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衛星光通信可搬型地上局

概要技術解説成果研究メンバー

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衛星光通信可搬型地上局

衛星光通信地上局の整備

衛星-地上間の光通信における地上局の柔軟な運用を実現することは、光通信技術の社会普及を目指す上でとても重要です。特に光通信はその指向性の良さから暗号通信との親和性も良く、量子暗号通信のような安全な鍵配送サービスの可用性を高めるためには、光通信地上局を任意の安全な場所へと移動できることが望まれます。

NICTでは、車両から降ろす手間をかけずに基地局を展開するという概念の下に可搬型光通信地上局の検討を進めてきました。そのため、まず光通信地上局のアンテナとなる望遠鏡を車両に搭載する、という方法を採用しています。

2018年に移動天文台の知見をベースに車両と望遠鏡の設計を行い、車両は2019年初頭、望遠鏡は2019年末に完成し、2020年初頭に車両に統合され望遠鏡一体型の可搬型光通信地上局の形が出来上がりました。さらに2020年度末には衛星追尾能力向上や低次の大気擾乱の補正を担う精追尾光学系が取り付けられ、可搬型光通信地上局が完成しました。

車両仕様

日本国内の公道で到達可能な場所に光通信地上局を展開することを可能にするため、中型車両免許で運転可能な総重量8トンのトラック

免振機構と固定機構

光通信地上局を可搬型にするにあたり、振動対策がとても重要になります。まず、移動中は機器類を振動から守るために総輪エアサス車両とすることに加えて、望遠鏡と精追尾光学系は同じ免震台の上に据え付けるという二重の対策を施しています。また、地上局の展開先では、移動時の振動対策の全てが固定されるこという免振とは逆の仕様が必要になるので、免震台の免震機能は展開先では解除し、固定され、車両自体も4本の油圧ジャッキで固定されます。

屋根構造

望遠鏡自体は移動時および待機時には雨天等から守られるために車両コンテナ内に格納されますが、地上局としての展開時は車両本体後部のスライディングルーフを開放し視野が確保されるよう設計されています。精追尾光学系は四分割センサーを用いた閉ループ機構で、高速かつ微小な振動を除去しファイバー入射効率を向上させます。

今後、現行の可搬型光通信地上局をベースに、更なる小型化をはかり運用の簡便化を目指します。望遠鏡を搭載した光通信地上局車両と電源・各種制御機器を搭載した制御用車両の2台編成とし、RF（Radio Frequency：無線周波数）用平面アンテナも搭載可能にする計画です。

技術解説

可搬型光通信地上局

アンテナとなる望遠鏡を車両に搭載し、一体化した光通信用の地上局。車両が移動可能な任意の場所で光通信用の望遠鏡を展開できる。

成果

Yoshihiko Saito, Hideki Takenaka, Koichi Shiratama, Yasushi Munemasa, Alberto Carrasco-Casado, Phuc V. Trinh, Kenji Suzuki, Tetsuharu Fuse, Yasuhiro Takahashi, Toshihiro Kubo-oka, and Morio Toyoshima, “Research and Development of a Transportable Optical Ground Station in NICT: The Results of the First Performance Test”, Frontiers in Physics, 2021.
Yoshihiko Saito, Hiroyuki Endo, Hideki Takenaka,Yasushi Munemasa, Mikio Fujiwara, Alberto Carrasco-Casado, Phuc V. Trinh, Mitsuo 　Kitamura, Toshihiro Kubo-oka, Masahiro Takeoka, Masahide Sasaki, and Morio Toyoshima,"Research and development of highly secure free-space optical communication system for mobile platforms in NICT", SPIE, 2019.
Yoshihiko Saito, Yasushi Munemasa, Hideki Takenaka, Hiroo Kunimori, Dimitar Kolev, Alberto Carrasco-Casado, Yoshisada Koyama, Koichi Shiratama, Toshihiro Kubo-oka, Morio Toyoshima,"Research and Development of a Transportable Optical Ground Station in NICT", ICSO, 2018.