決定精度を評価する．

も併せて評価する．

なお，衛星間通信実験における測距方式の特徴として，更に，DRTS ではランデブードッキング運用等を想2 way 測距，4 way 測距という概念があり，それら異なる測距方式に対する評価も行う．例として，実験対象宇宙機を対象とした 4 way 測距の概念図を図 7 に示す．
（ a ） 2way 測距の例

DRTS

・フィーダリンク局 ⇔ DRTS・増田測距局⇔ DRTS（ b ） 4way 測距の例

実験対象
宇宙機

・フィーダリンク局 ⇔ DRTS ⇔ 増田測距局
・フィーダリンク局 ⇔ DRTS ⇔ 実験対象宇宙機（ 5 ） 適合性試験技術

フィーダリンク局（主局）

ETS-VI 及び COMETS までは，地上システムと実験

フィーダリンク局（従局）

対象宇宙機との適合性試験は，実験対象宇宙機の衛星間通信機能と電気的・機能的に等価なシミュレータを用い

図7

実験対象宇宙機を対象とした 4 way 測距の概念図て実施してきた．

軌道上
DRTS 実機
フィーダ
リンク局
衛星間通信
校正局
地上システムADEOS-II/PFM, 実機

ハードワイヤ（光ケーブル）

総合環境試験棟など

図850

衛星間通信実験棟
衛星間通信実験棟

適合性試験の構成図

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

験対象宇宙機実機との試験も可能なように筑波宇宙セン

し，ミッション期間 7 年に向けて引き続き実験運用を継続中である．

ター内総合環境試験棟と衛星間通信実験棟の間を光ケー

既に 2002 年 12 月打上げの環境観測技術衛星「みどりブルで結び，地上試験中の実験対象宇宙機実機からの信II」（ADEOS-II: Advanced Earth Observation Satellite-

号を光ケーブル，衛星間通信校正局を介して，軌道上のII）及び ESA の環境観測衛星 ENVISAT との衛星間通DRTS 実機へ伝送し，フィーダリンク局で受信できる信実験を実施済みであり，現在は，2005 年 8 月打上げシステムを整備したため，この方式の有効性を評価する．

の光衛星間通信実験衛星「きらり」（OICETS：Optical

適合性試験の構成図を図 8 に示す．

Inter-orbit Communication Engineering Test Satellite）

この方式のメリットはシミュレータが不要になるとともに，軌道上の DRTS 実機との適合性試験が実施できることである．

及び 2006 年 1 月打上げの ALOS との衛星間通信実験を実施中である．
将来的には，2008 年打上げ予定の小型実証衛星 1 型（ 6 ） 国際相互運用性（SDS-1：Small Demonstration Satellite-1）及び国際宇

データ中継衛星を保有する米航空宇宙局（NASA：宙ステーションの日本実験棟「きぼう」（JEM：Japanese

National Aeronautics and Space Administration），欧州

Experiment Module）等との衛星間通信実験を実施予定

宇宙機関（ESA：European Space Agency），JAXA は，である．

データ中継衛星等を用いたデータ伝送等に関する宇宙機

解説論文

DRTS からは，このシミュレータ方式に加えて，実

本論文では，枚数の都合から，これまでに得られた実関間の相互運用性の推進及び実証を目的として，宇宙験成果の一部について紹介する．

ネ ッ ト ワ ー ク 相 互 運 用 パ ネ ル 委 員 会（SNIP：Space（ 1 ） 捕そく追尾精度評価［1］，［2］Network Inter-operability Panel）を組織し，通信パラ

衛星に搭載されたアンテナを駆動して指向する場合，メータに関する勧告文書を制定するとともに，実機を用

種々の要因で指向角に誤差が生じる．この指向方向に誤いた国際相互運用実験を実施してきた．

差を与える要因として，アンテナ系誤差（アンテナ制御

DRTS においては，具体的な実験対象として ESA の系や初期調整誤差・熱変形等による機械系誤差），軌道

環境観測衛星 ENVISAT を選定し，相互運用性の実証

系誤差（衛星の軌道決定誤差等），姿勢系誤差（衛星の姿を目的とした衛星間通信実験を行う．

勢制御誤差等）の要因がある．

なお，NASA は TDRS（Tracking Data Relay Satel-

通信を成立させるためには，実運用で発生する指向角lite）9 機からなる宇宙ネットワークシステムを運用中

誤差が回線設計で規定されたアンテナポインティング損であり，S バンド，Ku バンド，及び Ka バンド衛星間失（オフビーム損）より小さい必要がある．回線設計で規通信回線により各種周回衛星，スペースシャトル，国際

定された DRTS のオフビーム損（指向精度）及び軌道上

宇宙ステーション等の運用に利用している．NASA の実績を表 3 に示す．

宇宙ネットワークの地上局はニューメキシコ州のホワイ

DRTS は，衛星間通信アンテナ駆動に伴う姿勢外乱

トサンズに 2 局，またグアム島に 1 局（TDRS-3 用の無を推定しフィードフォワード制御する機能，バイアス誤人局）設置されている．

差（初期調整誤差等）や周期的に変化する誤差（アンテナ

ま た，ESA は ARTEMIS（Advanced Relay and熱変形誤差等）をオンボードで補償する機能を有し，指Technology Mission）1 機からなる宇宙ネットワークを

向誤差の低減を図ることにより，表 3 に示す指向精度を運用中であり，S バンド，Ka バンド，及び光衛星間通得ることができた．

信回線により各種地球観測衛星等の運用に利用してい（ 2 ） 高速・大容量データ伝送評価［1］，［2］る．ESA の宇宙ネットワークの特徴はデータ中継衛星

DRTS の実験対象宇宙機の中で最大の伝送レートをのフィーダリンクがヨーロッパ全域をカバーしていることで，ユーザはヨーロッパ各地に設置されるユーザ地球局（UET：User Earth Terminal）を利用してデータ中継
衛星へ直接アクセスする．例えば，ARTEMIS のテレ
メ ト リ・ コ マ ン ド（TTC：Tracking, Telemetry, and

表3

DRTS のオフビーム損（指向精度）

衛星間通
信リンク

追尾方式

S バンド

プログラム追尾

0.2 dB（0.34 度）同下

Ka バンド プログラム追尾

3.0 dB（0.1 度）

0.03 度（対 ALOS）
0.08 度（対 ADEOS-II）

0.5 dB（0.043 度）

0.006 度（対 ALOS）
0.04 度（対 ADEOS-II）

り，JAXA の周回衛星と ARTEMIS との衛星間通信実
験には，ベルギーのレデュー局に設置された UET が利用された．
4.2 DRTS における衛星間通信実験成果の概要

自動追尾DRTS は，2007 年 9 月で丸 5 年の軌道上運用を達成

解説論文：データ中継技術衛星「こだま」（DRTS）の衛星概要及び実験運用成果について

DRTS
軌道上実績

51

小特集

Command）運用はイタリアのフチノ局から実施しておオフビーム損（角度換算）

要求する ALOS の観測データ伝送について評価を行っ

また，TPC 機能設定前の 2003 年と設定後の 2005 年

た．なお，ALOS の観測データ自身の伝送レートは 240

で，降雨減衰により Ka バンドフィーダリンク経由のMbit/s であるが，実通信時の伝送レートはリードソロ

DRTS TTC 運用が不可能になった回数を比較すると，

モン誤り訂正符号を含む 278 Mbit/s である．

TPC 機 能 設 定 前 の 2003 年 は 26 回 だ っ た の に 対 し，ALOS 初期機能確認時の 278 Mbit/s データ伝送におTPC 機能設定後の 2005 年は 1 回に激減しており，TPC

けるビットエラーレート計測結果は，エラーフリーであ

機能の有用性を示すデータが得られた．なお，これらのり，回線設計の仕様値 5 × 10-4 以下を十分満足してい回数は筑波局 / 鳩山局のどちらにおいても運用ができな

ることを確認した．

かった回数，つまりサイトダイバーシチでも救済できな

また，実運用において地上局にて受信したフレーム数

かった回数を示している．

から観測データ伝送回線の品質評価を行った（2006 年 5（ 4 ） DRTS-ESA ENVISAT 衛星間通信実験［4］［，5］

月 15 日〜 6 月 5 日）
．その結果，リードソロモン誤り訂

衛星間通信分野における宇宙機関間の相互運用性を確

正により回復されたデータを含めたデータ取得率は認・ 実 証 す る た め，DRTS と ESA の 地 球 観 測 衛 星

99.98％であり，良好な受信結果が得られた．なお，欠ENVISAT との間で，Ka バンドリターンリンクを用い

損率 0.02％は降雨減衰によるデータ欠損であり，回線設計における降雨不稼働率 1％の範囲内であった．
ビットエラーレート測定及び回線品質評価の結果か
ら，Ka バンド衛星間通信回線を使用した 278 Mbit/s の高速データ伝送において，良好な回線品質を有することが確認された．
また，2006 年度の ALOS 運用実績から DRTS 経由及び六つの地上局による直接受信の受信データ量を比較し

表4

降雨減衰による 2005 年度年間不稼動率（筑波局）
回

線

コマンド

パイロット

テレメ

降雨損失
［dB］

26.3

27.3

12.5

上記損失量を上回った
時間
［min］

27.7

51.3

46.2

年間総運用時間［min］

489,438

降雨不稼動率［%］

0.006

0.010

0.009

たところ，6 地上局が直接受信したデータの 24 倍のデー
タを DRTS 1 機で中継受信できた結果が得られ，この結果よりデータ中継衛星による大容量伝送の有効性が確
認された．

表5

捕そく追尾性能（Ka バンド，プログラム追尾）
要求仕様

DRTS
軌道上実績

DRTS 受信レベル-35 〜 -37 dBm

ク局で受信するため媒体輸送の必要がなく，即時性にも-38 〜 -39 dBm（予想レベル）捕そく時間

30 s 以内

16 s 以内

優れており，レイテ島の地すべり，ジャワ島中部地震等

指向誤差

0.1 度

0.031 度以下

なお，DRTS で中継された ALOS の観測データは，画像処理を行う地球観測センター内の鳩山フィーダリン

項

目の緊急観測データは DRTS 経由で受信された．
（ 3 ） 降雨減衰と運用不稼動率
［1］
〜
［3］
DRTS と地上局との間のフィーダリンクには Ka バン
ド帯（上り回線 30 GHz 帯，下り回線 20 GHz 帯）を使用
しており，降雨が最大の伝搬損変動分となる．このため，
DRTS では，降雨不稼動率 0.1% が要求されかつ降雨の影響を受けやすい上り回線に地上局の送信電力を可変す
る TPC 機能を有し，降雨減衰に対する補償を行っている．また，筑波と鳩山にフィーダリンク局を有し，相互にサイトダイバーシチを確保している．
回線設計における降雨不稼動率 0.1％に対する降雨損
失量と 2005 年度における筑波フィーダリンク局のコマ
ンド回線・パイロット回線・テレメトリ回線の降雨による年間不稼動率を表 4 に示す．なお，表 4 は筑波局単体のデータであり，TPC 機能による降雨減衰補償は含まれるが，サイトダイバーシチによる補償は含まれない．
表 4 より，回線設計にて規定された降雨損失を上回る降雨が発生しても降雨不稼動率 0.1％を満足している結果が得られ，TPC 機能の有効性が確認された．

52

図9

中解像度画像分光計で撮影された北海道

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

や地球環境観測衛星が不可欠であり，それらに対して高

解説論文

将来求められる安全で豊かな社会作りには，防災衛星
速・大容量データの伝送や即応性に優れた衛星間通信技術を利用し安全で確実な宇宙インフラを提供していくた
めに，DRTS の成果を有効活用していく．
文

献［1］ 上嶋博子，手塚幸広， データ中継技術衛星（DRTS）衛星間
通信システムの実験実施状況， 2006 信学ソ大，BS-2-4，

Sept. 2006.

［2］ H. Uejima, Y. Tezuka, K. Shinohara, I. Satoh, D. Joudoi,

図 10改良型合成開口レーダで撮影された富士山

た観測データ受信を対象とした衛星間通信実験を 2006
年 4 月及び 9 月に実施した．

K. Suzuki, H. Takeuchi, T. Mukai, Y. Saitoh, T. Nakahara,
A. Takinomi, S. Ohashi, H. Ichino, and M. Wakao, “DRTS
space network experiment system overview, ” AIAAICSSC2007, AIAA-2007-3111，April 2007.
［3］ K. Suzuki, H. Uejima, T. Mukai, Y. Tezuka, D. Joudoi, Y.
Saitoh, I. Satoh, K. Shinohara, H. Takeuchi, and T.
Nakahara, “Effect for rain attenuation and uplink power
control in DRTS,” AIAA ICSSC2007，AIAA- 2007-3110，
April 2007.
［4］ K. Shinohara, H. Uejima, T. Mukai, Y. Iwana, I. Satoh, Y.
Tezuka, H. Takeuchi, S. Mori, T. Nakahara, S. Kitao, H.
Ichino, S. Hamer, E. Doyle, and A. Rudolph, “Inter satellite
link test between the JAXA ’ s DRTS and the ESA ’ s
ENVISAT, ” AIAA ICSSC 2007, AIAA-2007-3109, April
2007.
［5］ JAXA DRTS プロジェクト， データ中継技術衛星「こだま（DRTS）」
プロジェクトトピックス， Dec. 2006.
URL: http://www.jaxa.jp/projects/sat/drts/index_j.html［6］ JAXA 統合追跡ネットワーク技術部， JAXA 統合追跡ネッ
トワーク技術部 Web サイト，
URL: http://track.sfo.jaxa.jp/［7］ JAXA，JAXA プロジェクト事業，
URL: http://www.jaxa.jp/projects/index_j.html

4 月の衛星間通信実験では，衛星間通信リンクにおけ（平成 19 年 6 月 16 日受付，8 月 25 日再受付）

る適合性及び捕そく追尾性能（受信レベル，捕そく時間，追尾誤差等）を確認した．表 5 に捕そく追尾性能を示す．
9 月の衛星間通信実験においては，DRTS を経由した
ENVISAT 観測データの地上での受信・復調・記録及び画像解析を実施した．受信データは非常に高品質（エラーフリー）で，DRTS を経由した ENVISAT 観測デー
タの地上での受信・復調・記録能力が実証された．
ENVISAT の中解像度画像分光計で撮影された北海道を図 9 に，改良型合成開口レーダで撮影された富士山

篠原 幸一（正員）▶平 4 芝浦工大・工・電気卒．同年宇宙開発事業団入社．以来，衛星運用，追跡管制
地上システム開発等に従事．現在は宇宙航空研究開発機構（平 15 年 10 月に宇宙科学研究所・航空宇宙技術研究所・宇宙開発事
業団が統合してできた独立行政法人）宇宙
基幹システム本部 統合追跡ネットワーク
技術部にて DRTS の衛星運用に従事．

を図 10 に示す．
本実験の成功により，各宇宙機関の間で重要なテーマとなっている「相互運用性と相互支援」について，また一つ実績を重ねることができた．

5．む す

び

小特集

現在までの実験成果から，衛星間通信技術に関する要
素技術，高速・大容量データ伝送，国際相互運用性等に関する技術及びノウハウの習得並びに軌道上実証について確認することができた．
今後は，ミッション期間 7 年に向けて実験運用を継続するとともに，成果のとりまとめを予定している．

解説論文：データ中継技術衛星「こだま」（DRTS）の衛星概要及び実験運用成果について

53

小特集

通信のための宇宙利用技術の最新動向
解説論文

光衛星間通信実験衛星（OICETS）「きらり」の開発と軌道上実験
Development and On-Orbit Experiment Results of Optical Inter-orbit
Communications Engineering Test Satellite (OICETS) KIR ARI

荒井功恵

†

Katsuyoshi Arai†の姿勢制御系に及ぼす影響も無視できなくなる．また，Summary

宇宙通信で使用できる電波の周波数には限りがあり，衛星間の電波干渉が問題となってくる．

2005 年 8 月に打ち上げられた光衛星間通信実験衛星（OICETS）「きらり」は，将来の宇宙活動において重要となる光衛星間通信に関し，欧州宇宙機関（ESA）との国際協力により，先端型データ中継技術衛星（ARTEMIS「アルテミス」）との間で，レーザ光による通信実験を行うことを目的とした衛星である．本論文では，「きらり」の開発及そこで，将来の宇宙通信技術として注目されるのが，レーザ光を使った光通信である．この光通信は原理的に電波を使用した通信よりも大容量の通信を小形のアンテナ（口径比で約 10 分の 1）で行うことができる．また，非常に絞ったレーザ光を使用するため干渉が起きる可能び約 1 年間の軌道上実験結果について解説する．

性が少ない利点がある．

Key words

宙開発事業団）が 1985 年度から光衛星間通信機器の調光衛星間通信，レーザ通信 ,我が国では，宇宙航空研究開発機構（JAXA）（当時宇査・検討を開始し，1991 年度から 1993 年度にかけて研
捕そく・追尾・指向，光行差補正

究モデルの試作試験を行った．この成果をもとに欧州宇宙機関（ESA：Europe Space Agency）と軌道上実験の可 能 性 を 検 討 し，1993 年 度 光 衛 星 間 通 信 実 験 衛 星

1．ま え が き
地上では光ファイバによるインターネットが普及し，
高速大容量のデータ伝送が普及してきた．この光ファイ
バ利用の光通信によりインターネットサービスの内容や質が変化し，人々の生活も変わろうとしている．
一方宇宙では，地球観測衛星の観測データ，探査衛星の画像データ，軌道上の衛星同士の情報交換は電波により行われている．今後，地球観測衛星に搭載される観測
センサ数の増加や高分解能化が進み，膨大なデータを送受信する需要が想定される［1］．しかし，電波で膨大なデータを送る場合，搭載するアンテナの口径は大きくなり，限られたリソース（重量，寸法，消費電力等）の中で，この搭載アンテナの衛星に占める割合やアンテナ動作時†宇宙航空研究開発機構，つくば市
Japan Aerospace Exploration Agency, Tsukuba-shi, 305-8505 Japan

54（OICETS：Optical Inter-orbit Communications Engineering Test Satellite）「きらり」の開発に着手した．開発時の困難，開発完了後の困難等により，当初の打上げ計画よりも遅れたが，「きらり」は 2005 年 8 月 24 日（水），ドニエプルロケットにてカザフスタン共和国のバイコ
ヌール宇宙基地から打ち上げられた．約 3 か月間の軌道上初期チェックの後，2005 年 12 月に，「アルテミス」との間で世界初の双方向光衛星間通信実験に成功した．
本論文では，衛星「きらり」の概要，実験機器である光衛星間通信機器（LUCE：Laser Utilizing Communications Equipment）の概要，打上げ及び約 1 年間の軌道上実験結果について解説する．

2．衛星の概要
2.1 「きらり」の目的「きらり」は下記の 3 実験を目的として開発された．

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

570 kg，軌道上で光アンテナを静止軌道衛星方向である（ 2 ） 光衛星間通信機器の軌道上光学特性評価

天空方向に向けるよう三軸姿勢制御がなされる．S バン（ 3 ） 衛星微小振動の測定

ドによる通信用のアンテナを 4 本有し，天空方向（光ア

この中でも主な目的は（1）の衛星間光通信であり，通ンテナ搭載側）に 2 本，その反対の地球方向に 2 本搭載

信の相手方として「アルテミス」を想定し開発した．

解説論文（ 1 ） 静止衛星との双方向光衛星間通信実験している．天空方向のアンテナはデータ中継衛星との通

光衛星間通信の実現のためには，シャープなビームの信に使用され，地球方向のアンテナは地上の追跡管制局

レーザ光を捕そく追尾する精密な制御が必要となり，ことの通信に用いられる．太陽電池パドルは 2 翼あり，片れを 2.4.4 の（1）で示すとおり，姿勢制御系と光衛星間

翼 3 枚のパネルから構成され，太陽電池パドルは衛星の通信機器双方の機能を組み合わせることで実現している．

軌道運動に伴い，太陽電池セル面を回転させることによ（2）の目的のため，衛星内部の折返しによるキャリブ

り太陽を指向し，実験期間中の必要な電力を供給する．

レーション機能，及び惑星・恒星を利用した捕そく追尾

衛星システムは表 2 に示す 10 個のサブシステムで構機能を有している．
（3）は，光衛星間通信において影響成されている．各機器の結合を示す機能ブロック図を図を与えるおそれのある衛星構体の振動を直接測定し，今3 に示す．光衛星間通信の厳しい指向要求を満足するた

後の光衛星間通信機器の設計の基礎データとするもの

め，構造的な工夫や電気的な工夫等がなされている．

で，微小振動測定装置（MVE：Micro Vibration Equipment）を搭載している．
2.2 開発スケジュール「きらり」は，1997 年に種子島宇宙センターから J-I ロ

静止機器

ケット 2 号機により打ち上げ，軌道高度 610 km，軌道
傾斜角 35° の円軌道に投入することを目標に開発を開始した．しかし，「アルテミス」の開発及び打上げの遅延に伴い，数度にわたり打上げ計画の見直しが行われた．
2001 年 7 月，光通信相手の「アルテミス」は打ち上げられたが，アリアンロケットの不具合により，予定した静止衛星軌道投入に失敗した．このため「きらり」は，シ
ステム試験を終了した後，保管することとなった．
約 1.5 年後，「アルテミス」が 2003 年 1 月末に静止化さ図2れたことから，「きらり」打上げへ向けた作業が決定さ

軌道上実験のイメージ図

れ，2005 年 8 月に打ち上げられた．図 1 に開発開始か
ら打上げまでの開発スケジュールを示す．

表 1 「きらり」の主要諸元

2.3 衛星システム「きらり」は 1.1 m × 0.8 m × 1.5 m の箱形の衛星バス
構体に直径約 0.4 m，長さ 0.8 m の円筒形光アンテナを載せた衛星システムである．「きらり」と「アルテミス」と

項

目

形状

2 翼太陽電池パドルを有する箱型
衛星構体：1.1 m × 0.8 m × 1.5 m（高さ）
LUCE 天頂時高さ：2.93 m
パドル展開時横幅：9.36 m

発生電力

1400 W 以上（初期，b = 0°）
高効率 NRS/BSF 型シリコンセル

電源系

非安定バス型分散方式
13Ah Ni-MH セル× 2 台並列

Ｈ５
Ｈ７
1993
1995
▲
開発開始

Ｈ９
1997

Ｈ１１
1999

Ｈ１３
2001

Ｈ１５ Ｈ１６ Ｈ１７2003 2004 2005
▲
打上げ

姿勢制御系

ストラップダウン姿勢制御系
4 スキューゼロモーメンタム姿勢制御

二次推進系

モノプロペラントブローダウン方式
1N スラスタ× 4（完全冗長）

保管･試験 改修
試験▲▲
ARTEMIS 静止化
打上げ 達成

製作･試験

図1

射場作業

基本･詳細設計

計装系

レーザ反射器（CCR）

実験機器

光衛星間通信機器（LUCE）
微小振動測定装置
（MVE）

実験期間

1 年以上

軌道要素

高度：610 km
軌道傾斜角：97.8°（太陽同期軌道）
周期：約 96 分

開発スケジュール（開発開始から打上げまで）

解説論文：光衛星間通信実験衛星（OICETS）「きらり」の開発と軌道上実験

小特集

約 570 kgの軌道上実験イメージを図 2 に示す．
また，表 1 に「きらり」の主要諸元を示す．衛星質量は

内 容

質量

55

アンテナ

アンテナスイッチ＆ ダイブレクサ

共用トランスポンダ

データレコーダ

光衛星間通信機器

微小振動測定装置

セントラルユニット＆ リモートインタ
フェースユニット

姿勢制御装置

太陽センサ

各機器
分配器
太陽電池パドル

電源制御装置

各機器

太陽電池パドル

図3

地球センサ
慣性基準装置

バッテリ

表2

ホイール

熱制御系

レートジャイロ

構体系

ドライバ

磁気トルカ

計装系

スラスタ

燃料タンク

衛星システム機能ブロック図

サブシステム構成

実験サブシステム

光衛星間通信機器（LUCE）
微小振動測定装置（MVE）

バスサブシステム

通信・データ処理系
電源系
太陽電池パドル系
姿勢制御系
二次推進系
構体系
熱制御系
計装系

テートデータレコーダを搭載している．ソリッドステー
トデータレコーダは従来のテープタイプに比べ機械的回
転部分がなく寿命，信頼性に優れている．光衛星間通信機器でサンプリングされた実験テレメトリはこのデータレコーダに記録される．その後，地上局の可視において高速 S バンド（HSB：High Speed S Band）にてダウンリンクされる．高速 S バンドの通信方式は高速移相変調方式を用いて地上への電波エネルギーふく射密度を規定内に抑えつつ高速のデータ伝送を可能にしたもので蓄積テ
レ メ ト リ 伝 送 チ ャ ネ ル の 64 倍 の ス ピ ー ド で あ る 1

2.4 主要バスサブシステム

Mbit/s の伝送レートをもつ．前述の 20 分間のミッショ

2.4.1 姿勢制御系

ンテレメトリデータ 400 Mbit を 6 分強で送出でき追跡「アルテミス」との光衛星間通信を行うための基本は，管制局可視時間内にダウンリンクすることが可能となっ姿勢制御系により衛星地球指向方向を地球中心に正確にている．

指向させることである．これを実現するため，「きらり」2.4.3 電源系及び太陽電池パドル系

では 4 個のスキューされたモーメンタムホイールを高速衛星運用及び実験に必要な電力は，日照時は太陽電池

回転させながら，トータル角運動量がゼロとなるようなパドルから，日陰時はバッテリから供給される．必要なゼロモーメンタム姿勢制御方式を採用している．構成要

電力は光衛星間通信機器の二軸ジンバルをスリュー駆動素である，慣性基準装置，地球センサ，太陽センサを用させたときに最大となり，約 1000 W である．この電力

いて姿勢決定を行い，これらに基づきホイール回転数ををまかなうため太陽電池パドルは約 1400 W の電力を発変化させることで姿勢外乱の吸収，姿勢保持を行う方式

生するよう設計された．太陽電池セルには JAXA 開発

である．この方式により光アンテナが相手衛星を指向し品の高性能シリコン太陽電池を使用し，1.5 m2 × 3 枚×たときに，光アンテナ視野± 0.2° に入るように制御す

2 翼，計約 9 m2 のコンパクトな形状となっている．こるとともに，「アルテミス」からのレーザ光捕そく後にもれにより姿勢制御系の制御帯域との干渉，ロケット搭載

安定した追尾のための姿勢安定度を確保している．

時のロケットフェアリングとの機械的な干渉が発生しな

2.4.2 通信・データ処理系

い設計となっている．日陰時の電力を供給するバッテリ

光衛星間通信の実験テレメトリデータは，高速なサンとして JAXA 開発品のニッケル水素 13AH バッテリをプリングで記録し地上へ送信する必要がある．データ量

2 系統搭載している．これにより 26AH 以上の電力供給としては 20 分の実験で約 400 Mbit である．この大量が行われ，日陰時の実験が可能となっている．日陰時のデータを衛星上で記録するため約 1 Gbit のソリッドス

実験時でもバッテリ放電深度予測は 30％程度であり，

56

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

斜角 97.8°（太陽同期軌道）を許容し，また海外ロケットを発揮できる設計となっている．

も視野に入れて打上げ手段の調査を行った．この結果，

2.4.4 開 発 課 題

打上げ可能な国産ロケットがなかったことから，ウクラ「きらり」バスシステム開発において以下が主要な開発

イナ製のドニエプルロケットにより，「きらり」を打ち上課題となった．

げることを決定した．

（ 1 ） 実験機器と姿勢制御系の協調制御

解説論文

ミッションライフ中の繰返し使用においても十分な性能

ロシアでの打上げについては，確実な射場作業と打上（ 2 ） 打上げロケット・射場変更等げができるよう，同様の経験を有する（財）無人宇宙実験

以下にそれぞれの課題について概要を示す．

システム研究開発機構殿の経験を御教授頂き，射場計画（ 1 ） 実験機器と姿勢制御系の協調制御等に反映した．

光衛星間通信を開始するためには，光アンテナを相手衛星に精度良く向ける必要がある．この初期捕そく時，

3.1 に示すとおり，約 3 か月間の射場作業は大きな問題もなく，ほぼ計画どおり実施できた．

「きらり」の姿勢が理想的な三軸姿勢制御状態であること

2.5 搭載実験機器の概要を前提として，光アンテナ制御は行われる．この光アン

2.5.1 光衛星間通信実験機器（LUCE）

テナ制御ではオンボードプロセッサを用いた制御ロジッ「きらり」と「アルテミス」にはそれぞれ光通信機器が搭

クを搭載している．本制御ロジックは，地上から送信さ載されており，この 2 基の通信機器間で光通信を行う．

れた相手衛星の軌道情報及び自衛星の軌道情報より，光使用する光の波長は 0.8 ミクロン帯で，通信方式は強度アンテナが指向すべき方向を計算し，百分の 6° の精度

変 調─ 直 接 検 波（IM-DD：Intensity Modulation-Direct

で二軸ジンバルを指向させている．

Detection）
方式を採用している．

この精度の指向のためには，光アンテナ駆動時に発生「きらり」に搭載している光通信機器は，口径 26 cm

する推定姿勢外乱情報と姿勢制御系の正確な姿勢情報をのカセグレン型の反射光学系を送受信用の光アンテナに光アンテナ駆動系へ通知することにより補正を行う

用いている．この光アンテナは，宇宙環境における温度

フィードフォワード制御を利用している．

変化に対応するために，線膨張率が 5 × 10-8/℃の低熱

3.4.2 に示すとおり，本設計により通常使用される姿

膨張ガラス材を光アンテナに使用し，波面精度 l/20勢制御系でも安定した光通信を行えることが実証できた．

rms の性能を達成している．「アルテミス」からの光を追（ 2 ） 打上げロケット・射場変更等

尾する精度は 1 mrad 以下が必要であり，LUCE は粗捕2003 年 1 月末の「アルテミス」の静止化により，「きら

そく追尾機構，精捕そく追尾機構の二つの捕そく追尾機り」打上げ計画の再検討を開始した．J-I ロケットは構を有している．二つの機構は到来する光を捕そく及びH-IIA ロケットの固体モータを活用しているが，H-IIA

追尾し，制御駆動範囲，帯域，精度を機能分担している．

ロケット 6 号機における不具合対策を「きらり」打上げ予

粗捕そく追尾機構は，センサとし二次元の Si-CCD（シ定の 2005 年夏期までに実施できないことから，J-I ロ

リコン電荷結合素子）を使用し，受信光が CCD の中心

ケット以外のロケットの選定作業を行うこととなった．

に入射するよう光アンテナ全体を Az-El マウント方式

本再検討にあたり，打上げ機会を増やすため，軌道傾の二軸ジンバルで駆動している．

精捕そく追尾モニタ
キャリブレーション用
擬似光源

コーナキューブフレクタ
シャッター
光行差補正機構

精捕そく追尾機構

小特集

光アンテナ

レーザダイオード

粗捕そく追尾センサ
精捕そく追尾センサ 光受信器 光行差補正センサ

図4

LUCE 内部光学部の構成

解説論文：光衛星間通信実験衛星（OICETS）「きらり」の開発と軌道上実験

57

図5

LUCE の外観図

一方精捕そく追尾系は，センサとして 4 分割型 Si-PD

図6

システム光学試験装置の外観図

2.5.3 開 発 課 題（フォトダイオード）を使用し，2 枚の小型ミラーを積層（ 1 ） 光適合性の確認試験

圧電素子（ピエゾアクチュエータ）で制御することによ「アルテミス」に搭載されている OPALE とのインタり，通信用の光受信器まで受信光を導く制御を行っていフェース文書及びインタフェース調整会議の情報のみにる．受信用素子には Si-APD（アバランシフォトダイオー

基づき，日本独自の技術で LUCE を開発する必要があっド）を使用している．一方，送信系は，レーザ光源に最た．このため，光リンクを確立する上で重要となる通信

大出力 200 mW の AlGaAs レーザダイオードを使用しシーケンスについては，JAXA-ESA 双方で作成したモており，最終的に光アンテナから送出されるレーザ光のデルにより，シミュレーションを実施し，成立性を確認

ビーム広がり角は約 6 mrad である．なお，衛星間の相した．また OPALE の開発試験に使用した光学特性試

対速度が約 7 km/s あるため，光行差を補正する必要が験装置と同等の試験装置を用い，LUCE の開発試験にあり，出射レーザ光に補正角度を加える光行差補正機構供した．この試験装置は大気中と真空中で波長，ファーを有している．この機構も高精度な制御が要求されるこフィールドパターン，偏光などの光学特性を測定することから，精捕そく追尾機構と同様の積層圧電素子によりとができるもので図 6 に外観を示す．

送信レーザ光の角度を制御している．内部光学部の構成

本試験装置を用いた開発試験により，技術合意文書にを図 4，LUCE の外観を図 5 に示す［2］．

規定された偏光の定義の解釈に齟齬があることが判明「アルテミス」が搭載している光通信機器は OPALE

し，改修を行った．

（Optical Payload Laser Experiment）と呼称されており，

また 2003 年 1 月には，
「アルテミス」が衛星に搭載され口径 25 cm のカセグレン型の光アンテナを使用していた推進系を用いて静止化することに成功したことを受る．また，OPALE にはビーコン光を送信する機能が備

け， 同 年 9 月 に は LUCE エ ン ジ ニ ア リ ン グ モ デ ル

わっており，捕そく追尾シーケンスの過程において「ア（LUCE EM）を ESA 光地上局に設置し，静止軌道上のルテミス」がビーコン光を走査し，「きらり」がそのビー「アルテミス」との間で光通信適合性実験を実施した．

コン光をとらえることにより，双方の光通信機器の捕そく追尾シーケンスが開始される設計となっている．

この実験では衛星の姿勢外乱，熱等の宇宙環境は模擬できないものの，「アルテミス」捕そく追尾機能，光通信

2.5.2 微小振動測定装置

機能，オープンループで制御する光行差補正機能を確認「きらり」のもう一つの実験機器が微小振動測定装置で

できた
［3］
．

ある．光衛星間通信においては mrad といった高精度の上記の試験を行うことで，技術調整や文書のみではな指向を必要とするため，衛星構体の振動が影響を与える

くすことができない潜在的な開発リスクの低減を行った．

ことが懸念される．そこで，軌道上での衛星構体の振動（ 2 ） 高精度な光学系設計を直接測定し，今後の光衛星間通信機器の設計の基礎

宇宙環境下で高精度の光学系を組むためには，熱ひず

データとするため本装置を搭載している．本装置は衛星

みの影響を極力排除した設計とする必要がある．特に光の三軸の振動を可動式電極を用いた半導体加速度センサ

アンテナについては通信光の波面精度要求を満足するたにより測定する．光衛星間通信機器への影響を直接測定

め，ミクロンオーダの精度で主鏡と副鏡の距離を維持すするため，測定ポイントは光衛星間通信機器が取り付ける必要があった．光アンテナの熱制御は受動型熱制御をられている構体パネルとしている．

用いて行っているため，ゼロデュア等の低熱膨張係数ガ

58

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

3.2 クリティカルフェーズ

着または接着により結合している．

打上げ後の衛星動作は，打上げ前にあらかじめ設定さまた，送受信光学系の素子を設置する光学ベンチの熱れたストアードコマンド（時刻指定コマンド）により実施

ひずみが無視できないことから，ラジエーターによる放される．打上げ約 15 分後，「きらり」は正常にロケットか

熱とヒータによる加熱を組み合わせた能動熱制御を採用

ら分離され，予定どおり高度 610 km の円軌道に投入さし，極めて高精度の熱制御を行った．

れた．ストアードコマンドによる自動シーケンスが動作

3.3 に示すとおり，熱設計，熱ひずみ設計等に問題なし，姿勢制御系初期動作，太陽電池パドルの展開が実施

いことが確認されている．

された．太陽電池パドル展開は，南アフリカ共和国ハー（ 3 ） 光行差補正

トビッショク局にて受信された衛星テレメトリにより確ビームのシャープな光衛星間通信においては，相手衛認された．発生電力は約 1400 W であり，設計どおりの星との相対速度が大きく，約 4 万 km 離れた場合では単結果が得られた．その後，スウェーデン国キルナ局，国純に受光方向に送信したのでは相手衛星方向に照射でき内の勝浦局，増田局，沖縄局などを使用してクリティカていないことになる．これは，光行差と呼ばれる現象で，ルフェーズの運用を行い，8 周回までに三軸姿勢が確立

衛星間距離を静止軌道衛星と中高度周回衛星との距離でされ安定した姿勢となった．

ある 4 万 km，相対速度を 7 km/s とすると，光が往復

もう一つのクリティカルなイベントが，光アンテナのする間に 2 km 程度，角度にして 50 mrad 程度の位置変ロンチロック（打上げ時可動防止装置）解除である．打上化が生じる．光衛星間通信機器ではこれを補正し，所定

げ時の振動で光アンテナが回転しないようにジンバルのの方向に送信光を出射するため，この光行差を両衛星の二つの可動軸であるエレベーション方向とアジマス方

軌道から算出するロジックと送信光の方向を補正する光向，それぞれにロンチロックを設けている．これらのロ

行差補正機構を有している．

ンチロックを 18 周回から 21 周回にかけて解除し，光ア

3.4.3 に示すとおり，本機能が予想どおり動作したこ

解説論文

ラス材料を採用し，切削加工した主鏡，鏡筒，副鏡を融ンテナを軌道上での待機位置に移動させた．
3.3 実験機器チェックアウトフェーズとを確認できた．

バス系機器の確認後，光衛星間通信機器の軌道上での3. 打上げ及び実験成果の概要

光学特性の評価を開始した．評価項目は，大きく分けて（1）センサ類の特性評価，（2）捕そく追尾特性評価，（3）熱3.1 打上げ準備及び打上げ

特性評価，
（4）
通信機能評価である．

2.4.4 で述べたように，打上げ約 1 年前にロケットや

まず，（1）センサ類の特性評価として，粗捕そくセンサ，

運用軌道の変更を行い，それらに伴う衛星側の設計変更

精捕そくセンサ，光受信器に対して，暗天空，内部擬似等を実施した．打上げ手段の変更に伴う衛星側，射場側

光源を利用した評価を実施した．その結果，地上試験結の主要変更と対処について表 3 に示す．

果と極めてよく一致した値が得られ，軌道上においても2005 年 6 月，
「きらり」をバイコヌール宇宙基地へ輸特性が維持されていることを確認した．

送，約 3 か月間の射場作業の後，8 月 24 日午前 3 時 10

続いて，
（2）捕そく追尾特性評価として恒星，惑星を分（現地時間）に打ち上げた．「きらり」は所定の軌道に精ターゲットとした捕そく追尾を行った．季節的に良い位

度良く投入され，打上げは成功であった．打上げ時の写置にあり，比較的光度の強いシリウス，火星を選び特性

真を図 7 に示す
［4］
．

表3
項

目

軌道傾斜角

衛星側，射場側の主要変更
変更箇所等

35° → 97.8°

対処

姿勢制御ソフトウェア
改修

衛星分離時

スピン投入→三軸投入

分離方式

クランプバンド→分離 インタフェースリング
ボルト
追加

射場

種子島→バイコヌール 射場側の設備付加
基地

小特集

打上げモード ホットロンチ要求（機器 射場側の設備変更
動作状態で打上げ）
姿勢制御ソフトウェア
改修

解説論文：光衛星間通信実験衛星（OICETS）「きらり」の開発と軌道上実験

図 7 「きらり」打上げの写真

59

評価を実施した．姿勢制御系及び光アンテナの指向を総御が実施されていることが確認できた．

合 し た オ ー プ ン 指 向 誤 差 は， 仕 様 値 ± 0.2° に 対 し て（ 4 ） 通信機能評価としては，光衛星間通信機器内で−0.132° 〜＋0.06° であり，姿勢制御系及び光アンテナ発生させた 1 ビットエラーとなる擬似データを機器内折の指向ロジック，ハードウェアが極めて正確に動作して返しで送信，受信して評価を行い，正常に動作することいることが確認できた．シリウスは「アルテミス」より光を確認した．また，機器内の折返しによりレーザダイオー

度が弱いが，3s の追尾精度で 1 mrad 以下，捕そく時間ドで発生した送信光レベルが地上試験と同等レベルを維263 ms 以下であった．一方，より光度が強い火星につ持していることを確認した．
3.4 実験フェーズ

い て は，3s の 追 尾 精 度 で 0.2 mrad 以 下， 捕 そ く 時 間
221 ms 以下と更に良好な性能を確認できた．また，捕3.4.1 実験フェーズと実験経過

そく追尾時の微小振動についても微小振動測定装置によ「きらり」と「アルテミス」との実験は以下の三つの2
り測定評価した．その結果，微小振動は± 0.0981 m/s（参フェーズに分けて行った．

考値：± 10 mG）程度であり，光衛星間通信機器の動作（ 1 ） Commissioning Phase：「アルテミス」との光衛に大きな影響を与えないことが確認された．この振動レ

星間通信実験において，衛星間通信リンク確立のためのベルは地上での実験結果をよく再現しているとともに，パラメータを模索し，様々な試行を繰り返して双方向光二軸ジンバルが大きく駆動している部分においても微小衛星間通信リンクの確立を目指すフェーズ．

振動の顕著な増大はなく，指向精度に影響を与えないこ（ 2 ） Experiment Phase：「きらり」の送信ビームの指とが分かった．これらにより「アルテミス」対向の光通信

向バイアス誤差の評価及びその補正実験，レーザ光の出に必要な捕そく追尾性能を軌道上で維持していることが力を低く設定する等の限界性能実験を実施するフェーズ．

確認できた．

（ 3 ） Routine Phase：相互の衛星の設定を変更せず，（ 3 ） 熱特性評価については，上記の捕そく追尾が極継続したデータ取得を行い，統計的な評価を行うためのめて正確に実施されていることから，十分な熱制御が実データ取得フェーズ．

施されていると判断できた．極めてクリティカルな温度

図 8 に光衛星間通信実験システムを示す．「きらり」を制御を行っている光学ベンチの温度は，目標の 2℃以内

追跡管制する JAXA 筑波宇宙センターに加え，「アルテに対して，1℃以内で推移しており極めて精確な温度制ミス」を管制するベルギー国レドゥーにある ESA 局に，

静止衛星

PN（擬似ランダム）
データ発生器

光から電波の信号に変換
光衛星間通信アルテミス

電波によるリンク
20 GHz/30 GHz

リターンリンク
50 Mbit/s
フォワードリンク
2 Mbit/s

低周回衛星
きらり

ベルギー
ESA
REDU局

JAXA 装置

2 Mbit/s

50 Mbit/s

ビットエラー計測器

PN（擬似ランダム）
データ発生器
ビットエラー計測器

電波によるリンク（2 GHz）
ミッションテレメトリ（実験計測データ）取得

JAXA
追跡管制局群

JAXA
勝浦局

筑波宇宙センター
衛星の状態監視・指令（コマンド）
データ作成
実験データ解析図 8 「きらり」と「アルテミス」との光衛星間通信実験のシステム

60

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

2 衛星による捕そく追尾シーケンスは，通信リンクを確

本装置により，光フォワードリンクのデータ発生，光立する上で最も重要な部分である．
「きらり」の粗捕そく

リターンリンクデータビット誤り率測定，光リターンリ

追尾センサの視野は 0.2°，一方の「アルテミス」の捕そくンクデータの記録，「アルテミス」を経由した S バンド衛用センサの視野は 0.06° で光ビーコンの照射時間は熱的

解説論文

光衛星間通信実験に必要な JAXA 装置を設置した．

星間通信のためのテレメトリコマンド処理などを実施している．
Commissioning Phase は 2005 年 12 月 6 日 か ら 開 始

0.2

し，最初の実験で互いのレーザ光の捕そく・追尾に成功

0.15

した．その後 12 月 9 日に，世界初となる双方向の光衛
星間通信実験に成功した．Commissioning Phase では 7

捕そく→追尾の状況（センサ視野から見た場合）

0.1

回試行し，全 7 回とも捕そく追尾に成功したことから，
CP Error Y [deg]相互の衛星にアップロードする衛星軌道情報，「アルテミス」のビーコンスキャンの範囲等に問題ないことを確認できた．
その後 12 月 19 に，Experiment Phase を開始し，送信ビームの指向バイアス誤差の評価及びその補正実験等を行い，2006 年 2 月 16 日に Experiment Phase を終0.05
0­ 0.05­ 0.1

了した．その後，Routine Phase を開始し，2006 年 8 月

粗捕そくセンサ視野 0.2 ゜

まで継続的に実験を行った．次項以降に，得られた実験­ 0.15

結果のうち，捕そく追尾シーケンスの検証等の代表的な­ 0.2­ 0.2 ­ 0.15 ­ 0.1 ­ 0.05 0 0.05 0.1
CP Error X [deg]実験結果を述べる．
3.4.2 捕そく追尾シーケンス検証「アルテミス」からの光ビーコン照射から始まる一連の

図9

精追尾誤差 X 軸
［mrad］

0

粗捕そく開始
20

30

40

50

時間［s］

60

70

80

精追尾誤差 Y 軸
［mrad］

10

0.02
0.01
0
-0.01
-0.02
0

10

20

30

40

50

時間［s］

60

70

80

-60
-70
-80
-90
-100
0

10

20

図 10

30

40

50

時間［s］

60

70

80

精捕そくセンサ受光電力［dBm］

粗追尾誤差 X 軸
［deg］
粗追尾誤差Y 軸
［deg］

0.01

1 mrad

2
1
0
-1
-2

0

10

20

30

0

10

20

30

40

50

60

70

80

40

50

60

70

80

時間［s］

2
1
0
-1
-2

時間［s］

-60
-70
-80

捕そく開始

通信光のみ

-90

-100

小特集

粗捕そくセンサ受光電力［dBm］

精捕そく追尾制御の状況

0.02

-0.02
0

0.2

初期捕そくの状況（粗捕そく追尾センサ誤差）

粗捕そく追尾制御の状況

-0.01

0.15

ビーコン光照射
0

10

20

30

40

50

時間［s］

60

70

80

初期捕そくの状況（粗捕そく追尾センサ，精捕そく追尾センサデータ等）

解説論文：光衛星間通信実験衛星（OICETS）「きらり」の開発と軌道上実験

61

な条件から約 6 分間に限られている．そのため，衛星姿
勢誤差，自己衛星と相手衛星の軌道予測誤差，姿勢制御
基準と光通信機器間のアラインメント誤差等が含まれる
光通信機器のオープンポインティング誤差と相手のレーザ光を捕そくした瞬間にいかに早く，かつ正確にレーザ光を相手に照射できるかが，捕そくのポイントとなる．
図 9 及び図 10 に「きらり」の捕そく前後の捕そく追尾
センサの様子を示す．
図 9 では，粗捕そく追尾センサ視野内に「アルテミス」のビーコン光をとらえ，その後二軸ジンバルを駆動し，精捕そく追尾センサ視野内まで誤差を収束させ，精捕そく追尾センサによる精捕そく追尾機構の制御が働き，最終的には 1 mrad 以下の追尾誤差まで推移していく様子

図 11

LUCE 出射レーザ光の強度分布（補正前）

図 12

LUCE 出射レーザ光の強度分布（補正後）を示している．
粗捕そく追尾センサがレーザ光をとらえ，精捕そく追尾機構が機能し，追尾誤差が 1 mrad になるまでの時間
は 1 秒以下である．なお，図 10 中において，精捕そく追尾センサの受信電力が段階的に変化しているが，「アルテミス」送信レーザ光がビーコン光のみから，ビーコン＋通信光，通信光のみになるまでに，送信レーザ光の強度が変化するためである．
3.4.3 指向バイアス誤差の評価及びその補正実験「きらり」から「アルテミス」へ送信するレーザ光の指向
誤差には，3.4.2 に記述した各種誤差が含まれる．この実験では，「きらり」からの送信レーザ光の指向角をスパ
イラル状に変化させ，「アルテミス」の受光電力から強度分布の算出を行い，強度分布の中心が指向中心方向と一致するようにバイアス補正角を「きらり」に与え，強度分
布の中心が，正確に「アルテミス」を指向する実験を行った．なお，強度分布の測定は「きらり」と「アルテミス」のまた，強度分布データから推測されるビーム広がり角は距離が約 4 万 km 離れていることから，いわゆるファー

約 6 mrad であった．これは設計及び地上での試験結果

フィールドパターンの測定そのものでもある．

を正確に再現している良好な結果であり，宇宙空間にお図 11 は，最初に測定した強度分布であり，図から分かるように強度分布の中心が左方向（光通信機器においいて出射レーザ光に劣化がないことを示している．
3.4.4 通信特性評価実験ては -Y 方向）にずれており，次の実験では -Y 方向に

光通信回線は，「きらり」からの送信（リターンリンク）

オフセット角を与え，再度測定し，中心になっていなけ

データレートが 50 Mbit/s，受信（フォワードリンク）

れば，更にオフセット補正角を与える実験を 9 回にわた

データレートが 2 Mbit/s である．それぞれの回線品質り行った．図 12 が 9 回目の強度分布の測定結果であり，を評価するため，15 段の PN 符号を用いたビット誤り強度分布の中心が指向方向中心と合致していることが分の測定を行った．Commissioning Phase において，最初かる．

に測定したリターンリンクのビット誤り（1 秒間当りのこの実験により得られた補正角は，-X 軸方向 2.5

ビット誤り個数）は 1.1 × 10-3 であったが，3.4.3 で述

mrad，+Y 軸方向に 1.8 mrad であった．本実験は，高べた送信レーザ光の補正を行うことにより改善し，ビッ

速で移動する衛星間において，衛星の姿勢制御，粗・精ト 誤 り が ほ と ん ど 発 生 せ ず， ビ ッ ト 誤 り 率 が 2.5 ×

追尾機構及び光行差補正機構が極めて精度良く動作し，10-10 を達成することができた．このビット誤り率の改追尾精度も含めた送信レーザ光の総合指向変動が，1

善は，「きらり」の出射ビームの中心が「アルテミス」に正mrad 以下を維持していなければ，強度分布の測定に成確に照射されることによる，「アルテミス」受光電力の増功しない難しい実験であったが，実験ごとの強度分布の加と安定化がビット誤り率の減少に大きく貢献している再現性も含めて，期待以上の成果を得ることができた．

と考えている．

62

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

4. 得られた成果

度を高める保管点検を行い，更には衛星開発完了後に軌

解説論文

つ打ち上げられるか分からない状況の中で，衛星の信頼
道，ロケット，射場を変更するという大胆な発想の転換
今回の「きらり」の光衛星間通信実験では，宇宙実証実を短期間で行った．

験を国際協力により進め，世界初の双方向光衛星間通信

これら大変困難な状況の中で，関係者がそれぞれの役

実験に成功することができた．更に，衛星開発方式では，割を認識し，確実に業務を実施したことで打上げ成功を

開発コストを抑える手法を試み，新たな開発手法に問題成し遂げることができた．

がないことを示すことができた．これらが主な技術管理面の成果である．

打上げ後も，「きらり」関係者の意識は高く，安全確実な衛星運用とミッション達成に対しては細心の注意を払

一方技術面では，光衛星間通信実験衛星として特別ない，技術的な課題を段階的に解決し，世界初の双方向衛装置や技術を使用することなく，既存の技術を組み合わ

星間通信実験の成功を成し遂げることができた．今回のせ工夫することで技術的な課題を解決し，高度な光衛星「きらり」の成果は，光による実用的な衛星間通信の可能

間通信を安定的に達成できたことである．また，軌道上性を示すものであると同時に，大規模システムに対するの各種試験によりシャープなレーザビームの捕そく追尾

日本の高い技術力を世界に示すものであった．

が高い確率で実施できき，更に，mrad オーダの追尾が「きらり」の開発経験及び軌道上での実験成果が，次世可能であり，光行差補正については軌道上で mrad オー

代の光通信機器の開発に有効に活用されていくことを期

ダで補正することができることを実証できた．更に，
ミッ

待する．

ション期間にわたる繰返し実験から，光通信が電波と同様に，宇宙でも実用的な通信手段として使えることを実証することができた．

5. 将来技術への反映
我が国における光衛星間通信技術開発では，1994 年に打ち上げた技術試験衛星 6 号（ETS-VI「きく 6 号」）
における地上─静止衛星間実証に始まり［5］，今回の「きらり」の成果により，常に世界をリードしてきた歴史をもっている．
我が国の宇宙における光通信の優位性を更に確保するためにも，光通信を将来の通信ネットワークの基盤技術としてとらえ，我が国の進んだ地上民生光通信技術をベースとして，更に機器の小型化，高機能化を進め，宇宙利用を積極的に進めることが大事である．
光通信のもつ利点（小型，高機能）を生かした将来技術への反映として，今回の実験と同様な地球周回衛星と静止衛星間の通信に加え，静止衛星間の通信も含めたシス
テム構成，更に，将来的には地球周回衛星を用いた全地球的な通信システムにおける衛星間クロスリンクや，月─
地球間通信や，深宇宙探査機との通信への適用も想定さ

文[2] T. Yamawaki, T. Jono, M. Toyoshima, K. Nakagawa, andA. Yamamoto, “Development of Luce（Laser Utilizing
Communications Equipment ）for OICETS, ” IAF-00.
M.2.05, 51st International Astronautical Conference,
2000.
[3] M. Toyoshima, S. Yamakawa, T. Yamawaki, et al.,“Reconfirmation of the optical performances of the laser
communications terminal onboard the OICETS satellite,”
Acta Astronautica, vol.55, no.3 ─ 9, pp.261 ─ 269, 2004.
[4] T. Yamawaki, N. Takahashi, K. Arai, et al., “Launch of
Kirari (OICETS) from Baikonur,” ISTS2006-j-06, 2006.6.5
─9[5] 荒木賢一，有本好徳，光通信実験の概要， 通信総合研究所
季報，vol.43, no.3, pp.493 ─ 520, Sept.1997[6] 杢野正明，他， 光衛星間通信実験衛星（OICETS）の軌道上評価結果， 信学技報，SANE-2006-76, June 2006.
[7] K. Nakagawa and K. Yamamoto, “OICETS optical linkcommunications experiment in space, ” Proc. SPIE,
vol.2886, pp.172 ─ 183, 1996.
[8] T. Jono and K. Yamamoto, “Acquisition, tracking andpointing system of OICETS for free space laser
communications, ” Proc. SPIE, vol.3692, pp.41 ─ 50,
1999.
[9] T. T. Nielsen and G. Oppenhaeuser, “In orbit test resultof an operational intersatellite link between ARTEMIS
and SPOT4.,” Proc. SPIE, vol.4635, pp.1 ─ 15, 2002.

れる．

6. む

す

献

［1］ 豊嶋守生， 衛星間レーザ通信の捕捉・追尾・指向技術─電波と光波通信システムの比較と利用動向， 信学誌，vol.88,
no.4, pp.276 ─ 283, April 2005．

び

月を要した．この間，研究レベルから一気に衛星搭載レベルの光衛星間通信機器を開発するため，多くの課題を担当者の努力と専門家の知識を得て克服してきた．
また，開発の最終段階では，「アルテミス」の事故でい

解説論文：光衛星間通信実験衛星（OICETS）「きらり」の開発と軌道上実験

荒井 功恵▶ 1974 宇宙開発事業団へ入社．1974 〜
1987 まで放送衛星の開発に従事．1999 〜
2003 まで民生部品・コンポーネント実証
衛星（つばさ）の開発に従事．2003 〜 2007まで光衛星間通信実験衛星（きらり）の開発に従事．現在（独）
宇宙航空研究開発機構 有人宇宙環境利用プログラムグループ JEM
開発プロジェクトチームに従事．

63

小特集

「きらり」の開発開始から軌道上実験まで約 13 年の歳（平成 19 年 7 月 17 日受付，8 月 14 日再受付）

小特集

通信のための宇宙利用技術の最新動向
解説論文

技術試験衛星 VIII 型「きく8 号」の開発と運用Development and Operation of Engineering Test Satellite-VIII（KIKU-8）

高畑博樹

†

Hiroki Kohata†

Summary

貢献を図ることを目的とした衛星である
［1］，
［2］
．
( 1 ） 3 トン級静止衛星バス技術の開発
2000 年代初頭の宇宙活動に必要とされる多様なミッ2006 年 12 月に打ち上げられた技術試験衛星 VIII 型「きく 8 号」は，小型携帯端末による移動体通信実験用に世界最大の展開アンテナを 2 基装備した我が国で初めての 3トン級大型静止衛星である．きく 8 号では，大型静止衛星バス技術，19 m × 17 m の大型展開アンテナ技術，S
バンド移動体衛星通信システム技術及び衛星測位システ
ム高度化のための基盤技術の開発・実証を主なミッショ
ンとしている．本論文では，きく 8 号の開発及び運用・実験について解説する．

Key words
衛星開発，衛星運用，技術試験衛星 VIII 型，ETS-VIII，きく8号

ションに対応可能な世界最高水準の 3 トン級静止衛星バス技術の開発を行う．
( 2 ） 大型展開アンテナ技術の開発
世界最大・最先端の S バンド大型展開アンテナ技術の開発を行う．
( 3 ） 移動体衛星通信システム及び移動体衛星ディジタ
ルマルチメディア同報通信システム技術の開発
S バンド周波数における携帯端末による音声・データ通信が可能な静止衛星を用いた移動体衛星通信システム
技術及びコンパクトディスク（CD）並みの高品質な音声や画像の伝送を可能とする移動体衛星ディジタルマルチ
メディア同報通信システム技術の開発を行う．
( 4 ） 衛星測位システム基盤技術の開発
高精度時刻基準装置を用いた測位等にかかわる基盤技

1．ま え が き
技術試験衛星 VIII 型（ETS-VIII）「きく 8 号」は，2006
年 12 月 18 日に種子島宇宙センターから H-IIA ロケッ
トにより打ち上げられた．約 4 か月にわたる軌道上における初期機能確認作業を経て定常運用へ移行し，現在は各種実験運用を実施中である．これまで日本は時代のニーズに対応した衛星技術の開発を目的として，ETS-I「きく 1 号」から ETS-VII「きく 7 号，おりひめ・ひこぼ
し」までの技術試験衛星（ETS シリーズ）を打ち上げてきた．きく 8 号は，8 番目の技術試験衛星として，以下に掲げる技術開発並びにそれらの実験・実証を行い，今後の宇宙活動に必要となる先端的な共通基盤技術の開発並術の開発を行う．
きく 8 号は 1997 年に技術試験衛星 VIII 型としてプロジェクトをスタートし，情報通信研究機構（NICT，当時郵政省通信総合研究所（CRL）），日本電信電話株式会
社（NTT），宇宙航空研究開発機構（JAXA，当時宇宙開発事業団（NASDA））が共同で開発を行った．途中，
H-II ロケットの打上げ失敗等により打上げ計画が何度か延期され，結果的に 10 年近い開発期間となったが，打上げ後，きく 8 号は軌道上で正常に動作し，実験運用に供されている．移動体通信用実験機器の一部で不具合は発生したものの，衛星のバックアップ機能と地上の代替措置により制約はあるがほぼ当初予定どおりの実験が可能な見込みである．実験に関しては，衛星開発機関が，びに先端衛星通信システム技術開発を通じて，社会への移動体通信実験や測位実験を実施する以外に，きく 8 号†宇宙航空研究開発機構，つくば市
Japan Aerospace Exploration Agency, Tsukuba-shi, 305-8505 Japan野並びに衛星測位分野の新しい利用を開拓するために，

64の技術開発成果を広く社会に還元し，移動体衛星通信分

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

本論文では，きく 8 号の概要を説明するとともに，開発や運用・実験について解説する．

トンを上回る．これまで JAXA（旧宇宙開発事業団：
NASDA）が開発した 2 トン級の大型静止衛星である「き解説論文

衛星開発機関以外の第三者による実験も実施される．

く 6 号」（ETS-VI）「かけはし」，（COMETS）
は，ペイロー
ド搭載能力が約 600 kg であり，その 2 倍の搭載能力が必要となることから，新たな 3 トン級静止衛星を開発す

2．衛星の概要

ることとなった．また，欧米においても，通信・放送衛「きく 8 号とは」と聞かれ，簡潔に答えるなら「テニス

星の高機能・高性能化要求から静止衛星に対して大型化，

コートサイズの大きなアンテナを 2 面搭載した世界最大

大電力化，長寿命化，ペイロード質量増加などの要求が級の衛星」となる．これは図 1 に示す，きく 8 号の軌道あり，これに対応するように 3 トン級静止衛星が開発さ上外観図から分かるように，一番分かりやすい外見的特れ，2000 年代になって次々に打ち上げられている．き徴を表しているからである．しかしながら，きく 8 号は

く 8 号では，このような動向も踏まえ 3 トン級静止衛星

その中身にも新しい技術を満載した技術試験衛星であバス技術の開発に対して，質量，電力に対する柔軟性，り，その技術の開発と軌道上での実証が使命の衛星であ

拡張性も考慮した設計を行った．

る．衛星はバスと呼ばれる衛星の基幹部とペイロードと移動体衛星通信分野の動向として，海外では衛星に呼ばれる搭載機器部の二つで構成されている．バスはペ10 m を超える大型の展開アンテナを搭載し，地上の通イロードによらずどの衛星にとっても必須で共通的なも

信端末の小型化や通信速度の向上を図っている．これまのであり，必要な電力を発生・供給したり，衛星の姿勢

で，衛星に搭載するアンテナはロケットに収納しなけれを保持したり，衛星を適切な温度範囲に保つ働きなどをばならないという空間的な制約から，アンテナ径が制限行うものである．ペイロードは衛星の目的に応じて搭載されていた．ところが，展開構造技術の進歩により，打する機器であり，通信衛星であれば通信機器を，観測衛

上げ時はコンパクトに収納し，軌道上で大きく展開する星であれば観測センサのことをいう．

アンテナが実現可能となった．そこで，地上の携帯端末

きく 8 号はペイロードとして移動体通信用及び測位用と直接通信するとともに，高い通信速度で画像などの実験機器を搭載し，搭載機器技術の開発・実証はもとよ

データを伝送できるように，きく 8 号には世界最大級とり，移動体衛星通信並びに衛星測位について衛星と地上なる開口径 13 m の大型展開アンテナを搭載することとを含めたトータルシステムとしての技術開発・実証を目した．

的としている．これは 1. の（2）〜（4）に対応する．また，

衛星測位分野においては，GPS によるカーナビゲー

バスについても 1. の（1）のとおり技術開発・実証を目的

ションを代表として，衛星測位技術が日常生活にかなりとしている．そこで，1. に記したきく 8 号の開発目的

浸透してきており，その有用性や重要性については説明（ミッション）について，その概要や背景について簡単にするまでもない．米国の GPS 以外にも，ロシア，欧州，説明する．

中国などが独自の衛星測位システムの構築に乗り出してきく 8 号は 1. に示したミッション達成のため，大型いる．このような状況の中で，日本としても重要な衛星

展開アンテナをはじめとする高機能かつ高性能の移動体

測位システムの基盤技術を習得するために，きく 8 号に通信用及び測位用実験機器を衛星に搭載する必要があ

測位用実験機器を開発し，搭載した．

り，ペイロードと呼ばれるこれらの機器の総質量は 1.2

これらの目的，背景を整理し，ミッション要求，技術目標，主要技術として関連づけると図 2 のようになる．
また，きく 8 号の主要諸元を表 1 にまとめる．
開発にあたっては，新規開発要素の多い技術試験衛星であることから，下記に示す開発方針に従って開発を行った．
（ a ） ステップバイステップの着実な開発（ b ） 信頼性の向上・ロバスト性の確保（ c ） 徹底した試験検証
した着実な開発として，段階的開発手法を行い，図 3 に示すとおり概念設計から予備設計，基本設計，詳細設計，維持設計（機器を製造する際に生じる設計変更を設計図面に反映し，実際の機器と図面を一致させること）とフェ

図1

きく 8 号外観図

解説論文：技術試験衛星 VIII 型「きく 8 号」の開発と運用

イズごとに設計を行い，設計を積み上げていくとともに，

65

小特集

きく 8 号の開発スケジュールを図 3 に示す．
（a）で示ミッション要求

技術目標

主要技術

3トン級静止衛星バス

ペイロード質量の増加（ペイロード質量比 40％）

大型軽量構体国の宇宙活動を支える
インフラ共通技術

大電力化への対応（8 〜 15 kW）

移動体衛星通信携帯型端末による
音声 ・データ通信

コンポーネントの小型・軽量化，統合化
100 V 電源バス
19 m 17 m 大型展開アンテナ

想定ユーザ ： 通信事業者，
通信機器製造業者

高品質な音声・画像伝送

衛星測位

測位基盤技術の習得

音声・データ搭載交換機
400 W 級高出力中継器
アクティブフェイズドアレー給電部

国の将来インフラ技術

高精度時刻基準装置

図2
会計年度

項目

きく 8 号のミッション要求，技術目標，主要技術関連図
FY07

FY08

FY09

FY10

FY11

FY12

プロジェクト 予備設計 基本設計
移行前審査 審査
審査

衛星システムシステム設計

予備
設計

概念設計

基本
設計

FY13

FY14

FY15

FY16

詳細設計
審査
詳細設計

FY17

FY18
打上げ

維持設計

システム電気モデル試験
システム構造モデル試験
システム熱モデル試験
プロトフライトモデル製作・試験
搭載実験機器試作モデル製作・試験
開発モデル製作・試験
プロトフライトモデル製作・試験
LDREX

大型展開アンテナ宇宙実証

図3
表1

開発スケジュール

技術試験衛星 VIII 型（ETS-VIII）主要諸元

項 目

諸LDREX-2

元

試験し，試験結果を設計にフィードバックした．BBM
は新規開発であり開発要素の多いもので実施した．EM

打上げ

平成 15 年度については，きく 8 号がバス，ペイロードとも新規開発

設計寿命

10 年
（衛星バス）
3年（ミッション機器）であることからすべてのサブシステムで行い，更に図 4

軌道

静止軌道
（東経 146 度）に示すように衛星全体のシステムレベルで電気，熱，構

質量

約 3,000 kg（軌道上初期）
約 1,200 kg（ミッション機器）造の三つのシステム EM を製作し，各システムレベル

発生電力

7,500 W 以上
（3 年後夏至）

姿勢安定方式

三軸姿勢制御方式品について宇宙用の Class I と呼ばれる信頼性の高い部

姿勢精度± 0.05˚（ロール／ピッチ）± 0.15˚（ヨー）するとともに故障を分離する設計とした．また，ロバス

での評価・試験を実施した．
（b）の信頼性向上としてはバスシステムで使用する部品を採用した．機器構成に関しても最大限の冗長構成とト性の確保のため，大型展開アンテナが展開しない場合

実際に打ち上げる衛星実機を製作するまでに，各設計に備えた測位用アンテナをバックアップとして使用する

フェイズに合わせて試作モデル（BBM：Bread Board

通信ルートの確保や，軌道変換用の小型エンジンが使用

Model）
や開発モデル（EM：Engineering Model）
を製作・不可能な場合に他のエンジンで代替できるようにエンジ

66

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

解説論文

システム電気モデル（左上）
システム熱モデル（左下）
システム構造モデル
（右）
図4

図5

フライトモデル

開発モデル

ンの噴射方向を考慮するなどのシステム設計を行った．

データシステム諮問委員会）勧告準拠のパケット方式を（c）の徹底した試験検証では地上で実施可能な試験は採用した．CCSDS パケット方式は，宇宙開発分野の国

徹底的に行い，衛星のみならず地上設備とも実ハード際標準として各国の宇宙開発機関で基準化されている．

ウェア同士で組み合わせてエンドツーエンドの検証を

CCSDS パケット方式は，NASDA において「きく 7 号」

行った．更に，地上で検証することが困難な大型展開ア（ETS-VII）で最初に採用された．ETS-VIII では ETS-

ンテナの展開動作などは，航空機を用いた微小重力実験

VII の成果を継承するとともに，更に小型・高機能化をや欧州のアリアンロケットにアンテナの小型・部分モデ図り，搭載 CCSDS 処理装置を LSI 化した［5］．また，

ルを搭載して軌道上事前宇宙実証を実施した．

衛星内でデータを送受するデータバスとして，海外の衛このようにして開発を行ったきく 8 号のロケット搭載前の写真を図 5 に示す．

星バスでも広く採用されている MIL-STD-1553B データ
バスを採用した．1553B を採用することで，搭載機器がデータバスに直接接続し，可変長パケットでのテレメト

3．衛 星 バ ス

リコマンドのインタフェースをとることが可能となった．

きく 8 号衛星バスのブロック図を図 6 に示す．きく 8（ 2 ） 電源系

号では，通信・放送を主体とする世界の静止衛星の技術

電源系は太陽電池パドルで発生した電力やバッテリに開発動向を視野に入れ，世界に比肩できる 3 トン級まで蓄積された電力を搭載機器へ分配する．きく 8 号では，対応可能な柔軟性のある大型静止衛星バスの開発を行っそれまで主に用いられてきた 50 V 非安定化電源バスかた［3］，［4］．特にペイロード搭載能力及びペイロード比ら 100 V 安定化電源バスへ変更した．100 V 安定化電源

率の高い大型軽量バス技術の確立は不可欠であり，各機バスの利点としては，電力伝送ロスの低減によるシステ

器の軽量化を図るとともにバスシステムをシンプルな構

ム全体の電力効率向上が挙げられ，その他の利点を含め成にした．3 トン級大型衛星バスとして開発した主要技て衛星の大電力化を目指すきく 8 号には必須な技術であ術開発項目を中心に各バス系サブシステムについて以下る．ただし，100 V 化に伴い設計上特に考慮すべき点とに説明する．

して，放電対策，部品選定が挙げられるが，十分な設計（ 1 ） テレメトリコマンド系

余裕の確保並びに要素試験の実施により，問題の解決を図った．また，世界的に見ても，大型静止衛星では 100
V 安定化バスが採用されており，高電圧化の傾向にある．

集し，衛星状態を示すデータ（テレメトリ）として地上へバッテリについては，100 AH NiH2（ニッケル水素）バッ

送信する．きく 8 号ではこの衛星−地上間のテレメトリ

テリを搭載している．

コマンドのデータ伝送方式（多重化方式）は CCSDS（ 3 ） 太陽電池パドル系（Consultative Committee for Space Data System，宇宙

太陽電池パドルは衛星に必要な電力確保のため，太陽解説論文：技術試験衛星 VIII 型「きく 8 号」の開発と運用

67

小特集

テレメトリコマンド系は地上からの指令（コマンド）を受信し，搭載機器へ分配するとともに各機器の状態を収精太陽 精太陽センサ
センサヘッド 電子回路

FSSH-1FSSH-2

衛星制御器︵計算機部︶

姿勢制御系

地球センサ
ESA

FSSE

S バンドアンテナ
SANT3

SANT1 トランスポンダ
XPDR-A
SSW
XPDR-B

CIRC
サーキュレータ

引抜コネクタ
SANT-F（フェアリングアンテナ）

衛星制御器︵ データハンドリング部︶

レート積分ジャイロ
RIGA

SANT2
S バンドスイッチ

PDL-S（南面パドル）

PDM-N

LVS

REG

逆止弁
ガス遮断弁

LVS

TKO
パイロ弁

PYVL
推薬遮断弁

RIM2

CV

推薬タンク

TKF

RIM1

LVL
各機器

LVL

PYVL

（12 基）
BTH

AKE

Ｘｅタンク
TKX

電力分配器
PCU1 バッテリ

PDCU1

BAT1

PDE
PDM-S

CV

リモートインタフェース
モジュール

1553Bデータバス

PYVH

調圧弁

電源系

太陽電池パドル パドル駆動装置
PDL-N

パイロ弁

パドル駆動回路
PDE

二液式推進系

TKH

アポジエンジン 二液式スラスタ

太陽電池パドル系（北面パドル）

TKH

リアクションホイール
駆動回路
リアクションホイール
RWDE1〜4
RW1〜4

FSSH-3
テレメトリコマンド系

高圧
ガスタンク

二液式スラスタ
バルブ駆動回路
BDE

BAT2
PCU2

爆管制御器
ODC

TKX IPVNC
パイロ弁

火工品
各機器

PDCU2

図6

各機器

調圧弁
IREG

IEC

イオンエンジン系

流量調整 イオンエンジン
モジュール スラスタ
FCM-N

TRS-N

FCM-S

TRS-S

IED

PPU
イオンエンジン
イオンエンジン ドライバ
イオンエンジン
コントローラ
電源装置

バス系ブロック図

電池を用いて電力を発生するもので，衛星本体から南北50 倍程度であるため，姿勢制御方式としてバイアスモー

方向に伸びた 2 翼のパドルで構成している．きく 8 号でメンタム方式からゼロモーメンタム方式に変更した．ゼは，将来の大電力化に対応した太陽電池パドルの拡大に

ロモーメンタム方式とはホイールの回転によりトルクを伴う質量増の影響が少なく，コスト的にも有利な軽量リ発生する装置を用いて，外乱に対してホイールの回転数

ジッド方式を採用した．この方式は，高弾性の炭素繊維を制御し回転の反作用によって外乱を吸収し，衛星の姿

強 化 プ ラ ス チ ッ ク（CFRP：Carbon Fiber Reinforced

勢を制御する方式のことであり，バイアスモーメンタム

Plastics）表皮のアルミハニカムパネルをサブストレート

方式はゼロモーメンタム方式と類似した方式であるが，（基板）に用いたものであり，薄型で高剛性のため，ハニホイールを低速ながら常に回転させることで，衛星に慣カムコアのセルサイズに比較的粗いものが使用でき，軽性モーメントをもたせる方式である．ただし，搭載ジャ量化を可能にしている．

イロが故障した場合に備えて，外乱推定によりバイアス

太陽電池セルは，太陽電池パドルの軽量化・小型化・

モーメンタム方式でも制御可能である制御システムと低価格を考慮して高効率 Si 太陽電池セルを使用した．

なっている．また，きく 8 号の特徴として，大型展開ア

電圧の 100 V 化に伴う絶縁破壊の対策として，太陽電池

ンテナにより姿勢制御に用いる光学センサの視野が制限

セルの実装設計においても隣接セルアレーの電位差の低される．そのため，視野が干渉しないようセンサの配置

減，隣接セルアレー間空げきの絶縁物による埋設などのを工夫した．

配慮を行った．

きく 8 号ではテレメトリコマンド系のデータ処理と姿（ 4 ） 姿勢制御系

勢制御処理，更にはバッテリ管理や熱制御といった衛星

姿勢制御系は，衛星の三軸姿勢を制御し，常に地球の管理を一つの計算機（64 bit MPU）で実施する統合化方

中心を指向するとともに，軌道を東経 146 度に維持する．

式とした．統合化を行うことで搭載機器の数を削減し，きく 8 号の姿勢制御系は，「かけはし」（COMETS），「こだ

従来衛星と比較して質量を 1/4，消費電力を 1/3，搭載

ま」（DRTS）の姿勢制御技術をもとにしているが，大型面積を 1/5 にすることで，衛星軽量化に貢献するととも

展開アンテナにより発生する外乱量が従来衛星の 10 〜に，運用面においても衛星内のデータが一元的に管理・

68

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

とができた．また，熱伝導特性を改善した CFRP 表皮（ 5 ） 構体系

化により，CFRP のもつ高強度・高剛性，熱による低ひきく 8 号の基本構造は，搭載実験機器を搭載するペイ

ずみといった利点が生かされ，アルミ表皮に比べアライ

ロードモジュール，バス機器を搭載するバスモジュール，ンメントの安定性を実現している．搭載計算機を用いた推進系サブシステムを搭載する推進モジュールの三つの熱制御の自動化は，衛星構体に取り付けられたセンサかモジュールで構成されており，構造様式としては中央円ら温度を読み取り，ヒータのオン／オフをオンボードで筒方式である．中央円筒内には，燃料タンク及び酸化剤

自動的に実行するもので，これにより地上からの運用負タンクを各 1 個配置している．図 7 に構体系の構成を示

荷の軽減，温度制御の軌道上再設定，運用モードに対応

す．ペイロードモジュール，バスモジュール，推進モ

した詳細な温度制御が可能となった．

ジュールと機能単位で分解・組立てが可能な設計とする（ 7 ） 推進系

ことにより，各モジュール単位でのインテグレーション

きく 8 号の推進系は，静止衛星軌道投入用の 500 N 級及び試験が独立に実施可能であり，作業の効率化，期間

二液式アポジエンジン（AKE：Apogee Kick Engine），の短縮を図ることができる．

姿勢制御及び東西軌道制御用の 20 N 級二液式スラスタ

ペイロード搭載能力は，ETS-VI，COMETS の 2 ト（BTH：Bi-propellant Thruster），南北軌道制御用の 20ン級衛星では衛星の全質量から搭載推薬量を除いた衛星

mN 級キセノン（Xe）イオンエンジン装置（IES：Ion

ドライ質量に対して約 30％程度であったのに対し，きEngine Subsystem）［5］で構成されている．

く 8 号では 40％以上を達成した．

解説論文

処理できることから柔軟な衛星運用を実現している．

AKE と BTH はいずれも二液式のため燃料及び酸化（ 6 ） 熱制御系

剤タンクを共用化した．更に，BTH の個数については

衛星の熱環境を制御する熱制御系において，きく 8 号

可能な限り簡素化を図り，「きく 6 号」，
「かけはし」の 20の特徴としては，ペイロードモジュールの地球指向面

本に比べ 12 本まで削減した．

（アースパネル）への CFRP 表皮南北連結ヒートパイプ

IES は 2 トン以上の大型長寿命静止衛星の南北軌道制

パネルの採用，搭載計算機を用いた熱制御の自動化が挙御用として，化学推進系や DC アークジェットエンジン

げられる．南北連結ヒートパイプはペイロードの主搭載と比較して質量メリットがある．きく 8 号の IES は，「き面である南北面を熱的に結合させることで，太陽光のあく 6 号」，「かけはし」用の IES をベースに長寿命化，運る面とない面，あるいは発熱機器の大きな面と小さな面用の容易化，構成の簡素化を考慮し，改良を行った［6］．

との等温化を図ることができ，排熱能力を向上させるこ

IES のスラスタ搭載位置についても，「きく 6 号」，
「かけはし」の東西面配置から，反地球指向面の南北端へ変更

ペイロードモジュール

した．これに伴い，運用も 2 台同時運用から 1 台運用に変更し，推力ベクトル調整のためのジンバル機構を新た
ペイロード
アクセスパネルに追加した．

4．搭載実験機器（ペイロード）

LDRパネル

きく 8 号は，ペイロードとして移動体衛星通信用及びパスモジュール

測位用実験機器を搭載しているほか，図 8 のペイロード
系ブロック図に示すように，バス系実験機器も搭載している．これら搭載実験機器の技術的特長を中心に以下に説明する．

推奨モジュール（ 1 ） 移動体通信実験機器
パスアクセスパネル

移動体通信実験機器は，きく 8 号のメインミッション
であり，JAXA，NICT，NTT が共同で開発を行った．
移動体通信実験機器の構成と開発分担並びに機器設計のは表 3 に示すとおりであるが，各種通信実験に対応でき
るように，衛星内で自在な通信路が設定できる設計とし

バッテリ
パネル

図7

AKE/Xeタンク
サポート

構体系の構成解説論文：技術試験衛星 VIII 型「きく 8 号」の開発と運用ている．
通信形態としては，パケット交換，音声回線のチャネ
ルを切り換えるオンボード交換，単純な周波数変換のみ

69

小特集

特徴を表 2 にまとめる．移動体通信実験機器の主要諸元

フィーダリンク装置
フィーダリンク
アンテナ

オンボード
回線交換機

受信部

ダウン
コンバータ

送信部

アップ
コンバータ

S帯
コンバータ
スイッチ

ビームフォーミング
ネットワークフェイズドアレー
給電部
TX-BFN1
送信部（31 ch）
TX-BFN2
RX-BFN1

オンボード
パケット
交換機

大型展開アンテナ
反射鏡部
TX-LDR

RX-LDR

受信部（31 ch）

RX-BFN2

展開ラジエータ
DPR

移動体通信実験機器
シンセ
サイザ

原子時計

技術データ取得装置

L バンド
送信部

ベースバンド
処理装置

HAC
アンテナ

POM-S
帯電電位計

S バンド
送信部

高精度
時刻比較装置

CONT
ひずみアンプ

測位実験機器（高精度時刻基準装置・高精度時刻比較装置）

表2
サブシステムCAM

モニタカメラ
（6 台）

図8

電子回路部
TEDA-E
MAM-S
磁力計

コントローラS バンド
受信部

展開ラジエータ
実験機器

DOS-S
積算吸収線量計

打上げ環境・展開モニタ装置

ACCP

ACCS

ピエゾ型
サーボ型
加速度センサ 加速度センサ（4 台）（22 台）

ペイロード系ブロック図

移動体通信実験機器の構成と開発分担並びに機器設計の特徴
開発機関

大型展開アンテナ反射鏡部（LDR） JAXA

特 徴
・2 面搭載（送受分離）オフセットパラボラ方式
・外径寸法：約 19 m × 17 m，投影直径：13 m
・メッシュ／トラス構造による 14 モジュール構成
・鏡面精度：2.4 mmRMS 以下

大型展開アンテナ給電部（LDAF） NICT，NTT ・31 素子アクティブフェイズドアレー給電
・送信電力：400 W 級（20 W 級 SSPA × 8 台，10 W 級 SSPA × 23 台）
・ビーム制御：一括可変と独立可変
S 帯コンバータ部（SCNE）

NICT

・系統数：3 系統（3 ビーム対応）
・周波数，利得可変機能（地上コマンド）

オンボードプロセッサ（OBP）

NICT・Multi-Carrier TDMA（5 多重）・非再生中継（フォワード・リターンリンク）
・再生中継（クロスリンク）／オンボード
回線交換
・回線容量：500 チャネル（1 系統）

パケット交換機（PKT）

NICT

・スロッテッドアロハ方式及びパケット予約方式／オンボード・パケット交換方式
・系統数：2 系統（2 キャリヤ）

フィーダリンク装置（FLCE）

JAXA

・固定型 0.8 mf オフセットパラボラアンテナ
・周波数，利得可変機能（地上コマンド）・主系／冗長系同時運用可能を行うスルーリピータ中継方式の三つがあり，回線構成

ク，更には移動体局から移動体局へダイレクトで通信すとしても，図 9 に示すように基地局から 30 GHz 帯のるクロスリンクの三つがある．上り回線 30 GHz 帯，下フィーダリンク及び 2.5 GHz 帯のサービスリンクを介しり回線 20 GHz 帯（Ka バンド）のフィーダリンクは関東て移動体局へ向かうフォワードリンクと，その逆に移動

方向固定のシングルビームであるが，上り回線 2.6 GHz

体局から 2.6 GHz 帯のサービスリンク及び 20 GHz 帯の帯，下り回線 2.5 GHz 帯（S バンド）のサービスリンクはフィーダリンクを介して基地局へ向かうリターンリン

給電部にアクティブフェイズドアレー方式を採用してい70

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

項

移動体通信実験機器の主要諸元

目

周波数

偏波

るため，各アレー素子に入出力する信号の位相と振幅を個別に設定することで，軌道上で任意の方向，任意の形

諸 元状にビームを構成できる．設計のベースラインとなる S・通信2655.5 〜 2658.0 MHz（up）
・通信
2500.5 〜 2503.0 MHz（down）
・同報通信 2537.5 〜 2540.0 MHz
・フィーダリンク 30.6 GHz 帯（up）/
20.8 GHz 帯（down）

バンドサービスリンクのビーム配置を図 10 に示す．
移動体通信実験機器のうち，JAXA は大型展開アンテナ反射鏡部（LDR：Large Deployable Reflector）とフィーダリンク装置（FLCE：Feeder Link Communica-・サービスリンク（S 帯）左旋円偏波（up/down）
・フィーダリンク
（Ka 帯）
右旋円偏波
（up）
，左旋円
偏波
（down）

アンテナ

・大型展開アンテナ 13 mf・フィーダリンクアンテナ 0.8 mf

EIRP

・63.8 dBW（ピーク，大型展開アンテナ）
・61.8 dBW（エリア端，大型展開アンテナ）

情報速度

・音声
・データ
・パケット
・同報通信
・応用通信

変調・アクセ ・通信
ス方式
・パケット
・同報通信
チャネル容量 ・通信
・パケット
・同報通信

解説論文

表3

tions Equipment）を担当した．LDR は技術開発要素の塊で，チャレンジングな開発であったことから，例として開発プロセスについて紹介する
［7］
〜［9］．
LDR は送受別に 2 面搭載している．1 面のアンテナ
は六角形の基本モジュール 14 個で構成されており，外5.6 kbit/s
32 kbit/s〜 256 kbit/s
220 kbit/s × 6 ch
〜 1536 kbit/s

形寸法は約 19 m × 17 m である．LDR は収納状態で打ち上げられ，軌道上で展開する．展開はミッションを左右するクリティカルなイベントであると同時に，これま

p/4 シフト QPSK MC-TDMA（5 多重）
p/4 シフト QPSK Slotted-ALOHA
及びパケット予約方式
OFDM，QPSK など
800 ch/ 衛星（音声）標準 125 パケット /s/ 系統
220 kbit/s × 6 ch（OFDM）

で十分な経験のない技術，規模であるため，設計，製造並びに試験検証において細心の注意を払い，技術を蓄積し，着実な開発を行った．設計においては大型で柔軟構造物である展開アンテナの規模及び構造の複雑さから，ハードウェアのみならず設計・解析ツールを最大限活用した．製造・試験検証においても，10 m 級の 7 モジュー

給電方式

・31 素子アクティブフェイズドアレー（大型展開ア
ンテナ）

ビーム数

・通信
・パケット
・同報通信

ル試作モデル，試作結果を反映したフライト品と同等な
14 モジュール開発モデルを製造し，展開試験を含む各

最大 3 ビーム
最大 2 ビーム
1 ビームの成形ビーム方式

種環境試験を行った．また，地上の展開試験では重力の影響や試験用の治具の摩擦等の影響が完全に排除できな（フィーダリンク）（サービスリンク）ETS-VIII（移動体音声通信）

・非再生中継フォワードリンク・オンボード交換方式

アップリンク 30 GHz 帯

・再生中継・オンボード交換方式

アップリンク

2.6 GHz 帯

アップリンク

2.6 GHz 帯（移動体パケット通信）

ダウンリンク 2.5 GHz 帯

・再生中継・パケット交換方式

アップリンク 30 GHz 帯

リターンリンク

20 GHz 帯（移動体同報通信）

フォワードリンク

クロスリンクアップリンク

2.6 GHz 帯

ダウンリンク 2.5 GHz 帯

・スルーリピータ方式

フォワードリンク（応用通信）

ダウンリンク 2.5 GHz 帯

アップリンク 30 GHz 帯

・スルーリピータ方式

クロスリンク

ダウンリンク

20 GHz 帯

アップリンク図9

小特集

アップリンク 30 GHz 帯

リターンリンク

体 局

20 GHz 帯

動・オンボード交換方式

20 GHz 帯

フォワードリンク

ダウンリンク

クロスリンク

移

基 地 局

ビーコン

ダウンリンク 2.5 GHz 帯

・非再生中継リターンリンク
ダウンリンク

ダウンリンク 2.5 GHz 帯

2.6 GHz 帯

移動体通信実験機器回線構成

解説論文：技術試験衛星 VIII 型「きく 8 号」の開発と運用

71

7

Elevation（deg）

エリア#5
6
エリア#4
5

エリア#1

エリア#3
エリア#2

4

-3

図 10

-2
-1
Azimuth（deg）

0

サービスリンクビーム配置

材料・要素試験

図 11

アリアンロケットでの軌道上展開実験結果

・メッシュRF試験，傘機構真空潤滑試験，ケーブル耐放射線試験
・1 モジュール（地上，航空機実験，熱真空展開）
・3, 7 モジュール（地上）BBM・14 モジュール展開（地上）・7 モジュール電気性能試験
・14 モジュール環境試験

EM
LDREX

・宇宙実証（ハーフスケール，7 モジュール）

改良EM

・7, 14 モジュール航空機実験，ほか

PFM/FM

・14 モジュール展開試験（地上）・環境試験（PFT/AT レベル）

LDREX-2

・再宇宙実証（ハーフスケール，7 モジュール）

図 12

大型展開アンテナの開発フローいことから，正確な設計検証のために航空機を用いた微きく 8 号は我が国で初めて原子時計を搭載しているが，小重力下での展開確認並びに鏡面精度確認を実施し，設

この搭載原子時計の開発自体は目的としていないため，

計の妥当性を検証した．更に，1/2 スケール 7 モジューGPS に搭載している原子時計と同じものを搭載した．

ル ア ン テ ナ（LDREX 及 び LDREX-2：LDR Experi-

高精度時刻基準装置（HAC）では，搭載原子時計（セシ

ment）をアリアン 5 ロケット搭載し，軌道上展開実験を

ウム原子時計）の周波数安定度が 10-11 以上の高安定な実施した．アリアンロケットでの軌道上展開実験の結果

基準周波数をもとに測位信号（航法メッセージ）が生成さを図 11 に示す．これら一連の設計，製造，試験検証作

れ，同じく基準周波数をもとに生成された L バンドと S

業を図 12 のとおり行い，LDR の開発に万全を期した．

バンドの 2 周波に載せて 1 mf のパラボラアンテナを介（ 2 ） 測位実験機器

して地上に送信する．航法メッセージは GPS と同一

きく 8 号の開発目的の一つである「衛星測位システム

フォーマットであるが，一部はきく 8 号の固有情報を格

基盤技術の開発」のために，衛星搭載原子時計で生成し納している．このような衛星搭載原子時計を基準とする

た測位信号を L バンド（1.5 GHz 帯）と S バンド（2.4

衛星測位システムと地上の原子時計を基準とする衛星測GHz 帯）の 2 周波で衛星から地上に送信し，実験できる位システムを比較検証するために，HAC には地上から

よ う に，JAXA は 高 精 度 時 刻 基 準 装 置（HAC：Highの測位信号を中継するための受信機も備えている．また，

Accuracy Clock）を開発し，NICT は高精度時刻比較装

衛星測位システムでは衛星自体の位置が非常に重要であ置（TCE：Time Comparison Equipment）を開発した．

り，きく 8 号の位置
（軌道）を正確に測定するために，レー

72

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

の計測，宇宙放射線の影響により帯電する表面電位の計を搭載し，地上からレーザを用いた測距を行う．

測を行う装置である．

解説論文

ザ光を反射する鏡（LRRA：Laser Retroreflector Array）
高精度時刻比較装置（TCE）は，きく 8 号搭載原子時計の軌道上での性能評価のため，地上の原子時計との高5．運用・実験の成果

精度な時刻比較を行う装置である．原理としては，衛星から地上へ，地上から衛星へ双方向で時刻比較用の信号

5.1 打上げまでを伝送し，それぞれが受信した信号の時刻差を測定する

以上の章で紹介した衛星の技術開発を行い，きく 8 号

ことにより，搭載原子時計と地上原子時計の時間差を求は 2006 年 8 月までに JAXA 筑波宇宙センターにおけるめるものである．片方向の伝送のみでは時刻に伝搬路上一連の試験を終了し，開発を完了した．その後，衛星はの電離層や大気での遅延とその変動，衛星の運動の影響

打上げ射場である種子島宇宙センターに輸送され，最終が含まれてしまうが，双方向で伝送を行うことで両者に的な組立て及び電気的な確認作業，推薬充てん作業，ロ

影響が含まれることから，その影響を相殺することがでケットへの搭載作業を経て，天候による 2 日間の延期はき，距離にして mm オーダ，時刻比較精度で ps オーダ

あったものの，2006 年 12 月 18 日 15 時 32 分（日本時間）の高精度の時刻比較が可能となる．

に H-IIA ロケットで打ち上げられた．きく 8 号は打上

（ 3 ） バス系実験機器

げ時の質量が 5.8 トンもあるため，H-IIA ロケットの中バス系実験機器は将来の衛星に必要となる技術の軌道でも最大の打上げ能力をもつ「H-IIA204」型が用いられ

上検証や衛星運用を支援する目的で，きく 8 号には以下た．打上げ時の衛星質量 5.8 トンのうち，半分近くは衛の三つの実験機器が搭載されている．

星が静止軌道に到達するまでに消費する推薬である．

・ 打上げ環境・展開モニタ装置

打上げから約 27 分 35 秒後，太平洋上できく 8 号はロ・ 展開ラジエータ搭載実験機器

ケットから分離され，トランスファ軌道と呼ばれる楕円・ 技術データ取得装置

軌道に投入された．きく 8 号が投入されたトランスファ

打上げ環境・展開モニタ装置（LEM：Launch Environ-

軌道は，計画どおり，近地点高度が約 250 km，遠地点

ment Monitor）は打上げ時にきく 8 号が受ける振動や音

高度が静止軌道高度と同じ約 36,000 km であり，この軌

響といった機械環境，並びに軌道上における大型展開ア

道からきく 8 号は搭載した小型エンジン（アポジエンジ

ンテナなどの大型柔構造物の振動状況を 26 台の加速度ン）を噴射して，静止軌道に到達する．

計を用いて計測するとともに，太陽電池パドルや大型展
開アンテナの展開動作を 6 台のカメラを用いてモニタする装置である．

5.2 軌道上初期運用打上げから約 37 分後に，南米チリのサンティアゴにある JAXA 所有の地球局で衛星分離後初となるきく 8

展 開 ラ ジ エ ー タ 搭 載 実 験 機 器（DPR：Deployable

号からの信号を受信した．直ちに地上からのコマンドにRadiator）は将来の大電力衛星（10 kW 超級）で問題とな

より太陽電池パドルを展開し，衛星姿勢を安定化させて，る衛星内部で発生する熱を外部に排熱する技術の軌道上

約 10 kW の発生電力を確認し，必要な電力を確保した．

動作特性や排熱特性を検証する実験機器である．

太陽電池パドルの展開の模様は，LEM カメラにより図技 術 デ ー タ 取 得 装 置（TEDA：Technical Data
Acquisition Equipment）は，各種宇宙環境のモニタとし

13 のとおり撮像され，正常に展開していることを確認した．

て，荷電粒子による半導体メモリ素子への影響（誤動作

その後，遠地点において 4 回のアポジエンジン噴射（第や故障）の計測，広範囲なエネルギー分布・成分をもつ

1 〜 3 回は約 90 分ずつ，第 4 回は約 10 分）を行い，き宇宙放射線量の計測，静止軌道上における地球磁場強度

く 8 号は静止軌道の一歩手前であるドリフト軌道に投入

小特集

図 13

解説論文：技術試験衛星 VIII 型「きく 8 号」の開発と運用

太陽電池パドル展開画像

73

された．ドリフト軌道上において，衛星の姿勢を地球に絡が発生している詳細箇所の絞込み並びに異常箇所の分

常に正対させるよう 3 軸を制御し，この姿勢状態で大型離には至っていない．この異常により，LDR を用いた

展開アンテナ反射鏡（LDR）を 12 月 25 日に受信アンテ

受信は行えないものの，バックアップとしての測位用ア

ナ，翌 26 日に送信アンテナと無事展開に成功した［10］．

ンテナを用いた受信は正常に動作しているため，通信路展開したアンテナを図 14 に示す．各アンテナとも六角は確保できている．

形のモジュールが 14 個とも正常に展開し，鏡面を形成

初期機能確認作業の結果，上記異常を除いて，バス，

している様子が分かる．

ペイロードともすべて正常に動作し，機能・性能に問題

このようにして，衛星コンフィギュレーションを図 1

ないことが確認されたため，定常段階に移行し，各種実に示す状態に確立する運用を 12 月 27 日までに完了し，

験運用を行うこととした．なお，原因究明・対策作業は衛星の軌道上運用における第 1 関門を無事突破した．

実験運用と並行して開発担当である NICT を中心に継2007 年 1 月 8 日までにきく 8 号を東経 146 度の所定の続して進めている．また，今後の開発に対する反映事項

軌道位置に移動し静止化させるとともに，約 4 か月にわ

としては，冗長設計，機能復旧設計の徹底や開発段階でたる初期機能確認作業を実施し，軌道上において各搭載の検証試験の徹底などが挙げられる．
5.3 実 験 運 用

機器が正常に動作し，衛星の機能・性能に問題ないかを確認した．

きく 8 号のバス系サブシステムは，定常段階移行後も

1 月 30 日の移動体衛星通信機器の機能確認中に S 帯

正常に動作し，通信，電力，姿勢・軌道，熱とも安定し受信系の低雑音増幅器（LNA）を地上コマンドで立ち上ており，実験運用に支障なく衛星を維持している．そのげたところ，その状態を示すテレメトリデータで正常に上で行われるきく 8 号の実験は，基本実験と利用実験の立ち上がっていないことが確認された［11］．LNA は 32

二つに分類される［12］．

台搭載されており，31 台が S 帯受信系のアクティブフェ

基本実験は衛星開発機関（JAXA，NICT，NTT）が実

イズドアレー給電部を構成しており，1 台が S 帯送信系

施する実験であり，利用実験は衛星開発機関以外の第三の PIM（Passive Inter-Modulation）確認用モニタに使用者が実施する実験である．利用実験の実験テーマについされている．調査の結果，32 台すべての LNA が正常にては，総務省より公募が行われ，電気通信事業者，大学，

動 作 し て お ら ず， 衛 星 の 100 V 電 源 バ ス ラ イ ン か ら

研究機関等からきく 8 号の特徴を生かす移動体通信実験

LNA 用の 6 V に変換する LNA 供給用電源部と 32 台のや測位実験など 26 件の実験テーマが選定された．基本

LNA 間で短絡が発生していることが確認されたが，短実験と利用実験の実験時間の割当は衛星のリソースを最受信アンテナ反射鏡部展開後（12月25日展開）

送信アンテナ反射鏡部展開後（12月26日展開）

図 14 大型展開アンテナ展開画像

FY19
Q1

FY20
Q2

Q3

Q4

Q1

Q2

FY21
Q3

Q4

Q1

Q2

FY22〜
Q3

定常段階移行前審査

Q4

Q1

定常段階終了審査

基本実験
利用実験
後期実験

図 15 実験スケジュール概要74

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

解説論文

大型展開アンテナの特性評価実験

大型展開アンテナの軌道上特性を評価するために，
日本各地でETS-Ⅷの信号を受信し，アンテナの指向方向やビーム形状等の季節変化や経年変化を測
定する．

きく8号
バス系実験

①展開ラジエータ実証実験：
展開ラジエータの排熱・熱輸送能力の軌道上評価②宇宙環境計測：
地球磁場，放射線量，帯電電位等の計測③打上げ環境・展開モニタ実験：
アンテナ・パドル展開画像，加速度データの取得

GPS 測位信号（L バンド）ETS-VIII
通信信号（Sバンド）

超小型端末

超小型携帯通信端末実験

超小型携帯通信端末を用いた通信の有効性を確認するために，山岳や被災地を模擬した環
境で通信実験を行う．アップリ
ンク回線用に代替措置が必要．

測位実験

各地に設置したモニタ局において，ETS-Ⅷ並びにGPSからの測位信号を受信し，データを評価し①衛星搭載用原子時計②衛星時刻管理技術③高精度衛星軌道決定技術の衛星測位システムの高度化を目指した基盤技術の実証実験を行う．

ポータブル端末ETS-VIII通信信号（Sバンド）ETS-VIII測位信号（L & Sバンド）

超小型端末

山岳用

モニタ局
被災状況用

図 16

基本実験概要（JAXA 実施分）

大限有効に活用するよう図 15 に示すように，原則としと測位用アンテナでは，受信性能に 20 dB 以上（電力換て最初の 1 年間は基本実験を優先し，利用実験は衛星リ

算で 100 倍以上）も差があり，計画どおりの回線を設定

ソース及び実験準備等の状況により可能であれば 1 年目するためには地上から衛星へ向けたアップリンク回線にから実施するが，基本的には 2 年目以降に実施する．

おいて，その差を補償する措置を地上側で講ずる必要が

図 16 に JAXA が実施する基本実験の概要を示す．まある．措置例としては，図 17 に示すように地上アンテ

た，以下に基本実験を中心に，実験の概要とこれまでのナを利得の高いアンテナに変更する（図中の①）や地上で成果についてまとめる．

いったん中継して衛星回線を補償する（図中の②）方法で（ 1 ） 移動体通信実験

ある．

移動体通信実験は，大きく三つの種類の実験に分類で当初計画していた実験のうち，搭載機器実証実験やシきる．一つ目は搭載機器実証実験と呼ばれる実験で，新ステム実証実験については，影響なく実施可能，または規技術開発を行った機器の軌道上における特性評価を目比較的容易な対策で実施可能であるが，応用実験につい的としたもので，大型展開アンテナの特性評価や搭載交ては影響が大きい．これは，応用実験には，きく 8 号の換機の機能評価などが該当する．二つ目はシステム実証

最大の特徴を生かした，携帯端末を用いた通信実験など

実験と呼ばれ，衛星─地上を含めた衛星通信システムとがあり，利用面での実証も含まれるため，端末自体に外しての通信特性の評価を目的としたもので，高速パケッ部アンテナを付加して移動性が損なわれては実験の意義

ト通信実験やマルチメディア同報通信実験などが該当すが損なわれるためである．そのため，端末はそのまま使る．三つ目は応用実験と呼ばれる実験で，きく 8 号の移用でき，端末から衛星向けの信号は地上の中継装置を介

動体衛星通信システムの特徴を利用面で実証することをして接続する方法を代替処置として採用することとし目的としたもので，地上携帯端末を使用した実験等が該た．新たな中継装置を整備することから，応用実験の開当する．

始時期は当初計画より遅れるものの，実験を中止することなく，実施できる見込みが得られた．なお，ダウンリの実施に対して，地上の通信端末等の設備を含めて見直

ンクについては正常であるため，端末で直接受信するこす必要ができてきた．具体的には，S 帯受信系異常によとは可能である．

り LDR を用いた衛星受信が行えないため，バックアッ

JAXA では，移動体通信実験用に 2 種類の地上端末

プとして測位用のアンテナで受信を行うこととなるが，を開発した．一つは図 18 に示すポータブル端末と呼ばこれにより，衛星回線自体は確保できるものの，LDR

れるデータ伝送を目的とした端末であり，もう一つは図

解説論文：技術試験衛星 VIII 型「きく 8 号」の開発と運用

75

小特集

S 帯受信系異常の影響により，当初計画していた実験アンテナを用いることで 1.5 Mbit/s まで対応する計画
（受信系）
S帯
（正
常時
）

（正常時
，異常時）

Ka 帯フィ
ーダリンク

S帯
（
異常
時）

図 17

ブル端末の外部データインタフェースとしては TCP/IP

超小型携帯端末は，より多くの情報を伝送しようとす
①外部接続
アンテナ

Ka帯基地局

ラアンテナで 512 kbit/s に対応する予定である．ポータすることも可能である．

②中継装置
ユーザ地球局
受信を 4 W から 20 W に増強して，1.2 mf の外付けパラボ

で PC と直接インタフェースすることや，LAN に接続

）
時
常
異
（
S帯

S帯
（
正
常
時
，異
常
時）

（送信系）

であった．しかし，S 帯受信系異常の影響により，出力

ユーザ地球局
送信

S 帯受信異常代替措置例 [11]る従来の開発方向と発想を逆転させ，必要最小限の情報を最小限の大きさの端末で実現し，将来的に携帯電話な
どの中に組み込んで使用することを想定して，その有効性を実証することを目的としている．必要最小限の情報として，非常に有用なものとしては「どこで」に相当する
位置情報が挙げられる．この位置情報を中心とした小容量情報を携帯電話並みの電力で衛星と双方向通信できれ
ば，
「だれが」
，
「どこで」
，
「何を」したいかという情報を把握することができ，様々なアプリケーションへの適用が考えられる．その具体的な適用例としては，山岳や海，
災害時において位置情報を含む情報の収集・配信により，状況把握や救助作業などを効率的かつ的確に行うことが可能となる．そのためには，携帯に便利な端末であることが必要条件であり，端末を携帯電話並に小電力化（0.2W 程度）することで端末の大きさを小型化することができる．また，端末に GPS による位置特定機能を組み込
むことにより，位置情報を取得することが可能となる．

図 18ポータブル端末

超小型携帯端末は衛星と通信する衛星通信部と通信するデータの表示・入力を行う本体部で構成されている．
衛星通信部はカード状の形態をしており，ユビキタス・
コミュニケータと呼ばれる PDA 端末に差し込んで使用する．山岳や海洋そして災害時を想定したアプリケー
ションは既に開発済みであり，今後は，このアプリケー
ションを用いた実証実験を行う予定である．ただし，S
帯受信系異常に対する代替措置として，アップリンク用に地上中継装置を用いる必要があるため実験エリアが制限される．
現在までのきく 8 号を用いた移動体通信実験運用では，搭載機器実証実験やシステム実証実験を中心に実施可能なものを順次実施している．大型展開アンテナの特性評価では，指向方向やビーム形状等の電気特性もほぼ設計どおりの結果が得られており，その他の実験も順調

図 19

超小型携帯通信端末に行われている．今後も実験を継続し，代替措置の整備を含めて S 帯受信系異常の影響を最小限に抑え，当初計19 に示す超小型携帯通信端末と呼ばれる小型・小電力

画どおりの成果が得られるよう努力するとともに，それの端末である．

以上の成果につながるような実験の工夫を行っている．

ポータブル端末はブリーフケース大の大きさで，質量（ 2 ） 測位実験

は 約 8 kg で あ る． こ の 端 末 で は，64 kbit/s か ら 1.5測位実験の実験概念図を図 20 に示す．

Mbit/s の伝送が可能であり，512 kbit/s までは内蔵の平測位実験では，衛星測位に関する基礎実験を実施し，面アレーアンテナで対応し，1.2 m φの外付けパラボラ

将来の衛星測位・測距の高精度化に資する技術の習得を

76

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

を行う．

る技術である．衛星測位システムでは，ユーザに対して

その他，GPS は 20 機以上の衛星が地球を周回して全

正確な位置情報並びに時刻情報を提供するため，提供す世界をカバーしており，日本から見える GPS 衛星も時々る側は，基準となる「時刻」と「位置」を正しく把握，管理

刻々変化しているが，きく 8 号は静止衛星であり，常時しておく必要がある．

日本から見える．常時見えるという静止衛星の利点が測きく 8 号の測位実験では，「時刻」の把握，管理のため

位衛星として有効であるかどうかについても，GPS 衛に，衛星搭載原子時計と地上原子時計の時刻差を正確に星と組み合わせて評価を行う．また，搭載原子時計で生測定し，衛星時刻をある時間精度（30 ns 目標）以下に同成した測位信号と地上で生成し，衛星で中継した測位信期させる実験を行う．そのために，衛星搭載原子時計の号を測距・測位精度で比較し，時刻の基準である原子時

周波数安定度の評価も行う．「位置」すなわち衛星の軌道計を衛星に搭載する有効性を検証する．

の把握，管理のために，日本，タイ，オーストラリアに

これまで，測位実験としてデータを取得，蓄積し，詳設置した地上局で測位信号を受信，処理して軌道を算出

細評価のための地上局を含めた全体システムとしての性する．更に，レーザ測距（SLR：Satellite Laser Rang-

能確認，チューニング作業を主として実施してきた．そing）を用いて軌道を cm オーダ（目標）で算出する．軌道の中でも，レーザ測距等で目標を達成する成果も出始め

算出時の主要誤差要因である電離層誤差については，Lており，今後，本格的な実験により，所期の目的以上のバンドと S バンドの 2 周波の測位信号を用いて除去す

成果が出ることが期待される．

る．このような個々の技術を衛星測位システムとして統（ 3 ） バス系実験

合的に管理・処理するシステム運用技術についても評価

解説論文

目的としている．その技術とは，「時刻」と「位置」に関す

打上げ環境・展開モニタ装置（LEM）を用いたモニタ
作業は，計画どおりすべて順調にデータを取得し，図13 や図 14 でも分かるように展開状況を画像で確認した

原子時計の軌道上性能及び時刻周期技術高精度軌道決定技術

り，打上げ時や軌道上での振動特性を明確にすることができ，所期の目的を達成し，良好な成果を挙げた．展開

S/L-BandRanging

SLR

ラジエータ搭載実験機器（DPR）は衛星の熱環境が異なる夏至，冬至，分点において実験を実施しており，動作

L1/L2-Band
Ranging GPS
オーバレイ
技術

Coherent
Loop back Sys.

特性や排熱特性を検証している．技術データ取得装置（TEDA）は，各種宇宙環境の計測を常時実施中であり，
計 測 結 果 は 宇 宙 環 境 情 報 シ ス テ ム（SEES：Space
Enviroments Effects System，http://sees.tksc.jaxa.
jp/）上でデータを公開している．

衛星測位システムの運用性

図 20

測位実験概要図

事前実証

アプリケーション
利用実験（公募による
第三者が実施）学術・先端技術研究（通信の高度化・多様化）

実用移動体
通信・測位
衛星等

ETS-VIII 移動体衛星通信システム
アクティブ
フェイズド
アレー
技術

高出力
中継器
技術

大型展開
アンテナ
技術

測位
技術

ETS-VIII 大型静止衛星バス技術

図 21

解説論文：技術試験衛星 VIII 型「きく 8 号」の開発と運用

準天頂衛星
技術移転

搭載
交換機
技術

小特集

基本実験
（衛星開発
機関が実施）

公共分野
ビジネス分野救難救助）（産業連携） （遠隔医療，

ASTRO-G
WINDS 等
MTSAT-2等

将来ミッションへの展開

77

6．将来ミッションへの展開
将来ミッションへの展開として，1. で述べたきく 8号の開発目的に沿ってまとめる．きく 8 号の開発成果の活用・利用促進については，図 21 に示すように，今後の JAXA 衛星のみならず実用衛星に展開されることが期待される．
（ 1 ） 3 トン級静止衛星バス技術の開発
多様なミッションに対応可能な世界最高水準の 3 トン級静止衛星バス技術の開発に関しては，目的どおり開発を完了し，軌道上においても問題なく運用できている．
また，きく 8 号で開発したバス技術は，既に軌道上で運用されている MTSAT-2 や 2009 年度打上げ目標の準天頂衛星等に採用されており，開発成果が後継の衛星に活用されている．
（ 2 ） 大型展開アンテナ技術の開発
世界最大・最先端の S バンド大型展開アンテナ技術に関しても，目的どおり開発を完了し，軌道上性能についても設計どおりであることを確認している．また，大型展 開 ア ン テ ナ 技 術 と し て は，2012 年 打 上 げ 予 定 のASTRO-G に引き継がれている．今後は，商用衛星の分野で開発技術の活用が期待される．
（ 3 ） 移動体衛星通信システム及び移動体衛星ディジ
タルマルチメディア同報通信システム技術の開発
S 帯受信系異常により，一部の実験は見直しを行っているが，実験実施により当初予定の成果があげられるよ
う努力している．
（ 4 ） 衛星測位システム基盤技術の開発
基盤技術の開発は計画どおり完了し，今後は実験を通して技術の習得を行い，その成果を 2009 年度打上げ目
標の準天頂衛星の開発・運用にフィードバックする．

7．む

す

び

10 年近い開発期間を経て，きく 8 号は打ち上げられ，開発の検証段階である軌道上運用を行い，成果をあげつつある状況である．きく 8 号は衛星バス，移動体衛星通信，測位衛星分野における重要な技術開発を担った衛星

test satellite-VIII (ETS-VIII), ” 21th Inter national
Symposium on Space Technology and Science, ISTS
98-h-01V, 1998.
［2］ M Homma, S. Yoshimoto, S. Hama, T. Ohira, N. Natori,
and Y. Tsutsumi, “Engineering test satellite-8 for mobile
communications and navigation experiment, ” IAF00-M.3.01, Oct. 2000.
［3］ 野田浩幸，高畑博樹，池田正文，辻畑昭夫，本間正修， 技術試験衛星 VIII 型（ETS-VIII）のバスシステムベースライン，
信学技報，SANE97-34, June 1997.
［4］ 高 畑 博 樹， 3t 級 静 止 衛 星 の 設 計 技 術， 信 学 技 報，SANE2000-36, June 2000.
［5］ M. Yajima, T. Kikuchi, H. Kohata, J. Oshima, and S.
Furushima, “ Development of telecommand and AOS
system LSI applied to CCSDS for spacecraft,” 18th AIAAICSSC, pp.304 ─ 311, Oakland, 2000.
［6］ E. Nishida, T. Ozaki, Y. Kasai, Y. Gotoh, M. Ikeda, and K.
Kajiwara, “Development of xenon ion engine subsystem
for ETS-VIII,” 26th IEPC, IEPC-99-053, 1999.
［7］ A. Meguro, A. Tsujihata, N. Hamamoto, and M. Homma,“Technology status of the 13 m aperture deployment
antenna reflectors for engineering test satellite VIII,” 50th
International Astronautical Congress, IAF-99-I6.01, 1997.
［8］ A. Miyasaka, M. Homma, A. Tsujihata, K. Nakamura, K.
Ya m a d a , a n d A . M e g u ro , “ D e s i g n a n d g ro u n dverification of large deployable antenna,” 42nd AIAA/
ASME/ASCE/AHS/ASC Structures Structural Dynamics
and Material Conference and Exhibit, AIAA 10-1480,
May 2000.
［9］ A. Meguro, H. Ishikawa, A. Tsujihata, A. Miyasaka, and
K. Nakamura, “ Analysis and test method for large
deployable space structures,” 42nd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures Structural Dynamics and Material
Conference and Exhibit, AIAA 10-1479, May 2000.
［10］ 目黒 在， 高度な移動体衛星通信のための世界最大級展開
ア ン テ ナ の 開 発， 日 本 機 械 学 会 誌，vol.110, no.1063,
p.471, June 2007.
［11］ 総務省独立行政法人評価委員会 情報通信・宇宙開発分科
会情報通信研究機構部会 きく 8 号受信系異常に関する
WG，技術試験衛星Ⅷ型（ETS-VIII）「きく 8 号」の受信系異常に係る原因究明及び今後の対策について 中間報告書，
May 2007.
［12］ M Homma, S. Hama, H. Kohata, N. Hamamoto, and M.
Tanaka, “Experimental plan of ETS-8 in orbit: Mobile
communications and navigation,” IAC-02-M.3.08, Oct.
2002.
（平成 19 年 6 月 26 日受付，8 月 17 日再受付）

高畑 博樹（正員）▶平元宇宙開発事業団（現 JAXA）入社．技術試験衛星 VI 型「きく 6 号（ETS-VI）」の開発，運用を経て，技術試験衛星 VIII 型「きく8号（ETS-VIII）」の開発，運用並びに実験
地上システムの開発に従事．

である．軌道上で一部異常が発生し，実験内容を見直すこととなったが，代替措置等により当初計画の実験はほぼ実施できる見通しが得られている．今後も実験運用を継続し，異常を克服するのみならず , それ以上の成果をあげ，今後の衛星開発並びに衛星利用に貢献できることを期待する．
文

献［1］ K. Yonezawa, M. Homma, S. Yoshimoto, S. Hama, T.
Ohira, N. Natori, and Y. Tsutsumi, “Outline of engineering78

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

小特集通信のための宇宙利用技術の最新動向
解説論文

解説論文

超高速インターネット衛星（WINDS）の通信実験システム
Communications System of WINDS Satellite

島田政明

†

Masaaki Shimada†

Summary

ネット環境が整っていないためインターネットの利便性を十分に享受できず，また経済的な理由から光ファイバなどによる高速インターネット環境の整備は困難ともい

超高速インターネット衛星（WINDS）は，Ka 帯（上り：28 GHz 帯，下り：18 GHz 帯）による高速衛星通信システ
ムの構築を目指した衛星システムであり，地上通信網と相互に補完し得る衛星通信ネットワークの形成に必要な技術実証を目的としている．本論文では，まず有望な衛星利用のアプリケーションモデル，必要な技術を紹介し，われている．
地上インターネット網は，米国においては攻撃に対処するための分散的処理を目的としたものの，日本においては，全国機能のかなりの割合が関東地方に集中するな
ど，地震などの災害時やテロなどの有事の際には通信これらを実証するに必要な再生交換中継，ビーム間接続

ネットワークとしての脆弱性が以前から指摘されてい切換機能，高出力送信機，アクティブフェイズドアレー

る．

アンテナ，通信ネットワーク制御などの主な開発技術にまた，アジア太平洋地域の諸国の中には，画像交換のついて解説する．

可能なインターネット網の整備を必要としている地域がKey words

多数存在している上，インターネット利用先進国においWINDS，再生中継，マルチビームアンテナ，マルチポー
トアンプ，アクティブフェイズドアレーアンテナても，Web 上の動画ファイルの急増対策として，地上
ネットワークのストレスを解消するために衛星を利用することが期待されている．
一方，政府 IT 戦略本部の「e-Japan 重点計画」［1］においては，高度情報通信ネットワークの形成の一環として，

1．ま え が き

無線による超高速ネットワークの構築に必要な技術開発を行い，実証実験を行うとされている．

赤道上空約 36,000 km の円軌道に位置する静止衛星をWINDS（Wideband InterNetworking engineering

利用する衛星通信には，1 個の衛星で地球表面の約 3 分

test and Demonstration Satellite）は，こうした背景のもの 1 をカバーできるという広域性，どこでも電波がほぼと，日本国内のみならずアジア・太平洋地域の超高速通同時に到達するという同報性，地球局を設置すればすぐ信の実現を目指した衛星通信システムとして計画され，に通信回線を設定できるという可搬性，即時性，更には，地上通信網と相互に補完し得る衛星通信ネットワークの災害時にも影響を受けにくく，回線の設定・解除が容易形成に必要な技術実証を目的としている．

にできるという耐災害性や回線設定の柔軟性などの特長

構（JAXA）と情報通信研究機構（NICT）が共同で開発し都市部ではインターネットが普及し，インターネットている（NICT は衛星搭載用ベースバンド交換部を担環境を前提に世の中の仕組みも変わろうとしているが，当）．WINDS は，2007 年度冬期（平成 20 年 2 月期）に離島や山間部，とりわけ過疎地域では十分なインター

H-IIA ロケットにより種子島宇宙センターから打ち上げ†宇宙航空研究開発機構，つくば市
Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Tsukuba-shi, 305-8505
Japanられる予定である．

解説論文：超高速インターネット衛星（WINDS）の通信実験システム

79

小特集

がある．

WINDS の衛星通信システムは，宇宙航空研究開発機

（ 2 ） アクセスパッチ
スポーツやコンサートなどの一時的なイベント時に，

2．衛星利用のアプリケーションモデル

映像等のブロードバンド回線が求められるが，ファイバ
静止衛星による通信ネットワークの有望なアプリケーの引込み工事には時間を要し，都市部においても時間的ションとして，①バックボーンパッチ，すなわち，災害な制限下においては衛星を必要とする場面が多い．また，時等の主幹回線のバックアップ，②アクセスパッチ，す大地震等の災害発生時には被災現場から災害対策本部へ

なわち，可搬性を有する小型地球局を使った臨時的な高の映像中継なども重要なテーマとなっている．このよう速通信回線，③離島・山間部などのディジタルデバイドに非常時，臨時にブロードバンド回線が求められた場合

地域モデル，及び④マルチキャストによる多地点接続にに衛星通信の特長である可搬性を利用して臨時の中継回

よる受講者相互会話型の遠隔教育・多地点へのコンテン線を構築する．

ツ同時配信等の利用形態が想定される．これらのイメー（ 3 ） 離島・アジア通信モデル

ジを図 1 に示す．

衛星の広域性や回線設定の柔軟性などを利用して，離（ 1 ） バックボーンパッチ

島，山間部など，地上高速インターネット回線の整備が我が国のインターネットバックボーンは東京へ一極集中

遅れている，いわゆるディジタルデバイド地域においてしていることから，災害時など，ISP（Internet Service

も快適なインターネット環境を構築する．また，廉価な

Provider）間を結ぶ高速地上回線が被災し通信が途絶し部品，技術を利用して廉価な地球局端末が開発できれば，た場合に，我が国全体への被害の拡大が懸念されている．

アジア・太平洋地域の発展途上国においても，高速イン

部分的な障害に対して，全体が影響されないインター

ターネットの提供手段として有効である．

ネットの特長を生かすためにも，衛星通信の耐災害性，（ 4 ） マルチキャスト

可搬性，回線設定の柔軟性などを利用し，トラヒックを衛衛星のもつ広域性や同報性を生かして，広範囲の多数

星ルートに切り換え，被災したバックボーンを回復する．

の受信者に対してマルチキャスト配信を行う．地上のイ

バックボーンパッチ

可搬モデル（アクセスパッチ）
ྊᦑᑻ䛑䜏䟾⿍ⅇ⌟ሔ䛴᫆ാ
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災害等で途切れたバックボーン
を補完

IX䜨䝝䝷䝌ఌሔ➴䛾⮣᫤ᅂ⥲䛴
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⮣ᅂ
᫤䛴
⥲
シ⨠
シ⨠

ISP
ISP

離島及びアジアモデル
アジア等で簡易な設備による高速インターネットを実現

多地点の遠隔授業

離島等，ディジタルデバイド
地域における BB 通信の確保

映像コンテンツの配信

図1

80

マルチキャスト

衛星利用のアプリケーションモデル

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

全体構成を図 2 に示す．衛星を中心に，通信実験用地球距離や種類の違いによって，受信者ごとに受信品質が異局（ユーザ局），通信実験システム全体を制御・管理するなるが，衛星の利用により均一な品質の回線提供が可能

基準局のほか，衛星のハウスキーピングをつかさどる追になる．

跡管制システムから構成される．図には WINDS で標準

こうしたアプリケーションモデルを実現するに必要な解説論文

ンターネット回線では，発信者と受信者間の通信回線のとしているユーザ局の分類と伝送速度も示してある．

技術として，バックボーンパッチでは 1.2 Gbit/s 程度の

図 3 は搭載中継器の概略を示したもので，低雑音増幅

広帯域伝送が，アクセスパッチでは小型地球局による 100

器，周波数変換器など細部は省略してある．以下，通信Mbit/s 超の伝送技術や回線接続の機動性が，離島モデシステムの動作について述べる．

ルでは広域にビーム指向可能なアンテナ技術が，またマ

3.1 中 継 方 式

ルチキャストでは衛星上での交換機能などが挙げられる．

中継方式として，ベントパイプ中継（非再生中継）と再 生 中 継 が 利 用 で き る． 両 中 継 方 式 と も SS-TDMA（Satellite Switched Time Division Multiple Access，衛3．通信システムの特徴

星内切換時分割多元接続）（用語解説参照）を基本としてWINDS の打上げ後に運用される通信実験システムのいる．

1.5 M/6 Mbit/s
155 Mbit/s
アンテナ径45 cm級地球局

ビーコン局〜1.2 Gbit/s

155 Mbit/s〜600 Mbit/s
アンテナ径5 m級地球局

アンテナ径1.2 m級地球局

アンテナ径2.4 m級地球局

A
基準局

図 2 通信実験システムの全体構成

MBA
受信APAA（２ ビーム）日本，
周辺国
12 ビーム

東南アジア
７ ビーム

28 GHz帯

送信 APAA（２ ビーム）18 GHz帯
8 ポート MPA
再生中継

ATMベースバンド㻃
交換部㻃

小特集

ベントパイプ中継
送信スイッチマトリックス

受信スイッチマトリックス 㻃

MBA：Multibeam Antenna（マルチビームアンテナ），
MPA：Multiport Amplifier（マルチポートアンプ），
APAA：Active Phased Array Antenna（アクティブフェイズドアレーアンテナ）

図3

搭載中継器の構成

解説論文：超高速インターネット衛星（WINDS）の通信実験システム

81

: →A ビームセル: →B ビームセル: →C ビームセル

TDMAバースト信号

復調・誤り訂正
復調・誤り訂正

ヘッダ
解読 ，
セル
交換

バースト
信号の
分解

復調・誤り訂正

図4

バースト
信号の
形成

変 調

A ビーム

変 調

Bビーム

変 調

C ビーム

再生中継の概念

ベントパイプ中継では，衛星で受信された上り回線信3.2 ビーム間接続切換

号は，周波数変換と電力増幅が行われた後，下り回線信多数のアンテナビームを有するマルチビームシステム

号として送信される．中継帯域幅は 1.1 GHz である．図では，任意の地点間で通信回線が設定できるように，複2 の 600 Mbit/s，1.2 Gbit/s の通信はベントパイプ中継

数の受信ビームと送信ビームを相互に接続する機能が必で行われる．

要となる．WINDS では，多数の 4 GHz 帯アナログス

再生中継では，上り回線信号はいったん，衛星内でベーイッチから構成されるスイッチマトリックスを搭載し，スバンド信号に復調後，再変調され，下り回線信号とし受信ビーム／送信ビームの接続組合せパターンを時間的て送信される．そのため，交換機能をはじめとして，衛（最小時間間隔 2 ミリ秒）に切り換える方式を採用してい星内でディジタル処理が可能となり，ベントパイプ中継

る．受信スイッチマトリックスでは上り回線ビームの選では実現困難な種々の付加機能をもたせることができ択が，送信スイッチマトリックスでは下り回線ビームのる．図 2 の 1.5, 6, 155 Mbit/s の通信は再生中継で行わ選択が行われる．この機能により，多地点を高速で接続れる．

するメッシュ型ネットワークの構築が可能で，衛星を介WINDS の 再 生 中 継 で は， 通 信 の 最 小 単 位 と し て，

してユーザ局同士が直接接続されるため（1 ホップ伝

ATM（Asynchronous Transfer Mode）セルと呼ばれる送），回線遅延時間を最小限に抑えることができる．従一種の固定長パケット構造（ヘッダ部 5 バイト，データ

来のスター型ネットワークでは，ユーザ局が送受するト

部 48 バイト）を採用している．交換機内で，相手ユーザ

ラヒックデータは必ずハブ局を経由する．このためユー

局のアドレス情報に相当する ATM ヘッダが抽出され，ザ局同士は 2 ホップ伝送となり，回線遅延の問題があっそのヘッダ情報から出力すべき下り回線のアンテナビー

た．また，機能の集中するハブ局が自然災害などで機能

ムが特定される．したがって，1 ユーザ局から複数局向しなくなると，ネットワーク全体が機能停止に陥ってしけの異なるデータも，まとめて一塊として衛星に向けて

まう．WINDS ではこうしたリスクを最小化させている．

送信すれば，衛星内で適切なビームに振り分けられる．

再生中継では，原理的にビーム間接続機能を有しておこの様子を図 4 に示した．受信側のユーザ局では，受信り，将来，アンテナビーム数分の復調器，変調器を搭載

データから自局あてのデータが抽出される．

すれば，ビーム間接続用のアナログ型スイッチマトリッ

ユーザ局間の 1 対 1 通信（ユニキャスト）が基本である

クスは不要となる．しかし，WINDS ではアンテナビー

が，相手ユーザ局のアドレスを複数局で共有すれば，ム数に比べ，復調器，変調器の搭載数を 3 式に限定してATM ベースバンド交換部（ATM Baseband Switching：いるため，スイッチマトリックスと併用し必要なビーム

ABS）が有するデータコピー機能により 1 対 N 通信が可

間接続の組合せ数を確保している．

能となる．このマルチキャスト（特定多数ユーザへの同

3.3 TDMA のタイミング制御

報配信）の機能により，同じ情報を繰り返してアップリ

各ユーザ局は，640 ミリ秒に一度の頻度で WINDS か

ンクすることなく，相手向け 1 局分のデータを送信する

ら送信される基準バースト（タイミング基準）を受信し，だけで，同時に多数のユーザ局にデータ配信ができ，上その受信タイミングを基準に，TDMA スロットの送信

り回線の有効利用が図られる．なお，ATM セルによるタイミングを正確に制御している．これにより，他のユー

伝送はユーザ局─ ABS（衛星）─ユーザ局間に適用されるザ局から送信されるスロットとの衝突が回避される．基が，ユーザ局とパソコンなどの端末機器との間は，イー

準バーストには，基準局からユーザ局向けの報知情報とサネットでインタフェースされる．

して最新の衛星軌道情報が含まれており，ユーザ局は軌
道情報を基に衛星までの遅延時間を算出し，スロットの82

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

3.4 回線割当制御

受信能力の高くない小型地球局と衛星間で通信回線を再生中継では，接続要求割当（Demand Assignment：

成立させるには，衛星側の送信能力を上げる必要がある．

DA）方式を採用している．DA 方式では，通信要求が発WINDS で は 高 利 得 の マ ル チ ビ ー ム ア ン テ ナ（Multi-

生したときに回線（TDMA のタイムスロット）を割り当

beam Antenna：MBA）と高出力増幅器であるマルチポーて，通信完了時に割り当てた回線を開放し，他のユーザ

トアンプ（Multiport Amplifier：MPA）とを組み合わせ，でも使えるように共有資源に戻される．衛星回線全体を

高 EIRP（用語解説参照）を実現している．MPA は，複多数のユーザで共有できるため利用効率はよいが，以下数の増幅器を組み合わせた電力合成型増幅器の一種で，のような手順が必要となる．

複数の入力ポートと複数の出力ポートを有しており，マ

ユーザ局から基準局向けの回線として，どのユーザ局

ルチビームアンテナとの適合性がよいとされている［2］．

でも使用可能な ABS 経由のシグナリング回線（特定の図 5 に WINDS に搭載する MPA の機能ブロック図を示

タイムスロット）があらかじめ設定されており，ユーザ

す．進行波管増幅器（Traveling Wave Tube Amplifier：

局は通信要求が発生したときに，シグナリング回線経由

TWTA）8 台を組み合わせた 8 入力ポート／ 8 出力ポーで基準局に接続要求を送信する．接続要求には，相手ユー

トタイプである．MPA では，各出力ポートでの信号出

ザ局のアドレス，情報速度などの情報が含まれる．基準

力を各入力ポートの信号電力に応じて，0 から最大出力局は，未使用のタイムスロットに余裕があれば，回線の（= 各増幅器の最大出力を台数分合計した総合出力）ま使用許可を報知情報としてユーザ局に返送する．使用許での範囲で設定することも可能である．この特性を利用

可には，送信周波数，通信の最小時間単位（2 ミリ秒）でし，トラヒックの大きな地域や衛星の送信信号が減衰すあるタイムスロットの数，送信タイミングなどの指定情る降雨状態の地域には大きな電力を，トラヒックの少な報が含まれる．同時に基準局から WINDS に対して中継い地域や晴天の地域には少ない電力を適応的に割り当て器の設定変更指令が送られる．

ることが可能となる．複数のアンテナビームで共通の余

ベントパイプ中継では，あらかじめ必要な回線資源を

剰電力を確保しておき，必要なときに必要なアンテナ

各地球局に割り当てる固定割当（Pre-Assignment）方式

ビームに必要な電力を割り当てる方法とも考えられる．

を採用し，回線設定手順を簡単にしている．

解説論文

4.1 高出力送信機

送信タイミングに反映している．

従来のマルチビームアンテナによる通信衛星では，送信アンテナビームごとに固有の電力増幅器を接続してお4．新しい技術り，たとえ送信電力に余剰があっても他のアンテナビー
ムに回すことができなかった．特に，18 GHz 帯にもな

2. で述べたアプリケーションに必要な新規技術について述べる．

ると降雨減衰が大きく，降雨減衰マージンを考慮すると送信機の出力サイズは大きめになるため，送信電力はそ

INMTX

INSW

DAMP TWTA

OUTSW

OUTMTX

（冗長系）

1

8

2

7

3

6

4

5

5

4

6

3

7

2

8

1
HYB

小特集

（冗長系）

HYB

INMTX：In Matrix（分配器），OUTMTX：Out Matrix（合成器）
HYB：Hybrid（3 dBハイブリッド），
INSW/OUTSW：In/Out Switch（導波管スイッチ），
DAMP：Driver Amplifier（ドライバ増幅器）

図5

MPA の機能ブロック図

解説論文：超高速インターネット衛星（WINDS）の通信実験システム

83

れほど必要としない晴天時には，送信能力が無駄になっ器の開口を小さくする必要があるが，それが逆に放射パていた．

ターンを広げてしまうことになり，反射鏡の外に漏れ出

WINDS の MPA［3］で使用する TWTA は飽和出力

す電力が増大してしまう．そこで，放射器の間隔，開口90 W 級で，直線性も考慮して最大約 50 W で運用され径の選択に自由度をもたせるために，図 7 に構造を示す

る．総合出力は 300 W 以上である．TWTA のドライバ

ように，隣接ビームごとに偏波を直交させ，偏波が直交には TWTA 間の性能偏差を補正するための位相，利得する放射器を偏波グリッド板を挟んで交互に配置するこの微調整機能が設けてある．

とにした．偏波グリッド板は，誘電体のパネルに一定間

MPA の基本特性として，最大出力と同様，出力ポー隔で細い導体を平行に並べたもので，グリッドに平行なト間のアイソレーション特性も重要である．目的以外の電界方向を有する直線偏波（ここでは V 偏波と称する）

出力ポートに漏れ出す電力が小さいほどアイソレーショは反射され，グリッドに直交の電界方向を有する直線偏ン特性は良好で，約 1.1 GHz の帯域（18 GHz に対して約波（H 偏波と称する）は透過する設計としている．

6％の比帯域）にわたり，最大出力時の漏れ電力を 1 W以下に抑えた．

軌道上で生ずるアンテナビームの指向誤差は，沖縄に設置したビーコン局の送信信号をもとに，MBA のモノ

4.2 通信カバレッジの拡大

パルスセンサ，追尾受信機で検出され，指向誤差が小さ

日本国内（固定 9 ビーム）のみならず，アジア・太平洋

くなる方向に副反射鏡の角度が調整される．

地域においても衛星通信実験の機会が得られるように，（ 2 ） アクティブフェイズドアレーアンテナ（APAA）［5］

アジアの主要 10 都市にアンテナ利得の高い固定ビーム

WINDS で採用している APAA は，電子的な制御にを 配 置 し て い る． な お，MPA 出 力 ポ ー ト 数 に 比 べ

よる高速のビームホッピングが可能で，広域かつ任意のMBA のビーム数が多いため，MPA と MBA の間に配地点にビームを指向させることができる．

置した導波管スイッチ（図 3 では図示されてない）によ

図 8 は送信 APAA のブロック図である．受信 APAAり，通信実験の目的に応じた 8 ビームが選択される．

では，信号の方向が逆になり，電力増幅器は低雑音増幅

MBA の 19 固定ビーム以外の地域や，島嶼地域など

器に，合成器は分配器に，分配器は合成器に置き換えら

広範囲に散在する地域には，電子的に瞬時に任意の方向れる．電力増幅器は，それぞれ 2 ビームで共有されるが，にビーム指向（beam hopping）可能なアクティブフェイ

送信系の合成器より信号の上流側は，ビームごとに独立

ズドアレーアンテナ（Active Phased Array Antenna：

した回路である．ビームの指向方向は，5 ビットの移相

APAA）で対応している．図 6 に MBA 及び APAA の器に設定される位相値で制御され，位相値は TDMA のアンテナビームの指向方向を示す．

スロットタイミングに合わせ，2 ミリ秒間隔で制御され（ 1 ） マルチビームアンテナ
（MBA）
［4］

る．ビーム指向方向の切換時間は 10 マイクロ秒以下で

日本全国で通信実験が可能なようにビームを密に配置ある．送受 APAA とも，128 個の素子アンテナから構する必要がある．一次放射器の間隔を狭くするには放射成され，増幅器を含め多少の部品故障が発生しても大き日本，周辺国主反射鏡（直径 2.4 m 相当）

副反射鏡

偏波グリッド板

東南アジア

(V)
放射器

図 6 アンテナビームの指向方向（小円は MBA ビーム，大円は APAA ビーム）

84

図7

H 偏波

V 偏波

放射器

MBA（日本，周辺国用）の構造

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

PS2
･
･
･
･
･
PS1

COMB

･
･
･

PS1

･
･
･
･
･

PS2

COMB

1:128 DIV

PA

VATT

1:128 DIV

Beam2

PA

VATT

･
･
･

128 2

128

解説論文

Beam1

Horn
PA
･
･
･
･
･

･
･
･
･
･

PA
128

128

VATT：Variable Attenuator（可変減衰器），
PA：Power Amplifier（電力増幅器），DIV：Divider（分配器），
COMB：Combiner（合成器），
PS1/2：Phase Shifter（移相器（ビーム1用／2用）
）

図8

表1

MBA/MPA，APAA の総合性能
MBA/MPA

周波数帯域

送信 APAA の機能ブロック図MBA（左：日本，周辺国用，右：東南アジア用）

APAA

送信：17.7 〜 18.8 GHz
受信：27.5 〜 28.6 GHz

アンテナタイプ

開口径 2.4 m
直接放射型フェイズドオフセットカセグレン アレー

ビーム数

日本，周辺国：12
東南アジア：7

送受，それぞれ 2

G/T

約 +18 dB/K
（ビーム端）

約 +7.5 dB/K
（衛星直下点から 8 度
方向で）

EIRP

約 70 dBW（ビーム端） 約 55 dBW（MPA 出力最大時） （衛星直下点から 8 度
方向で）
APAA

な性能劣化には至らない．図 3 の送信 APAA の外観に
見 ら れ る 四 角 錐 状 の 素 子 ア ン テ ナ の 根 本 部 分 に は，MMIC（Monolithic Microwave IC）
化された電力増幅器，
合成器，移相器が上下方向に高密度実装されている．電力増幅器で発生した熱は，U 字形に曲がったヒートパイ
プ 6 本を使って APAA 構体パネルに逃がしている．ア
ンテナの開口寸法は，送信で 649 mm × 539 mm，受信で 287 mm × 468 mm である．
表 1 に MBA/MPA，
APAA の総合性能を示す．また，
図 9 の軌道上外観図に各アンテナの搭載位置を示した．
4.3 インテリジェントなベースバンド交換
ATM ベースバンド交換部（ABS）［6］は，ディジタル
信号処理型復調器 3 台，交換機 2 台（冗長構成），変調器
3 台から構成される再生中継の中枢部である．
トで伝送レート 51，24，6，1.5 Mbit/s の QPSK 信号が復調可能である．なお，一定周波数間隔で配置された
14 波の 1.5 Mbit/s QPSK 信号を一括分波・復調することも可能である．上記伝送レートは，TDMA のスロットタイミング間隔で切換できる．これにより，地球局コ

解説論文：超高速インターネット衛星（WINDS）の通信実験システム

WINDS 軌道上外観図

ストに占める送信系の割合が大きい現状において，ユー
ザは予算に応じた伝送速度が選択でき，選択の自由度が得られる．もっと高速の伝送速度を必要とするユーザには，51 Mbit/s を 3 ユニット分まとめて総計 155 Mbit/sの伝送速度を提供することも可能である．
交換機では，タイムスロットに含まれる ATM セル多
重信号が多重化分離され，ATM セルのヘッダ情報に基づき，セル交換が行われる．また，出力エリア（アンテ
ナビーム）ごとに ATM セルはバッファリングされ，もし ATM セルヘッダにマルチキャストが指定されていれ
ば，出力エリアごとにセルコピーが行われる（マルチキャ
スト機能）．
変調器では，155 Mbit/s の QPSK 変調が行われる．

5．実証実験と国際協力
通信実験には，開発機関である JAXA，NICT が中心となり，通信ネットワークの基本機能・性能の評価，

85

小特集

復調器は 1 台当り 3 ユニットから構成され，各ユニッ

図9

地球方向

有効性を実証する「基本実験」と，衛星通信技術の有用性の実証，及び新たな衛星アプリケーション開発の推進を図ることを目的とした「利用実験」の 2 種類の枠組みが用意されている．基本実験では，2. に述べた衛星利用のアプリケーションに関する実験も計画している．
利用実験は，総務省の公募により国内外の利用者に対して広く実験機会を提供するもので，2007 年 2 月から 3月にかけて公募が行われ，同年 5 月末の衛星アプリケー
ション実験推進会議［7］で 53 件の実験提案が採択された．固定ビームを配置した国のほか，オーストラリア，
フィジー，米国などから実験提案があった．また，実験分野は伝搬，防災，医療，教育など多岐にわたり，近年の災害の頻発を反映してか，衛星を使った防災に関するものも目立った．JAXA もこれに応じる形で，「センチネル（sentinel）アジア」計画を立ち上げ，アジア・太平洋
域の災害関連情報を WINDS 経由で共有し，災害管理に活用する取組みを始めたところである．
WINDS を使った通信実験は，打上げ後 5 年間にわたり実施され，年次ごとに利用実験のウェートを高めていく予定である．

6．む

すび

静止衛星通信の特徴，地上通信網の課題を挙げ，有望と考えられる衛星通信のアプリケーションモデルを整理し，これらを具体化する WINDS システムでの新規技術などを解説した．2001 年度から WINDS の開発研究に着手し，基本設計審査，詳細設計審査を経て，現在フライトモデルのシステム試験を筑波宇宙センターで実施している．予定では，本マガジンが刊行されるころには，
種子島宇宙センターにて WINDS の打上げに向けた作業が行われている．
WINDS の通信ミッションは，従来の衛星通信システ
ムにはないユニークな機能を有しており，「いつでも，どこでも，だれでも」が高速通信サービスを享受できる情報通信社会の実現に貢献でき，同時に多種・多様な新しい衛星通信分野での利用開拓にも十分こたえられるものと期待している．
用語解説
SS-TDMA：Satellite Switched Time Division Multiple
Access（衛星内切換時分割多元接続）［8］
多数の地球局が時分割で搭載中継器を共用する時分割多い，メモリを用いて同一局あてのデータでデータバーストを再構築し，再送信するベースバンド交換方式がある．いずれの場合も，任意のビーム間を接続するためにマトリックス形式の入出力スイッチで構成される．
G/T：Gain to noise Temperature ratio（利得対雑音温度比）
受信システムのシステム雑音温度 T（単位は K）に対する
受信アンテナ利得 G の比（G/T）で，無線通信システムの受信性能を表す指標として使用される．
EIRP：Equivalent Isotropically Radiated Power（ 等 価 等 方
ふく射電力）
送信アンテナに入力される電力 Pt と送信アンテナ利得
Gt の積（Pt ･ Gt）
を EIRP と呼ぶ．

文

献［1］ e-Japan 重点計画， 高度情報ネットワーク社会（IT）推進本部（平成 13 年 3 月 29 日）， 重点計画 2006 （平成 18 年 7月 26 日）．
［2］ 江上俊一郎，川合 誠， 多端子電力合成形マルチビーム送
信 系， 信 学 論（B），vol.J69-B, no.2, pp.206 ─ 212, Feb.

1986.

［3］ I. Hosoda, M. Kitahara, M. Nakazawa, Y. Motohashi, K.
Katakami, T. Kuroda, Y. Ogawa, and M. Shimada, “Kaband high power multi-port amplifier（MPA）configured
with TWTA for WINDS satellite,” Eighth IEEE International

Vacuum Electronics Conference 18.2, (IVEC2007),
Kokura, May 2007.
［4］ S. Ozawa, M. Shimada, Y. Koishi, K. Hirayama, and K.
Maeda, “The multi-beam antenna pointing system for
WINDS,” 25th AIAA ICSSC (AIAA-2007-3162), Seoul,
April 2007.
［5］ M. Yajima, T. Kuroda, T. Maeda, M. Shimada, S. Kitao,
and K. Hariu, “Active phased array antenna for WINDS
satellite,” 25th AIAA ICSSC (AIAA-2007-3240), Seoul,
April 2007.
［6］ 吉村直子，橋本幸雄，高橋 卓，鈴木龍太郎，片桐秀樹，
熊谷健夫，米田誠良，WINDS 搭載再生交換中継器の開発，
第 50 回宇宙科学技術連合講演会，3D07, Nov. 2006．
［7］ http://www.soumu.go.jp/s-news/2007/070604_4.html［8］ 飯田尚志（編著），ウェーブサミット講座 衛星通信，p.283,
オーム社，1997．
（平成 19 年 6 月 27 日受付，8 月 14 日再受付）

島田 政明▶昭 51 電通大・電気通信・通信卒．昭 53
同大大学院修士課程了．同年郵政省電波研究所（現 情報通信研究機構）入所．ミリ波・準ミリ波帯衛星通信の研究，技術試験衛星
VI 型「きく 6 号」搭載用中継器の開発に従事．平 8 宇宙開発事業団（現 宇宙航空研究開発機構）
入社．以来，
通信放送技術衛星「かけはし」，技術試験衛星 VIII 型「きく 8 号」，
WINDS の通信ミッションの開発に従事．現在，筑波宇宙センター
勤務．

元接続（TDMA：Time Division Multiple Access）とマルチ
ビームアンテナ，またはスポットビームアンテナを用いる
衛星通信システムでは，衛星上のビーム間接続スイッチとTDMA フレームを同期させてビーム間の接続が行われる．
ビ ー ム 間 接 続 の や り 方 に は， 中 間 周 波 数（Intermediate
Frequency：IF）帯においてデータバースト単位でビーム接続を行う IF 交換方式と，衛星上でベースバンドの再生を行86

通信ソサイエティマガジン NO. 3 冬号 2007

巻末言 …………………………………
境界条件

かし，境界条件のもとで仕事をしてきたことには違いはなく，今回の巻末言のように何の境界条件も与えられないのは仕事が非常にやりにくい．

通信ソサイエティ英文論文誌編集委員長

新井宏之

ある研究課題に対して，何を候補として考え，どのような手段で解き，いつまでに結果を出すのかということは，研究を進めるために必要なことである．これは，複数の境界条件下で最適な解を求めることと手法は異なるにしても本質的に何も変わらない．特に重要なのは課題に対してそれを解決すべき候補をいかに適切に選ぶかである．卒業研究で初めて研究に取り組む
学生には，まず手段を学んでもらい，指導教員の示した候補が発刊から 3 号目となる通ソマガジンはいかがだったでしょう
か．新しい企画が根付くかどうか，この号の仕上がりが気になるところではあるが，残念ながらこの稿を書いている時点では
詳細は分かっていない．
巻末言の依頼を受け，何を書くべきなのかと迷って担当の編集委員の H 氏に聞いたところ，何でも自由にとのことで戸惑ってしまった．商業誌などでは内容について事細かに指示されることも珍しくないので何らかの条件があった方が書く側としてはありがたい．少しでも条件を探そうと 1 号，2 号の巻末言を読ませて頂き，そこから得た結論としては，書き手の得意な分
野で好きに書くしかないということになった．現在の英文誌としての立場で何かとも考えてみたが，通ソマガジンの対象とする読者の方の多くが必ずしも論文誌を読まれているとは限らないので（できるだけ多くの方に読んで頂きたいのは山々であるが）結局のところ雑感を自分の分野で書くことにした．なお，英文誌の現況は本年 1 月号の Status Report を御覧頂ければ幸いである．
ところで，恩師の現役のころの口癖は，「最終講義で何の話をするのか日ごろから考えていないといけない」ということであった．これには深い含蓄があるのだが誌面の関係で省かせて頂く．
私も順当に今の職務をこなしていった場合，定年までにはかなりの時間があるはずだが，最終講義では自分が取り組んだ主な課題は「境界条件を解くこと」だったと話そうと今は思っている．
私の専門分類は電磁波工学で，そこには境界条件という言葉が多く登場する．例えば，無限大の導体板の上方に電荷がある

期待どおりの結果が得られるか試すことが第一歩となる．多くの場合，手段を十分に理解できなくて時間を費やすのだが，時として適切な候補が選べていないため，学生たちは頭を悩ますことになる．教員としての年月が長くなると，候補として示したものは必ずしも正しくはないとあらかじめ宣言して開き直ることにしている．しかし，いくら優秀な学生が頭を悩ましても，肝心の課題が適切なものでなければ，これはもともとの境界条件が間違っているのであるからどうにもならない．ここで指導教員の出来不出来が決まるのであろう．
その昔，電磁気学の境界条件に取り組むとき，自分で解きやすいように勝手に問題を設定するような研究であれば，特殊関数の数表でも作った方がよほど役に立つといわれたことがあった．残念ながら最近ではパソコンの表計算ソフトにさえ多くの特殊関数が使えるようになってしまったので，数表を作る機会がなくなってしまった．今から思えば研究という課題に対して最低限の境界条件があったのかもしれない．
学会の目的は，研究発表の場を設けること，論文を出版する
こと，そして賞を出すことだといわれる．しかし，若手の研究者の絶対数が少子化の影響で少なくなる以上，研究のみに焦点をあてた学会活動では大きな飛躍を望むのは難しい．新しい活動の場や新しいサービスを提供して，より広く学会の活動を支えて頂ける方を増やしていく時代になってきたようである．
これまでの学会活動を構成してきた境界条件は，このような状況のもとでは新たな条件を付加して，その解を求め直す必要があるはずで，その一つの解が通ソマガジンになっていることを期待している．

とき，そこにどのような電界分布が生じるのかを求めるのは電磁気学の基本的な境界条件の問題であり，大学の電磁気学で必ず学ぶ例題である．複雑な計算をするのに大型計算機を使っていた四半世紀前では，研究課題の境界条件を解くために数か月かけて計算式を導出し，その後プログラムを書いて解を求める
計算をしていた．その当時は純粋に電磁気の境界条件に取り組んだといえるが，その後，大学で学生を指導し，企業との共同研究を進めるようになって，境界条件の質が異なってきた．し

87

編集後記

は．では，美味しいディナー

後は，全体のスケジュールの，全体のスケジュールの全体のスケジュールのな興味をもって頂けるのではもって頂けるのではって頂けるのでは頂けるのではけるのではのお店を探そう．

ゆとりがもてるように進める
もてるように進めるてるように進めるないでしょうか．希望する特▶国際会議報告の取りまとめ（M.T）

ように心がけます．

集がありましたら，ぜひリク
ぜひリク
リク

を初めて担当させて頂きまし▶編集委員をしながら新聞紙

エスト下さい．
下さい．
さい．

た．本報告で ICC-2007 の会場

面を見ると，記事内容のバラ，記事内容のバラ
記事内容のバラ▶マガジンも第 3 号となりまの雰囲気を少しでも感じて頂

ンス，見出し，小見出し，割，見出し，小見出し，割
見出し，小見出し，割，小見出し，割小見出し，割，割
割した．今回は，衛星通信とい．今回は，衛星通信とい今回は，衛星通信とい，衛星通信とい
衛星通信といいければ幸いです．今回の国際付け，デザインのトーンなど，，デザインのトーンなど，
デザインのトーンなど，，

う少しマニアックな小特集を（A.I.）（A.T.）

会議報告では８名のエキスパ

読む気にさせるいろいろな工

組みました．衛星通信は様々．衛星通信は様々
衛星通信は様々▶ユビキタス社会って，本当ートの方々に臨場感あふれるあふれるれる

夫が目につくようになりまし

な用途をもち，また，その実もち，また，その実
ち，また，その実，また，その実
また，その実，その実その実に便利なのだろうか？ いつ

詳細なレポートを作成して頂た．的確さと楽しさを併せ持

現技術も多様です．単発の論
．単発の論
単発の論

でも，どこでも，ネットワー

きました．この場を借りて厚つマガジンを目指し，これか
，これか
これか

文や報告では理解が難しい衛クにつながっている，イコー
つながっている，イコー
がっている，イコー

く御礼申し上げます．（S.K.）
S.K.））

らも編集の冒険は続きそうで星通信について，小特集とす，小特集とす小特集とすル，いつでも，どこでも，仕▶ IMS/MMD の技術動向解す．

（S.O.）

ることで全貌を理解頂き，皆頂き，皆事が舞い込んでくる．プラハ

説論文の編集委員を担当しま▶マガジンも第３号になり，第３号になり，３号になり，

様の開発・研究の参考になれの開発・研究の参考になれにまで来て，マガジンの編集した．論文の査読委員選定が種々の特集が組まれていまば幸いです．
．

作業をしないといけない，更更若干遅れ，査読，査読
査読 / 校正の時間

す．専門外の方にも分かりや分かりややに，編集後記を書かされると，編集後記を書かされるとが短かったのが反省です．今

すい解説となっており，新た

次号予告

（K.Y）

2008 年春号（第 4 号）
2008 年 3 月 1 日発行
私の研究者歴 ─ 寺田 浩詔
小特集 ─ フレッシュマンへのエール
国際会議報告 ─ ICCCN 2007

本誌の名称は「通信ソサイエティマガジン」「IEICE Communications Society Magazine 」
です．
本誌掲載論文を文献引用する際は，邦文略称「信学通誌」，英文略称「IEICE Commun. Mag. 」
を用いて下さい．

電子情報通信学会

通信ソサイエティマガジン
Communications Society Magazine

2007年冬号（第3号） 2007年11月25日 印刷 2007年12月1日 発行
発行者／家田信明
発行所／㈳電子情報通信学会 通信ソサイエティ
105-0011 東京都港区芝公園3-5-8 機械振興会館
TEL：03-3433-6691（代表） 振替：00120-1-35300
制 作／㈲編集室なるにあ
113-0033 東京都文京区本郷 3-3-11© Copyright 2007 IEICE. All rights reserved.

編集委員会

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阿久津明人 安部田貞行
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井上真杉
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小瀬木滋
清水 聡
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い．
但し，
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