非地上系ネットワーク（NTN）向け接続ソリューション

電力グリッド、電話、インターネットなど、現在広範な普及に成功しているネットワーク技術は、いずれも既存インフラに多くのイノベーションを導入することで大きな技術革新を達成してきました。

今日、通信ネットワークは自動車分野においてますます重要な存在になっています。予測型安全システムから没入型車内体験まで、コネクテッドカー技術が車両機能の進歩を支えています。これらのテクノロジーは、ネットワーク境界線の広がりに伴いさらに成長していくでしょう。

これまでのところ、コネクテッドカーのビジョンは部分的にしか実現されていません。なぜなら、車両の接続は都会の高密度通信エリアを離れたとたんに失われる可能性があるからです。地上系ネットワーク（TN）に存在するギャップは、現代の車両システムに安全性リスクとサービスの中断をもたらし、ネットワークベースの機能が最大限に発揮されるのを妨げています。

非地上系ネットワーク（NTN）はそうしたギャップを埋める存在として期待されています。今後、衛星、高高度プラットフォーム、およびその他の宇宙ベースのインフラストラクチャーを利用したV2X（Vehicle to everything）通信が辺境地にも拡大するでしょう。この弾力性のあるカバレッジ層は、次世代車両システムの価値の完全な実現のために不可欠な存在です。

マルチモーダル統合は、モビリティの次の段階を実現するカギとなります。NTNは、道路の安全性向上、予測型交通フローの実現、ユーザーエクスペリエンスの向上、新しいビジネスモデルの強化など、さまざまな開発を推進する役割を果たすことが期待されています。

NTNテクノロジーをすべての車両に導入できる新しい時代は、すでに到来しています。この変化に対応できないOEMは取り残されるリスクが大きくなります。

衛星システムなどのNTNネットワークへのリンクを標準搭載したニューモデルの発売はまだ先かもしれませんが、それらのネットワーク向けハードウェアインフラが車両設計に統合され始める可能性は高いです。電気エンジニアやシステムエンジニアにとって、NTNテクノロジーに対応したアンテナ、インターフェース、統合の搭載は、間もなくすべての車両の設計における標準プロセスとなるでしょう。

これらのプラットフォームは、地上ネットワークと衛星ネットワーク間のシームレスな切替をサポートしながら既存の設計上の制約や新たな法規制基準に対応することが求められます。各通信ネットワークと車両に搭載されるさまざまなシステムやコンポーネント間の双方向データフローを維持するには、信頼性の高い高速通信インフラが必要とされます。例えば、先進運転支援システム（ADAS）や自動運転機能などの安全機能は、継続的なセンサー統合と高精度なナビゲーションを支えるこうした双方向データ送信に依存しています。

エンジニアリング上の主な考慮事項は次のとおりです。

• アンテナやトランシーバーの配置とパッケージング
• 周波数割り当ておよび他のワイヤレスシステムとの共存
• グローバル規制フレームワークとの適合性
• 熱サイクル、振動、電磁干渉（EMI）に対するレジリエンス

長期的には、OEM各社はNTN接続の採用により、将来を見据えた車両アーキテクチャを実現し、ソフトウェア機能、デジタルサービス、接続性能がますます重視されるようになる自動車市場で自社モデルを差別化することができるでしょう。

高高度データソースへのアクセスは、ADASなどの既存の車載機能を向上させるとともに、現在開発パイプライン上にある新たな自動車技術の開発を加速させます。フルコネクテッドカーにおけるグローバルなNTNカバレッジの完成は、未来の自動車イノベーションを飛躍的に前進させるでしょう。

最新モビリティにおけるこうしたイノベーションは、以下の5つのトレンドにおいて具現化されつつあります。

シームレスなカバレッジと連続性
NTN機能の搭載により、セルラーネットワークが切断されても、ナビゲーション、V2X、フリート管理などの重要な車両機能をオンライン状態に維持できます。衛星カバレッジは、国境を越えた移動や辺境地など、地上系ネットワークのカバレッジが不安定または利用できない状況において特に重要となります。

緊急時機能および安全機能のサポート
衝突検出、eCall、リモート診断の維持には、レジリエントな通信パスが必須です。NTN機能の搭載により、従来型ネットワークで障害が発生した場合に、人の安全を守るのに不可欠なデータ伝送のための代替チャンネルを確保できます。

OTA（Over-The-Air）およびリモート操作機能
ファームウェアの更新、機能のダウンロード、および遠隔操作機能は、信頼性の高い接続があることが前提条件です。NTN機能の搭載により、移動中やオフグリッド状態でも、安定した冗長接続リンクを確保できます。

複数の地域にまたがる一貫したUX
エンドユーザーは、車両の現在地に関係なく、ストリーミング、ナビゲーション、リモートサポート機能などが安定して機能することを期待しています。NTN機能の搭載により、OEMは一貫性のある車内ブランド体験とデジタル体験を世界中で提供できるようになるでしょう。

新たな収益モデルの実現 
ソフトウェア定義型車両で使用量ベースの課金、オンデマンドサービス、機能アクティベーションを維持するには中断のない常時接続の確保が必須です。NTNカバレッジにより、こうしたビジネスチャンスがすべての市場で実現可能となるでしょう。

統合の実現に向けた大きな技術的ハードルが解消されたいま、自動車業界は地上系と非地上系両方のデータソースを統合する車両設計の実現に向けてようやく動き出そうとしています。一方で、ソリューションや規格は進化し続けています。車両コネクティビティをサポートする重要技術として以下が挙げられます。

NTN-IoTおよびNTN-NR 
NTN-IoTは、アラート、診断、車両テレメトリなどの低データレートアプリケーションに適しています。エネルギー効率の良い帯域を利用することで広範なカバレッジをサポートします。NTN-NR、つまり5G新無線周波数帯は、V2X、インフォテインメント、高度ADASなどのハイスループットのユースケースに適しています。よりデータ通信容量の高いチャンネルで動作し、ロバストな通信性能をサポートします。

ビームフォーミングとビームステアリング 
動的ビームステアリングを備えたフェーズドアレイアンテナは、移動中のリンク安定性を維持する重要な技術です。干渉を低減させシグナルインテグリティを最大化する効果があり、特にmmWave（FR2）NTNの実装には不可欠な要素です。

5G統合：NTNコンテキストにおけるmmWaveの役割
mmWave帯域は高価値ユースケース向けに超高速データを提供しますが、障害物のないLOSの確保と緊密に統合されたビームステアリングシステムの搭載が前提条件となります。NTNとの統合により、データ量の大きいインフォテインメントやエッジクラウドの大規模な提供が可能になるでしょう。

車両システムへの非地上系ネットワークの統合は、ハードウェア、ファームウェア、システムアーキテクチャ関連の課題が複雑に絡み合った新たな設計面での課題につながります。必要とされる設計タスクとして、地上系ネットワークと衛星ネットワーク間のシームレスなデュアルモード切替機能の開発が挙げられます。これには、コンパクトで高密度なプラットフォーム内での信号ルーティング、電力効率、放熱性能の最適化などが含まれます。

このような状況では、アンテナの取付位置が特に重要となります。車両ルーフなどの理想的な取り付け領域には恐らくレーダー、LiDAR、およびその他のセンサーシステムのアンテナ機器がひしめき合っており、その他に空気力学や車両デザインの観点からの設計制約も存在するでしょう。エンジニアは、クリアな信号品質と車両の美しさ・機能性のバランスがとれたカスタマイズされたソリューションの開発を迫られることとなります。

また規制コンプライアンスの課題によりさらに複雑性が追加されます。TNおよびNTNの使用周波数帯は世界の市場ごとに大きく異なりますが、基本的には3GPP（3rd Generation Partnership Project）iなどの国際団体が最新規格や帯域割り当てを策定し、世界無線通信会議（WRC）iiが最終決定を行う流れとなります。システムを設計するにあたっては、世界の各地域にまたがって今後も継続するであろうこうした変化に備える必要があります。

最後に、混雑したRF環境においてシグナルインテグリティを維持するには、能動的なEMI管理が必須です。共有スペクトル動作は干渉リスクを高めるため、安全の確保が極めて重要な高帯域幅アプリケーションの設計においては、シールド、フィルタリング、アンテナ隔離の実装が不可欠です。