ドローンの通信技術の展望

ドローンの通信技術の展開

次に、過去から未来に至るまでのドローンの通信技術の展開について触れます（図2）。

ドローンの通信には主に2.4GHz帯のドローン用無線通信が利用されており、操縦系とデータ・映像の伝送系の2系統に用いられています。通信モジュールは機体に組み込まれており、主要メーカーの機体は購入時点で無線による通信が可能となっています。ただし、これらの通信は出力が抑えられているため電波の伝達距離が短く、地形・建物などの遮蔽による影響を大きく受けます。また周波数帯のチャネル幅が限定されており、高速大容量通信の手段としては必ずしも適切ではありません。

従前の無線通信では技術的な限界があるというメーカー側の課題、またレベル3、4と呼ばれるドローンの目視外飛行に対して長距離通信を実現したい、画像・映像などの大容量データを機体から高速伝送したいというユーザー側の課題を解決する手段として、セルラー通信の利用が注目されています。携帯電話事業者は既に自社の無線ネットワークを活用したドローンのパッケージサービスを提供していますが、そこで用いられる標準的な通信技術はいわゆる4G LTEです。国内の主な携帯電話事業者が提供する4G LTEの国内人口カバー率は100％に近く、全国的に利用可能となっています。この通信を用いると、当然ながら各事業者のカバーする広範なエリアでの通信が可能となり、映像などの大容量データも品質次第ですが比較的高速に伝送することができます。また、従前の無線通信とは異なりインターネットへの接続が可能となりますので、取得したデータを直接クラウドに伝送することも可能となります。

ただし、4K・8Kといった高精細な映像を伝送したい場合や、データを遅延なくリアルタイムで可視化したい場合には4G LTEの通信性能は十分でない可能性があります。また、そもそも4G LTEは地上での利用を想定してエリア展開されており、上空は基地局からの距離が離れており、また遠方飛来する電波による干渉の影響を受けるため、私たちが普段携帯電話で使用している通信環境よりも不安定になることが想像されます。ドローンでのセルラー通信の利用は実用化の途上にあり、また携帯電話事業者として優先されるべきは地上での無線通信なので、携帯電話事業者による上空の無線通信品質の改善・最適化は今後検討されるべきテーマと言えます。

現在、地上の無線通信は4G LTEに加え5Gのエリア拡大が進んでいます。国内では2020年3月から一般向けのサービスが開始されており、既に私たちの持つ携帯電話の高速通信を実現していますが、4Gのコアネットワークを使用するNSA（ノンスタンドアローン）から5GC（コア）の利用を前提とするSA（スタンドアローン）へと移行することで、4G LTEを大きく超える高速大容量（規格上は下り最大20GbpsでLTEの約20倍）、低遅延（同1ms以下でLTEの約10分の1）、大量接続（同100万台／㎢でLTEの約10倍）が可能になると言われています。5Gが上空でも利用可能となれば、ドローンによって伝送されるデータの量・質の拡充やリアルタイム性の向上、大量のドローン接続の実現などにより、ユースケースの拡大が期待されます。ただし、4G LTEと同様、上空における無線品質の課題を解決する必要があります。特に5Gに利用されているsub6（4.6～4.8GHz）、ミリ波帯（28.2～29.1GHz）などの高周波数は遮蔽などに弱く、電波の到達距離が短い傾向があり、4G LTEよりも上空での品質向上の難易度が高くなることが想定されます。

さらにその先の未来には5Gの次の通信技術である6Gの実現が見据えられています。6Gのコンセプトには、空、海、宇宙を含む多様な環境に対するカバレッジの拡張といった要素が含まれており、その手法として衛星通信やHAPS（High Altitude Platform Station）といった、上空からの無線通信エリアの構築手段の活用が想定されています。衛星を用いたドローンの通信は現時点でも実証実験が行われていますが、現状の技術では品質、コスト、通信モジュールのサイズ・重量などの要因から、広域での実運用化にはまだ多くのハードルがあります。そのような技術の進展と社会実装が進めば、よりドローンによるセルラー通信の利用が一般化し、多様なユースケースが生まれることになるでしょう。