「次世代ブロードバンド戦略2010(案)」
に関する意見

 大石雅寿
  国立天文台

総務省へのパブリックコメント

 「次世代ブロードバンド戦略2010(案)」に関し、別紙のとおり意見を提出します。

要  旨

 「次世代ブロードバンド戦略2010(案)」3ページ及び7ページに記述されているPLCは既存の無線業務に妨害を与える可能性が高いためPLCを同案から削除し,また,UWBについては既存の無線業務の保護を担保することを実現要件に含めるように修正すること。また,既存業務保護また周波数割当計画との整合性の観点からUWBは屋内限定であることを明記するべきである。

意  見

「次世代ブロードバンド戦略2010(案)」3ページには,

1 全国でブロードバンド・サービスを利用可能とするために、民主導を原則に置き、公正な競争を確保しつつ、事業者に対する投資インセンティブの付与、地域公共ネットワークの全国整備・共同利用や地域の創意工夫を引き出す等の国による必要に応じた支援、及びブロードバンド無線アクセス、UWB、PLC のような新たな電波利用システム等の実現を図る。(IT 新改革戦略)とあり,これに対応して7ページ(参考2)の図にUWBやPLCが屋内用として記入されている。

 しかしUWB及びPLCは既存の無線業務に妨害を与える可能性が高いため,PLCを同案から削除し,また,UWBについては既存の無線業務の保護を担保することを実現要件に含めるように修正することが必要である。また,既存業務保護また周波数割当計画との整合性の観点からUWBの利用は屋内限定であることを明記するべきである。

理 由:

(1) PLCについて

PLCは既存の電力線を通信線とみなし,2-30MHz帯(短波帯)の高周波信号を電力線に重畳させるものであるが,電力線は50/60Hzの交流を伝送するために最適化されており,かつ,漏洩を防止する機構が元来備わっていないために,高周波信号を載せると極めて大きな妨害波が発生する。

総務省は平成17年からPLCの導入に関わる研究会を実施し,これに基づきCISPR委員会,情報通信審議会情報通信技術分科会を経て一部答申したが,短波帯を用いる既存無線業務に下記の観点の大きな問題点が生じうることが判明している。

EMCの観点からの問題点

・ 国際電気通信連合条約の付属文書である無線通信規則(RR)第15.12条には電力網に接続された機器が無線に障害を与えないよう各主管庁が適切な措置を執ることを要請している。国際条約遵守は日本国憲法にも定められた国民の義務であり,PLC研究会構成員や総務省も含め,遵守しなければならない。日本国憲法と適合しないいかなる我が国の法律等も無効である。

・ PLCは,背景雑音よりも強い雑音を出さないと通信が成り立たない。従ってPLCはこれまでEMC関係者がノイズを減らそうとの努力を水泡に帰す可能性が高い。(http://www.elmac.co.uk/pdfs/whyPLTisbadforemc.pdf

・ CISPR委員会による背景雑音実測例が少なすぎる。ITU-Tへの寄与文書に示される東京都内某所での背景雑音はCISPR委員会による測定値より10dBほど低い。より多くのサンプルをとる必要がある。
http://www.itu.int/md/T05-SG05-060522-TD-GEN-0297/en

・ CISPR22の策定に当たっては,中波帯までの放送を対象として許容値を決めた。CISPR22は1GHzまで適用されることになっているが,実は,短波帯以上については特に根拠無く中波帯で決めた数値を外挿したものである。CISPR22策定者自身であるNTT-ATの雨宮氏がこのように述べている。よって,PLCによる漏洩電波がCISPR22と同等ならば問題ないとするPLC研究会及びCISPR委員会の主張には根拠がない。

・ 海外の主管庁におけるPLCに対する規制値検討では,複数のPLCからの障害を総合した累積効果を考慮することが必然であるとされている(例:ECCレポート24)。しかし,PLC研究会は不要であるとし,単体のPLCモデムだけを検討対象とした。明らかに国際的な考え方と矛盾している。

http://www.ero.dk/documentation/docs/docfiles.asp?docid=1941&wd=N

・ PLC研究会のパブコメとして医療関係者から懸念の声が上がったが,同研究会は「医療機器への影響は検討しない」と回答。国民の安全・安心を保証するのが国の仕事であるが,PLCは逆方向に進んでいる。
http://www.soumu.go.jp/joho_tsusin/policyreports/chousa/kosoku_denryokusen/pdf/051222_2_2.pdf ,8ページ)

無線業務との周波数共用の観点からの問題点

・ 国際電気通信連合条約の付属文書である無線通信規則(RR)第15.12条には電力網に接続された機器が無線に障害を与えないよう各主管庁が適切な措置を執ることを要請している。国際条約遵守は日本国憲法にも定められた国民の義務であり,PLC研究会構成員や総務省も含め,遵守しなければならない。日本国憲法と適合しないいかなる我が国の法律等も無効である。

・ そもそもPLCに対する許容値の設定については“実験結果の公開や研究開発等を通じて実用上の問題がないことが確保されたものについて,活用を推進する”が必須条件とされている(e-Japan重点計画2004)。しかしながら,PLC推進者による実験結果は公開されず,CISPR委員会において委員会主査が「データが提出されなかった」と指摘し,また,総務省担当者からも「データは審議会に自由にご提出ください」とまで言われている始末であった。このため周波数共用の検討に当たっても,実際の漏洩状況を踏まえた検討はできず手探りで検討せざるを得なかったのが実態である。

・ 被干渉側からはITU-Rの勧告に基づいた保護基準が提示されたが,PLC研究会はこれらを無視してCISPR22 ClassBを参照した“独自の基準”を導入した。

・ CISPR22の策定に当たっては,中波帯までの放送を対象として許容値を決めた。CISPR22は1GHzまで適用されることになっているが,実は,短波帯以上については特に根拠無く中波帯で決めた数値を外挿したもの。CISPR22策定者自身がこのように述べている。よって,CISPR22ならば問題ないとするPLC研究会の主張には根拠がない。

・ CIPSR22 ClassBではアマチュア無線の保護に不十分であることがECCレポート24で指摘されている。CISPR委員会の提案値はCISPR22 ClassBに準じている。

http://www.ero.dk/documentation/docs/docfiles.asp?docid=1941&wd=N

・ PLC研究会はPCからのノイズ規制はCISPR22 ClassBに準拠しているので多く普及しているPCからのノイズと同等ならばよいはずだと主張するが,PCから1mも離せば短波帯受信機に障害は出ない。しかしPLC研究会は,離隔距離として10m(商業地,住宅地)または30m(田園地帯)を主張。離隔距離の観点からもPLC研究会の主張するPLC許容値はPCのノイズとは異なる。PCからのノイズと同等ならば,離隔距離として1mにするべきである。同離隔距離は非常に重要なパラメータ(仮定)でありながら,それらに関して情報通信技術分科会では特に説明もされなかった。

http://www.soumu.go.jp/joho_tsusin/policyreports/joho_tsusin/bunkakai/pdf/060629_3_1-1.pdf)

・ ITU-Rの放送,固定業務グループによるPLCへの許容値検討では,背景雑音の上昇を現状の1%増しにするよう要請している。一方PLC研究会では100%増しする提案をしている。ここには20dBの乖離が存在する。即ち,これらの無線業務には極めて重大な障害が生じうる。

(Preliminary draft new Recommendation ITU-R F.[HF-PLT] - Protection requirements for fixed radio services operating below 30 MHz against the impact of power line telecommunication (PLT) systems ? Document 9C/TEMP/61-E

http://www.itu.int/md/R03-WP9C-060628-TD-0061/en

(Draft new Recommendation ITU-R [6/229] - Protection requirements for broadcasting systems operating in the LF, MF, HF and VHF bands below 80 MHz against the impact of power line telecommunication (PLT) systems

http://www.itu.int/md/choice_md.asp?id=R03-SG06-C-0229!R1!MSW-S&lang=en&type=sitems
)

・ 答申案の許容値では,離隔距離を10mもしくは30mとしているため,我が国の住宅事情を勘案すると,自家のみならず隣接家屋でPLCが運用されている場合,屋内における短波帯受信はほぼ不可能となる。

・ 短波放送については総務省が事業免許を措置している。しかし,その総務省が屋内における短波放送の聴取を不可能とする関連省令改訂を進めようとしている。免許制度,もしくは,周波数行政のあり方そのものが問われていると思われる。

・ 国土交通省航空局から航空管制(地上局および航空機局)への障害を懸念する声が上がっているが,総務省は無視した。特に北米路線の北太平洋上の管制は短波通信でのみ可能であり,PLCによる航空管制への障害可能性は乗客乗員の安全確保にとって大きな懸念材料となる。航空管制では負の信号雑音比(S/N〜-6 -- -3 dB)で運用されているため,答申案の許容値では航空管制運用に大きな障害が起きる可能性が高い。

・ 北朝鮮によるミサイル発射の際,日本海では多くの漁船が操業中であった。その安否確認のために中短波帯漁業無線が使用された。海上数百km先まで通信できる漁業無線は命がけで操業している漁業者の安全に大きく役立っており,PLCからの障害可能性は漁業者の安全確保に対する大きな懸念材料である。

http://www.soumu.go.jp/joho_tsusin/policyreports/chousa/kosoku_denryokusen/pdf/051212_2_3.pdf No.313)

・ 海外の主管庁におけるPLCに対する規制値検討では,複数のPLCからの障害を総合した累積効果を考慮することが必然であるとされている(例:ECCレポート24)。しかし,PLC研究会は不要であるとし,単体のPLCモデムだけを検討対象とした。また,海外ではコモンモード電流値での許容値を設定するのではなく漏洩電界によって許容値を設定するほうが大勢を占めている。事実ETSIはPLCに対するコモンモード電流値による規制を諦め,2年掛けて再検討することとした。このためESTI内における検討は中断している。

http://webapp.etsi.org/workProgram/Report_Schedule.asp?WKI_ID=19265)。答申案は明らかにこれらの国際的な考え方や動向と矛盾している。

・ PLC研究会の許容値案では,電波天文業務に破滅的な障害が起きることを認識しておきながら,なんらの保護措置も執っていない。よって我が国における短波帯電波天文観測は実行不能となる可能性が高い。

http://www.soumu.go.jp/joho_tsusin/policyreports/chousa/kosoku_denryokusen/pdf/050926_2_11.pdf 16ページ)なお,本資料では,PLCからの放射減衰の距離特性に誤りがあり,資料に書かれている数値よりも妨害は大きくなります。

(2) UWBについて


 UWBについては平成18年7月12日に開催された第412回電波監理審議会において,関連する周波数割当計画において受動業務も含めた既存無線業務に妨害を与えないことを条件に屋内限定で利用が認められた。

 しかし,関連する無線設備規則等の改訂に関しては総務省担当部局のミスにより上記要件が反映されていない(添付資料に担当である移動通信課に提出した意見を添付します)。

 ミスは速やかに修正されるべきであり,また,UWBの利用を図るならば周波数割当計画と矛盾のないように受動業務も含む既存無線業務の保護を明記することが必須である。

                    以   上

移動通信課に提出した意見の概要

 UWB無線システムが電波天文業務(以下,RASと省略する)に与える干渉量見積もり結果に重大な瑕疵が見つかった。このため平成18年3月27日発表のマイクロ波帯を用いた通信用途のUWB無線システムの技術的条件(情報通信審議会からの一部答申)のうち,電波天文業務の保護に関わる部分を再検討し,現実的な電波天文業務保護対策を取るべきである。

理 由

1.地形の凹凸による減衰について

 平成18年3月24日発表のUWB無線システム委員会 報告(案)に対する意見募集の結果(UWB無線システムの技術的条件のうちマイクロ波帯を用いた通信用途のUWB無線システムの技術的条件)(http://www.soumu.go.jp/s-news/2006/060324_1.html)にリンクされている委員会参考資料4-8 (http://www.soumu.go.jp/s-news/2006/pdf/060324_1_si4-8.pdf)に含まれるUWB推進者からの意見(9--10ページ)によると,RASアンテナから1.5km離れたところに高さ10mの丘が存在すれば丘がない場合に比べて約16dBの付加的減衰が見込めるため,地形の凹凸を考慮すればUWB無線システムからRASアンテナに対する干渉量はRASの保護閾値を満足するとしている。

 しかしながら仮定しているRASアンテナの高さ(30m)を考えると,わずか1.5kmの距離にある10mの丘の存在によって16dBもの大きな減衰が起きるとは,常識的には考えにくい。そこでUWB推進者も使用したITU-Rが提供するソフトウエア(rec452)を使用して再計算を行った。

いくつかの場合について計算を行ったが,共通の計算条件を以下に示す。

パラメータ 値
周波数      
時間率   
RASアンテナの高さ
UWB機器の高さ
RASアンテナのゲイン
UWB機器のアンテナゲイン
N0
Dn
be
4.895 GHz
2 %
30 m
1 m
0 dBi
0 dBi
350
45
1.35

 パラメータN0についてはデフォルト値と異なって日本近辺に対応する数値を採用した。また,地形プロファイルを定めるデータは標高値を入れなければならないので,国立天文台野辺山の標高1350mを用いた。以下の地形を表現する際には,この標高を踏まえた絶対標高を用いた。

 計算は,(1) RAS?UWB間の距離10km,RASアンテナの周囲に丘がない,(2) RAS?UWB間の距離10km,RASアンテナから1.5kmの位置に高さ10mの丘がある,(3) RAS?UWB間の距離19km,RASアンテナから1.5kmの位置に高さ10mの丘がある,(4) RAS?UWB間の距離19km,RASアンテナから1.5kmと17.5kmの位置にそれぞれ高さ10mの丘がある,という4つについて行った。

 (3)と(4)は,委員会参考資料4-8の10ページにあるように,ソフトウエアに添付されているtest_19.prfというプロファイルデータにおける距離に対応させたものである。当該ソフトウエアによって得られたRASアンテナとUWB機器との間の減衰量を以下に示す。

計算条件 減衰損失(dB)

(1) RAS?UWB間の距離10km,RASアンテナの周囲に丘がない 125.177

(2) RAS?UWB間の距離10km,RASアンテナから1.5kmの位置に高さ10mの丘がある 125.177

(3) RAS?UWB間の距離19km,RASアンテナから1.5kmの位置に高さ10mの丘がある 131.511

(4) RAS?UWB間の距離19km,RASアンテナから1.5kmと17.5kmの位置にそれぞれ高さ10mの丘がある 148.982

 まずケース(1)と(2)とで減衰量に違いがないことが分かった。これは委員会参考資料4-8の10ページの記述(すなわち,電波天文アンテナの高さが30mあったとしても,途中に10mの丘があれば,伝搬損失は16dB程度増加することを示している)と大きく異なる。

 実際,RASアンテナから1.5kmの地点に存在する遮蔽物によってRAS?UWBの視線を遮るためには25.7m以上の高さの遮蔽物がなければならないことが簡単な比例配分計算によりわかる。10mの高さのものはRAS-UWB間の視線を遮らず,UWBからの電波は自由空間伝搬すると考えて良い。

 そこでなぜ委員会参考資料4-8の10ページでは高さ10mの丘によって16dBもの大きな付加的伝搬損失が出ると結論したのかを推定するために(3)と(4)の計算を行った。(2)と(3)の間の減衰損失の違いであるが,10mの丘がRAS-UWB間の視線を遮らないため,ほぼ2倍の伝搬距離に対応する減衰損失,10log(4)=6dB,しか違わないことから理解される。

 (4)では(3)に比べて減衰損失が17dBほど大きい。RASアンテナから17.5kmの位置に10mの丘を置いているが,この位置でRAS-UWBの視線を遮る遮蔽物の高さは3.3mである。すなわち(4)の場合,UWBからの電波は10mの丘を回折して伝搬するため伝搬損失が大きい。

 以上から,委員会参考資料4-8の10ページの記述の誤りは,UWB機器がRASアンテナから10km地点にある場合の減衰損失を計算した場合と,19km地点にありかつ17.5km地点にも丘があるケース(tes_19.prfにはそのような地形プロファイルが格納されている)に対する計算結果を比較してしまったことが原因と推定される。

 しかしながらRASアンテナの周囲にどのような遮蔽物があるかによって見通しで電波が伝搬するのか,回折による伝搬が主となるのかが変わる。ここで国立天文台野辺山の周囲の写真を見て頂きたい。


 写真1.国立天文台から北方面


 写真2.国立天文台から南方面

 白いパラボラが直径45mの電波望遠鏡である。その西側にはアンテナ高の半分程度の高さの林(筑波大学演習林)があるが,その先は開けた,平らな畑である。北東には小高い丘があるが,アンテナの北方にあるJR野辺山駅や西側5kmほどのところを走る国道141号線からもパラボラが見えることからも分かるように,このRASアンテナの周囲に回折伝搬をもたらすような高さの遮蔽物はほとんどない。これからわかるように国立天文台野辺山の周囲では回折による伝搬ではなく見通し伝搬が主体となることがわかる。

2.RASアンテナのゲイン

 RASアンテナのゲイン,G,については勧告ITU-R SA.509により,そのサイドローブパターンが G=32 ? 25 logf (dBi) (ここでfは主ビーム軸からのオフセット; 1<= f <=49 degree)または -10dBi (49 <= f <= 180 degree)により与えられている。従ってRASアンテナの主ビームが仰角5度とすると水平方向に対するゲインG=14.5 dBi,仰角15度でG = 3dBiとなる。10GHz近傍以下の周波数帯域では大気による減衰が小さいため低仰角の観測も頻繁に実施される。

 このことを踏まえると,委員会参考資料4-8の9ページでUWB推進者が主張する-10dBiのゲインではUWBからの干渉量を過小評価していることがわかる。この誤りはUWB推進者が関連するITU-R勧告を参照していないことに起因する。

3.結論と提案

 1および2から容易に理解されるように,委員会参考資料4-8におけるUWB推進側の主張には複数の瑕疵がある。しかしUWB無線システム委員会では被干渉側である電波天文からの意見を無視し,誤った計算に基づいたUWB推進者の意見を全面的に採用した。UWB推進者の論理に重大な瑕疵があることが判明した以上,同委員会の結論も修正されなければならない。

 しかし全てを再検討するのは非現実的であり,実施可能な案を検討することが最も現実的である。

 例えば次ページの地図にあるように国立天文台野辺山の周囲を見てみれば,(1) 5km先は山間地となっていること,(2) 人口がそれなりにある北斗市清里地区(旧高根町清里)や南牧村海ノ口地区は野辺山地区より標高が100m以上低いことに着目しよう。言い換えればこれらの地区でUWB機器が使用されたとしても,その伝搬は回折が主体となり,矢印で示す国立天文台野辺山の電波望遠鏡に大きな障害を与える確率は小さいと推定される。

 従って,UWBはRASになんらの障害をも与えないだろうというUWB無線システム委員会の答申内容を鵜呑みにせず,例えば,南牧村野辺山地区,同板橋地区,川上村樋沢地区,同御所平地区,大泉町西井出地区等に限ってはUWB機器の使用を禁止するといった措置を執ればRASとUWBが共存できる可能性がある。これは最近承認された勧告ITU-R SM.1757が結論する,「電波天文業務を保護するためにはなんらかの干渉軽減技術を導入する必要がある」と整合する。

添付資料



 そこで電波監理審議会として上記のUWB機器使用禁止地域を制定し,それを関連規定に盛り込むことを検討して頂きたい。