そもそも5Gって何？
5Gとは5Generation、すなわち第5世代移動通信システムのことを指します。
主にモバイル機器の通信規格のことです。
世代という言葉からもわかるように、これまでの4GやLTEといった通信規格よりも、多くの点で技術の発展がみられます。
5Gの特徴
5Gでは、スマートフォンの普及やIoTの発展、そのほかモバイルデバイスの急速な普及により問題になっていた通信の輻輳(通信が集中して回線が混雑すること)の解決を目的に、主には3GPPという標準化団体が使用技術の標準化の推進を行っています。
標準化のための指標となるのが、ITU(国際電気通信連合)の定める規定「ITM-2020」で、この文書では5Gに求められる特徴につぎの3つの要素を示しています。
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高速大容量 (eMBB): 理論値で4Gの10～20倍以上
→動画をより高画質にしたり、ゲームをより高精細にできたりする -
高信頼低遅延 (URLLC): 理論値で4Gの10分の1
→自動運転や遠隔医療などのレスポンスのラグが許されない問題に活用 -
多数同時接続 (mMTC):理論値で4Gの約100倍の同接数
→IoT、センシングに利用できる
周波数帯と帯域幅
これらの目標を達成するために行われた技術革新のうちの一つが、使用可能な周波数帯の増設とそれに伴う帯域幅の増加です。
現在の日本の法制上は、通信事業者が使用する電波の周波数帯は自由に決められるわけではなく、総務省が管理しています。
4G以前では、各通信キャリアが使用可能な周波数帯は3.6GHz以下に限られていました。
これが5Gになると、3.7GHz帯：4.5GHz帯（サブ6帯）や28GHz帯（ミリ波帯）の使用が可能になります。
- ミリ波帯：広い周波数帯を確保しているが、その分電波の阻害率が高い
- サブ6帯：すでに利用がされているので広い帯域幅を確保できない
周波数帯が高くなるほど帯域幅(通信の通り道)が広くなります。
簡単に言えば、通信が通る道路の道幅が拡張された、みたいなイメージです。
5Gではこれまでの4GやLTEとの互換性を確保しつつ、ユーザーの通信環境に合わせてこれらの周波数帯を切り替えるために、この二つを併用する方針となっています。
各キャリアの割り当て
日本の主な携帯通信キャリアの周波数帯割り当ては、以下のようになっています。
- docomo・KDDI: サブ6帯2, ミリ波帯1
- ソフトバンク・楽天モバイル: サブ6帯1, ミリ波帯1
総務省発表の5G開設計画書ではdocomoが基盤展開率(基地局のメッシュを表す指数)において優位で、基地局数ではKDDIが優位だそうです。
無線技術の発展
これらの新しい周波数帯の電波をやり取りするために、無線技術にも新しい技術が多く導入されています。
Massive MIMO（マッシブ マイモ） とは、送受信両方に複数のアンテナを設置することで同じ周波数帯を使いながら、通信量を増やせる＝通信を高速化できる技術のことです。
これだけ聞くといいことしかないようにおもえますが、Massive MIMOで送信した電波は複数アンテナを用いるため合成波として受信されます。
すると、受信側はデータを分離する処理が複雑になるため、これらの処理の簡素化や標準化が大切になってきます。
もう一つ5Gで用いられる無線技術がビームフォーミングです。
ビームフォーミングは特定の地域にのみ電波の位相を掛け合わせて電波強度を上げる技術のことで、仕組みとしては指向性スピーカーなんかに近いです。
これによってネットワークリソースの調整が可能になり、必要なところに必要な強度の電波が届けられるようになると考えられています。
最後に
5Gネットワークに関する勉強が足りないのでこのシリーズは定期的に続けます。
筆者はどっちかというとエッジコンピューティングなんかに興味がある人なので、下流の話はツッコまれると死にます()。ナナメ読みにとどめておいてください。
モバイル屋さんになりたいB2の人でした。