5G環境における高品質リアルタイム通信のためのマルチパス冗長通信基盤の構築

[2023 – 2025]

5G通信の不安定性を克服するため、モバイルネットワーク環境下でのリアルタイムストリーミング品質を改善する新たなマルチパス通信フレームワークを開発。

近年、遠隔会議や車載テレオペレーション、クラウドARといったリアルタイム通信アプリケーションの需要が急速に高まる中、通信インフラの安定性と品質が重要な研究課題となっています。特に5Gは次世代の通信基盤として期待されていますが、場所や時間帯による通信品質のばらつきが課題とされています。塚田研究室では、こうした課題に対応するために、複数のモバイル回線を同時に活用する「マルチパス冗長通信フレームワーク」の開発に取り組んでいます。

本プロジェクトでは、UDPベースのWebRTCによるリアルタイムストリーミングを対象とし、従来のTCP中心のマルチパス手法が持つ課題を克服する新たなアーキテクチャを提案しました。IPレイヤにおけるトンネリング技術と受信側での再整列バッファリング機構を導入することで、パケット順序の不整合を吸収しながら安定したストリーミングを実現しています。都市内で移動する車両上に複数の回線を構築し、現実環境で実験を行った結果、パケットロスの大幅な低減とビットレートの向上が確認されました。

さらに、実際の5Gネットワーク環境下でのQoS（Quality of Service）評価も行いました。通信キャリアや周波数帯、地理条件、ハンドオーバー、移動速度などの変数と通信品質の相関を分析し、WebRTCベースの協調アプリケーションにおける性能変動の実態を可視化しました。本研究は5Gの実用性に対する新たな洞察を提供するとともに、得られたデータを公開することでQoS研究の基盤を構築しています。

これらの成果は、今後のリモートコラボレーション、モバイルXR、車載通信、災害対応通信基盤などへの応用が期待されています。マルチパス通信とリアルタイムメディア処理の融合により、可用性と品質を両立した次世代モバイル通信インフラの構築を目指します。

Publication

A multipath redundancy communication framework for enhancing 5G mobile communication quality
Ito, Koki, Nakazato, Jin, Fontugne, Romain, Tsukada, Manabu, Esaki, Hiroshi. Computer Communications, pp. 108157, 2025, ISSN: 0140-3664 [Journal Article]BibTeX
Enhancing Real-Time Streaming Quality through a Multipath Redundant Communication Framework
Ito, Koki, Nakazato, Jin, Fontugne, Romain, Tsukada, Manabu, Esaki, Hiroshi. IFIP/IEEE Networking 2024, Thessaloniki, Greece, 2024 [Proceedings Article]BibTeX
WebRTC over 5G: A Study of Remote Collaboration QoS in Mobile Environment
Nakazato, Jin, Nakagawa, Kousuke, Ito, Koki, Fontugne, Romain, Tsukada, Manabu, Esaki, Hiroshi. Journal of Network and Systems Management, vol. 32, iss. 1, 2023, ISSN: 1573-7705 [Journal Article]BibTeX