「ワイヤレスジャパン×WTP 2024」の総務省ブースでは、2023年度に大学等の研究機関や企業が受託した研究開発の成果が展示され、先進的な研究を進める研究者や開発者の説明に多くの来場者が耳を傾けていた。
“1～2cm”の伝搬距離を100mに拡大
「電波資源拡大のための研究開発」では、5件の成果が発表された。「100GHz以上の高周波数帯通信デバイスに関する研究開発」は、NTTドコモ、NTT、NEC、富士通の4社による取り組み。Beyond 5Gに向け電波資源はさらにひっ迫し、一層の有効活用が求められる。そこでこの研究開発では、広帯域を確保できる100GHz帯を移動通信システムで活用することを目指すものだ。
電波の特性として、周波数が高まればより高速・大容量の通信が可能になるが、伝搬距離は短くなる。100GHz帯ともなれば、従来は「1～2cmレベル」（説明員）しか届かなかった。
100GHz帯による伝送試験に用いた装置
ところが、この取り組みではそれを100mにまで伸ばした。この実現の要素の1つが、富士通が担当した「高出力を可能にする化合物半導体技術」だ。高周波数帯の出力に用いられる窒化ガリウム（GaN）は、出力に多くの電力を必要とするという課題があった。そこで、GaNよりも少ない電力で高周波数帯を出力することができるリン化インジウム（InP）に着目した。富士通はInPを用いたHEMT（High Electron Mobility Transistor：高電子移動度トランジスタ）のMOS化（一般的な電界効果トランジスタにすること）に成功。10dBm級の高出力と、世界トップの9.3%の効率を実現した。
こうしたトランジスタをアンテナに組み込みんだうえ、対向アンテナを用いて屋外100mで伝送実験を行ったところ、26.2Gbpsの速度を達成したという。
この長距離、高速通信は、NTTドコモ、NEC、NTTによる無線システム構成技術や、NECによる「アンテナ一体型フロントエンドIC技術」など、各社の高度な技術が集積し実現したものだ。
産学官連携で河川水害を防ぐ
また、｢戦略的情報通信研究開発推進事業｣（SCOPE電波有効利用促進型）では9件の成果発表が並ぶ。「LPWAを活用した河川水位・水量計測ならびに樋門（ひもん）管理制御システムの構築実証の研究開発」は、直方市IoT推進ラボ、福岡大学、九州工業大学による産学官連携の取り組みだ。
直方市を流れる遠賀川の氾濫による災害を防ぐため、福岡大学が市内にLPWAネットワークを整備。河川や農業用水路に水位・水向センサーを取り付け、これまでは確認が難しかった場所でもリアルタイムに状況を確認できるようになった。
遠賀川には大雨時に流れを制御する樋門が設置されているが、この管理は人力で行われているうえ、管理者が高齢化し、今後の管理体制維持が問題となっている。そこで地元企業の協力を得て、樋門を遠隔監視・制御するシステムを導入。遠隔制御には福岡大学が開発したVR装置が利用されているという。
樋門の遠隔制御装置。以前はノートPCの画面にあるとおり手動で操作していたという
河川を観測するカメラの映像から流れる水の速さや向きを計測するのには、九州工業大学が開発したPIV（Particle Image Velocimetry）という手法が用いられている。水流の急速な増加や逆流をいち早く検知し、水害を最小限に食い止めることを目指す。
これらのほか、ブースでは「高専ワイヤレステックコンテスト（WiCON）」の成果発表も行われている（発表会は31日13時より、セミナー会場Cで開催）。次世代につながる技術の萌芽を見つけてほしい。
