自動運転の実現に欠かせない“V2X”通信技術の動向とこれからの展望とは

自動車の安全性や利便性の向上、環境問題など社会課題の解決にも有効とされている次世代ITS(Intelligent Transport Systems：高度道路交通システム)。そしてその次世代ITSの実現に欠かせないのが車と車、車とインフラなど、車とさまざまなモノとを連携させる「V2X(Vehicle to everything)」通信技術です。

V2Xは、自動運転の実現のみならず、交通渋滞の解消や環境負荷の低減など多様な分野での活用が期待されており、世界中でその実用化に向けての検討や取り組みが活発に進められています。そして、日本国内でV2Xの検討を推進しているのが総務省です。

総務省では、本年２月に『自動運転時代の“次世代のITS通信”研究会』(以下、次世代のITS通信研究会)を立ち上げ、そこではV2Xに関するユースケースや周波数割り当て方針の考え方など、さまざまな検討が行われています。今回は総務省 総合通信基盤局 電波部 移動通信課 次世代移動通信システム推進室の室長である増子喬紀氏と、課長補佐である髙橋信一郎氏に、V2Xの動向や展望についてお話を伺いました。

【インタビュアー】
徳道 宏昭
（株式会社東陽テクニカ 情報通信システムソリューション部 部長）

ウインカーやライトを使ったドライバー同士のコミュニケーションからV2X通信へ

増子 喬紀氏

まず、「V2X」とはどういったものなのか教えていただけますか。

増子氏： V2X¹⁾とは、車と車、車とインフラ、あるいは車と人などを通信でつなぎ情報をやり取りして相互連携する技術のことです。

V2Xは自動運転車、さらに自動運転ではない車の安全性を高めていくためにも重要な技術であり、現状ではまだ必須とまでは言えませんが、いずれ車社会に欠かせないものになるはずです。総務省では、今その周波数の追加割り当てに向けて、規格やルール作りなどに取り組んでいます。

1) Vehicle to everything(X)の略で、車と車や歩行者、インフラ、ネットワークなどを接続し相互連携を行うコネクテッド技術の一つ。車との組み合わせとしては、現在以下のような4種類がある。
・ V2V(Vehicle to Vehicle)：車と車による車車間通信
・ V2I(Vehicle to Infrastructure)：車と道路に設置された信号機などインフラ設備による路車間通信
・ V2P(Vehicle to Pedestrian)：車と端末を携帯した歩行者による通信
・ V2N(Vehicle to Network)：携帯電話網を介した車とネットワークとの間の通信

V2Xの前にも無線を使った車載通信技術にはさまざまなものがあったと思うのですが、通信によって何ができるのでしょう。またV2Xにいたるまでの過程で、検討されてきた通信技術にはどういったものがあったのでしょうか。

増子氏： まず車同士の通信ですが、皆さん以前からアナログな通信はやっています。例えばウインカー。点滅させることで「右に曲がります」など他車や歩行者に意思を伝えていますし、パッシングで「先に行ってください」とアピールするのもそうです。

ただそういったアナログのコミュニケーションでは、受け取り方によっては誤解されることもあります。その点、電波を使ったV2X通信であれば、伝えたい情報が“止まってください”なのか“先に行かせてほしい”なのかが明確になるわけです。

無線を使用した車での通信はV2X以前から行われています。例えば、カーナビに搭載されているVICS(道路交通情報通信システム)もその一つで、こちらは1990年代頃から使われています。また、衝突被害軽減ブレーキなどの予防安全装備で使われているレーダーも電波を使ったシステムで、これは情報を他車とやり取りするものではないですが、周りを認識するために電波を使っているという点では近いものがあると言えるでしょう。

図1：通信ニーズの高まり(総務省提供)

2000年頃から使われているETC・ETC2.0もそうです。ETC・ETC2.0は道路と車の双方向通信によって料金収受やドライバー向けの情報提供を行い、道路交通環境の安全性や利便性を高めるものであり、現在検討中の次世代のV2Xにつながるものがあります。

現在検討されているV2Xは、あらゆる場所で車と車、車と道路などを無線通信によってネットワーク化することで、自動運転にもつながる新しい車社会を実現する技術です。V2Xにおける最も重要なテーマは安全性の向上や自動運転の実現ですが、それだけでなくV2Xによって車といろいろなものをつなげて車内をエンターテインメント空間にするというような、夢のある世界の実現にもつながることが期待されます。

携帯電話のネットワークを利用するシステムが増えている中、車専用のV2Xシステムを検討する理由とは

増子氏： 10年、20年前は、無線に関する新しいサービスを始めるために、総務省に対して電波の周波数を割り当ててほしいという要望も少なくありませんでした。しかし、最近は新しい無線システムのためにアンテナやチップセットを新規開発するとコストがどれほどかかるかわかりませんし、全国津々浦々に広がる携帯電話のネットワークを使ったほうが合理的でアプリケーションの開発スピードも速く済みコストもかかりませんので、新しいサービスの作り方が変わってきていると感じています。その中で、V2Xのような新しく大規模な無線システムを作っていくには大きな課題があるため、なかなか簡単にはいかないでしょう。例えば周波数はどうするのか、通信方式は何を使うのかなどを決めなくてはなりません。

他方、携帯電話ネットワークは通信障害のリスクなども考えなくてはいけません。そのようなリスクもあるものに自動運転の全てを任せてしまってよいのか、というとそうではないですよね。

基本的な安全にかかわる機能に関しては車載センサーでぶつからない仕組みをまず構築し、それをベースとして遅延の少ない車車間の直接通信を行うV2Vや、路車間通信のV2Iを使う。さらに広域で活用する情報は携帯電話のネットワークを使ったV2Nを利用することで自動運転はより一層円滑で安全、かつ快適に実現できるのではないかと考えて、そこが、我々が今目指しているところでもあります。

図2：V2X(V2I、V2V)通信、V2N通信の役割分担・連携イメージ
(総務省「自動運転時代の“次世代のITS通信”研究会」(第3回)論点整理(案)より引用)

電波の特性として離れれば離れるほど弱くなって届きにくくなりますが、逆に近ければ近いほど電波は届きやすく通信が成立しやすいわけです。そういう点からも、車同士の衝突を避けるための通信技術にはV2Vの車車間直接通信が適していますが、全ての車がV2Xの無線機を載せないとなかなかそのような効用が現れない。

たまにしか他車と通信できないというレベルの普及率では、信頼もされません。V2Xに対応した無線機を積む車が全体の7～8割くらいまで普及すれば、きっと役立つものとなるはずです。

V2Xを考える上では安全性の確保についても、これまでの通信の常識とは異なる難しい課題があります。例えばパソコンならウイルスなどの攻撃があっても、まずネットワークから切り離すことが重要ですが、自動運転車は走行中にV2N通信を切ってよいのか、から検討する必要があります。物理的な安全を最優先に考える必要があります。

緊急事態が発生したらとりあえず自動で道路の左に寄せて止めればよいのかというと、必ずしもそうとも限らないかもしれません。もし攻撃者の目的がそれ(道路の左に停止させ交通の流れを寸断するなど)であれば、攻撃者の思うつぼとなります。V2Xでは今までのコンピューター系の通信セキュリティーとは違った新たな議論も必要になってくるでしょう。

そういったことも含め何をどう対応すべきかを次世代のITS通信研究会で検討し、V2Xや自動運転の仕組みを早く作るというのが我々の大きな課題だと思っています。

V2Xシステムの仕組み作りに向けて次世代のITS通信研究会で議論していること

V2Xに関して海外の動向はいかがでしょうか。日本は少し遅れているという印象もありますがどうなのでしょうか。

増子氏： 中国は早くから取り組んでいますし、欧州でも検討は進んでいます。ただ現状どこも決定打は出ていないという印象です。日本が特別遅いということはないと思います。

そもそも日本にはすでに760MHz帯の電波を使ったV2Xシステム(ITS Connect)が導入されています。普及率は高いとは言えませんが、世界的に見ても早くからV2Xの導入を進めてきたと言ってよいと思います。

760MHzのV2Xシステム(ITS Connect)の普及率があまり高くない理由はなんでしょうか。

増子氏： メリットの訴求ができていなかったのかもしれません。760MHz帯のV2X通信に対応することで、安全機能に限らず何かしら利用者側がメリットを感じられるような仕組みがもっと必要なのかもしれません。

次世代のITS通信研究会では5.9GHz帯をV2Xに追加で割り当てる議論を進めていますが、V2Xを普及させるためにはユースケースをどう定義するべきかという議論も合わせて続けています。自動運転のことを考えればV2Xの義務化が理想的なのかもしれませんが、そういった話は国土交通省の管轄になるのではとは思います。例えば、JNCAP²⁾などでV2X通信に対応した車を評価していただく、という可能性も追求していくべきだと考えています。

2) 日本で実施されている自動車アセスメント。国土交通省が市販されている車の衝突時の乗員保護性能やブレーキ性能などを試験し、評価結果を公表している制度。

例えば保険料が安くなるなど、我々がわかりやすいコストメリットも出てこないとユーザーも搭載したいとはなかなか思わないかもしれませんね。

図3：自動運転時代の“次世代のITS通信”の活用を想定するユースケース(案)
(総務省「自動運転時代の“次世代のITS通信”研究会」(第3回)論点整理(案)より引用)

増子氏： そうですね。卵が先かニワトリが先かという例え話ではありませんが、V2Xも一定レベルで普及しないとコスト的にも安全性でもメリットを享受しにくいということはあります。

ユースケースにもよるのですが、我々行政側としてはできるだけ多くの方がメリットを感じられるような理想的な自動運転の世界にどう早く持っていく仕組みを作るのかが大きな課題と思っています。

目標としては2030年ぐらいに5.9GHz帯のV2Xの導入をスタートして、2040年ぐらいには一定レベルの協調型の自動運転車が可能となるくらいになればと思っています。

髙橋 信一郎氏

髙橋氏： 2040年代に調停・ネゴシエーションによる合流支援などの協調型自動運転を実現するためには、逆算して2030年頃から5.9GHz帯のV2X対応機器を市場に投入して普及率を高めて、2040年頃に少なくとも全体の3～4割の車に普及していないと難しいだろうと言われています。この点についても次世代のITS通信研究会で議論を進めています。

V2Xの普及が進むと、カーボンニュートラルや省エネルギーなどにも何か良い影響はあるのでしょうか。

増子氏： 最近はACC(アダプティブクルーズコントロール)の普及が進んでいますが、V2Xを使いACCで走行する複数の車の流れをスムーズにコントロールできるようになれば、渋滞も減り燃費にも良い効果が得られるのではと考えています。また、これはあくまで理論上の話ですが、将来、安定した高度な制御が確立できれば、スリップストリーム³⁾による効果も得られるかもしれません。

3) 高速で走る車のすぐ後ろに空気圧の低い領域ができる現象。後続車は走行時に受ける空気抵抗が通常より低くなり推進力が少なくて済むため燃費向上効果が得られる。

そうなればCO₂排出量の削減につながるかもしれません。もちろんそれは協調型自動運転がV2Xによってきちんとコントロールされ、安全性が担保された状態であるのが前提となります。

V2X通信と携帯電話のネットワークを使ったV2N通信について、今後どのような連携を見据えているのでしょうか。

増子氏： 車の安全に関してはセンサーを使った衝突被害軽減ブレーキなど、車載センサーだけである程度しっかりと確保することは可能でしょう。

しかし、公道では他の車も走っていますし、例えば前方で事故が発生し車線が規制されている、といった場合、車のセンサーだけで対応するよりも、V2N通信で広域なインフラ情報を入手し、それを利用したほうが安全でスムーズな走行が可能なはずです。

一方、車載センサーとV2N通信だけでは足りない部分もあります。例えば前方に落下物があって前の車が急ブレーキをかけた、という場合にそれを素早く察知するにはV2Vの車車間通信で他車との協調を行う必要があります。

V2Vの直接通信であれば通信速度も速く、携帯電話網のようなネットワーク障害の影響を受ける可能性も少ない。車載センサーとV2X通信、そしてV2Nが役割分担・連携することで、より安全で確実な自動運転が可能となるのではないでしょうか。

図4：V2X通信、V2N通信の違い
(総務省「自動運転時代の“次世代のITS通信”研究会」(第3回)論点整理(案)より引用)

世界的に5.9GHz帯へのV2Xの導入が進む中、日本での導入に向けた取り組みとは

総務省は電波利用の監督をされる立場にありV2X実現のための活動をされていると思います。V2Xの周波数に関する現在の取り組みについて伺えますか。

増子氏： V2Xで使用する電波の周波数に関して、国際的にも共通のものを使うべきだという議論が進んでおり、欧米をはじめ世界的にも5.9GHz帯へのV2Xの導入の検討が進んでいます。

ただ、欧米と状況が異なり、日本では5.9GHz帯は既に放送事業用無線局の周波数として使用されています。そこで、次世代のITS通信研究会では中長期的なプランで放送事業用無線局を他の周波数帯に移行できないかという議論を進めています。2023年の夏までには5.9GHz帯V2X通信でどのようなユースケースを実現すべきか、どのような割り当て方針の方向性とすべきか、について中間とりまとめを行う予定です。

5.9GHz帯の利用に関して諸外国との交流や議論はどのように進んでいるのでしょうか。

髙橋氏： 毎年秋ごろにITS・自動運転に関連する世界中のステークホルダーが、政策・市場動向や技術開発動向など、幅広い観点から情報交換を行う機会として、ITS世界会議が開催されています。2023年秋の会議においては、日本として、5.9GHz帯をV2Xとして使用していくというメッセージを世界に打ち出していきたいと考えています。そして、欧米や中国など5.9GHz帯V2Xを先行的に導入している方々と意見交換しつつ協調していければと考えています。

また、5.9GHz帯V2Xについては、周波数帯の国際調和だけでなく、通信方式の国際調和も重要です。現在、大別してDSRC方式(IEEEが通信規格を定める、無線LANに近い方式)と、C-V2X方式(3GPPが通信規格を定める、携帯電話に近い方式)が検討されており、日本としていずれの方式を採用すべきか、については大きな課題です。

この点については、次世代のITS通信研究会でも夏以降のタイミングで検討を進めていく想定です。

5.9GHz帯V2X向けの周波数割り当てについて、どのくらいの帯域幅の割り当てを検討されているのでしょうか。また、V2Xとしては、現在760MHz帯が割り当てられていますが追加的に5.9GHz帯を割り当てた場合、760MHz帯の使い方は変わるのでしょうか。

増子氏： 5.9GHz帯V2X向けの割り当て周波数帯域幅ですが、最大30MHz幅ぐらいを検討中です。放送事業用無線局で現在使用されている5.9GHz帯の上半分をV2Xに転用し、下半分はそのまま残すという大方針のもと、今後、周波数が隣接するシステム間の電波干渉の有無などを調査した結果を踏まえて、具体的な周波数帯域幅を検討していく予定です。

図5：5.9GHz帯V2X通信向けの割当方針の検討の方向性(案)
(総務省「自動運転時代の“次世代のITS通信”研究会」(第3回)論点整理(案)より引用)

また、5.9GHz帯については“追加割り当て”という表現をしています。既にV2Xで利用されている760MHz帯は非常に電波伝搬特性が良く、欧米に比べて道路の幅が狭く形状も複雑である日本の道路環境を考慮すると、760MHz帯の方が安定的に使うことができるシーンもあるかもしれないと考えています。

最後に『自動運転時代の“次世代のITS通信”研究会』の今後の課題について教えてください。

増子氏： 2023年夏までの議論でV2Xの周波数は5.9GHz帯の上のほうを使うというコンセンサスが取れれば、次はアンテナやチップセット、ソフトウェアをどうするかという課題に進めると思います。チップセットは通信方式と絡んできますが、なるべく先進的なものを取り入れたいと思っています。ただ、スケールメリットがないと開発や導入コストも下げられないのでそういったところも含めてしっかり検討していかなくてはいけません。

また国際協調についても、各国交通法規がばらばらの中で、V2Xにおいて果たしてグローバルスタンダードが作れるのかどうか、検討が必要でしょう。やはりローカライズはある程度必要な部分もあるでしょうし、そこはしっかり決めなくてはいけない。極力ガラパゴスにはならない範囲で、守るべきところは守り、合わせるところは合わせながらV2Xのグローバルスタンダードを決めていく、それが次世代のITS通信に取り組むにあたってのこれからの基本戦略になっていくと思います。