FEATURE

5Gとその先へ、新しいサービスを支える
ワイヤレス通信技術
1

ヒトからモノに。ひろがるワイヤレス通信

4

未来の「見る・考える」道路へ

浜口 清／児島 史秀

スマート電子カーブミラー
表 昌佑

6

届け！現場の声

8

無人航空機システムの安全運用を支える
ワイヤレスシステム製造現場で安心して無線を使うために
板谷 聡子／大堀 文子

より高く、より広く、さらに幅広い無人航空機の利活用のために
小野 文枝／単 麟／加川 敏規

10

新領域を開拓する電波を利用した海中ワイヤレス技術
松田 隆志

TOPICS

表紙写真：

フィールド実験用基地局アンテナを横須賀リサーチパーク（YRP）1番館屋上に設置している様子。ワイヤレスシス

テム研究室では、将来、遠隔制御されるロボットやドローンの普及に備えて、多数接続と低遅延の双方を実現する無線アクセス技術「STABLE(ステーブル )」の研究開発に取り組んでいます。
左上写真：

YRP １番館内実験室の様子。最先端の計測装置や解析装置を使って、新しい
無線アクセス技術の研究開発に取り組んでいます。

NICT のチャレンジャー File 6

12

加川 敏規
ロボット社会を支えるワイヤレスネットワークをつくる

13AwardsINFORMATION

142019 各地の NICTオープンハウス開催のお知らせ
耐災害 ICT 研究センター
ユニバーサルコミュニケーション研究所

ヒトからモノに。
ひろがるワイヤレス通信

浜口 清（はまぐち きよし）〈左〉

ワイヤレスネットワーク総合研究センター
無線通信には長い歴史があるが、現在はデジタル化・ネットワーク

化の進展とともに、無線を利用したワイヤレスネットワークがより一ワイヤレスネットワーク総合研究センター
総合研究センター長
大学院修了後、民間会社勤務を経て、1993年、郵政省通信総合研究所（現 NICT）入所。2017年から現職。これまで、通信やレーダーに関する研究開
発や ITU-R 標準化活動などに従事。博士（工学）。

層進化しようとしている。

児島 史秀（こじま ふみひで）〈右〉

よって更に加速している。このような状況の中で、ワイヤレスネット

ワイヤレスネットワーク総合研究センター
ワイヤレスシステム研究室 室長

この流れは、携帯電話などの移動体通信の普及、5G や IoT の登場に

ワーク総合研究センターは何を考え、どのような研究開発を行い、どこを目指しているのか。YRP（横須賀リサーチパーク）にあるワイヤ
レスネットワーク総合研究センターの総合研究センター長 浜口清とワイヤレスシステム研究室室長 児島史秀に話を聞いた。

■ワイヤレスをめぐる状況──ワイヤレスネットワーク総合研究センターとは、どのような組織なのでしょうか。

1999年、郵政省通信総合研究所（現 NICT）入所。
以来、ITS、防災アドホック、SUN 等の研究開発・標準化に従事。2016年から現職。5G/B5G を含む次世代無線通信の研究開発と社会展開に従事。博士（工学）。

── NICT の長い無線通信技術研究の中電話が重要なライフラインとして、我々で、なぜ今、ワイヤレスが注目されてい研究者には、無線通信が生活を豊かにするのでしょうか。

るだけではなく安心安全に欠かせない技

浜口

術として、より強く認識されるようになっ現在、周囲を見回してみて電波をたと思います。

使わないシステムはないと言っていいく

しかし、ユーザが増えるに従って新らいです。携帯電話の加入数ベースで見たな問題が出てきました。電波資源のた普及率は130％を超えており、Wi-Fi

不足です。そこで、限られた電波資源センターは、人々が安心して豊かなコミュ

や RFID、キーレスエントリーなど、を使って、より大容量・高速の通信を行

ニケーションを行うための無線通信に関様々な無線通信技術が日常生活の中で広えるように技術開発を進める必要が出

わる最先端技術を研究しているセンター

く使われています。今後、爆発的な利用てきました。ひとつのアプローチは、です。この中に、ワイヤレスシステム研が予測される5GやIoT、コネクテッドカー

ミリ波帯（30–300 GHz）やテラヘルツ究室と宇宙通信研究室があり、前者は主などでも電波の需要は更に高まります。

帯（0.3–3 THz）などの伝送レートを大に地上、後者は宇宙におけるワイヤレスと こ ろ で1995年 の 阪 神・淡 路 大 震

きくできる非常に高い周波数の電波を使

災の時は、携帯電話・PHS の普及率はうことです。また、無線機器が多くなる

YRP にあるのは、ワイヤレスシステム

10％に満たなかったのですが、2011年と相互の電波による干渉も問題となりま研究室で、宇宙通信研究室は NICT 本部の東日本大震災時には95％を超える程すので、干渉を排除または軽減し、トラ（東京都小金井市）と鹿島宇宙技術セン度まで普及が進みました。くしくもこのフィックの多い環境でも確実な通信がでター（茨城県鹿嶋市）を拠点としています。

大規模災害を契機として、一般には携帯きる技術が求められます。この流れは、

浜口

ワイヤレスネットワーク総合研究

通信技術を研究しています。

＊1

NICT NEWS 2019 No.5

1

ヒトからモノに。ひろがるワイヤレス通信
5G や IoT の導入によって更に加速され国によってはそれよりも更に高い周波数局間の連携技術についても研究していまていこうとしています。

帯も使います。高い周波数の電波は、光す。

に近い性質を持ち直進性が強いので、障■5G への対応

害物があっても回り込みにくく減衰も大きいのです。5G の機能を生かすには、

── 5G の開発にはどのように関わって高い周波数を安定的に扱う技術が重要で

──ワイヤレスネットワーク総合研究セいるのですか。

す。また遠くまで飛びませんから、移動

ンターにはどのようなプロジェクトがあする端末に向けてビームを絞って電波をるのですか。

児島

通信システムは、国際的な標準化

送るビームフォーミング及びそれを実現が行われ、それを基に安定した製品が出する超多素子アンテナ Massive MIMO ＊4

児島てくるという流れになっています。そのの検討も NICT で行っています。

があります。基地局インフラを進化させ機関として、IEEE 802

＊2

や3GPP

＊3

な

どの標準化団体がありますが、我々はそこに積極的に参加して、NICT で開発した技術を標準化しています。
5G は超高速・低遅延・同時多数接続といった優れた特長がありますが、すべ■キャリアとの連携は大きく分けて3つのプロジェクト

る「ワイヤレスネットワーク制御・管理
技術」、無線端末同士の連携を進化させる「ワイヤレスネットワーク適応化技

── 移動体通信キャリアと NICT の役割術」、無線システムの適用分野を拡張し、分担は。

信頼性を向上させる「ワイヤレスネット
ワーク高信頼化技術」です。

ての特長が同時に実現されるのではな

児島く、それぞれの特長を有するサービス

波では、到達距離が数百メートル程度以

浜口 「制御・管理技術」としては、基が段階的に実現されていくと考えられ下になる場合があり、1つの基地局のサー

地局のセル間の調整や5G の低遅延・多ています。例えば同時多数接続では、

ビスエリアはとても狭くなります。その数同時接続を実現する技術があります。

1平方 km 当たり100万台の端末接続数ため、サービスを全国に展開する場合、「適応化技術」には、機械同士・モノ同が1つの目安ですが、5G 導入期には、そたくさんの基地局が必要ということにな

士が通信するときのワイヤレスグリッドの性能は他の特長に比べそれほど積極的ります。しかし、それはコスト面から無技術、工場での無線通信環境構築技術なにサービスインされないと考えられてい理がある。そこで、必要とされる場所にどがあります。「高信頼化技術」には無ます。5G の特長があまねく有効活用さ

重点的に設置することになります。

線中継器を搭載したドローンが被災地な

ミリ波帯のような高い周波数の電れ、円滑にサービス展開されることを想そうしたときに、小さいエリアと大きどで活動するインフラレスワイヤレス技

定し、我々の5G 研究では、同時多数接いエリアの連携が必要になります。これ術、これまで電波の適用が難しいと考え続を可能にする技術に積極的に取り組んを実現するための技術も我々の重要な研られていた環境での無線システム実現をでいます。昨年は、1つの基地局に2万究テーマのひとつです。5G では既存の目指す極限環境ワイヤレス技術などにつ台の端末を同時接続する実証実験に成功

大手オペレーターだけではなく、小さい

いて、研究開発を行っています。

し報道発表を行っています。加えて、当セルだけでサービスをする新しいオペレー室で開発した、同時多数接続を低遅延とターが出てくるかもしれません。彼らに──これまで電波の適用が難しかった分同時に実現しようとする STABLE というと っ て は、従 来 の LTE（4G）の ユ ー ザ

野とは？

技術では、周波数利用効率を2.5倍に増にも使ってもらうことでユーザ数が増えやせることも確認しました。

るでしょう。一方、従来の大手オペレー

児島

ターは、自分たちがこまめに小エリアのという研究があります。患者さんに錠剤く──ミリ波など高い周波数の実用化につ基地局を張り巡らさなくても、小エリア

らいの大きさの小さなカプセルを飲み込いては。

のサービスを行えます。

んでもらい、それが体内のどこにあるのか

児島 5G はミリ波帯に近い28 GHz 帯や、

2■極限状況での通信とはNICT NEWS 2019 No.5

例えば、体内・体外無線通信技術

また、当初は5G と4G が混在する時代

を体外から高精度に推定する技術です。

が続くと思われますが、このような基地

薬をピンポイントで患部に届けるため

IoT に役立つ省電力 SUN 無線機の農業応用 ( 水位コントロール ) デモ5G システム協調制御の性能評価のために試作した実験用ミリ波帯自営マイクロセル（小さいエリア）基地局

YRP1番館内の電波暗室。外部からの電波の影響を受けず、かつ外部に電波を漏らさず電波発射実験が可能に、カプセルが体内のどこにあるのかをとして1997年10月に開設されました。

研究機関として問いかけていきたいと考

正確に知りたいという医療分野における

NICT は開設当初からここに拠点を構ええています。

ニーズがあるのです。この技術では、カています。ここには、国内外の企業の研

我々は、国立の研究機関ですので、成プセルに RFID のような仕組みを持たせ究所や大学の研究室が多数集結してお果は社会及び民間企業にお返ししなけれて、体外から複数のアンテナで位置を推り、基礎から最先端まで幅広い分野の研ばなりませんから、国民の皆様に役立ち定します。人間の体は、皮膚・臓器・骨究が行われています。

喜ばれるようなものを作り出していきた
いと思います。

など、部所によって誘電率（電波の伝わ

NICT は、これらの企業や大学と連携

りやすさ）が変わります。そのため、かして共同研究を行っているほか、YRP 研

なり難易度が高いのですが、チャレンジ

究開発推進協会や YRP アカデミア交流

浜口

しがいのある技術です。

ネットワークと共同で、毎年5月頃にワ消費電力やセキュリティ、電波の干渉を

イヤレス・テクノロジー・パーク（WTP）

意識することなく、いつでもどこでも何海中ワイヤレス通信の研究も行っという無線通信技術に関する国内最大級に対しても有線と同じ品質でつながるこています。海水中では電波はほとんど伝の専門家向けイベントを主催しています。

とで、社会に新たな価値をもたらす究極

わらないと思われていますが、ごく短い

こ の 他、YRP 研 究 開 発 推 進 協 会 との無線通信システムを実現したいです。

距離なら届くのです。我々は、JAMSTEC

連 携 し て、WPMC（The International

YRP は、日本の無線通信研究の最前線（海洋研究開発機構）と連携して、数 MHz

Sym p o s i um o n Wire l e s s Pe rs o nalと言えます。10年先には、次の世代の帯の電波を使って、アンテナ構造を工夫

Multimedia Communications）という国

ワイヤレス通信を担う6G が登場していすることで近距離の通信に成功していま

際シンポジウムを年1回、世界各地で開るでしょう。そういった時代に向けて、す。この技術によって、無人海底探査ロ

催するなど、無線通信技術の国際的な発世界をリードできる革新的な無線通信技

ボットなど水中作業をする機械のラスト展にも貢献しています。

術の実現を目指して努力していきたいと

浜口

考えています。

数メートルをケーブルから解放し、自由度を大きくアップさせることができます。

── ワイヤレス研究の今後の展望は。

■ YRP のメリットと6G 時代に向けた児島

展望

我々は5年単位の中長期計画で進んでおり、次期中長期計画は2021年からの5年間です。これまでの10年ごとに世── YRP ならではの研究環境とはどの代交代が行われた流れに即して2030年

ようなものでしょうか。

には6G サービスが開始されるとすると、

浜口

次期中長期計画の期間中に5G の課題を
YRP は、無線通信の研究開発拠点

ユーザの多様なニーズに応じて、抽出し、6G に何が求められているかを＊1 RFID（Radio Frequency IDentifier）：ID 情 報 を 埋 め込んだ無線タグから電波を介して情報のやり取りを行う仕組み。RF タグや非接触 IC カードで実用化されている。

＊2 IEEE（Institute of Electrical and Electronics
Engineers）802委員会＊3 3GPP（3rd Generation Partnership Project）：携帯電話等の移動通信システムの標準規格の仕様の検討や策定を行う国際標準化プロジェクト。
＊4 Massive MIMO（Massive Multiple Input Multiple
Output）

NICT NEWS 2019 No.5

3

未来の「見る・考える」道路へ
スマート電子カーブミラー

号機のない交差点などは、交通事

信 故が発生しやすく、特に塀や建物、駐車中の車の陰などには、事故につながる危険が潜んでいます。我々は安心・安全な運転を実現するために「スマート電子カーブミラー」を開発しました。
スマート電子カーブミラーは、路側センサで集めた道路状況を、無線通信で高度地図データベースに送り、近くにある車

表 昌佑

両や人がどう動いているかを地図上に表

ワイヤレスネットワーク総合研究センター
ワイヤレスシステム研究室
主任研究員

況を教えることで危険を避けることがで（ぴょう ちゃんう）

大 学 院 修 了 後、2005年 NICT 入 所。
Wireless Communications and Networks, Millimeter Wave Communications, Cognitive Wireless Communications, and Broadband WirelessCommunications in TV Whitespace などのメディアアクセス制御に関する研究に従事。博士（工学）。

示します。車の運転手や歩行者に道路状きるので、事故の防止につながると期待できます。さらに、近い将来普及が期待される自動運転車を支える未来の交通イ

図1 スマート電子カーブミラーの仕組みと構成

ンフラとしての活用も期待できます。

■スマートモビリティに向けた取組
少子高齢化が進む我が国では、移動に不安を抱える高齢者の社会参画と自立を促す自動運転車両や労働力不足を補う遠隔支援車両等の「スマートモビリ
ティ」の実用化が強く求められています。様々なセンサ情報及び車自身が検知した情報等を活用し、情報通信基盤技術（ICT: Information Communication
Technology）と 連 携 し て、高 信 頼・高精度なスマートモビリティの実現に向けた研究開発が進められています。

A：4つのレイヤーから成るダイナミックマップ（総務省「Connected Car 社会の実現に向けた研究会検討結果取りまとめ」の公表（平成29年8月4日）から抜粋） B：信号機が無く、見通しの悪い交差点の構成 C：スマート電子
カーブミラー D：受信された交差点周辺の交通情報マップ

4

NICT NEWS 2019 No.5

スマートモビリティの実現に不可欠

では、複数の路側センサを用いた道路情

な、道路状況の収集・分析した情報を高報の認識装置である「スマート電子カー

度地図データベース（ダイナミックマッ

ブミラー」を紹介します。

プ）に更新し、効率的に配信する技術の開発が求められています。ダイナミック
マップとは、道路に関する情報をまとめた地図データベースのことで、情報更新■スマート電子カーブミラーによる見通せない先の見える化の時間軸によって4つのレイヤーに分か

図1-B の交差点のように見通しの悪いれます（図1-A）。路面情報、車線情報、（見通せない）場所の路側に設置したス

構造物のような月単位で動く静的情報レマート電子カーブミラーは、道路の変

イヤー、交通規制情報、道路工事情報の化、例えば車両や歩行者の有無、移動、ような時間単位で動く准静的情報レイ

道路工事などを検出し、検出情報をダイ

ヤー、事故情報、渋滞情報のような分単

ナミックマップに更新するとともに、車位で動く准動的情報レイヤー、最後に周両に適時通知配信することで、見通せな

辺車・歩行者・信号情報のような秒単位

い先を見える化でき、安心・安全な交通で動く動的情報レイヤーの4階層に区分社会の実現を可能とする交通インフラシされます。

ステムです。

ダイナミックマップの更新手法とし

図1-C は、スマート電子カーブミラーて、主に車自身による情報更新手法が検の外観と構成を示しています。スマート討されています。道路を走行する車自身

電子カーブミラーは、が、車載のセンサを活用して道路の情報

・道路上の状況を収集するカメラ（事故、渋滞、道路規制など）を収集し、・カメラから収集した画像情報から機無線通信を活用してダイナミックマップ

械学習により物体を検出する物体検に更新する方法です。しかし、事故の発出装置

生が多い見通しの悪いカーブや交差点、
見通せない先に道路交通規制や障害物な・検出情報を無線転送する無線通信装
置

どがあった場合には、車載のセンサによで構成されます。無線伝送される検出情る検知が困難となり、ダイナミックマッ

報はエッジサーバ（Edge Server）に集

プに十分に反映されないおそれがありま

められ、検出物体情報の融合処理や道路す。この問題の解決には、路側センサ（例

状況などを判断する処理を行い、最終的

えば、カメラ、レーダーなど）による情にはダイナミックマップに更新されま

報更新手法が有効と考えられます。本稿す。図1-D は、交差点を模擬した YRP テ

ストベットの3か所に、スマート電子カー
ブミラーを距離40 m の T 字路をカバーするよう設置し、スマート電子カーブミ
ラーから検出した移動車両を実時間で追跡し、移動車両の画像、位置などが確認されていることを表します。
図2は、スマート電子カーブミラーから収集された道路情報が車に無線転送されてモニターに確認できる様子を示しています。実証試験を用いてスマート電子
カーブミラーの有効活用を検証しました。図2-A は、車内の運転手の視線からは車の存在が確認できませんが、スマー
ト電子カーブミラーから転送された道路情報では右壁の向こう側に進行している車の存在が確認できます。さらに、
図2-B は、車の進行をモニターと目視で確認できることを示しています。

■今後の展望スマート電子カーブミラーの活用により、車の運転手や歩行者に道路状況を知らせることで危険を避けることが可能となり、事故の防止につながると期待できます。さらに、5G 移動通信システムの利用シナリオとして重要度が高い自動運
転車の普及を見据え、5G 移動通信シス
テムと連携により、高信頼・高精度な自動運転を支える未来の交通インフラとしての活用も期待できます。

図2 スマート電子カーブミラーからのリアルタイム道路情報

NICT NEWS 2019 No.5

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届け！現場の声

製造現場で安心して無線を使うために年、製品の開発サイクルの高速近 化に伴い、製造現場への無線通信導入が期待されています。国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）では、これらの課題にアプローチするため2015年に Flexible Factory プロジェクト（工場内での多種多様な無線システムの共存と安全な運用）を立ち上げ、業界の垣根を越えて多くのメーカと共同で、稼

板谷 聡子

働中の工場における無線環境の調査を実（いたや さとこ）

施しています。ここでは、本プロジェク

ワイヤレスネットワーク総合研究センター
ワイヤレスシステム研究室
主任研究員

トによる調査結果を基に開発した、生産性と無線通信品質の関係を示すためのシ

2002年に博士号取得後、株式会社国際電気通信基礎技術研究所、日本電気株式会社を経て、2014年に NICT 入所。
製造現場における異種無線通信技術の協調制御及び安定化に関する研究開発に従事。博士（理学）。

ミュレータについて紹介します。

■背景

体に無線通信を利用する場合、無線通信の品質低下が生産性の低下に結びつく場合があり、導入及び運用に際して注意が必要ですが、無線は目に見えないため、可視化技術やシミュレータなどを用いた予測技術に対する期待が高まっています。

■製造現場における無線通信利用のシナリオ

Flexible Factory プロジェクトでは、無線環境の調査のみでなく、製造現場に製造現場における無線通信のユースケー
スに関するホワイトペーパーを公開して生産性を維持しながら製造現場のライ

おり、無線通信の利活用が期待される4ン変更を頻繁に行うためには柔軟なライ

つの典型的な利用シナリオを示していま

ン設計を実現する必要があるため、無線

す＊1。

Automated Guided Vehicle（AGV：無人

大堀 文子（おおほり ふみこ）

ワイヤレスネットワーク総合研究センター
ワイヤレスシステム研究室
研究員
大学院修了後、2010 年株式会社構造計画研究所に入社。2017 年の 10 月から NICT ワイヤレスネットワーク総合研究センター ワイヤレスシステム
研究室にて、製造現場における異種無線通信技術の協調制御及び安定化に関する研究開発に従事。研究員。修士（工学）。
図1 物流倉庫の無線通信利用イメージ

NICT NEWS 2019 No.5ンをはじめとした製造現場における移動

おけるヒアリングや文献調査に基づき、通信が重要な要素です。しかし、例えば、

6搬送車）、昇降装置、スタッカークレー（1）金属加工現場
施設内に工作機械が並べられ材料や製品は特定のエリアで管理されており、稼用されており、大型の倉庫になると、高して表すことで計算速度を製造現場での働監視や予防保全が着目されています

さ30 m、横幅100 m 以上のサイズのラッ実用に耐え得るようにしました。現在は

が、工作機械は20～30年程度運用され

クが数 m 間隔で並行して複数配置されFlexible Factory プロジェクトにより実るような古い機器が多く、センサは後付ています。スタッカークレーンの稼働範施した実測データをシミュレータにマッけされるため、各センサから情報を収集

囲が大きく、これに適したケーブルの選

ピングし、三次元座標での計算と可視化するためには無線通信の利活用が望まれ定や配線が必要であり、これらのケーブを行うための研究開発を実施しており、ています。

ルの導入及びメンテナンスコストを下げ製造現場の方々の声を聴きながら研究開るために、ケーブルの無線化が期待され発を進めています（図3）。

（2）機械組立工場
工程ごとに品質向上を目的とした品質ています（図1）。

データの収集・分析・フィードバック可能な仕組みが構築されており、工程ごとに部品搬送する際の AGV の稼働管理については無線通信の活用が期待されています。

■現場で使えるシミュレータ開発に向けて■今後の展望Flexible Factory プロジェクトに参加する企業の中で、NICT が提唱している

無線通信の利用が期待される立体倉庫「多種多様なシステムの協調と共存」とのような垂直方向、水平方向の製造機器いう新しい概念を取り入れた SRF 無線プ

化学プラント工場や製鉄工場などの製の動きを模擬し、動きに合わせた細かなラットフォーム ＊2 に高い関心を持つ企

造現場では、高温多湿の過酷な環境、衝通信品質を把握するためには、3次元の業が2017年7月に設立した非営利の任突や落下等の危険が潜んでいる場合があ

環境を表現するシミュレータが必要にな

意団体であるフレキシブルファクトリ

るため、作業員の状況をバイタルセンサ

ります。しかし、既存の無線シミュレー

パートナーアライアンス（FFPA）は、や映像などからモニタリングすることがタは電波伝搬のシミュレーションを実施

6月3日に令和元年度「情報通信月間」

重要になります。また、作業員は移動すするためのものが多いので、無線の専門

総務大臣表彰（団体）を受賞しました

るため、無線通信を利用したデータ収集

知識がない製造現場の方々が使うことが（図4）。プロジェクトやアライアンスのが必須です。

難しく、3次元でのシミュレーションを皆様、現場の方々と一緒に推進してきた

実行しようとすると膨大な計算時間がか

地道な活動が認めていただけた今回の受空間利用効率を高めるためにスタッ

かってしまいます。そのため製造現場に賞を励みに、今後も製造現場で安心して

カークレーン等の立体自動倉庫機器が利おける無線システム運用への利用は困難

無線を使っていただくために、一歩一歩でした。また、通常の無線シミュレータ

着実に進んでいきたいと思います。

（3）高所・高温作業現場（4）物流倉庫

では、生産性と無線通信品質の関係が分かりづらいため、何がどのように生産性に影響を与えているのか、どのように環境を改善すればよいのかが分かりにくいという課題がありました。そこ
で、NICT では、製造現場を無線通信と生産性評価のための5層モデルとして表
図2 無線通信と生産性評価のための5層モデル

現し（図2）、無線環境を確率モデルと

図4 左から、雨海明博 FFPA 幹事（サンリツオー
トメイション株式会社）、生雲公啓 FFPA 幹事（オムロン株式会社）、板谷聡子 FFPA 副会長（NICT）、厚東肇 FFPA 事務局長（NICT）＊1 https://www2.nict.go.jp/wireless/ffpj-wp.html（a）立体倉庫全体概観
図3

NICT で研究開発している3次元シミュレータのスナップショット（b）立体倉庫側面＊2 SRF 無線プラットフォーム
多種多様な無線機器や設備をつなぎ、安定に動作させるためのシステム構成。SRF「Smart Resource
Flow」は、製造に関わる資源（人、設備、機器、材料、エネルギー、通信など）をスムーズに流れているように最適に管理するコンセプト。

NICT NEWS 2019 No.5

7

無人航空機システムの安全運用を支えるワイヤレスシステム
より高く、より広く、さらに幅広い無人航空機の利活用のためにり高く、より広く、より頻繁に、よ そして、さらに幅広い用途のために、ドローン等の無人航空機の運用範囲の拡大が望まれています。この要望をかなえるために、NICT では、無人航空機が利用する、または、必要とする無線通
左から、単麟、小野文枝、加川敏規

小野 文枝（おの ふみえ）

ワイヤレスネットワーク総合研究センター
ワイヤレスシステム研究室
主任研究員
2012年 NICT 入所。無人航空機を用いた無線通信システムや遠隔制御用無線
通信システムなどに関する研究に従事。博士（工学）。

信システムの研究開発を進めています。
これらの成果は、実際に利用される機器として、デファクトスタンダード（標準規格）の地位獲得も期待されます。

一般に、無人航空機は管理者（操縦者）
からの遠隔制御によって飛行するため、操縦者と無人航空機間は双方向の無線通信により行われます。機体から操縦者に対しては、テレメトリ（遠隔計測装置による計測）情報や画像等が伝送され、操縦者から機体に対しては制御指令（コマンド）が伝送されます。無人航空機の遠隔制御は、手動操作が基本ですが、最近は、フライトモードを選択することで自動（自律）飛行も可能となっています。

■ドローン等が利用する無線システムの現状

ホビー用途におけるドローンの飛行範
囲は、数百メートル程度の目視できる範囲内がほとんどですが、産業用途では、

最近では、家電量販店でもテレビや冷山やビルを超えた数キロから数十キロの蔵庫と同じようにドローンが並び、販売

目視外・見通し外での飛行が想定されてされ、誰でも比較的手軽に空を飛行させいます。こういったところを飛行するドたり、上空からの映像を撮影したりする

ローンを安全に飛行させるためには、木ことができるようになりました。その一や電線、ビルなどの構造物、鳥やその他方で、空港以外の場所で離発着するよう

有人ヘリ等の飛翔体との衝突回避は必須

な小型ヘリ（ドクターヘリ等）とのニアで、そのためにはドローンの操縦だけでミス報告やドローンの墜落事故も増加しなく、自律飛行できるドローンでも、現加川 敏規ており、安全運用に対する対策として新在の飛行位置や飛行状況の把握、飛行時

たな技術の開発や環境整備が必要となっや離着陸時の周辺環境の把握が、遠隔にワイヤレスネットワーク総合研究センター
ワイヤレスシステム研究室
研究員

ています。

いる操縦者からできることが望まれます。

単麟（たん りん）

ワイヤレスネットワーク総合研究センター
ワイヤレスシステム研究室
研究員
2013年 NICT 入 所。IoT デ バ イ ス の 端
末間通信技術や無人航空機を用いた無線通信システムなどに関する研究開発に従事。博士（情報学）。

（かがわ としのり）

2013年 NICT 入 所。IR-UWB を 用 い た
屋内測位技術や無人航空機を用いた無線通信システムなどに関する研究開発に従事。博士（工学）。

図1 産業技術総合研究所と共同で実施したコマンドホッパーによるマルチホップ伝送実験の様子

8

NICT NEWS 2019 No.5

これまでに、NICT では、空の安全利に中継無線器を搭載し、それらを経由し直接通信できるシステムはこれまでに存用の実現を目指し、目視外・見通し外でて制御対象となるドローン等と通信する

在していませんでした。本研究では、ドローンを操る技術、飛翔体同士が互いことも可能であり、自律的な制御通信

NICT が開発したドローンマッパーを小の位置を知る技術、電波の使用状況と干ネットワーク構築への応用も期待されま型の有人ヘリとドローンに搭載すること

渉リスクを可視化する技術を研究開発しす。

で、最大9 km 程度離れた距離でも互いの位置を把握することが可能であることています。

■目視外・見通し外でドローンを操る■飛翔体同士が互いの位置を知る技術を確認しています（図２）。また、ドローンマッパーを搭載したドローン同士が直NICT では、操縦者から目視外・見通接通信することを活用し、互いに把握でし外でもドローンの位置を把握し、他のきた位置に基づく自律飛行制御システム

ドローン等の無人航空機の利用範囲が操縦者が同一空域を飛ばしているドローも研究開発を進めており、これまでに、

より広範囲になるにつれて、操縦者や地ン等と、安全な離隔距離を保ちながら運

お互いの位置を確認しながら自動でニア

上制御局から目視外・見通し外となる環用するために、ドローン同士がお互いのミスを防ぐ自律飛行制御実験に、世界で境が増加します。そこで、NICT では、位置を知り、それぞれが確認しながら飛初めて成功しています（図３）。

地上制御局と無人航空機間を直接通信す

行できる無線通信システム「ドローンマッ

るだけでなく、中継無線器を介しても制パー」も研究しています。現状のドロー御通信が可能な中継伝送（マルチホップ

ンマッパーは、920 MHz 帯の特定小電伝送）システム「コマンドホッパー」を

力無線を利用しており、無線従事者免許

研究開発しています。これまでに、いく等は不要で、誰でも安価で簡易に利用でドローンの利用範囲が拡大し、例え

つかの実証実験を実施し、１ホップ（無きるものとなっています。有人ヘリや航ば、人口密度が高い都市部でドローンを

線器 – 無線器間）で最大4 km 程度まで空機でも、位置を把握するためのシステ

飛行させる場合、既に電波を利用する機

制御通信可能であることを明らかにしてムは存在していますが、比較的高価なも器が地上に多く存在することとなりまいます（図１）。したがって、複数の中のが多く、ドローンのような小型の無人

す。現在のドローンの多くは、2.4 GHz

継無線器を活用することで、より柔軟に航空機に搭載可能で、無人航空機同士がや5 GHz などの ISM 帯を利用するものが技術■電波の使用状況と干渉リスクを可視化する技術

運用範囲を広範囲に拡大することが可能

多く、地上に同じ周波数を利用する無線となります。

機器が存在する場合、地上のコントロー

また、コマンドホッパーは、遠隔操縦

ル局にドローンの位置情報を伝えたり、可能なドローンや地上の無人ロボット等

安全を確認したりするための映像を伝送することが困難になる状況があります。
そこで、NICT では、電波環境の危険を予測して安全に飛行できるように、ドローンに搭載した測定器が観測した値か
ら、飛行中のドローンの周りの電波環境を推定する技術を研究しています（図４）。

■今後の展望図2 ドローンマッパーを用いた実証実験の概要（小型有人ヘリとドロー
ンによる位置情報共有）

図3 自律飛行制御の実証実験
結果（2台のドローンのニ
アミス回避）

これまでに陸上でのみ利用されてきた無線機器をドローンに活用し、より安心・安全な多数のドローンの同一空域での運用を実現する検討が進められています。今後は、陸上利用の無線機器がますます無人航空機と融合され、上空での利用が拡大することが予想されます。
NICT では、今後も上空でのスマートな
電波利用の実現に向けて、研究開発を進
めていきます。

図4 電波環境を推定する技術の概要

NICT NEWS 2019 No.5

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新領域を開拓する電波を利用した
海中ワイヤレス技術

球の表面のおよそ7割を占める海

地 は、陸上に比べ調査や利用が進んでいない領域です。これは地上に比べて、人間の活動が極めて困難なこともありますが、海中の通信やセンシング手段に乏しいことも原因のひとつだと考えられます。海中での電波の利用を実現する
ことで、今後、海底資源の探査や発掘・
海洋生物の生態系や海洋地質などの調査

松田 隆志

及び解明の促進・漁業の IoT 化等、海にワイヤレスネットワーク総合研究センター
ワイヤレスシステム研究室
主任研究員

待できます。

大学院博士課程修了後、2010年 NICT入所。2017年より現職。エバネッセ
ント波を用いたシート媒体通信及び給電、海中の電波を用いたワイヤレス技術の研究に従事。博士（工学）。

■海水は電波が大きく減衰する

関する様々な分野の発展につながると期（まつだ たかし）

導電率も約４S/m ＊ と空気中（導電率は約0 S/m、比誘電率は約1）とは大きく異なった電気特性を持ち、電波にとって減衰が非常に大きい環境です。電波は海中では周波数が低いほど通りやすく、高いほど通りにくくなる性質があります。
一部、海の色が青く見える可視光の領域
では減衰が小さいため、海中での可視光通信の研究も進められています。可視光
通信は非常に高速な通信を実現できます
が、指向性が強く位置合わせが必要であったり、濁った水等で光が散乱し受信側に届かなかったりする場合もあります。電波を用いた海中ワイヤレス技術
は、こういった音波や可視光の使用が困

極限環境

難なケースでの補完的な利用が期待されこれまで海中では通信やセンサとします。

て主に音波が用いられていますが、低周波であるため通信速度を上げることが難しく、また伝搬遅延も大きいという（A）■海中で使えるアンテナ試作

課題があります。そこで近年、音波以外

陸上に用いられているアンテナをそのの通信手段が求められており、電波はそまま海中で使用することは適切ではありのひとつの手段と考えられます。海中でません。前述のように海水の電気特性はの電波利用の大きな壁は海水の特性に

空気とは大きく異なっており、電波の波あります。海水は、比誘電率が約81、長は大きく短縮されます。そこで、アン（B）

図1 試作した純水バッファ付き海中アンテナ （A）微小ループ型：直径310 mm、高さ200 mm、重量約50 kg （B）微小ダイポー
ル型：直径100 ｍ m、長さ800 mm、重量約20 kg

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NICT NEWS 2019 No.5

テナ素子の周囲に導電率0 S/m の純水の（Underwater Channel Sounder: UCS）のに対して測定を行っています（図4）。

バッファ層をつけたアンテナを試作しま外観です。UCS の一番奥に送信用アンテ

得られたデータから埋設物の大きさや形した（図1🄐）。この純水のバッファ層

ナ1 台、手前に受信用アンテナが3 台設を推定する方式も検討しています。

により、周囲の環境の変化に影響されに置されています。送信用アンテナは可動

くくなります。このバッファ層は空気等

ステージ上に配置し、受信アンテナアレの別の媒体も利用できますが、海中でのイと並行に中央から±900 mm 移動可能使用を考慮した場合に、純水で満たすこです。受信アンテナを載せている台も、海は大きな可能性を秘めていますが、とで容器に均等に圧力がかかり、水圧に

フレーム内で移動可能で、送受信間の距

現在の技術ではまだそれを生かしきれて強い構造となります。試作した海中アン

離を変えることができます。また、アンいないのが現状です。海中における電波

テナは微小ループ型のアンテナ構造とテナ切替えやネットワークアナライザとを用いたワイヤレス技術の開発は、海になっています。研究開始当初は海中でのの通信、各種センサ等の制御を行う制御

おける産業や資源開発能力の向上のため電波の伝搬特性を正確に測定するため装置は、UCS の左下手前に設置していの技術として、海中無人ロボットとのワに、同じ測定系の中で十分に減衰する距ます。制御装置と船上の制御用の端末はイヤレス通信や海底下センシング等、日離にアンテナを設置する目的で、中心周光ケーブルで接続され、制御コマンドの本の海洋大国への発展に貢献が期待でき波数を10 MHz としました。

■今後の展望送信や測定データの受信ができます。まます（本研究の一部は、防衛装備庁が実また、周波数の違いによる特性の評

た、その隣にネットワークアナライザ

施する安全保障技術研究推進制度の支援

価を行うために、微小ダイポール型の及びバッテリをそれぞれ設置していまを受けたものです）。

海中アンテナの試作も行っています

す。これらの装置は耐圧容器に収納され（図1🄑）。この微小ダイポール海中アン

100 m 程度までの深度に耐えられるよ

テナは複数アンテナを用いた評価を行う

うに設計されています。本測定系によにあたり、アンテナの製作のしやすさや、り、60 cm から140 cm の間距離を変え軽量化を考慮しています。微小ダイポーながら10 MHz の電波伝搬特性を評価す

ル型は放射効率では微小ループ型に劣りることができました。

ますが、使用できる帯域は広めで、整合

さらに、海中ワイヤレスの利用シーン

回路によるインピーダンスマッチングがのひとつとして、海底下センシング技術容易です。

についての測定システムも開発していま＊ S/m（ジーメンス毎メートル）：導電率の単位。抵抗率の単位であるオームメートル ( Ω m) の逆数。

す（図3）。これは電波を使って、これ■海中での電波測定のためのシステムの開発

まで音波等のセンシングでは検知できな
かった埋設物を見つける技術です。海底
下に向けて取り付けられた海中アンテナ

本研究では、10 kHz から10 MHz まアレイ間の電波伝搬特性（振幅及び位相）での電気的特性を計測可能な携帯型ベクを測定することにより、海底下の埋設物

トルネットワークアナライザや海中ケーを検知するシステムで、金属や誘電体、ブル等を用いて浅海域で利用可能な電磁またはその複合物といった様々な埋設物

場応答測定系を構築しまし

図3 送信アンテナ1台と受信アンテナアレイ4台を搭載したセンシング用測定フレームた。本測定系は、測定環境
条件を定量的に記録するための各種センサ（カメラ、CTD 計、傾 斜 計、高 度 計等）を搭載可能なインター
フェースを備えています。
これらの測定装置やセンサを海中で固定して測定を実施できるよう、海中に吊下可能な実験用フレームを製作しました。図2は製作した海中チャネルサウンダ

図2 海中で送信アンテナの位置を動作可能な海中チャネルサウン
ダの概観

図4 静岡県沼津市三津浜の海底30メートルで行った海中センシング測定の様子

NICT NEWS 2019 No.5

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ロボット社会を支える
ワイヤレスネットワークをつくる
●経歴

1985年

一問一答
石川県にて誕生2008年

中部大学工学部情報工学科

2013年

電気通信大学大学院博士後

2019年

卒業

期課程修了後、NICT 入所
現職

第13回電気通信大学エレクトロニク

加川 敏規

最優秀賞

電気通信大学ヒューマンメディア工房コンテスト2011

最優秀賞

DIY しています。工具棚やラックをよく作りますが、見た目が無骨でクールではないので妻には不評です。

A 考えることが好きな人は研究者に向いていると思います。日常生活でも「ここがこうなっている理由は何だ
ろう」など、いろいろなことに興味を持って考えるク
セをつけるといいと思います。

A スーパー銭湯通いにはまっています。サウナと水風呂をワイヤレスネットワーク総合研究センター
ワイヤレスシステム研究室
研究員
博士（工学）

い将来、ロボットが私たちの暮ら

A ホームセンターや100円ショップで材料を買ってきてQ 最近はまっていること（かがわ としのり）

近 しを今以上に支える時代がやって往復して交感神経系を刺激すると、頭がスッキリして考え事がものすごくはかどります。サウナ好きの間ではこの状態のことを『整う』と言います。

応した通信システムにしています。このシステムは伝送遅延時間と通信速度をトきます。ロボットは人間が簡単には立ち

レードオフの関係にしており、ロボット

入れないような場所（大規模災害現場、のミッションが要求する条件に合わせて

深海、山奥など）でも活躍します。です

カスタマイズできます。

が、このような場所では通信インフラがワイヤレス技術は既に私たちの生活に必要な3G/LTE や、インターネットアク

溶け込んで当たり前になっているため、セス用に設計された Wi-Fi だけでは十分その存在や仕組みは普段あまり意識されな通信ができません。そこで、ロボット

ないかもしれませんが、この「当たり前との通信用に設計されたワイヤレスシスの技術」をいかにして当たり前のものにテムが必要になります。
私たちの研究チームでは、災害現場や山奥で活躍するロボットやドローンとの通信に特化したワイヤレスシステムを研究しています。ロボットとの通信は「なるべく切れないこと」「伝送遅延時間（人が命令を送って、ロボットが命令を受け取るまでの時間）を一定値以内に収めること」が重要です。そのために169
MHz 帯と920 MHz 帯の2つの周波数を組み合わせ、時間分割による多重化を採用し、さらに中継（マルチホップ）に対

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NICT NEWS 2019 No.5

自宅の壁に設置した工具棚

Q 研究者志望の学生さんにひとこと●受賞歴等

スコンテストQ 休日の過ごし方は？

ドローン制御用マルチホップ通信システム（試作品）

するかが私たちの使命です。
江戸時代の哲学者である三浦梅園が残した「枯れ木に花咲くを驚くより、生木に花咲くを驚け」という言葉があります。誰もが驚くようなことよりも、誰もが当たり前だと思っていることにこそ驚きを感じようという意味です。皆さんの生活の当たり前となっているワイヤレス
技術に、ぜひ驚いてみてください。

TOPICS
文部科学大臣表彰は、科学技術に関する研究開発、理解増進等において顕著な成果を収めた者に授与されます。
※所属・役職名は受賞者決定時点のものです。

■文部科学大臣

平成31年度FY2019 The Commendation for Scienceand Technology by the Minister of
Education, Culture, Sports, Scienceand Technology
Prizes for Science and Technology

科学技術分野の文部科学大臣表彰

井上 真杉（いのうえ ますぎ）グローバル推進部門
国際研究連携展開室 室長

大和田 泰伯（おおわだ やすのり）
総合テストベッド研究開発推進センター
テストベッド連携企画室 主任研究員

クとして、今でいう地域 IoTに適したアーキ

る和歌山県白浜町などで運用を継続し、テクチャを10年以上前に着想し、その後民間へも技術移転しました。実際に利活用

耐災害性に重点をおいて研究開発して通されている画期的な研究開発を行い、我称 NerveNetを実用化しました。震災被災が国の発展に顕著な貢献をしたと認められ地の宮城県女川町や南海トラフ地震に備えたことを大変光栄に思います。

浜口 清（はまぐち きよし）

ワイヤレスネットワーク総合研究センター
総合研究センター長

概要!

●受賞内容：科学技術賞 開発部!

門【耐災害性に優れた自律分散協調通信!

システムの開発】●受賞日：2019年4月17日

受賞の言葉 新世代アクセス系ネットワー

左から、浜口、大和田、井上

大竹 清敬（おおたけ きよのり）を受けて開発を開始した、対災害SNS情報

ユニバーサルコミュニケーション研究所
データ駆動知能システム研究センター
上席研究員

状況要約システムD-SUMM（ディーサム）水野 淳太（みずの じゅんた）
ユニバーサルコミュニケーション研究所
データ駆動知能システム研究センター
主任研究員

鳥澤 健太郎（とりさわ けんたろう）
ユニバーサルコミュニケーション研究所
データ駆動知能システム研究センター
センター長

概要

NerveNet の概略

分析システムDISAANA（ディサーナ）、災害の研究開発に関して表彰いただきました。
総務省をはじめとする数多くの政府機関、自治体、民間企業のご指導、ご協力のもと研究開発を進めることができ、自治体等において実活用されるレベルに至りました。関
係者の皆様には厚く御礼を申し上げます。

左から、鳥澤、大竹、水野●受賞内容：科学技術賞 研究部

門【SNS 情報の深い意味的分析に基づく
被災状況把握技術の研究】●受賞日：2019年4月17日
受賞の言葉

東日本大震災の大きな被害

DISAANA/D-SUMM の概略垰 千尋（たお ちひろ）

拡張する絶好の対象であるとともに、巨大電磁波研究所
宇宙環境研究室
テニュアトラック研究員の影響を知る手がかりとしても期待されま

概要

太陽嵐など極端な宇宙天気現象の地球へす。外惑星オーロラの発電から発光、そ●受賞内容：若手科学者賞【外惑してその変動過程に関する一連の研究活星オーロラの発電－発光－変動過程の研究】動が評価されたことを、大変嬉しく思いま●受賞日：2019年4月17日

す。ご支援頂きました共著者ならびに関受賞の言葉 多様な惑星環境は、地球を係者の方々に深く感謝いたします。

対象としてきた研究知見の普遍性を試し
NICT NEWS 2019 No.513

https://www.nict.go.jp/resil/会内

10:00〜16:00

場 〒980-0812 宮城県仙台市青葉区片平2-1-3 東北大学 片平南キャンパス内

容

●主な展示
・災害によって切断された光ネットワークを応急復旧する最新技術
・いざというときにも、つながる・つかえるネットワーク
・被災状況をリアルタイムに把握するための AI システム
DISAANA ＆ D-SUMM●親子電子工作教室●南極ゆうびんけいはんな情報通信フェア2019

⼊場無料

申し込み不要内場

けいはんなプラザ 〒619-0237 京都府相楽郡精華町光台1-7

容ATR〒619-0237 京都府相楽郡精華町光台2-2

31木

13:00〜17:00

11/

1金

10:00〜17:00

2土       

10:00〜16:30●基調講演［10/31（木）］藤原 英則氏（ 富士通株式会社スポーツ・文化イベントビジネス推進本部統括部長・
東京オリンピック・パラリンピック推進本部シニアディレクター）
体操や新体操などの競技のリアルタイムな採点支援を目指した「3Dセンシング／ AIによる体操プロジェクト」● NICT の主な展示
・インタビューの翻訳字幕をその場で表示
・最新のニューラルネットワークを駆使したほぼ肉声の高品質音声▲「けいはんな情報通信フェア2018」の様子（サイエンストーク）

合成技術

定期購読のお申込みは QRコード、Webまたは E-mail にて承っております。

https://khn-fair.nict.go.jp/

10/

ISSN 1349-3531 (Print)
ISSN 2187-4042 (Online)

ユニバーサルコミュニケーション研究所

開催日

URL: https://www.nict.go.jp/▲平成30年度開催時の様子

平成30年度開催時の様子▶︎会

NICT NEWS 2019 No.5 通巻 477

12 土・13 日〒184-8795 東京都小金井市貫井北町4-2-1
TEL: 042-327-5392    FAX: 042-327-7587

耐災害 ICT 研究センター

  

開催日 10/

編集発行：国立研究開発法人情報通信研究機構 広報部

⼊場無料

発行日：令和元年（2019年）9月（隔月刊）

オープンハウス2019 in 仙台

・東南アジアの文字を簡単に入力します・Twitter 等の投稿写真から災害対応に役立つ情報を引き出す要▲「けいはんな情報通信フェア2018」の様子（展示会）〈再生紙を使用〉

素技術
・ヒトはコウモリになれるか ～超音波で世界を感じ取る能力～
・端末間通信を用いたライフログ収集システム