列車と地上間の高速通信の実証実験、90GHz帯で毎秒1.5ギガビットのデータ伝送に成功

Verizon日立国際電気と鉄道総合技術研究所(鉄道総研)、情報通信研究機構(NICT)は、時速約240キロメートル(km)で走行する列車と地上間にて、ミリ波(90GHz帯)無線通信システムを用いて、現行の高速鉄道で利用されている対列車通信システムの750倍となる毎秒1.5ギガビットのデータ伝送実験に世界で初めて成功したと発表した。

スマートフォンやタブレットとインターネットが普及し、「いつでも、どこでも」高速のインターネット環境を利用したいという社会ニーズが顕在化している。高速走行する列車と地上間の高速通信環境の実現に向けた研究開発が各所で実施されている。

最近では旅客サービス以外にも、走行車両内の防犯カメラ映像や営業車による軌道検測などで必要とされる大容量データ伝送手段として、ミリ波帯通信技術への期待も高まっている。ミリ波帯は、利用可能な帯域幅が広く毎秒ギガビット級の超高速無線通信を可能とする一方で、その信号生成・増幅の困難さが課題だった。

近年の半導体技術の進歩の中で、ミリ波帯デバイスが実用の段階に入りつつある。ミリ波は、周波数の高い信号であるため伝搬減衰が大きく中長距離の回線設計が困難。また、モバイルネットワークを使用して新幹線などでの高速移動中においても通信環境を向上させようという取り組みもあるが、これは基地局を次々と切り替えていく操作(ハンドオーバー)が頻繁に必要となり、実効的な通信速度を確保するのが課題だった。

実験では、鉄道車両が軌道上を規則正しく走行するという特性に着目し、無線エリアを軌道沿いに構築するシステムを開発した。具体的にはモバイルネットワークのようにセルが二次元的に並ぶのではなく、一次元の線状にセルを構成する方式を採用することでミリ波信号を必要なところまで光ファイバで低損失に届け、必要最小限の距離を無線信号で伝えることが可能になるという。

システム構成および地上無線局の配置については鉄道総研が中心となり開発。日立国際電気とNICTは、無線信号を光信号に変換し、低損失に光ファイバ伝送するファイバ無線(RoF)技術を開発した。

実験では、北陸新幹線(富山~金沢間)の地上機器室に中央制御装置、線路脇の約2kmの区間に地上無線局を4局、列車の後部運転席内に車上無線局を設置し、伝送試験を行った。地上無線局は光ファイバで中央制御装置に接続されており、ファイバ無線ネットワークを介して列車を自動追尾し、必要最小限の電波放射で安定した高速通信を維持する機能を備えている。その結果、時速約240kmで走行する列車と地上に設置した中央制御装置間で毎秒1.5ギガビットの大容量データ通信が維持されることを実証した。

今後は、今回基本技術を確立したミリ波通信とRoF技術を活用した高速鉄道システムに適した新しい無線通信システムを実用化するため、さらなる技術検討と並行し、国際電気通信連合(ITU)において今回の実験に用いた周波数帯を含む、92.0-109.5GHzの鉄道無線応用に関する国際標準化活動を推進していく計画だ。

世界初、90GHz帯を用いて時速240kmで走行する列車と地上間で毎秒1.5ギガビットのデータ伝送に成功

カテゴリー: 情報通信   

大島 純一郎

大島 純一郎Author

証券系システムエンジニアやIT系資格対策問題集の編集、IT系Webメディアの編集記者などの経歴を生かして、企業向けIT関連の記事制作に携わる。専門は、IT、金融、医療分野。医療情報システムの企画/構築、運用に関する知識を有する専門者としての資格、医療情報技師、情報セキュリティアドミニストレータの保有者。

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