IoT によって拡大する無線システム 1

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ゆゆこなかじゅく
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1 資料 1 無線システムの普及拡大と生体電磁環境について生体電磁環境に関する研究戦略検討会第 2 回資料 2018 年 2 月 19 日 0

2 IoT によって拡大する無線システム 1

3 IT 利用産業の利活用基盤の例 IT 産業 / 利用産業の各業種業態における具体的な利活用例を下表のとおり整理 IT 利用産業 IT コア産業 - 小売 - インフラ ( 電力ガス熱供給水道 ) - 運輸 - 医療 - 教育等主な分野業種業態 ( 例 ) 端末 ( 例 ) インフラ ( 例 ) アプリサービス ( 例 ) 教育業教育用タブレット教室 LAN 通信教育医療福祉業医療機器医療用テレメータ病院 LAN 生体モニタ遠隔医療ウェアラブルデバイス電気ガス熱供給水道業スマートメータースマートグリッド xems(hems/bems) スマートシティ充電サービス輸送機械業 ITS 車載器ナビ機器 ( 充電インフラ ) 自動運転アプリケーション EV 用 WPT ( 充電サービス ) - 移動体通信 - 放送 - デバイス ( 無線通信放送機器 ) 等運輸業 RFID タグ ITS 設備 ( スマートシティ ) テレマティクス物流自動化アプリケーション建設不動産業センサ GPS 端末 ( スマートシティ ) インフラ監視重機稼働監視製造業スマート家電家電 WPT - - 小売業情報サービス業 - - モバイルEC モバイルペイメントモバイル広告モバイルゲームインターネット附随サービス業 - - モバイルクラウド移動電気通信業 ( 携帯スマホタブレット ) 移動体通信サービス音声データ通信サービス公衆無線 LANサービス放送業 ( テレビ受信機録画機器 ) 地上波衛星放送ハイブリットキャストモバイル放送見逃し放送映像音声文字情報制作業 - - テレビラジオ番組モバイルコンテンツ製造業 ( 電波関連 ) 携帯スマホタブレットテレビ受信機 AV 機器 - - Wireless Power Transfer/transmission 2 ITS M2M ワイヤレス給電モバイル NW 放送 WLAN WPAN

4 IT コア /IT 利用産業の将来発展シナリオ IT 産業 / 利用産業の短期, 中 (~2020), 長期 (~2030) の成長シナリオ ( 外部要因内部要因含む ) 産業全体小売短期中期 (~2020) 長期 (~2030) ワイヤレス環境デバイス技術の進展に伴うモバイル利用の拡大スマートフォンの普及物流の最適化に伴うモバイル EC 利用者の拡大 ( 高齢者等 ) M2M/IoT の本格普及ビッグデータ G 空間等上位レイヤー市場の進展消費サービス等あらゆる経済活動がモバイル上において実現 ( 大画面スマホを利用したネットショッピング等の拡大等 ) ヒトモノデータプロセスが接続する IoE 環境が実現消費者ニーズを分析した発注自動化 3D プリンタの一般への普及によりモノからデータ購入へ移行インフラ XEMS による建物内のエネルギー最適化の進展スマートメータがほぼ全戸に導入スマートグリッドの実現エネルギー交通その他インフラが最適化されたスマートシティの実現 IT 利用産業運輸 ITS 専用系システム高性能レーダ等主要技術が出揃い車載器インフラ双方の導入が本格化 ITS 専用系システムによる隊列走行が実現 ITS 専用系システムによる自動走行が高速道路で実現医療ウェアラブル端末植込み型医療機器における電波利用や医療機関におけるモバイル機器利用が拡大ウェアラブル端末植込み型医療機器による医療情報生体情報の管理が実用化場所時間を問わない遠隔 /24 時間医療の実現 ( 医療コストの大幅削減 ) 教育教育現場における情報端末デジタル教科書電子黒板等の普及高校以下の全ての学校で無線 LAN 環境が完備家庭 ~ 学校 ~ 塾をつなぐ教育環境の一体化移動体通信 4G システムサービスの開始近距離通信 (NFC 等 ) の利用拡大モバイル NW WLAN WPAN のシームレスかつ効率的な運用 5G システム整備に向けた投資の進展及びサービスの開始 IoT 普及に伴う無線インフラニーズの拡大東京五輪に向けた無線インフラ整備の推進 5G マイグレーションの進展海外展開の推進現新興国の経済成長の取り込み ( 我が国経済を牽引する産業へ ) IT コア産業放送デバイス 4K/8K の試験的運用 4K/8K 放送の本格化 ( 東京五輪等 ) 通信放送連携の本格化メガネ型時計型などのウェアラブル端末の普及電波法改正標準化整備により中 ~ 大電力向け WPT 機器の製品化 EV/PHEV の 20% に WPT 搭載家電製品に WPT が標準搭載 8K 以降の技術基盤の登場放送サービスの更なる高度化 EV/PHEV の 50% に WPT 搭載空調等大電力家電にも標準搭載フルワイヤレスの実現 3

5 WPT(Wireless power transfer) の動向無線技術を活用して充電を行う WPT はモバイル ICT 機器から家電電気自動車 (EV) に至るまで様々な分野での活用が期待されている伝送方式は 1 電磁誘導方式 2 磁界結合方式 3 電界結合方式 4 電波受信方式の 4 方式が主流となっている国内では 2016 年に一部の WPT システムが制度化されたほか ITU-R 等の国際標準化団体においても各種 WPT システムの利用周波数帯や技術規格の検討が進められている国内の制度化実施済みの WPT システム EV モバイル IT 機器 WPT に関する国際標準化の動向米国 SAE International が一般自動車用 WPT の製品規格 J2954 の標準化 (2018 年発行見込み ) を進めているほか IEC でも非接触給電システムに関する IEC の標準化を進めている 2017 年 9 月の ITU-R 勧告でモバイル用 WPT の周波数範囲については 6.78MHz 帯と示されたまた Wireless Power Consortium (WPC) の Qi ( kHz) や AirFuel Alliance の Rezence (6.78MHz 帯 ) など業界団体の主導によりワイヤレス充電規格が策定されすでに多くの製品が市場に流通している 4 出所 ) 先進的な無線システムに関するワーキンググループ ( 第 1 回 ) 事務局資料

60GHz 帯無線システム (WiGig 等 ) の動向 60GHz 帯は近距離大容量通信用の周波数帯としての利用が期待され IEEE 802.

6 60GHz 帯無線システム (WiGig 等 ) の動向 60GHz 帯は近距離大容量通信用の周波数帯としての利用が期待され IEEE ad (WiGig) 等の無線通信方式は既に実用化されている 60GHz 帯は近距離高速データ通信用として国際的に免許不要帯域として周波数が割り当てられており様々なユースケースでの利用が期待されている今後はスマートフォンでの利用や VR 技術への活用等新たな利用形態も広がっていくことが予想される各国の 60GHz 帯の割り当て状況 WiGig のユースケース大容量超高速データ転送ワイヤレスドッキングワイヤレス VR ワイヤレスディスプレイインターネットアクセス出所 )60GHz 帯の周波数の電波を利用する無線設備の高度化に係る技術的条件 ( 平成 27 年 6 月情報通信審議会答申 ) 等を基に作成 5

車載レーダの動向ミリ波帯を使った車載レーダは自動運転や運転支援システムの実現において主要な技術の 1 つであり特に 79GHz 帯を使ったレーダは検知距離が長くかつ検知精度も高いため周辺環境が複雑な一般道での適用も期待されている 2015 年の WRC-15 の結果 79GHz 帯においてミリ波レーダに使用できる周波数が拡大されることとなったレーダの高分解能化が可能となり

7 車載レーダの動向ミリ波帯を使った車載レーダは自動運転や運転支援システムの実現において主要な技術の 1 つであり特に 79GHz 帯を使ったレーダは検知距離が長くかつ検知精度も高いため周辺環境が複雑な一般道での適用も期待されている 2015 年の WRC-15 の結果 79GHz 帯においてミリ波レーダに使用できる周波数が拡大されることとなったレーダの高分解能化が可能となり自動走行システム実現を加速するものと期待されているカメラミリ波レーダー LiDAR( 赤外線レーザー ) の組み合わせで普及する方向各種ミリ波車載レーダの特徴 79GHz 帯高分解能レーダレーダ周波数 (GHz) 分解能距離主な利用用途 24/26GHz UWB cm 30m 後側方障害物警報システム 76GHz m 200m 車間距離制御装衝突回避ブレーキ 79GHz cm 100m 一般道の歩行者検知出所 )ITU ジャーナル高度道路交通システム (ITS) の世界的調和へのトレンド WRC-15 議題 1.18 と WRC-19 議題 1.12 に基づき作成出所 ) 総務省 ITU 2015 年世界無線通信会議 (WRC-15) 結果概要 6

8 IoT センサー内蔵通信機器等の例 7 出所 ) 各種資料より MRI 作成

9 人体の周りの無線システム近距離から基幹系まで利用に応じた動的制御と調和マルチシステムによるマルチドメインの拡大モバイルウエアラブルサービスによる進展衛星航空ヘリサット等インターフェース近距離系ネットワークアクセス系ネットワークバックホール / 基幹系ネットワーク無線電力搬送や多種多様なセンシングシステムにより複雑高度な環境形成 8

10 電磁波曝露に関する国際機関等のガイドライン動向 WHO ICNIRP 等の主要な国際機関団体から 2018 年に改訂されたガイドラインが公表されていく予定 ITU-T のものが 2016 年 12 月と新しいが他機関のものは古いバージョンが多い既存ガイドライン標準 Environmental Health Criteria No.137 Electromagnetic Fields( GHz) (1993) WHO ICNIRP RF guidelines(~300ghz) (1998) 2016 年 2017 年 2018 年 Task Group meeting Task Group meeting パブコメ実施予定 Environmental Health Criteria Radiofrequency Fields HF guidelines (100 khz~300 GHz) IEEE/ICES ITU-T C (2005) NATO STANAG が IEEE C を採用 K.52 Guidance on complying with limits for human exposure to electromagnetic fields ( ) C X (2018) C を統合当初 EHC を参照予定だったが直近の C95.1 改訂版における参照は見送る方針 FCC RF Further Notice/ RF Inquiry (2013) 出所 ) 先進的な無線システムに関するワーキンググループ ( 第 9 回 ) 事務局資料 9 Report & Order/ NRPM ( 現在はスタッフドラフトの段階 )

ガン細胞の成長を促進してしまうなど人体各所の制御連携機構に異常をきたす特定の組織に影響を及ぼし発達異常を誘引するホルモン分泌バランスの崩れによって免疫機構に異常をきたす

11 精緻な人体のネットワーク構造や通信方法の詳細解析に基づいた影響分析の必要性 Bluetooth WiFi ミリ波レーダー WPT 等電波システムの普及により人体周りの電磁波は多様に高密化増幅する細胞分裂が盛んな成長中細胞がその遺伝子の鎖構造の分裂再結合 (DNA 転写 ) のたびに遺伝子障害のリスクを負う生体磁気現象の磁界強度と周波数ガン細胞の成長を促進してしまうなど人体各所の制御連携機構に異常をきたす特定の組織に影響を及ぼし発達異常を誘引するホルモン分泌バランスの崩れによって免疫機構に異常をきたす埋め込み医療機器の制御に影響を及ぼし誤作動等を引き起こす出所 ) 図は電気学会 : 電磁界の生体影響に関する現状評価と今後の課題第 Ⅱ 期報告書 ( 電磁界生体影響問題調査特別委員会 2003 年 3 月 ) より 10

12 脳科学脳型人工知能開発研究の現場より脳の各部位のネットワーク構造や通信方法全身各部の制御方法等は実際に計測デバイスを埋め込んでいる希少なケースによって研究が進められている段階脳や各部とのどんな通信やどういうケースの際にどんな影響を及ぼすのかは今後の研究による出所 ) 大阪大学国際医工情報センター脳神経外科学平田雅之教授資料より 11

13 12

1 入射電力密度について佐々木謙介

1 入射電力密度について佐々木謙介 1 入射電力密度について佐々木謙介準ミリ波ミリ波帯電波ばく露 6GHz 超の周波数で動作する無線機器の実用化へ向けた技術開発研究の活発化 p 5G システム WiGig 車載レーダー人体へ入射する電力密度が指標として利用されている p 電波ばく露による人体のエネルギー吸収は体表組織において支配的なため現在電波ばく露による人体防護のための各国際ガイドラインにおいて局所 SAR から電力密度への遷移周波数