時速500kmのリニア車内でスマホをつなぐ JR東海やドコモなど5者、車内に基地局を置く通信技術を研究

時速500kmで走るリニア中央新幹線の車内で、スマートフォンをふつうに使えるようにする。そのための通信技術を、JR東海やNTTドコモなど5者が研究している。情報通信研究機構(NICT)の委託研究で、2025年度に始まり、2027年度までの計画だ。10月13日から16日まで幕張メッセで開かれた展示会「CEATEC 2026」では、NICTのブースでその仕組みが紹介された。

だれが、何を研究しているのか

NICTが2026年1月に発表した採択の結果によると、研究の代表はJR東海で、鉄道総合技術研究所、国際電気、NTTドコモ、移動通信基盤整備協会が加わる。研究の名前は「高速鉄道におけるモバイル端末向け大容量通信技術の研究開発」。NICTの研究計画書では、予算は総額で最大30億円(税込)だ。

目標は、時速500kmで走る列車に乗った約1000人が、それぞれ5Mbpsで同時に通信できること。そのために、線路脇の局と列車の間で、合計5Gbps以上の無線通信を実現するとしている。

なぜ、今の新幹線と同じやり方ではだめなのか

ITmediaによると、今の新幹線の車内にある通信設備は車内Wi-Fiだけで、乗客のスマートフォンは線路沿いの基地局と直接つながっている。時速500kmのリニアで同じやり方をとると、つなぐ基地局を数秒から十数秒ごとに切り替える「ハンドオーバー」が起き、切り替えている時間のほうが長くなってしまう。速く動くほど電波の周波数がずれる「ドップラー効果」も大きくなり、通信の速さが大きく落ちる。

NICTの研究計画書は、携帯電話の国際的な規格(3GPP)でも、時速500kmまでの利用を想定している周波数は3.6GHzまでだと指摘する。この周波数では、数Gbpsの容量を確保するのは現実的ではないという。海外では、欧州や中国の高速鉄道で、時速350km程度、数百Mbpsの検討が進んでいるとしている。リニアはそれより速く、しかも大半がトンネルの中を走る。

どんな仕組みにするのか

考えたのは、2段構えの方式だ。車内に携帯電話の基地局を置き、乗客のスマートフォンはその基地局とつながる。車内の基地局と地上とは、先頭車両に置いたアンテナと、線路脇の局との間を、専用の無線回線(バックホール)で結ぶ。

ITmediaによると、バックホールには、広い帯域を確保しやすい20GHz帯のミリ波を使う。車内の基地局は携帯電話会社4社で共用し、どの会社のスマートフォンでもつながるようにする。車内に電波を届けるには、28GHz帯の電波を通す細長い部品(誘電体導波路)を車内に通し、座席の列ごとに電波を出す方式を検討している。座席や人で電波がさえぎられても届きやすくするためだ。

団体旅行にたとえると、乗客一人一人が窓口に並ぶ代わりに、添乗員がまとめて手続きするようなものだ。車内の基地局が添乗員の役になり、地上とは太い1本の回線でやりとりする。

まだ残る難しさ

ITmediaによると、トンネルの中では電波が何度も壁に反射し、受け取る電波の強さが激しく変わる。アンテナを増やしても通信の容量が伸びにくいという。研究の1年目は、この電波の伝わり方を調べるところから始めた。

ほかにも課題がある。ふつうの基地局は鉄塔に固定され、GPSの信号で時刻を合わせているが、トンネルの中を動く車内の基地局はGPSに頼れない。リニアは車両とトンネルの壁の距離が近く、車外に大きな装置を付けられないうえ、運転手が乗らないので、装置を置けるのは運転席にあたるわずかな場所だけだという。

かんたんに言うと

時速500kmで走りながら、乗客1000人のスマートフォンを同時につなぐのは、今の携帯電話の仕組みでは難しい。そこで、列車の中に基地局を丸ごと持ち込み、外とは太い専用回線でつなぐ方式を研究している。

日本ではどうなるのか

今は研究の段階で、すぐにサービスとして使えるものではない。NICTの研究計画書では、2026年度に通信方式を決めて試験用の装置を作り、2027年度末までに実際の環境で確かめる。2026年度の後半には、研究を続けるかどうかを決める審査がある。

ITmediaによると、試験には山梨リニア実験線とJR東海の実験車両を使う。今は止めた車両で実験していて、時速500kmで走りながらの試験は2027年を目指している。成果がそのままリニアの車内に入るわけではなく、実用化の方法はJR東海などが改めて考える。ドコモは、動く基地局の時刻合わせなどの課題を解決できれば、今の新幹線にも技術を応用できる可能性があるとみているという。

まとめ

JR東海やNTTドコモなど5者が、時速500kmのリニアの車内で約1000人が同時にスマートフォンを使えるよう、車内に基地局を置いて地上と専用の無線でつなぐ技術を研究している。NICTの委託研究で、2027年に実験線での走行試験を目指す。うまくいけば、今の新幹線の通信が良くなることにもつながるかもしれない。