高速鉄道における 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して
2021-01-28 株式会社 NTTドコモ,東日本旅客鉄道株式会社
- 株式会社 NTT ドコモ（以下、ドコモ）と東日本旅客鉄道株式会社（以下、JR 東日本）は、新幹線試験電車
(ALFA-X)による第 5 世代移動通信方式（以下、5G）の無線通信実験において、実証実験としては国内最高
速度である時速360km で成功しました。 - また、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実証実験に成
功しました。 - 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
い移動空間をめざします。
高い周波数帯を用いる 5G は、高速鉄道ではドップラー効果や線路周辺の遮蔽（しゃへい）物の影響を受け、
通信品質が不安定になるという大きな課題があります。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。
このたびドコモと JR 東日本は共同で、3GPP※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。
【実験概要】
期 間 2020 年10 月～12 月
区 間 東北新幹線 仙台〜新青森間（一部区間）
周波数帯 4.85GHz 帯 （帯域幅：100MHz ）
基 地 局 線路沿いに 2 か所設置
移 動 局 ALFA-X 車内に設置
走行速度 時速360km
特 徴 ビームフォーミング機能、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
【主な実験結果】
日本で初めて、時速360km における以下の実験に成功しました。
・ 通信効率の改善により、移動局の受信時最大 500Mbps 以上、送信時最大 100Mbps 以上の通信速度を達
成しました。
・ 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しました。
・ 地上基地局と ALFA-X 車内の双方向で、4K と 8K の高精細映像コンテンツを安定して伝送できることを確
認しました。
具体的には、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ました。
また、2 つの基地局により約5km の安定した 5G 通信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ました。
今回の実証実験により、新幹線に代表される高速鉄道においても、安定した 5G の高速通信が実現できること
を確認しました。これにより、高速鉄道における 4K や 8K などの高精細映像の伝送など、これまで実現すること
が難しかった新たなサービス提供の可能性が広がります。
ドコモと JR 東日本は、今後も高速鉄道環境での快適なモバイル通信と付加価値の高い移動空間の提供をめ
ざして取り組んでまいります。
※ 「3GPP」は「Third Generation Partnership Project」の略称であり、移動通信システムの規格策定を行う標準化
団体です。
ALFA-X による 5G 実証実験 概要
1． 実験内容
(1) 実験概要
・ 東北新幹線の仙台から新青森間の一部区間の沿線に実験用 5G 基地局 2 局を約 900m 離し
て仮設置した 5G 実験エリアを構築
・ ALFA-X に実験用 5G 移動局を搭載し、国内最高速度の時速 360km で実証実験を実施
(2) 5G 実験装置
・ 3GPP 国際標準仕様に準拠した 4.85GHz 帯（帯域幅：100MHｚ）の新たな実験装置を使用
・ 電波の放射エリアを特定方向へ集中させるビームフォーミング機能と、電波の放射方向を制
御するビーム追従機能、ドップラー効果による周波数の遷移を補償する機能を搭載
・ 5G 無線通信を維持したまま接続先の基地局を瞬時に切り替えるハンドオーバー機能を適用
し、切り替えタイミングを最適化
(3) 5G を介した高精細映像伝送実験
・ 4K と 8K の映像伝送装置を基地局および ALFA-X 内の移動局に接続
・ 4K と 8K の映像コンテンツをダウンロードおよびアップロードする実験と、双方向にストリーミ
ングする実験を実施
2． 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
4． 各社の役割
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
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
2021-01-28 シャープ株式会社
時速360kmで高速走行する列車内に超高精細映像を配信するとともに、列車内から地上にも映像を配信
SA（Stand Alone）方式※の5Gにより、高速走行中の新幹線試験電車「ALFA-X」と地上間における双方向の8K映像伝送に成功
実証試験に使用した新幹線試験電車「ALFA-X」（提供：JR東日本）
シャープは、株式会社NTTドコモ（本社：東京都千代田区、代表取締役社長：井伊 基之、以下、NTTドコモ）および東日本旅客鉄道株式会社 （本社：東京都渋谷区、代表取締役社長：深澤 祐二、以下、JR東日本）と連携し、SA方式の5Gにより、JR東日本が試験走行を実施している新幹線試験電車「ALFA-X」と地上間で、双方向に8K映像コンテンツを伝送する実証試験に成功しました。
本実証試験は、2020年10月から12月、東北新幹線 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」にて実施しました。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映像コンテンツを周波数帯4.85GHzの5G無線で送信。「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、当社製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。双方向で映像伝送を行いました。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ました。
シャープは、今後もさまざまなシーンにおける5Gの実証実験を推進するとともに、5Gを活用した新たな価値の創造に取り組んでまいります。
■ 実証試験の概要
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実施時期 |
場 所 |
5Gの方式 |
使用周波数 |
映像コーデック |
使用機器 |
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2020年 |
東北新幹線 |
SA |
4.85GHz帯 |
H.265 |
32V型8Kモニター ＊ その他、8K配信サーバー、8Kデコーダーなどを当社より提供 |
※ 5Gには既存の4Gコアネットワークと5G基地局を連携させたNSA（Non-Stand Alone）方式とコアネットワークも基地局も5G対応したSA（Stand Alone）方式の2通りがあり、現在サービスが開始されている5GはNSA方式。SA方式は、5Gの能力を最大限に引き出すことができるネットワークとして今後の展開が期待されています。
■ 実証試験構成イメージ
・試験協力体制
試験環境提供および試験走行実施：JR東日本
試験環境調整・構築：NTTドコモ
8K伝送機器およびコンテンツ提供：シャープ
