最近になって、モバイル通信の話題などで「5G」という単語を目にしたり耳にしたりすることが、少しずつ増えてきていないでしょうか。5Gというのだから、4Gの次なのだろうということはイメージできますし、きっと今よりも高速な通信ができるといった性能アップが見込まれることも想像に難くありません。

でも、通信の世界の話は難しくてわかりにくいですし、IoTとの関係性がどうなっているのかも通信業界以外の一般の人には周知されているとは言えません。そこで、今回は「基本のキ」シリーズの拡大版として、「5Gってなんだ」という疑問にできるだけシンプルにお答えしてみたいと思います。

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約10年で世代交代してきた移動体通信方式の歴史

まず、5Gの「G」の意味を見ていきましょう。気づいている方も多いと思いますが、これはジェネレーション(世代)の頭文字を表す「G」です。日本語で5Gは「第5世代移動体通信方式」と言います。これまでに、NTTドコモのFOMAに代表される「3G」、同じくドコモのXiやauのau 4G LTE、ソフトバンクの4G LTEなどの「4G」のように、移動体通信方式は世代が移り変わってきました。

ここで、簡単に歴史を振り返ってみます。1980年代までの「1G」では、アナログ方式の携帯電話が使われていました。1Gでは、「音声通話」をモバイルで利用できるようになるという大きなトピックがありました。次いで1990年代にはデジタル方式の「2G」が登場します。この頃から、音声に加えて「テキストの通信」が徐々に広まってきました。2000年代には「3G」が普及しました。3Gでは「高速データ通信」が可能になり、携帯電話によるWebサイトの閲覧や電子メールのやり取りが一般化しました。2010年代には、スマートフォンの普及と歩調を合わせて「4G」が広まり、データ通信はさらに高速化して「動画通信」が日常生活を豊かにしてくれています。

移動体通信方式の「世代」と「実現してきた機能」


 

ここまでの経緯から想像できるように、2020年代には4Gの次世代である「5G」が広がると考えられています。5Gでは、4Gまでの機能や性能をさらに高度化、高速化するのはもちろん、「IoT」への対応が求められています。様々なモノが情報をやり取りするIoT時代には通信するデバイスは膨大な数に上ります。そのため移動体通信方式の側でも、膨大なデバイス間の通信に対応する機能や性能が必要になるからです。

センサーなどのデバイスは人間が持ち歩くスマートフォンなどとは異なり、街や家庭、オフィスなどの様々な場所に配置されるほか、自動車や自転車、紛失を防ぎたいモノなどにも着くでしょう。そうなったとき、1つの基地局に通信を求めるデバイスの数が現在の10倍、100倍と増えても、同時にアクセスできる性能が求められます。電波の届く範囲が広く、電池交換せずに長期間の利用ができる技術も必要です。高速なデータ通信を追求する方向の進化とは、別の進化が求められるわけです。

2020年の商用化開始を目指して標準化が進む

それでは、5Gは現実的にはいつごろから利用できるようになるのでしょうか。5Gの標準化は、これまでの3G、4Gと同様に国際的な標準化組織である3GPP(Third Generation Partnership Project)が作業を進めています。5Gの商用サービス提供は、おおむね東京オリンピック・パラリンピックが開催される2020年に始まると見込まれています。それまでに標準化作業を完了させ、システムやネットワーク、スマートフォンなどのデバイスを用意する必要があるため、標準化作業は急ピッチで進められています。

ここで、5Gに求められる機能や性能について、整理してみましょう。5Gでは、大きく3つの方向性の要件を満たすことが必要と考えられています。1つは、現在提供されているLTEやLTE-Advancedよりもさらに高速化・大容量化したデータ通信の提供です。10G〜20Gbpsといった超高速なピークレートの実現だけでなく、どのような場所でも100Mbps程度の高速通信が可能な性能を掲げています。

2つ目は、先ほどIoT対応の例として紹介したように、大量の端末の接続への対応です。現在の100倍といった端末数への対応や省電力性能が求められます。3つ目は、超低遅延・超高信頼性の性能です。例えば自動車の自動運転を通信で制御するような場合、通信の遅れがあっては危険を回避できませんし、信頼性が低くて「今は通信できません」という状態では困ります。

5Gが要求される多様な要件と主な具体的な目標


5Gは、こうした異なる方向性の要件をすべて1つのネットワークで満たすことができるように、多くの技術を使って標準化を進めています。少し専門的になりますが、5Gのネットワークでは、高速・大容量通信、大量端末接続、超低遅延・超高信頼性といった各要件を、1つのネットワークを仮想的に分離して提供できるようにします。それが「ネットワークスライシング」と呼ぶ方法で、5Gネットワークを薄くスライスしてそれぞれのスライスでは要件を満足できるサービスを独立して提供できるようなイメージです。これによって、4Kや8Kの超高精細ビデオを送受信する高速・大容量のスライスも、低速だけれども大量なデバイスを収容するIoT用のスライスも、自動運転をサポートする超低遅延なスライスも、1つの5Gネットワークで対応できるのです。

 

2020年には高速大容量通信から提供開始

先ほども紹介したように、5Gの商用化開始は2020年にターゲットを定めています。あと3年ほどしかありません。その間にすべての要件を満たすネットワークの仕様を定め、製品を開発するのは容易ではありません。

そこで、実際には段階的に標準化を進めていくことになります。最初のターゲットは、高速大容量通信です。スマートフォンの普及によるデータ通信量の増加や、動画のダウンロードに加えてSNS(ソーシャルネットワーキングサービス)の拡がりによる動画のアップロードの一般化は、ネットワークの負荷を一層高めます。オリンピック・パラリンピックのように世界中から人が集まって同じ場所から一斉に動画をアップロードする場合でも、スムーズに通信ができるためには高速大容量の5Gの早期提供が求められます。

5Gの大きな要件の1つであるIoT通信は、高速大容量通信の次のフェーズでの標準化、実用化となる見込みです。商用化は、2020年よりも数年後となりそうです。それでは、「それまでの間のIoTのための移動体通信はどうしたらいいんだ!」という声も上がってきそうです。実は、既存の4GのLTEの枠組みの中で、IoT向けの移動体通信の要件を満たす通信規格や端末規格が標準化されています。

その1つがLTEの仕組みを利用して、長距離の通信と低消費電力の性能を併せ持つ端末規格の「NB-IoT」(ナローバンドIoT)です。NB-IoTは2016年に標準化が終わり、2017年にはサービスの提供が各国で始まろうという段階です。まずはLTEベースのIoT通信方式を活用し、その後の2020年代の半ばまでに段階的に5Gに移行するというシナリオが、現実的なところでしょう。

IoTをメインに考えたとき、5Gの商用化、実用化はまだ少し先のことになりそうです。IoTでビジネスチャンスがあると判断したら、現時点では5Gを待つ必要はありません。現在利用できる通信方式や提供が始まる現実的な通信方式を上手に使って、まず製品やサービスを提供していくことが大事でしょう。

2017年2月に開催されたMobile World Congress 2017
(MWC、スペイン・バルセロナ)の NTTドコモブースでは、
エリクソンと共同開発した5G試験システムで15Gbps
といった超高速通信を披露した


MWC 2017のクアルコムブースの説明。IoTに代表される機器間通信
(マシンタイプコミュニケーション、MTC)が、 NB-IoTをベースにして、
5GのIoT通信へと進化していく方向性を示した


筆者:Naohisa Iwamoto (ITジャーナリスト)