早稲田大学基幹理工学部電子光システム学科・電子光システム専攻早稲田大学大学院国際情報通信研究科松本充司研究室自由空間光通信(FSO)研究分野について 1.概要本研究は、光無線通信の研究をしています。FSO とは光を用いて行う無線通信のことで、FSO には大別すると従来型と次世代型となるフル光接続型の 2 種類があります。本研究ではフル光接続型の FSO についての研究を行っています。一方、次世代型の FSO は光ファイバからの光をそのまま大気中を伝搬させ、再び光ファイバに接続して、シームレスな接続を実現したもので、フル光接続型と言われます。上記の従来型とは違い受光部にデバイスを用いていないため、高速・大容量化が望めます。 2.FSO の背景日本では主に光ファイバによる有線通信と携帯電話網 (3G や LTE)に代表される無線通信によって行われています。しかし、有線通信は敷設やメンテナンスのコストが掛り、採算的に提供しにくい地域が存在します。また、都市部においても光ファイバの引き込みが困難な建築物は多く存在します。そのような場所には無線通信によるサービスが提供されています。しかし、無線電波には電波が届かない地域があるうえ、電波は有限資源であるため使用できる帯域が限られているという問題があります。これらの問題に対する解決策の 1 つとして、FSO があります。 FSO は有線通信の速度・容量を持ちつつ、無線の柔軟性・整備迅速性を持ち、無線のための周波数を確保する必要がない通信方式です。また、無線電波を光信号に変換して FSO で通信する RoFSO(Radio on Free Space Optics)により、無線電波の届かない地域にも無線電波を届くようにすることも研究されています。図 3 フル光接続光無線 http://evangelion.ml.giti.waseda.ac.jp/images/033fso3_r4_c1.gif 4.FSO の現在、考えられている活用法 FSO はその特性上、ビル間通信や災害時の臨時回線、宇宙空間での衛星間通信などでの使用が期待されています。図4 ビル間通信 http://www.freespaceoptics.org/freespaceoptics/default.cfm 図1 RoFSO の概略 http://www.nict.go.jp/press/2010/12/03-1.html 3.FSO とは図5 FSO とは光を用いた無線通信です。従来型 FSO では、送受信部で信号を光に変換(E/O 変換)し送信、自由空間を伝送された光を PD （フォトダイオード）というデバイスで再び光から電気信号へ変換 (O/E 変換)、受信を行う方式です。この方式ではデバイスの応答速度の関係上、高速化が望めないという問題があります。 FSO 利用例[6] 5.松本研究室での研究現在、松本研究室では上記の光無線システムの検討を行い、実用化に関する研究を行っております。そのために、実際に実験を行ったり、数値計算を基にシミュレーションによる検討を行ったりしています。 6.参考文献 1. FSO 伝送時における通信品質評価坂田友秀 2011 2. FSO におけるガラス越し通信時の号品質評価中川剛 3. 自由空間光通信に与える地震の影響の検討堀田翔 2012 2012 4. FSO における鏡面反射通信時の信号品質評価松本雄輔 2013 5. http://evangelion.ml.giti.waseda.ac.jp/en/home/research_fso 図 2 従来型 FSO http://evangelion.ml.giti.waseda.ac.jp/images/033fso3_r2_c1.gif 6. Studies on Performance of radio on Free Space Optical Communication Systems Bekkali Abdelmoula 2010