世界初!テレビ放送帯のホワイトスペースを用いた長距離ブロードバンド通信に成功

情報通信研究機構(NICT)と株式会社日立国際電気は、IEEE 802.22及びIEEE 802.11afに基づき開発した無線通信システムで、テレビ放送帯のホワイトスペースを用いた長距離ブロードバンド通信実験を行い、12.7 kmを下り5.2 Mbps上り4.5 Mbpsで伝送することができました。

2014年1月23日

独立行政法人 情報通信研究機構(NICT)

世界初!テレビ放送帯のホワイトスペースを用いた長距離ブロードバンド通信に成功

【ポイント】

・テレビ放送帯のホワイトスペースを二次利用し、実際の利用シーンを想定した長距離ブロードバンド通信を実証

・IEEE 802.22による長距離通信とIEEE 802.11afによるエリア展開を組み合わせマルチホップネットワークを構築

・山間部や離島などのようにケーブル敷設が困難な地域での利用や災害時における迅速な通信確保に利用可能

 独立行政法人 情報通信研究機構(以下「NICT」、理事長: 坂内 正夫)株式会社日立国際電気(以下「日立国際電気」、執行役社長: 篠本 学)は、このたび、岩手県遠野市において、国際標準規格IEEE 802.22及びIEEE 802.11afに基づき開発した無線通信システムを用い、テレビ放送帯のホワイトスペースを利用した長距離ブロードバンド通信実験を実施しました。この結果、IEEE 802.22無線システムにより12.7 kmの基地局-端末間を、下り5.2 Mbps、上り4.5 Mbpsで伝送することに世界で初めて成功しました。さらに、これをバックボーンのリンクとして、IEEE 802.22端末にエリア展開が可能なIEEE 802.11afのアクセスポイントを接続することで中継局を構成し、マルチホップネットワークを構築することに世界で初めて成功しました。この実験では、道路や崖の監視、テレビ電話のような実際の利用シーンを想定した検証も行っており、有線ネットワークの利用が困難な地域における通信確保だけでなく、災害時における通信回線の支援システムとしての利用も期待できます。

 この実験の成果は、平成25年度に総務省から受託した「ホワイトスペースにおける新たなブロードバンドアクセスの実現に向けた周波数高度利用技術の研究開発」に基づき得られたものです。

【背景】

 情報化社会においてネットワーク通信を用いた様々なアプリケーションが利用可能になり、あらゆる場所でブロードバンド通信を行う需要が高まっています。このため、山間部や離島などのようにケーブル敷設が困難な地域であっても、低コストでインフラの整備を行うことができる無線ネットワークの導入が期待されています。また、災害時に通信インフラが被害を受けた場合には、柔軟で迅速にブロードバンド通信を可能にする無線ネットワークの構築が求められています。この無線ネットワークを構築する際に、テレビ放送帯(470~710 MHz)のホワイトスペースを利用することができれば、周波数が高い従来の無線LAN(2.4 GHz)等と比較して、省電力で長距離の伝送が可能な、障害物にも影響を受けにくい通信が期待できます。このような状況を踏まえ、ホワイトスペースを活用した無線通信について技術的な検討がなされており、米国や英国をはじめとする諸外国でも制度化が検討され始めています。NICTと日立国際電気は、上記のホワイトスペースにおける無線ブロードバンド通信を実証するために、NICTがIEEE 802.11afに対応する無線通信システムを、日立国際電気がIEEE 802.22に対応する無線通信システムを開発し、共同で接続試験を行ってきました。

【今回の成果】

 NICTと日立国際電気は、岩手県遠野市においてIEEE 802.22及びIEEE 802.11afにそれぞれ対応する無線通信システムを用いて共同で実証実験を行いました。その結果、これまでホワイトスペースにおけるブロードバンド通信は最大でも数km程度であったところ、今回はその数倍である12.7 kmの距離を、テレビ放送の1チャネル分の帯域幅を用いて下り5.2 Mbps、上り4.5 Mbpsで伝送できることを確認しました。これは、IEEE 802.22を用いた通信距離としても世界で最長の記録です。また、IEEE 802.22で構築したネットワークを長距離バックボーンとし、IEEE 802.22の端末にエリア展開に適したIEEE 802.11afのアクセスポイントを接続することでIEEE 802.22とIEEE 802.11afによるマルチホップネットワークを構築しました。さらに、従来の無線LANシステムのアクセスポイント機能を持たせたIEEE 802.11afの端末によって、市販の無線LAN対応端末を用いてウェブサイトへのアクセスやテレビ電話による通話が可能であることを確認しました。また、IEEE 802.22を拡張して複数のテレビチャネルを同時に利用可能な機能を開発し、2チャネル分の帯域幅を用いて、6.3 kmの地点間を、下り15.5 Mbps、上り9.0 Mbpsで伝送できることを確認しました。

【今後の展望】

 NICTと日立国際電気は、今後、今回の実験結果を踏まえ、テレビ放送等への干渉を確実に回避する仕組み等の検討や、商用化に向けた装置の小型化・省電力化を進めるほか、様々な環境における実証実験を引き続き進めていきます。

 なお、本成果は、2014年1月29日(水)~31日(金)にアメリカで開催されるthe Super Wi-Fi Summitにて発表します。 また、3月3日(月)~5日(水)に早稲田大学で開催される「電子情報通信学会ソフトウェア無線研究会」及び3月18日(火)~21日(金)に新潟大学で開催される「2014年電子情報通信学会総合大会」において、実験結果の詳細を発表する予定です。

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長距離通信における拠点の位置関係

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