docomoとJR東日本が新幹線の時速360Kmにおける5G通信の実証実験に成功!

NTTドコモおよび東日本旅客鉄道(以下、JR東日本)は28日、昨年5月より導入されている「新幹線E956形電車(通称「ALFA-X」)」において実証実験としては国内最高速度である時速360Kmで「5G(第5世代移動通信システム)」の無線通信実験を行って成功したと発表しています。

また実験では地上とALFA-X車内の双方向で高精細の4Kと8Kの映像を5Gで安定的に伝送することに成功したとのこと。NTTドコモとJR東日本ではこれらの技術を活用し、新幹線に代表される高速鉄道において快適なモバイル通信環境と付加価値の高い移動空間をめざすということです。

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高周波数帯を用いる5Gは高速鉄道においてドップラー効果や線路周辺の遮蔽物の影響を受けて通信品質が不安定になるという大きな課題があり、NTTドコモは高速鉄道における5Gの高速通信の実現可能性を確認するため、2017年から実証実験を進めてきました。

今回、NTTドコモとJR東日本は共同で2020年10月から12月に「東北新幹線」の仙台駅~新青森駅の一部区間においてJR東日本が試験走行するALFA-Xにて実施し、3GPPの国際標準仕様に準拠した新たな実験装置を用いて実証実験としては国内最高速度となる時速360kmで実施し、良好な結果を得ることができました。

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実験では沿線の2か所に5Gの新技術であるSA方式の実験用5G基地局(以下、地上基地局)を設置し、時速360kmで走行するALFA-Xに向けてあらかじめ制作した超高精細8K映像コンテンツを高周波数帯である4.85GHz(100MHz幅)の5Gで送信し、ALFA-X車内に設置した実験用5G移動端末(以下、移動端末)を介してシャープ製32V型8Kモニター(試作機)に配信しました。

また車内の移動端末を用いて時速360kmで走行中に車内から地上基地局に向けても8K映像を配信し、双方向で映像伝送を行い、さらに時速360kmで走行中に接続する基地局が切り替っても映像が途切れず表示できることも確認したということです。具体的には時速360Kmで走行中でも移動端末にて下り最大500Mbps以上、上り最大100Mbps以上の通信速度を達成したとのこと。

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利用したシステムの特徴としてはビームフォーミング機能やビーム追従機能、ハンドオーバー機能、ドップラー補償機能を搭載し、通信速度を劣化させることなく基地局の切り替えができることを確認できたほか、約30分間の4K映像コンテンツを約1分の通信時間でダウンロードすることに成功したとしています。また2つの基地局により約5kmの安定した5Gエリアを構築できたことで、4Kと8Kの映像コンテンツのストリーミング再生にも成功しています。

<実験結果>
時速360㎞において以下の実験に国内で初めて成功
(1)5G無線通信実験
 ・移動局の受信時最大500Mbps、送信時最大100Mbpsの通信速度を達成
 ・100Mbps以上の通信速度を保ったまま、通信基地局を切り替えるハンドオーバーに成功
 ・2つの基地局を用いて、安定的に100Mbps以上の通信エリアを約5km構築
(2)高精細映像伝送実験
 ・4K映像コンテンツのダウンロード、アップロード、ストリーミングに成功
 ・8K映像コンテンツのダウンロード、アップロード、ストリーミングに成功

<役割>
(1)NTTドコモ
 ・5G 無線通信実験の計画と推進
 ・5G 実験エリアの構築
 ・実験用の 5G 基地局および 5G 移動局の運用
 ・4K・8K 映像伝送システムの構築と運用
 ・実験結果の評価
(2)JR東日本
 ・5G 無線通信実験の計画と推進
 ・ALFA-X 車両内の実験環境の提供および試験走行の実施
 ・実験結果の評価

【約1分間の通信時間において無線伝送された映像コンテンツ】
 ダウンロードアップロードストリーミング
4K映像伝送実験約30分間の映像約7分間の映像約60秒間のストリーミング再生
8K映像伝送実験約30秒間の映像約15秒間の映像約40秒間のストリーミング再生






記事執筆:memn0ck


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