「5G」時代へ。実現するための通信技術と数値目標をおさらい

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 2017年12月21日、5Gの商用化時期がぐっと近づく出来事があった。移動体通信システムの仕様作成団体である「3GPP」が、ポルトガルのリスボンで開催した3GPP TSG RAN Plenary会合の場で、「5Gの標準仕様の第1弾となる"NSA 5G NR"の仕様策定が完了した」と発表したのだ。通常、仕様策定から商用化までは1年半から2年程度の期間がかかる。今回、2017年中に仕様ができたので、順調にいけば2019年中にも5G商用サービスが始まる可能性が出てきた。

4Gのシステムを活用「NSA 5G NR」
 ここで5G商用サービスの時期と実現技術についてまとめておこう。現在、5Gの商用サービスを実現するために、端末-基地局間の無線通信仕様として三つの手法が検討・開発されている。

 第一は、現行の4Gを改良した「eLTE」(enhanced LTE)と呼ばれる方式。これは4Gシステムから5Gシステムへの橋渡し的な役割を果たすために作られた。その特徴は、4Gの技術をそのまま利用できるところにある。ただし、新技術の導入が限定的になるため、5Gならではの大幅な高速化、大容量化、低遅延などは実現できない。

 第二は、5Gならではの通信能力を実現するために新しい無線データ技術を採用した5G仕様「NSA 5G NR」。2017年12月に仕様策定されたのはこの規格である。

 特徴は、通信制御に4Gシステムを流用すること。名称にあるNSA は「Non-standalone」の略で、「この方式だけではシステムを組めない=4Gのシステムが必要になる」ことを、後ろのNRはNew Radioの略。4Gとは異なる新しい無線方式であることを意味している。

 NSA 5G NRは、3GPPでは「Release15」という名称で仕様策定が進められており、NRの最初の仕様であることから「Phase1 NR」と呼ばれることもある。

 eLTEとNSA 5G NRに共通するのは、既存の4Gシステムと相互運用性があることだ。このため、既存の4Gシステムのインフラを活用して早期に商用化できるという特徴があるほか、一つの基地局/端末で4Gと5Gを使い分けるという運用が容易になる。

 これらに対して第三の方式となる「SA 5G NR」は、5Gに求められるさまざまな高性能の通信能力を実現することに主眼をおいた仕様である。先頭のSAは「standalone」のことで、「この方式だけでシステムを組める=4Gシステムは不要である」という意味。

 SA 5G NRは制御部分も含めて新しい技術に基づいた仕様となるため、4Gシステムとの相互運用性はない。SA 5G NRは3GPPにおける仕様名称である「Release16」や、2番目のNRという意味で「Phase2 NR」と呼ばれることもある。

 5G商用サービスの開始時期だが、現在のところ、NSA 5G NRはeLTEと組み合わせる形で提供されることが見込まれている。冒頭で紹介したように、早ければ2019年にも日本を含めた複数の地域で商用サービスが始まりそうだ。一方のSA 5G NRは、仕様策定が予定通りに進めば、NSA 5G NRの商用化から2〜3年後に商用化されるだろう。

特徴は「超高速」「高密度大容量」「低遅延高信頼」
 eLTEは「5Gに求められる通信能力を実現できない」と紹介しましたが、5Gに求められる通信能力とはどのようなものなのだろうか。

 5Gの標準化を担当する国際電気通信連合 無線通信部門(ITU-R: ITU Radiocommunication Sector)は、5Gの仕様制定に当たって「5Gが提供すべき通信能力」を定義するために具体的な活用ケースをいくつも想定した。

 そして、それらの活用ケースにおいて求められる通信能力を議論する中で、さまざまな活用ケースに対応できるように三つの観点を設定した。

 具体的には、…狭眄査戰妊スプレイや3次元ビデオ、AR(Augmented reality)向けの「超高速モバイル通信」(Enhanced Mobile Broadband:eMBB)、▲好沺璽肇轡謄/IoT向けの「大量・多地点通信」(Massive Machine-Type Communication:mMTC)、そして1鶻崋蟒僂篌動運転といった安定的なリアルタイム通信を前提とするミッションクリティカルなアプリケーション向けの「超高信頼の低遅延通信」(Ultra-reliable and low latency communication :URLLC)だ。