解説論文
Beyond 5G/6Gに向けた多層型NTNのアーキテクチャと経路制御技術
小特集
第6世代移動通信システム(6G)の実現に向けての取組み
Summery NTTではIOWN(Innovative Optical and Wireless Network)構想の柱の一つとして宇宙通信の拡張を位置付けており,現在,関係機関と連携しながら,宇宙統合コンピューティング・ネットワークの構想を掲げ,上空20 kmの成層圏に無人飛行体を停留させる高高度プラットホーム(HAPS),宇宙空間の低軌道と静止軌道まで視野に入れた垂直方向の宇宙通信・コンピューティングインフラの構築を目指している.本稿では,Beyond 5G(第5世代移動通信システム)/6G(第6世代移動通信システム)時代の超カバレージモバイルサービスを実現するため,HAPSと低軌道と静止軌道まで視野に入れた垂直方向の多層型NTN(Non Terrestrial Network)に関する研究開発を紹介する.
Key Words 非地上系ネットワーク,衛星,HAPS,降雨減衰,トラヒック経路制御
1
はじめに
NTTが将来的なコミュニケーション基盤として提案するIOWN(Innovative Optical and Wireless Network)構想では,宇宙通信の拡張を柱の一つに位置付けている(1).図1は,IOWN宇宙統合コンピューティング・ネットワークの構想を示す.本構想では,統合インフラはRF(Radio Frequency)無線や光無線で接続され,究極的には複数の衛星や高高度プラットホーム(HAPS: High Altitude Platform Station)で処理を分担する分散コンピューティングにより,宇宙で発生するデータを宇宙で処理・分析を完結させることで,地上の災害などの影響を受けず,宇宙で自立して接続可能なインフラを目指している.
宇宙統合コンピューティング・ネットワークは三つの機能に対応している.一番目は宇宙センシングで,地上ネットワークが届かないエリアでのIoT(Internet of Things)通信と衛星からの観測による,地球規模の包括的なセンシングの実現を目指している.二番目は宇宙データセンターで,光電融合による衛星搭載機器の低消費電力化を実現することで,大容量の光無線通信とコンピューティング処理を備えたインフラを整備し,より即応性のある様々なアプリケーションを開発可能にすることを目指している.三番目は宇宙RAN(Radio Access Network)で,Beyond 5G(第5世代移動通信システム)/6G(第6世代移動通信システム)時代に向け,地上と静止軌道(GEO: Geostationary Earth Orbit)衛星, 低軌道(LEO: Low Earth Orbit)衛星,無人の飛行機や飛行船などをプラットホームとして通信するHAPSなどの通信インフラを統合し,超カバレージ・超耐災害性などを目指している.NTTでは宇宙統合コンピューティング・ネットワークの実用化に向けて各機能の研究開発を推進している(2). 本稿では宇宙RANの中で,我々の研究開発グループが注力して取り組んでいる「多層型NTN(Non Terrestrial Network)」に関する研究開発を紹介する.
2
多層型NTNによるBeyond 5G/6G通信サービス
2.1 コンセプト
図2に多層型NTNによるBeyond 5G/6G通信サービスのイメージを示す. Beyond 5G/6G時代に向けた研究や検討が各国で開始されており,これまで地上モバイルのサービスエリアとすることが困難であったエリアにおけるサービス提供(地上モバイルサービスの超カバレージ化)もその研究の柱の一つと位置付けられ,衛星通信やHAPS通信の活用が検討されている(3).超カバレージの概念には離島や山間といった地上のルーラルエリアだけでなく,上空・海・宇宙も含まれ,一般に「NTN」と
†
NTT,横須賀市
NOPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE CORPORATION, Yokosuka-shi, 239-0487 Japan